(57)【要約】【課題】  接続箇所をできるだけ少なくしてコイルを固定子鉄心に巻回できる回転電機を提供することにある。【解決手段】  環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機において、固定子を、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に重ね巻きによって巻回されたコイルとで構成し、コイルにおける少なくとも重ね巻きされた周回部分は連続線からなり、コイルエンドにおいてスロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回するようにした。このため、周回部分の周回数を増やしても接続箇所が多くなることがない。【選択図】図４
2008167567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備え、
前記固定子は等間隔に全周に亘ってスロットを有する固定子鉄心と前記スロット内に配置された固定子巻線とを有し、
前記固定子巻線は前記スロットの内の一方のスロットと他方のスロットとの２つのスロットを介して複数回周回するコイルと前記コイルをつなぐ渡り線とを有すると共に、前記コイルは固定子鉄心の全周に亘って配置されており、
前記コイルは、前記第１のスロットではその回転子側に配置され、前記第２のスロットではその奥側に配置されると共に前記スロットの回転子側と奥側の移動はコイルエンドで行われる形状をなし、
前記全周に亘って配置されたコイルはそのコイルエンドにおいて前期移動の方向が略同じ方向となるように配置され、
前記コイルは、コイルエンドの外側に配置された渡り線により接続され、
少なくとも前記コイルは連続した導体をコイル状に成形して作られていることを特徴とする車載用の回転電機。
【請求項２】
固定子と固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備え、
前記固定子は等間隔に全周に亘ってスロットを有する固定子鉄心と前記スロット内に配置された固定子巻線とを有し、
前記固定子巻線は前記スロットの内の一方のスロットと他方のスロットとの２つのスロットを介して複数回周回する第１のコイルと前記一方のスロットと前記他方のスロットとにそれぞれ隣接する一方のスロットと他方のスロットとの２つのスロットを介して複数回周回する第２のコイルと前記第１のコイルと前記第２のコイルとを直列に接続するコイル間接続線と、前記直列に接続されたコイルを接続するための渡り線とを有すると共に、前記コイルは固定子鉄心の全周に亘って配置されており、
前記コイルは、前記第１のスロットではその回転子側に配置され、前記第２のスロットではその奥側に配置されると共に前記スロットの回転子側と奥側の移動はコイルエンドで行われる形状をなし、
前記全周に亘って配置されたコイルはそのコイルエンドにおいて前期移動の方向が略同じ方向となるように配置され、
前記コイルは、コイルエンドの外側に配置された渡り線により接続され、
少なくとも前記第１のコイルと前記第２のコイルとは連続した導体をコイル状に成形して作られていることを特徴とする車載用の回転電機。
【請求項３】
請求項１と請求項２に記載の車載用の回転電機において、前記スロットには径方向の回転子側と奥側においてコイルを構成する複数の導体をそれぞれ配置すると共に前記導体はスロットの周方向において一列に配置されていることを特徴とする車載用の回転電機。
【請求項４】
環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機であって、
前記固定子は、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に重ね巻きによって巻回されたコイルとからなり、
該コイルにおける少なくとも重ね巻きされた周回部分は連続線からなり、コイルエンドにおいて前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
前記コイルは、断面が略矩角形状であることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機において、
前記コイルの断面は、前記固定子鉄心の法線方向が長く、径方向が短い略長方形状であることを特徴とする固定子。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機において、
前記コイルは複数の相からなり、同相の前記周回部分は、周方向に離れた前記スロットに複数箇所に渡って装着され、それらが渡り線によって連結していることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機において、
