(57)【要約】【課題】  小型化と、高電圧，高出力化を両立した回転電機を提供することである。特に角線を巻線導体に用いた６００Ｖｒｍｓ級以下の低圧回転電機を提供することにある。【解決手段】  コイルエンド部及びスロット部のコイル導体に被覆された絶縁層を有する回転電機において、スロット部とコイルエンド部の絶縁層の厚み又は絶縁材料が異なっていることを特徴とすることである。そして、さらにコイル導体表面又は絶縁層の表面に電界緩和層を備えることを特徴とするものである。【選択図】図１
2008236924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルエンド部及びスロット部のコイル導体に被覆された絶縁層を有する回転電機において、
スロット部とコイルエンド部の絶縁層の厚み又は絶縁材料が異なっていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記コイルは角線電線または丸線電線であることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１において、
前記コイル導体表面に電界緩和層を備えることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１において、
前記絶縁層の表面に電界緩和層を設けることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１において、
前記絶縁層は、前記コイル導体の絶縁層を前記スロット部に挿入する前に作成することを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１において、
前記スロット部の絶縁層を、コイルをスロットに挿入する前後で分割して製作することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６において、
スロット部に絶縁紙を備えることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１において、
スロット直線部の絶縁層の部分放電開始電圧が回転電機運転中の対地電圧のピーク電圧よりも高く、かつ、絶縁破壊電圧が耐圧試験の２Ｅ＋１（Ｅ：所定の定格電圧）よりも高いことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１において、
コイルエンド部の絶縁被覆の部分放電開始電圧が回転電機運転中の相間電圧のピーク電圧よりも高く、かつ、絶縁破壊電圧がインパルス耐圧試験の試験電圧よりも高いことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１において、
ターン間を絶縁層の部分放電開始電圧が回転電機運転中のターン間分担電圧よりも高く、かつ、絶縁破壊電圧がインパルス耐圧試験の試験電圧よりも高いことを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１において、
前記回転電機は６００Ｖｒｍｓ級以下の低圧の回転電機であることを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
請求項１記載の回転電機を使用した電気自動車。
【請求項１３】
コイルエンド部の導体表面又は絶縁層の表面に電界緩和層を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１４】
前記コイルは角線電線または丸線電線であ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】
本発明は回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車，一般産業用の回転電機には高出力密度化への要求が高まりつつある。とりわけ、自動車では、回転電機は駆動力であると同時に自らが荷重となるため、燃費向上，走行距離の向上のためには回転電機の高出力密度化が必要とされている。
【０００３】
回転電機の高出力密度化には小型化と高出力化の２つの方法がある。小型化に関しては角線を用いて回転電機巻線の占積率（スロット内の導体占有率）を向上させる、また、コイルエンド（回転電機のコア両端の部分）をコンパクト化する方法が知られている。高出力化に関しては回転電機を高電圧，大電流，高回転化する方法が知られている。従来、これらの小型化，高出力化は個別に検討されてきた。しかしながら、回転電機のさらなる高出力密度化のためには、小型化と高出力化を両立する必要がある。
【０００４】
角線を用いた回転電機の小型化の例としては、特開２００５−２０９４３号公報，特開２００２−２０９３５号公報などがある。これらの回転電機では、コイルエンドの導体クロス（交差）部は特開２００５−２０９４３号公報では絶縁紙を挿入することで、特開