前記渡り線は、同相の夫々の前記コイルと連続していることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項７に記載の回転電機において、
前記渡り線は、夫々の前記周回部分の一端を長くすることで構成され、この長くした前記周回部分の一端を他の前記周回部分の他端と接続していることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項７に記載の回転電機において、
前記渡り線は、固定子における軸方向一端側だけに設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項７に記載の回転電機において、
前記渡り線は、前記固定子鉄心の外周側と内周側を跨ぐように略渦巻状に設けら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、
前記渡り線は、固定子における軸方向略同一面上に位置するように設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項１３】
請求項７に記載の回転電機において、
前記渡り線は、前記周回部分における前記スロットの底部側から前記コイル挿入部側を跨ぐように設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項１４】
請求項７に記載の回転電機において、
前記渡り線は、前記周回部分における前記スロットの底部側、及び／又は、前記コイル挿入部側にて螺旋状となっていることを特徴とする回転電機。
【請求項１５】
請求項４に記載の回転電機において、
前記コイルにおけるスロット挿入部分は、絶縁部材が固着されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１６】
請求項４に記載の回転電機において、
前記コイルの周回部分は、略亀甲形状に成形されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１７】
環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機であって、
前記固定子は、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、周方向に２つ以上離れた前記スロット内を周回するように巻回された複数相のコイルとからなり、
該コイルは、断面が略四角形状の平角線からなり、前記コイルにおける前記周回部分は、連続した同相のコイルによって隣接して複数個設けられ、これらの前記周回部分は、隣り合う前記スロットに夫々が装着され、コイルエンドにおいて前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１８】
請求項１７に記載の回転電機において、
同相のコイルにおける複数の前記周回部分は、外周と内周に渡って渦巻き状に巻回された２つの周回部分からなり、夫々の周回部分は、内周側の端末にて連続していることを特徴とする回転電機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の回転電機において、
同相の２つの前記周回部分は、周方向に離れた前記スロットに複数箇所に渡って設けられており、それらが前記周回部分の外周側に引き出される端末同士を繋いで構成された渡り線によって連結されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２０】
環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機であって、
前記固定子は、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、周方向に２つ以上離れた前記スロット内を周回するように巻回されたコイルとからなり、
該コイルにおける少なくとも前記周回部分は連続線からなり、コイルエンドにおいて前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されると共に、前記固定子鉄心のスロット内から連続した方向に延びる延出部が前記スロットの軸方向両端側に延出していることを特徴とする回転電機。
【請求項２１】
請求項２０に記載の回転電機において、
前記スロットにおける前記コイル挿入部は、前記スロットにおける前記コイルが装着される部分とほぼ同等もしくは、前記コイルが装着される部分以上の周方向幅を有するオープンスロットであることを特徴とする回転電機。
【請求項２２】
請求項２０に記載の回転電機において、
前記スロットにおける前記コイル挿入部の内周側には、前記コイルの内周側への移動を阻止する保持部材が装着されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２３】
請求項２０に記載の回転電機において、
前記コイルの少なくとも周回部分は、夫々の線材同士が一体的に固着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、モータや発電機などの回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子鉄心の内周側に開口するように設けられた多数のスロット内にコイルを分布巻きで巻回し、前記固定子のコイルに交流電流を供給することで、固定子に回転磁界を発生し、この回転磁界により回転子に回転トルクを発生する回転電機が使用されている。これらの回転電機は、例えばかご型回転子を使用した誘導電動機や回転子に永久磁石を有する同期電動機がある。これらの誘導電動機や同期電動機は発電機としても利用できるので両方を含めて、以下回転電機と記す。
【０００３】
特許文献１は前記回転電機の一例を示す。この回転電機は内周側に開口する多数のスロットを備えた回転子鉄心を有しており、前記スロットのおのおのに複数の略Ｕ字形状のセグメントコイルが挿入されている。特許文献１の記載によれば、特許文献１の回転電機は小型軽量化できる利点を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１１８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の回転電機を含め、前記スロットの各々に略Ｕ字形状のセグメント導体を挿入する方式の回転電機は、前記セグメント導体それぞれの端部を溶接にて接続する必要があるため、生産性向上の点で改善すべき課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、生産性の優れた回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴の一つは、回転電機の固定子巻線が連続して巻かれたコイルを有し、固定子のスロットル内に前記連続巻されたコイルが挿入されていることである。これにより固定子におけるコイルの接続箇所を少なくでき、回転電機の生産性が向上する。
【０００８】
本発明の他の特徴は以下に記載の実施の形態欄で詳述する。
【０００９】
また、本発明の回転電機は、少なくとも周回部分を連続するコイルによって構成し、コイルエンドにおいてスロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されると共に、固定子鉄心のスロット内から連続した方向に延びる延出部がスロットの軸方向両端側に延出していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転電機は、生産性が向上した回転電機を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の実施の形態で説明する回転電機は自動車の駆動用モータに適用すると比較的小型であるにもかかわらず比較的大きな出力が得られ、また生産性も向上できる効果を備えている。固定子コイルの導体として断面が円形の導体のみならず、断面が略矩形形状の導体を使用でき、スロット内の占積率を向上できることから、回転電機の効率が向上する。従来の回転電機では、導体断面が略矩形形状の導体を使用すると固定子のスロットに導体を挿入後に電気接続すべき箇所が多く、生産性の観点で課題があった。以下の実施の形態では、連続巻した導体をスロットに挿入できるので、電気接続箇所が少なく生産性が向上する。
【００１２】
以下の実施の形態では、連続巻コイルの重ね巻きされた部分は連続線からなり、重ね巻きされた部分コイルは一のスロットと他のスロットとを周回するように配置され一のスロットでは径方向における内側を、他のスロットでは径方向における外側に配置され、コイルエンドにおいて前記スロットの内側から外側にあるいは外側から内側に移るように巻回されている。このような配置とすることにより、連続巻コイルは規則的に配置され、コイルのターン数を増やすことができ、コイルのターン数の増加に対し電気的接続点の増加を抑えることが可能である。またコイルのターン数を増やしても回転機の形状の大型化を抑えることができる。
【００１３】
以下の実施の形態では、各スロットには回転軸に対する径方向に複数で周方向には１個の導体を配置すると共に、周方向に隣接するスロットに同相で同方向の電流を流すように接続された導体を配置している。このような固定子巻線の配置により、生産性が向上する構造の回転電機を提供できる。また隣接するスロットに配置された同相の巻線を直列接続し、この直列接続された同相直列巻線を単位巻線として、固定子巻線の接続を行うことで、固定子巻線の電気的なバランス良くなる効果がある。
【００１４】