２００２−２０９３５号公報では完成した回転電機に樹脂を含浸、あるいは塗布することで絶縁している。スロット内の導体ターン間は、いずれの場合も素線導体の絶縁皮膜で絶縁してきた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイルエンド部を絶縁紙で絶縁する場合、コイル同士が接続されていない状態の時に絶縁紙を挿入し、その後、コイル同士を溶接接続しなければならないため、溶接の熱で絶縁紙が焼け炭化，導電化してしまう課題があった。また、絶縁紙は手作業で挿入しなければならなかったため、作業性が悪い、絶縁特性のばらつきが大きくなり絶縁不良品が発生するなどの課題があった。一方、樹脂を含浸、あるいは塗布して絶縁する場合、導体同士が密集して複雑に絡み合ったコイルエンド部には樹脂が十分浸透しない場合があった。とりわけ、従来に比べコイルエンドをコンパクト化すればするほど、樹脂の含浸性が低下する課題があった。以上の結果、従来の角線を用いた低圧回転電機は、数Ｖ〜数１０Ｖ程度の定格電圧では絶縁には問題なかったが、今後の高電圧，高出力化に対応することは困難であった。また、近年、回転電機はインバータによる可変速運転が盛んに行われているが、インバータが発するサージ電圧（急峻電圧）が原因となり回転電機のスロット内外導体ターン間に高い電圧が発生されることが課題となっており、この課題に対応することも困難となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、以上の状況を鑑み、小型化と、高電圧，高出力化を両立した回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転電機は、角線導体を用いて形成したコイルあるいはコイル群をスロットに収める前に、少なくともコイルエンド部のコイル導体表面に絶縁被覆を施し、その後、これをスロットに収めコイルあるいはコイル群同士を接続し回転電機の組線をする。また、コイル導体表面に絶縁を施す前にコイル導体表面に電界緩和層を設置する。コイル導体表面に絶縁を施した後に再びコイル絶縁層表面に電界緩和層を設けることによって提供できる。さらに、本発明の燃費向上，走行距離を向上した電気自動車は、本発明の回転電機を搭載した自動車によって実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の目的は、小型化と、高電圧，高出力化を両立した回転電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、以下に図面を用いて説明する。本発明は低圧回転電機の絶縁に関し、特に、角線を巻線導体に用いた６００Ｖｒｍｓ級以下の低圧回転電機の絶縁に関するものである。
【実施例１】
【００１１】
図１に、実施例１の回転電機のコイルを示す。回転電機コイル１は、素線導体４を所定の回数だけ巻き回し成型して製作したコイル導体に電界緩和層５，６を施す。その後、スロット直線部２には、絶縁層８を、コイルエンド部３には絶縁層９を施し、最後に再び電界緩和層５，６を施して製作する。
【００１２】
素線導体４の絶縁皮膜７には、ポリアミドイミド，ポリエステルイミド，ポリイミド，ポリエステル，ホルマールなどのエナメル皮膜、あるいは無機フィラーを入れたエナメル皮膜や、ガラス繊維を巻きアルキッド樹脂などを含浸したガラス繊維皮膜や、ポリイミド，ポリエステル，ポリエチレンナフタレートなどのフィルムを使用することができる。電界緩和層５，６にはカーボン，鉄，アスベスト，ＳｉＣなどの導電性，半導電性フィラーを混入したエポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，アクリル樹脂や導電性高分子が使用できる。絶縁層８および９は、コイル導体表面にガラス繊維，アルミナ繊維，ポリアミドイミド繊維などで製作したテープを巻きつけるか、あるいはさらにこれらにエポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，シリコーン樹脂などの樹脂を含浸して製作するか、ポリイミド，ポリエステル，ポリエチレンナフタレートなどのフィルムを巻きつけて製作することができる。また、直接、エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，シリコーン樹脂などの樹脂を塗布，吹きつけ，モールドして製作することもできる。
【００１３】
スロット直線部の絶縁層８の厚みは、スロット直線部の部分放電開始電圧が回転電機運転中の対地電圧のピーク電圧よりも高くなるようにする。同時に、耐圧試験の２Ｅ＋１
（Ｅ：所定の定格電圧）においても絶縁破壊に至らない厚みとする。一方、コイルエンド部の絶縁層９の厚みは、コイルエンド部の部分放電開始電圧が回転電機運転中の相間電圧のピーク電圧よりも高くなるようにする。同時にインパルス耐圧試験の試験電圧においても絶縁破壊に至らない厚みとする。さらに、ターン間を絶縁する絶縁皮膜７の厚みは、ターン間の部分放電開始電圧が回転電機運転中のターン間分担電圧よりも高くなるようにする。同時にインパルス耐圧試験の試験電圧においても絶縁破壊に至らない厚みとする。
【００１４】
このように、大型の回転電機と異なり、本発明はスロット直線部とコイルエンド部の絶縁層の厚み又は絶縁材料が設計により異なることが本発明の一つの特徴である。これにより、小型化，高電圧化，高出力化を両立した回転電機を提供することができる。
【００１５】
また、従来の回転電機では、スロット直線部のみに電界緩和層を設けていたが本発明では、コイルエンド部においても電界緩和層を設けることも本発明の一つの特徴である。これにより、コイルエンド部の小型化を達成することができる。