以下の実施の形態で説明の固定子巻線は永久磁石型回転機にもまた誘導型回転電機にも使用可能である。誘導型回転電機として使用される場合の一例として以下の実施の形態では、誘導型回転電機は８極である。誘導型回転電機の極数を６極以上、特に８極や１０極とすることで、固定子鉄心のコアバックの磁路の径方向厚さを薄くすることができる。また回転子に関しても同様に６極以上、特に８極や１０極とすることで、回転子ヨークの磁路の径方向厚さを薄くできる。極数を多くすると回転子のかご型導体との関係で効率が低下することとなり、自動車の駆動系に使用する回転電機としては６極から１０極が良く、その中で８極から１０極がよりすぐれており、８極が非常に良い。自動車の駆動系に使用する回転電機とは停止中のエンジンを始動する、あるいはエンジンと共に車両を走行するためのトルクを発生する、あるいは単独のトルクで車両を走行する回転電機のことである。
【００１５】
本発明における回転電機の一例として、ハイブリット自動車に用いられる電動機に基づいて説明する。本実施例のハイブリット自動車用電動機は、車輪を駆動する駆動用のモータの機能と、発電を行う発電機の機能の両方を有しており、自動車の走行状態によって、夫々の機能を切り替えるようにしている。
【００１６】
実施例としてハイブリット自動車用の回転電機を図面に基づいて説明する。図１は、誘導型回転電機の側面断面図である。図２は、回転子の断面を斜視図にしたものである。図３は、本実施例の誘導型回転電機に関する各部品の展開斜視図である。
【００１７】
誘導型回転電機は、軸方向の一端側が開口した有底筒状のハウジング１と、このハウジング１の開口端を封止するカバー２を有している。ハウジング１の内側には水路形成部材２２が設けられ、水路形成部材２２の一端はハウジング１とカバー２とに挟まれて固定されており、水路２４と２６が固定子４とハウジング１との間に形成される。冷却水の取入口３２が冷却水が水路２４に取り入れられ、冷却水は水路２４から水路２６に流れ、排出口３４から排出され、回転電機を冷却する。前記ハウジング１とカバー２は、複数本、例えば６本のボルト３によって締結されている。
【００１８】
このハウジング１の内周には前記水路形成部材２２が設けられ、前記水路形成部材２２の内側に固定子４が焼き嵌め等で固定されている。この固定子４は、周方向等間隔に複数のスロット４１１が設けられた固定子鉄心４１２と、各スロット４１１内に巻回された３相の固定子コイル４１３とによって構成されている。この実施例では８極で４８スロットで、前記固定子コイル４１３はスター結線にて結線されており、それぞれの相は一対の巻線部分が並列に接続された２Ｙ結線となっている。
【００１９】
また、固定子鉄心４１２の内周には、固定子鉄心４１２と対向するように微小な隙間を介して回転可能に回転子５が配置されている。前記回転子５はシャフト６に固定されており、シャフト６と一体に回転する。前記シャフト６は、前記ハウジング１および前記カバー２にそれぞれ設けられた一対の軸受として作用するボールベアリング７ａ，７ｂによって回転自在に支持されている。これらのベアリング７ａ，７ｂの内、カバー２側のベアリング７ａは、図３に示す略四角形状の固定板８によって固定されており、ハウジング１の底部側のベアリング７ｂは、ハウジング１の底部に設けられた凹部に固定されている。このため、固定子４に対して回転子５が相対回転するようになっており、シャフト６のカバー２側端にスリーブ９及びスペーサ１０を介してナット１１によって取り付けられたプーリー１２によってシャフト６の回転力が外部に出力される、もしくは、プーリー１２からの回転力がシャフト６に入力される。尚、スリーブ９の外周及びプーリー１２の内周は、若干、円錐形状となっているため、ナット１１による締め込み力によってプーリー１２とシャフト６が強固に一体化され、一体的に回転できるようになっている。
【００２０】
回転子５は、回転軸方向に延びる導体バー５１１を等間隔で周方向に全周に渡って有しており、回転軸方向両端にて各導体バー５１１を短絡させるよう一対の短絡環５１２が連結された、かご型回転子である。前記導体バー５１１は磁性体からなる回転子鉄心５１３に埋め込まれている。なお、図２は回転子鉄心５１３と導体バー５１１との関係を明示するために回転軸に垂直な面で断面した断面構造を示しており、プーリー１２側の短絡環
５１２とシャフト６が見えていない。
【００２１】
前記回転子鉄心５１３は、厚さ０.０５〜０.３５mmの電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなる。図２及び図３に示すように内周側には、軽量化の為に略扇形の空洞部５１４が周方向等間隔に設けられている。また、外周側には、夫々の導体バー５１１が配置される複数の空間が設けられている。前記回転子鉄心５１３は、固定子側に前記導体バー５１１を有しており、前記導体バー５１１の内側に磁気回路を作るための固定子ヨーク５３０を有している。本実施の形態では固定子は８極の固定子巻線を有しており、極数が２極や４極の固定子巻線の誘導電動機に比べ、前記固定子ヨーク５３０に形成される磁気回路の径方向の厚さを薄くできる。８極より極数を増やす方が前記厚さを薄くできるが、１２極以上では出力および効率が低下する問題がある。従ってエンジン始動機能も含め車両走行用の回転電機は６極から１０極、特に８極あるいは１０極が良好である。
【００２２】
前記夫々の導体バー５１１及び短絡環５１２は、アルミによって構成されており、回転子鉄心５１３にダイキャストによって一体となるように成形している。尚、回転子鉄心の両端に配置された短絡環５１２は、回転子鉄心５１３から軸方向両端に突出するように設けられる。
【００２３】
また、ハウジング１の底部側には、検出ロータ１３２が設けられ、回転速度や回転子位置を検出するための回転センサ１３は前記検出ロータ１３２の歯を検出することで回転子５の位置や回転子５の回転速度を検知するための電気信号を出力する。
【００２４】
次に本実施例における誘導電動機の作動について図１乃至図３および図２４乃至図２６を用いて説明する。
【００２５】
まず、車輪およびエンジンを駆動する駆動用のモータとして機能する回転電機の力行運転について説明する。図２４は電気接続を説明するためのシステムであり、例えば１００Ｖ乃至６００Ｖの電圧に対応した高電圧用の二次電池６１２とインバータ装置６２０の直流端子が電気的に接続されている。またインバータ装置６２０の交流端子は固定子コイル
４１３と電気的に接続されている。前記二次電池６１２からインバータ装置６２０に直流電力が供給され、固定子鉄心４１２に巻回された３相の固定子コイル４１３に前記インバータ装置から交流電力が供給される。この交流電力により、固定子鉄心４１２から交流電力の周波数に基づく回転速度の回転磁界が生じる。図２５は固定子コイル４１３により発生する回転磁界の状態を示す。固定子は以下の実施の形態で説明する８極分布巻の固定子コイル４１３を有し、回転子の影響を取り除くため仮想的に導体バーを有していない一般の鉄心を配置した場合のシミュレーション結果である。固定子鉄心４１２のスロットの外周側にコアバック４３０が設けられ、上記回転磁界の磁気回路を形成している。本シミュレーションでは固定子巻線が８極と極数が多いため、コアバック４３０の磁気回路の径方向の厚みを薄くできる。また回転子５側の磁気回路の径方向の厚みも薄くなっている。図２５に示す回転磁界が固定子コイル４１３に供給される交流周波数に基づいて回転する。
【００２６】
図２４で、前記インバータ装置は要求されるトルクを発生するに必要な交流電流を発生し、前記固定子コイル４１３に供給する。前記回転磁界の回転速度に対し回転子５の回転速度が遅い状態では、導体バー５１１が固定子鉄心４１２に生じた回転磁界と鎖交し、フレミングの右手の法則により導体バー５１１には電流が流れる。更に、導体バー５１１に電流が流れることでフレミングの左手の法則により、回転子５に回転トルクが生じて回転子５が回転する。尚、回転子５の回転速度と固定子４の回転磁界の回転速度との差が上記トルクの大きさに影響するので、前記速度差すなわちすべりを適切に制御することが必要である。このため回転子５の回転位置や回転速度を回転センサ１３の出力に基づいて検出してインバータの切り替え周波数を制御して、固定子の固定子コイル４１３に供給する交流電流の周波数を制御する。
【００２７】
図２６は、導体バー５１１を有する回転子５の回転速度が固定子鉄心４１２で発生する回転磁界の回転速度より遅い場合の磁束の様子を示すシミュレーション結果である。回転子５の回転方向は反時計方向である。スロット４１１に配置された固定子巻線による磁束はコアバック４３０および回転子鉄心５１３の回転子ヨーク５３０を含む磁気回路を通る。回転子鉄心５１３の磁束は固定子鉄心４１２の磁束より回転子の回転方向において遅れ側にシフトしている。固定子巻線の極数が８極と多いので回転子の回転ヨーク５３０の磁束は導体バー５１１側が密なのに比べ回転軸側が粗である。
【００２８】
次に、回転電機が発電を行う発電機として機能する場合について説明する。発電機として機能する場合は、プーリー１２から入力される回転力によって回転する回転子５の回転速度が、固定子鉄心４１２に生じている回転磁界の回転速度より速い場合である。回転子５の回転速度が回転磁界の回転速度を上回ると、導体バー５１１が回転磁界に対して鎖交するので回転子５に制動力が作用する。この作用により、固定子コイル４１３に電力が誘起され、発電が行われる。図２４で、インバータ装置６２０が発生する交流電力の周波数を低くし、固定子鉄心４１２に生じている回転磁界の回転速度を回転子５の回転速度より遅くするとインバータ装置６２０から二次電池６１２に直流電力が供給される。回転電機の発生する電力は上記回転磁界の回転速度と回転子５の回転側との差に基づくので、インバータ装置の動作を制御することで発電電力を制御できる。回転電機の損失や無効電力などを無視すると、回転電機の回転磁界を回転子５の回転速度より速くすると二次電池612からインバータ装置６２０を介して回転電機に電力が供給され、回転電機はモータとして機能し、回転電機の回転磁界を回転子５の回転速度と同じにすると二次電池６１２と回転電機間の電力の送受は無くなり、回転電機の回転磁界を回転子５の回転速度より遅くすると回転電機から二次電池６１２にインバータ装置６２０を介して電力が供給される。しかし、実際は回転電機の損失や無効電力などを無視できないので、回転電機の回転磁界が回転子５の回転速度よりやや遅い状態で二次電池６１２から回転電機への電力の供給が無くなる。