【００１６】
図２に、実施例１の回転電機コイル１をスロットに収める方法を示す。回転電機コイル１は、固定子コア２１の内径方向から押し込むことでスロット２２に収める。固定子コア２１は珪素鋼板やアモルファス鋼板を積層した積層鋼板や鉄粉や表面絶縁処理を施した鉄粉を圧縮成型した圧粉コアが使用できる。なお、実施例１では固定子コアにコイルを収め固定子コイルを製作しているが、回転子コアにコイルを収めて回転子コイルを製作することもできる。
【００１７】
図３に、実施例１の回転電機コイルをスロットに収めた固定子コアを示す。固定子コア２１には、固定子コイル３６が収められている。スロット２２では、固定子コイルが上コイル３２と底コイル３３の２個収められている。また、コイルを固定するための楔３１が挿入されている。上コイル３２と底コイル３３の間と、各コイルと固定子コア２１の間は図１の絶縁層８によって絶縁される。ターン間は図１の素線導体４の絶縁皮膜７で絶縁される。
【００１８】
一方、コイルエンド部では周方向あるいは径方向に隣接した固定子コイルが接触する。図３では周方向に隣接した固定子コイル３４，３５が接触した部分を示している。固定子コイル３４，３５の隣接部は図１の絶縁層９によって絶縁される。
【００１９】
図１２に、実施例１のコイルエンド部電位分布の概略図を示す。隣接コイル１２４と
１２５の間には電位差が発生している。これにともない隣接コイルの絶縁層の中には等電位線１２２と１２５に示すように電位差が発生する。しかしながら、実施例１では隣接コイル間の空気部分１２１には等電位線が存在せず、絶縁破壊強度が低い空気が絶縁破壊、すなわち部分放電が発生しない。この結果、部分放電劣化が発生しない。
【００２０】
図９に、実施例１のコイルと従来のコイルにインバータの急峻サージ電圧が印加したときコイルターン間の電圧分担率を示す。横軸は急峻サージ電圧の電圧立ち上がり時間、縦軸はターン間の電圧分担率である。実施例１のコイルの電圧分担率は９２、従来のコイルの電圧分担率は９１である。サージ電圧の立ち上がり時間が短くなるとともに、従来のコイルの電圧分担率９１は増加する。一方、実施例１のコイルの電圧分担率９２はサージ電圧の立ち上がり時間が短くなっても、僅かしか増加しない。
【００２１】
なお、図１０に、図９の電圧分担率を測定した回路を示す。電圧分担率は、パルス発生器１００でサージ電圧を発生させ、これを回転電機コイルに印加し、口出し側ターン101と中性点側ターン１０２の電位差を測定しこれを印加電圧で割ることで求める。また、サージ電圧の立ち上がり時間に対する電圧分担率はパルス発生器１００の電圧立ち上がり時間を変化させて測定する。なお、本測定時には電圧印加相と異なる相およびコアは接地する。
【００２２】
図１１に測定波形の例を示す。横軸は時間、縦軸は電圧である。口出し側ターンの対地電圧１１１と中性点側ターン１１２の差分をデジタルオシロスコープ上で波形差分演算することでターン間電圧１１３を求めることができる。
【００２３】
以上の実施例１の結果、角線を用いた従来の低圧回転電機と異なり、コイルを挿入する前に絶縁層を形成するため、コイルエンド部を絶縁する絶縁紙の焼けや樹脂の含浸不良などによる絶縁不良は発生しない。また、コイルエンド部のコイル隣接部でも部分放電劣化が発生しない。したがって、従来、角線を用いて小型化した低圧回転電機に比べ、絶縁性能に優れた回転電機を提供できるとともに、高電圧，高出力化にも容易に対応することが可能である。さらに、インバータの急峻なサージ電圧に対してもコイルターン間の電圧分担率が低く、素線絶縁のみあるいは僅かな絶縁皮膜の強化で対応することができる。
【００２４】
以上の実施例１の図１では、コイルを図２のスロット２２に収める前に、スロット直線部２の絶縁層８を全て製作した。しかしながら、絶縁層８はコイルをスロットに収める前後で分割して製作しても良い。このようにスロット部の絶縁層の構成，製造方法を分割することで、コイルをスロットに納める際の傷を防止，補強したり、スロット部とコイルエンド部の絶縁厚み，材料構成比を最適化することが可能となる。
【００２５】
図４に、実施例１のスロット部絶縁層８を分割して製作した例を示す。図１ではスロット部の絶縁層８の厚みをコイルエンド部の絶縁層９の厚みと同じにしている。しかし、図４ではスロット部は素線絶縁のみとし、変わりにスロット絶縁を厚くし、上コイル４１，底コイル４３とコア２１の間の絶縁厚みの不足は、スロット２２にスロット絶縁紙４２を挿入することで補っている。本方法を使用する場合、図１のスロット部の電界緩和層５はスロット部絶縁層８の表面に塗布しても良い。スロット絶縁紙には、ポリイミド，ポリエステル，ポリエチレンナフタレートなどのフィルムやエポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，シリコーン樹脂などを含浸したフィルムを使用することができる。
【００２６】
図１３に、実施例１の回転電機をモータ・ジェネレータに使用した例を示す。モータ・ジェネレータは、ステータ１３０と、ステータ１３０の内周側に空隙を介して配置されかつ回転可能に支持されているロータ１３１から構成されている。ステータ１３０とロータ１３１は回転電機のハウジング１３２内に保持されている。