【００２９】
［第１実施例］
次に図４乃至図８および図１９と図２４と図２７を用いて、第１実施例の固定子の詳細について説明する。図４は、第１実施例の固定子の斜視図である。図５は、固定子巻線を構成するための連続した１本分のコイルの斜視図である。図６は、１相分のコイルの斜視図である。図７は、第１実施例の固定子の正面図である。図８は、第１実施例の固定子の側面図である。また図１９は結線図であり、図２４は２Ｙ接続された固定子コイル４１３の接続図、図２７は固定子のスロット番号と固定子巻線を構成するコイルの関係を示す図である。
【００３０】
図４に示す固定子４は、周方向に等間隔に４８個のスロット４１１が形成された固定子鉄心４１２と、スロット４１１に巻回された固定子コイル４１３とを有している。固定子鉄心４１２は、例えば厚さ０.０５〜０.３５mmの電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなり、周方向に等間隔の放射状に配置された複数のスロット４１１が形成されている。この実施例ではスロットの数は４８個である。これらのスロット４１１間にはティース４１４が設けられており、夫々のティース４１４は環状のコアバック４３０と一体化されている。つまり、各ティース４１４とコアバック４３０が一体成形されている。また、スロット４１１の内周側は開口しており、この開口部分から固定子コイル４１３を構成するコイルが挿入される。前記開口の周方向の幅は、コイルが装着される核スロットのコイル装着部とほぼ同等もしくは、コイル装着部よりも若干大きな幅となるように、オープンスロットに成形されているが、コイルの内周側への移動を阻止するために各ティース４１４の先端側には保持部材４１６が装着されるようになっている。尚、この保持部材４１６は、樹脂等の非磁性体、もしくは非磁性金属材で作られ、ティース４１４の先端側の周方向両側面に軸方向に延びるように形成された保持溝４１７内に軸方向から装着されるようになっている。
【００３１】
次に図５及び図６に基づいて、固定子コイル４１３について説明する。本実施例の場合には３相の固定子コイル４１３を有しているが、まずはそのうちの１相について説明する。尚、本実施例の固定子コイル４１３は、平角線と呼ばれる断面形状が略四角形状で外周が絶縁被膜で覆われた導体を使用しており、巻回された状態での前記導体の断面の四角形状は、固定子鉄心４１２の周方向が長く、径方向が短くなっている。また、上述のとおり固定子コイル４１３の導体の表面は絶縁のための被覆が施されている。
【００３２】
図５を説明する前に図２４により、固定子コイル４１３の結線を説明する。この実施例では、固定子コイル４１３は２個のスター結線を有している。２個のスター結線をＹ１結線とＹ２結線とすると、Ｙ１結線はＵ相巻線Ｙ１ＵとＶ相巻線Ｙ１ＶとＷ相巻線Ｙ１Ｗとを有している。またＹ２結線はＵ相巻線Ｙ２ＵとＶ相巻線Ｙ２ＶとＷ相巻線Ｙ２Ｗとを有している。Ｙ１結線とＹ２結線は並列接続されており、それぞれの中性点も接続されている。
【００３３】
巻線Ｙ１Ｕは直列接続されたコイルＵ１１とコイルＵ１２とコイルＵ１３とコイルＵ14から構成されている。また巻線Ｙ２Ｕは直列接続されたコイルＵ２１とコイルＵ２２とコイルＵ２３とコイルＵ２４から構成されている。巻線Ｙ１Ｖは直列接続されたコイルＶ11とコイルＶ１２とコイルＶ１３とコイルＶ１４から構成されている。巻線Ｙ２Ｖは直列接続されたコイルＶ２１とコイルＶ２２とコイルＶ２３とコイルＶ２４から構成されている。巻線Ｙ１Ｗは直列接続されたコイルＷ１１とコイルＷ１２とコイルＷ１３とコイルＷ14から構成され、巻線Ｙ２Ｗは直列接続されたコイルＷ２１とコイルＷ２２とコイルＷ２３とコイルＷ２４から構成されている。図２４に記載のとおり、コイルＵ１１からコイル
Ｗ２４はそれぞれ二組のコイルをさらに有している。例えばコイルＵ１１はコイル２とコイル１の直列接続で構成されている。ここでコイル２とコイル１の数字はコイルが挿入されている回転子側のスロット番号を示している。すなわちコイルＵ１１はスロット番号２のコイルとスロット番号１のコイルの直列接続である。同様にコイルＵ１２はスロット番号３８のコイルとスロット番号３７のコイルの直列接続である。以下同様に図２４のコイル番号は挿入されている回転子側スロットの番号を表している。最後のコイルＷ２４はスロット番号１１のコイルとスロット番号１２のコイルの直列接続である。ここで注目すべきは各直列コイルは隣同士のスロットルに挿入されていることである。以下で説明のとおり、このようにすることで、製造が容易となり、更にトルク脈動を低減できる効果がある。上記各コイルの巻回状態は後で詳述する。
【００３４】
上記巻線Ｙ１ＵとＹ１ＶとＹ１ＷとＹ２ＵとＹ２ＶとＹ２Ｗとはそれぞれ同様の構造であるので、巻線Ｙ１Ｕを代表例として図５で説明する。
【００３５】
固定子コイル４１３の構造を巻線Ｙ１Ｕに代表して記載すると、巻線Ｙ１Ｕはコイル
Ｕ１１とコイルＵ１２とコイルＵ１３とコイルＵ１４の直列接続により構成されている。上記各コイルは等間隔に配置されているので、角コイルは機械角で９０°の間隔で配置されている。コイルＵ１１は２つのコイル４１３１ａと４１３１ｂを有しており、コイル
４１３１ａはスロット２の回転子側とスロット７の底側を周回する構造をしている。スロット２とスロット７を対として複数回、本実施例では３回、周回する構造をしている。これらの周回は連続した導線で行われるので、周回するコイルＵ１１では接続作業の必要が無い。
【００３６】
前記コイルＵ１１を構成するコイル４１３１ｂはスロット１の回転子側とスロット６の底側を３回周回する構造をしている。これらのコイル４１３１ａと４１３１ｂはそれぞれ２つのスロット間を周回する構造をしており、それぞれのコイルの一方のスロットではこれらのコイルは固定子側に配置され、他のスロットではスロットの底側に配置されている。コイル４１３１ａと４１３１ｂはコイル間接続線４１３４により直列に接続されている。この直列接続の部分も連続した導線で構成されており、特別な接続作業は不要である。２つのスロットを周回するこれらの周回部分であるコイル４１３１は、固定子鉄心４１２に装着された状態では、略亀甲形状となっており、コイルエンドにおいて一方のスロット４１１の回転子側である内周側と他方のスロットの底側である外周側を跨ぐように巻回されている。一方のスロットであるスロット２やスロット１と他のスロットであるスロット７やスロット６の間隔は固定子のスロット数と極数とに基づいて定まる重ね巻き方式で巻回されている。
【００３７】
上述のとおり、周回構造を成すコイル４１３１ａ，４１３１ｂは連続した導体で作られており、更に以下の方法によれば２つのコイル４１３１ａや４１３１ｂこれらを繋ぐコイル間接続線４１３４も連続した導体で作ることが可能である。このため本実施例では固定子巻線のターン数が増加しているが接続箇所の増加は抑えられている。
【００３８】
上述のとおり、周回部分である２つのコイル４１３１ａ，４１３１ｂ組を成し、この組を単位として周方向に離れた複数箇所、本実施例では９０°の間隔で４箇所、に等間隔で配置されており、周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂの組における渦巻き部の内周側から延びるコイルと他の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂの組における外周側から延びるコイルとがコイルエンドの各頂部同士を接続する構造で、渡り線４１３２で接続されている。尚、本実施例では周回部分のコイルの組４１３１ａ，４１３１ｂにおける渦巻き部の内周側から延びるコイルと他の周回部分のコイルの組４１３１ａ，４１３１ｂにおける渦巻き部の外周側から伸びるコイルとが連続するように巻回されているので隣り合うように成形された４対の周回部分の組は１本の連続した導体からなるコイルによって成形されている。また、この渡り線４１３２の部分は、固定子４の軸方向一端側だけに設けられており、固定子鉄心４１２の外周側から固定子鉄心４１２の内周側に横断するように収束している。
【００３９】
図５に示した１本のコイルは、１相分の固定子巻線の半分であり、１相を構成する固定子巻線は、図６に示すように図５で説明した巻線Ｙ１Ｕと同じ構造を持つ巻線Ｙ２Ｕを周方向に巻線Ｙ１Ｕに対して機械角で４５°ずらした配置となる。同じように成形されたコイル成形体の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂの組が機械角で４５°シフトして配置される。コイルＵ１１を構成するコイル４１３１ａはスロット２の回転子側に配置され、コイルＵ１１を構成するコイル４１３１ｂはスロット１の回転子側に配置される。上記機械角で４５°シフトした配置となるコイルＵ２１を構成するコイル４１３１ａはスロット４４の回転子側とスロット１の底側を周回する構造となる。またコイルＵ２１を構成するコイル４１３１ｂはスロット４３の回転子側とスロット４８の底側を周回する構造となる。
【００４０】