【００２７】
ステータ１３０は、ステータコア１３３と、ステータコイル１３４とから構成されている。ステータコア１３３は、薄板の鋼板をプレス成形により所定の形状とした上で、積層したものである。ステータコア１３３は、環状のヨークコアと、これから径方向に突出し、周方向に等間隔で配置された複数のティースコアから構成されており、ヨークコアとティースコアは一体に形成されている。ステータコア１３３の内周部には、ステータコア
１３３の内周表面側が開口し、軸方向に連続した複数のスロットが形成されている。このスロットは、図２に示すように周方向に隣接するティースコア間に形成された溝状の空間部である。本実施例では４８個のスロットが形成されている。ステータコイル１３４は分布巻きで、ステータコア１３３のティースコアに巻回されている。ここで、分布巻きとは、コイルが、複数のスロットを跨いで（或いは挟んで）離間した２つのスロットに収納されるように、ステータコア１３３に巻かれる巻線方式である。
【００２８】
ステータコイル１３４は、コイル導体を積層しながら連続的に巻回したＵ相ステータコイルと、Ｖ相ステータコイル，Ｗ相ステータコイルとから構成されている。ステータコイル１３４は、自動巻線機を用いて予め巻回され、前述の方法で絶縁を施した後、自動挿入機を用いて、ステータコア１３３のスロットの入口部から挿入される。ステータコイル
１３４は、Ｕ相ステータコイル，Ｖ相ステータコイル，Ｗ相ステータコイルの順に、スロット内に挿入される。ステータコイル１３４のコイル端部は、スロットから軸方向両方向に突出してステータコア１３３の軸方向両端面に配置されている。
【００２９】
ロータ１３１は、ロータコア１３６と、永久磁石１３５と、シャフト１３７とから構成されている。ロータコア１３６は、薄板の鋼板をプレス成形により所定の形状とした上で積層し、シャフト１３７に固定したものである。ロータコア１３６の外周部には、ロータ１３１の軸方向に貫通した複数の磁石挿入孔が周方向に等間隔で形成されている。本実施例では８個の磁石挿入孔が形成されている。永久磁石挿入孔のそれぞれには永久磁石135が挿入され、固定されている。シャフト１３７は、ハウジング１３２の両側にそれぞれ固定されたエンドブラケット１３８Ｆ，１３８Ｒに、軸受１３９Ｆ，１３９Ｒによって回転可能に支承されている。
【００３０】
図１４は、実施例１の回転電機を搭載した電機自動車の一つであるハイブリッド電気自動車の電気駆動システムの構成を示す。なお、電気自動車には、二次電池と回転電機だけで動く純粋な電気自動車のほかに、内燃機関であるエンジンと二次電池と回転電機を搭載したハイブリッド電気自動車，燃料電池と二次電池，回転電機を搭載した燃料電池ハイブリッド自動車がある。ここでは内燃機関であるエンジンと二次電池と回転電機を搭載したハイブリッド電気自動車を例に説明するが、いずれの場合にも同様の効果が得られる。ハイブリッド電気自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮと、前述した回転電機からなるフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを、前述した実施例で説明した回転電機からなるリア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒをそれぞれ駆動するように構成された四輪駆動式のものである。尚、本実施形態では、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒをそれぞれ駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮと前述の各実施形態にて説明した回転電機からなるフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって前輪
ＷＨ−Ｆをそれぞれ駆動するようにしてもよい。
【００３１】
前輪ＷＨ−Ｆの前輪車軸ＤＳ−Ｆにはフロント側差動装置ＦＤＦを介して変速機ＴＭが機械的に接続されている。変速機ＴＭには出力制御機構（図示省略）を介してエンジン
ＥＮとモータ・ジェネレータＭＧが機械的に接続されている。出力制御機構（図示省略）は、回転出力の合成や分配を司る機構である。フロント側モータ・ジェネレータＭＧの固定子巻線にはインバータＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。インバータＩＮＶは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、モータ・ジェネレータＭＧの駆動を制御するものである。インバータＩＮＶの直流側にはバッテリＢＡが電気的に接続されている。
【００３２】
後輪ＷＨ−Ｒの後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２にはリア側差動装置ＲＤＦとリア側減速機ＲＧを介してリア側モータ・ジェネレータＲＭＧが機械的に接続されている。リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの固定子巻線にはインバータＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。ここで、インバータＩＮＶはフロント側モータ・ジェネレータＭＧＦとリア側モータ・ジェネレータＲＭＧに対して共用のものであり、モータ・ジェネレータＭＧ用の変換回路部と、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの変換回路部と、それらを駆動するための駆動制御部とを有する。なお、インバータＩＮＶの構成については、図１５を用いて後述する。
【００３３】
ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時（エンジンＥＮの運転効率（燃費）が低下する走行領域）は、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。尚、本実施例では、ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する場合について説明するが、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動し、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。インバータＩＮＶにはバッテリＢＡから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータＩＮＶによって三相交流電力に変換される。これによって得られた三相交流電力はフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの固定子巻線に供給される。これにより、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧは駆動され、回転出力を発生する。この回転出力は出力制御機構（図示省略）を介して変速機ＴＭに入力される。入力された回転出力は変速機ＴＭによって変速され、差動装置ＦＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＦＤＦによって左右に分配され、前輪ＷＨ−Ｆの一方における前輪車軸ＤＳ−Ｆと前輪ＷＨ−Ｆの他方における前輪車軸ＤＳ−Ｆにそれぞれ伝達される。これにより、前輪車軸ＤＳ−Ｆが回転駆動される。そして、前輪車軸ＤＳ−Ｆの回転駆動によって前輪ＷＨ−Ｆが回転駆動される。
【００３４】
ハイブリッド電気自動車の通常走行時（乾いた路面を走行する場合であって、エンジンＥＮの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、エンジンＥＮによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。このため、エンジンＥＮの回転出力は出力制御機構（図示省略）を介して変速機
ＴＭに入力される。入力された回転出力は変速機ＴＭによって変速される。変速された回転出力はフロント側差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＤＳ−Ｆに伝達される。これにより、前輪ＷＨ−Ｆが回転駆動される。また、バッテリＢＡの充電状態を検出し、バッテリ
ＢＡを充電する必要がある場合は、エンジンＥＮの回転出力を、出力制御機構(図示省略)を介してフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧに分配し、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧを回転駆動する。これにより、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧは発電機として動作する。この動作により、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡに供給される。これにより、バッテリＢＡは充電される。
【００３５】
ハイブリッド電気自動車の四輪駆動走行時（雪道などの低μ路を走行する場合であって、エンジンＥＮの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、リア側モータ・ジェネレータ
ＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動する。また、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。さらに、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの駆動によってバッテリＢＡの蓄電量が減少するので、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮの回転出力によってフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧを回転駆動してバッテリＢＡを充電する。リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動するために、インバータＩＮＶにはバッテリＢＡから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータＩＮＶによって三相交流電力に変換され、この変換によって得られた交流電力がリア側モータ・ジェネレータＲＭＧの固定子巻線に供給される。これにより、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧは駆動され、回転出力を発生する。発生した回転出力は、リア側減速機ＲＧによって減速され、差動装置ＲＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置
ＲＤＦによって左右に分配され、後輪ＷＨ−Ｒの一方における後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２と後輪ＷＨ−Ｒの他方における後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２にそれぞれ伝達される。これにより、後輪車軸ＤＳ−Ｆ４回転駆動される。そして、後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２の回転駆動によって後輪ＷＨ−Ｒが回転駆動される。
【００３６】
ハイブリッド電気自動車の加速時は、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。尚、第４実施例では、ハイブリッド電気自動車の加速時、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータ
ＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動し、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの回転出力は出力制御機構（図示省略）を介して変速機ＴＭに入力される。入力された回転出力は変速機ＴＭによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＤＳ−Ｆに伝達される。これにより、前輪ＷＨ−Ｆが回転駆動される。
【００３７】
ハイブリッド電気自動車の回生時（ブレーキを踏み込み時，アクセルの踏み込みを緩めた時或いはアクセルの踏み込みを止めた時などの減速時）は、前輪ＷＨ−Ｆの回転出力を前輪車軸ＤＳ−Ｆ，差動装置ＦＤＦ，変速機ＴＭ，出力制御機構（図示省略）を介してフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧに伝達し、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧを回転駆動する。これにより、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧは発電機として動作する。この動作により、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡに供給される。これにより、バッテリＢＡは充電される。一方、後輪ＷＨ−Ｒの回転出力を後輪車軸ＤＳ−
Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２，車両用出力伝達装置１００の差動装置ＲＤＦ，減速機ＲＧを介してリア側モータ・ジェネレータＲＭＧに伝達し、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧを回転駆動する。これにより、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧは発電機として動作する。この動作により、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡに供給される。これにより、バッテリＢＡは充電される。
【００３８】
次に、図１５を用いて、図１４に示したハイブリッド電気自動車の電機駆動システムに用いるインバータＩＮＶの回路構成について説明する。
【００３９】
インバータＩＮＶは、２個のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から構成されている。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の構成は同じである。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、それぞれ、パワーモジュールＰＭと、ドライバユニットＤＵから構成される。ドライバユニットＤＵは、モータ制御ユニットＭＣＵによって制御される。パワーモジュールＰＭには、バッテリＢＡから直流電力が供給され、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、それぞれ、交流電力に変換して、モータ・ジェネレータに供給する。また、モータ・ジェネレータが発電機として動作するときには、発電機の出力は、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２によって直流電力に変換され、バッテリＢＡに蓄電される。
【００４０】
インバータＩＮＶ１のパワーモジュールＰＭは６つのアームから構成され、車載用直流電源であるバッテリＢＡから供給される直流を交流に変換して回転機であるモータ・ジェネレータＦＭＧ，ＲＭＧに電力を供給する。パワーモジュールＰＭの上記６つのアームは、半導体のスイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を使用している。半導体のスイッチング素子としてはＩＧＢＴ以外に電力用ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect 
Transistor)を使用することができる。
【００４１】
ＩＧＢＴは動作速度が速いメリットがある。昔は、電力用ＭＯＳ−ＦＥＴが使用できる電圧が低かったので、高電圧用のインバータはＩＧＢＴで作られていた。しかし最近は電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの使用できる電圧が高くなり、車両用インバータではどちらも半導体スイッチング素子として使用可能である。電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合は半導体の構造がＩＧＢＴに比べてシンプルであり、半導体の製造工程がＩＧＢＴに比べ少なくなるメリットがある。
【００４２】
図１５において、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の上アームと下アームとはそれぞれ直列に接続されている。Ｕ相とＶ相とＷ相の各上アームのそれぞれのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴ使用の場合はドレーン端子）はバッテリＢＡの正極側に接続される。一方Ｕ相とＶ相とＷ相の各下アームのそれぞれのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はソース端子）は、バッテリＢＡの負極側に接続される。
【００４３】
Ｕ相上アームのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はソース端子）とＵ相下アームのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はドレーン端子）の接続点は、モータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のＵ相端子に接続され、Ｕ相電流が流れる。電機子巻線（永久磁石型同期モータの固定子巻線）がＹ結線の場合はＵ相巻線の電流が流れる。Ｖ相上アームのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はソース端子）とＶ相下アームのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はドレーン端子）の接続点は、モータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のＶ相の電機子巻線（固定子巻線）のＶ相端子に接続され、Ｖ相電流が流れる。固定子巻線がＹ結線の場合はＶ相巻線の電流が流れる。Ｗ相上アームのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はソース端子）と、Ｗ相下アームのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ−ＦＥＴの場合はドレーン端子）の接続点はモータ・ジェネレータ
ＦＭＧ（ＲＭＧ）のＷ相端子に接続される。固定子巻線がＹ結線の場合はＷ相巻線の電流が流れる。バッテリＢＡから供給される直流電力を交流電力に変換して、モータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のステータを構成するＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータコイルに供給することにより、３相のステータコイルに流れる電流によって発生する起磁力により、ロータが回転駆動する。
【００４４】
モータ制御ユニットＲＭによりゲート信号を発生するドライバユニットＤＵが制御され、各相のドライバユニットからゲート信号が各相の半導体スイッチング素子にゲート信号が供給される。このゲート信号により各アームの導通，非導通（遮断）が制御される。その結果供給された直流は三相交流に変換される。三相交流の発生は既に知られているので詳細な動作説明を省略する。
【００４５】
以上のように、本発明の回転電機を用いた電気駆動システムによれば、小型，高出力化したモータ・ジェネレータ（回転電機）を備えているので、車両への搭載省スペース化を図ることができる。また、車両の小型化，軽量化及び低コスト化、さらには燃費向上，走行距離の向上に寄与することができる。
【実施例２】
【００４６】
図５に、実施例２の回転電機のコイルを示す。回転電機コイル５１は、素線導体４を所定の回数だけ巻き回し成型して製作したコイル導体に電界緩和層５５，５６を施す。その後、スロット直線部５２には、絶縁層５８を、コイルエンド部５３には絶縁層５９を施して製作する。素線導体４の絶縁皮膜５７には、実施例１の絶縁皮膜７と同じ材料を使用することができる。
【００４７】
実施例２でも、角線を用いた従来の低圧回転電機と異なり、コイルを挿入する前に絶縁層を形成するため、コイルエンド部を絶縁する絶縁紙の焼けや樹脂の含浸不良などによる絶縁不良は発生しない。ただし、実施例１と異なり電界緩和層を絶縁層５８，５９の上に設けていない。このため、実施例１に比べて絶縁層５８，５９の厚みを厚くする必要がある。しかしながらコイルエンド部のコイル隣接部も絶縁層５９の厚みを適正化することで絶縁部分放電劣化を防止できる。以上の結果、実施例２の構成でも、従来、角線を用いて小型化した低圧回転電機に比べ、絶縁性能に優れた回転電機を提供できるとともに、高電圧，高出力化にも容易に対応することが可能である。さらに、インバータの急峻なサージ電圧に対してもコイルターン間の電圧分担率が低く、素線絶縁のみあるいは僅かな絶縁皮膜の強化で対応することができる。
【００４８】
以上の実施例２でも、実施例１と同様に絶縁層５８を分割して製作しても良い。実施例２の回転電機を用いても実施例１と同様に電気自動車の車両の小型化，軽量化及び低コスト化、さらには燃費向上，走行距離の向上に寄与することができる。
【実施例３】
【００４９】
図６に、実施例３の回転電機のコイルを示す。回転電機コイル６１は、素線導体４を所定の回数だけ巻き回し成型して製作したコイル導体を製作する。その後、スロット直線部６２には、絶縁層６８を、コイルエンド部６３には絶縁層６９を施して製作する。素線導体４の絶縁皮膜６７には、実施例１の絶縁皮膜７と同じ材料を使用することができる。
【００５０】
実施例３でも、実施例１，２と同様に、角線を用いた従来の低圧回転電機と異なり、コイルを挿入する前に絶縁層を形成するため、コイルエンド部を絶縁する絶縁紙の焼けや樹脂の含浸不良などによる絶縁不良は発生しない。ただし、実施例２と異なり電界緩和層を素線導体４の上に設けていない。この結果、インバータサージ電圧に対するターン間電圧分担率が、実施例１，２に比べ高くなり、絶縁層６７の厚みを厚くする必要が生じる。しかしながら、ターン間の電圧分担率が低い場合には、実施例３の構成でも絶縁性能は十分である。以上の結果、実施例３の構成でも、従来、角線を用いて小型化した低圧回転電機に比べ、絶縁性能に優れた回転電機を提供できるとともに、高電圧，高出力化にも容易に対応することが可能である。
【００５１】
以上の実施例３でも、実施例１と同様に絶縁層６８を分割して製作しても良い。実施例３の回転電機を用いても実施例１と同様に電気自動車の車両の小型化，軽量化及び低コスト化、さらには燃費向上，走行距離の向上に寄与することができる。
【実施例４】
【００５２】
図７に、実施例４の回転電機のコイルを示す。実施例１〜３では、単独コイルに所定の絶縁を施した。しかしながら、コイルをスロットに収めた後、コイル同士を接続しなければならなかった。これに対し、実施例４では予め連続して複数のコイル７１を製作し、実施例１〜３と同様の絶縁を施している。この結果、コイルをスロットに収めた後のコイル接続作業が不要となる。
【００５３】
（比較例１）
図８に、比較例１の回転電機のコイルエンド部を示す。比較例１では、セグメント導体をコア８５コイル軸方向から挿入した後、上コイル８１と底コイル８２のクロス部に絶縁紙８４を挿入する。その後、コイル接続部８３を溶接接続する。比較例１では、絶縁紙
８４に焼け８６が発生し、周方向，径方向のコイル隣接部の絶縁抵抗が低下していた。
【００５４】
以上の結果、本発明では小型化と、高電圧，高出力化を両立した回転電機、特に角線を巻線導体に用いた６００Ｖｒｍｓ級以下の低圧回転電機を提供することができる。さらに、本発明の回転電機は小型化と高出力化を両立した高出力化が可能となるため、これを搭載することで従来に比べて燃費向上，走行距離を向上した電気自動車を提供することができる。
【００５５】
なお、本実施例では角線電線における実施例を説明したが、本発明は実施例に限定されることはなく、丸線電線等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１の回転電機のコイル。
【図２】実施例１の回転電機コイル１をスロットに収める方法。
【図３】実施例１の回転電機コイルをスロットに収めた固定子コア。
【図４】実施例１のスロット部絶縁層８を分割して製作した例。
【図５】実施例２の回転電機のコイル。
【図６】実施例３の回転電機のコイル。
【図７】実施例４の回転電機のコイル。
【図８】比較例１の回転電機のコイルエンド部。
【図９】実施例１のコイルと従来のコイルにインバータの急峻サージ電圧が印加したときコイルターン間の電圧分担率。
【図１０】電圧分担率を測定回路。
【図１１】電圧分担率測定波形（例）。
【図１２】実施例１のコイルエンド部の電位分布概略図。
【図１３】実施例１の回転電機をモータ・ジェネレータに使用した例。
【図１４】ハイブリッド電気自動車の電気駆動システム。
【図１５】インバータＩＮＶの回路構成。
【符号の説明】
【００５７】
１  回転電機コイル
２  スロット直線部
３  コイルエンド部
４  素線導体
５，６  電界緩和層
７  絶縁皮膜
８，９  絶縁層
【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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