図６のように成形されたコイル成形体である固定子巻線を周方向に１５°と３０°ずらしたかたちで配置することで３相分のコイル成形体である固定子コイル４１３が形成される。このように、本実施例では、３相分の固定子コイル４１３を固定子鉄心４１２に接続点数の少ないかたちで巻回することができる。また、図７に示すように夫々のコイル成形体における渡り線４１３２の部分は、固定子鉄心４１２の外周側と内周側を跨ぐように配置されているので全体としては、渡り線４１３２が略渦巻き状に構成されることになる。スター接続の中性点となる箇所については、渡り線４１３２が連続したコイルではなく、各コイルの端末と別に設けた渡り線とをＴＩＧ溶接等で接続する必要がある。尚、この中性点となる渡り線についても固定子鉄心４１２の外周側と内周側を跨ぐように配置している。このような構造をとることで、固定子巻線が規則的な構造で配置され、空間を効率よく利用することとなり、結果として回転電機の小型化が可能となる。
【００４１】
図２７はスロットと固定子コイル４１３を構成するコイルの配置関係を示す図である。図でスロット番号の欄４４２はスロット番号を示し、４８個のスロットを予め定めたスロットを基準とし、そのスロットから順に付した番号を示す。図２４の固定子コイル４１３を構成する各コイルＵ１１からＷ２４は、回転子側に配置されるスロット番号で付したコイルから構成されており、これらの構成をスロットとの関係で欄４４２の下側に示した。欄４４２でコイルＷ１３はスロット番号２９と３０である。これはスロット番号２９の回転子側に配置されたコイルとスロット番号３０の回転子側に配置されたコイルとの直列接続でコイルＷ１３が構成されていることを示している。このことは図２４のコイルＷ１３を構成するコイル番号２９と３０でも示されている。図２７の欄４４２でコイルＵ２２はスロット番号３１と３２であり、スロット番号３１の回転子側に配置されたコイルとスロット番号３２の回転子側に配置されたコイルとの直列接続でコイルＵ２２が構成されていることを示している。このことは図２４のコイルＵ２２を構成するコイル番号３１と３２でも示されている。図５で説明したコイルＵ１１を見るとスロット番号１と２である。これはスロット番号１の回転子側に配置されたコイルとスロット番号２の回転子側に配置されたコイルとの直列接続でコイルＵ１１が構成されていることを示しており、このことは図２４のコイルＵ１１を構成するコイル番号１と２であることからも分る。
【００４２】
図２７で欄４４４は、固定子巻線の相とその相における配置の順番を示している。欄
４４２でコイルＵ１１はスロット番号１と２である。これは上述の通り、スロット番号１と２に配置されたコイルの直列接続で構成されていることを示している。このコイルＵ11は欄４４４で共に「Ｕ１」と記されている。これは固定子巻線におけるＵ相の１番目の配置すなわちＵ相の基準位置に配置されていることを示している。コイルＵ２１は欄４４４で共に「Ｕ２」と記されている。これは固定子巻線のＵ相の２番目すなわちＵ相の基準位置から機械角で４５°の位置に配置されていることを示している。同様にコイルＵ１２は欄４４４で共に「Ｕ３」と記されている。これは固定子巻線のＵ相の３番目すなわちＵ相の基準位置から機械角で９０°の位置に配置されていることを示している。このことは既に図５を用いて説明したとおりである。
【００４３】
コイルＵ１１を基準とするとコイルＶ１１は機械角で１５°シフトしている。従って欄４４４に示す「Ｖ２」のコイルＶ２１は、コイルＵ１１の基準位置に対して機械角で15°シフトした位置のコイルＶ１１を基準とし、コイルＶ１１の位置から機械角で４５°シフトした位置にある。以下Ｖ相のコイルは全てコイルＶ１１を基準とするので、Ｕ相のコイルに対して１５°シフトしている。同様にコイルＷ１１はコイルＵ１１の位置から機械角で３０°シフトしているので、Ｗ相のコイルは全てＵ相のコイルに対して３０°シフトしている。
【００４４】
次に欄４４６について説明する。この実施例では周回するコイル４１３１は２つのスロットを通して周回する構造となっている。すなわち図５に示すコイル４１３１ａはスロット２とスロット７を通して周回し、コイル４１３１ａが回転子側の配置となる一方のスロットは２番、コイル４１３１ａが奥側の配置となる他方のスロットは７番となる。欄442は上記一方のスロット番号であるのに対して欄４４６は上記他方のスロット番号を示している。すなわち欄４４２のスロット番号２の４４６欄は「７」である。これはスロット番号２を一方のスロットとスロット番号７を他方のスロットとしてコイルが周回していることを示している。以下欄４４２と４４６は同様に周回するコイルの一方と他方のスロットを示している。
【００４５】
欄４４８は、欄４４２に示すスロット番号の奥に位置するコイルの相およびその相におけるコイルの配置の順番を示している。また欄４５０は欄４４８に記載のコイルの周回するスロットを示している。例えば欄４４２のスロット番号２の奥に配置されるコイルはＶ相の２番目に位置するコイルであることを示している。また欄４５０の記載「４５」は、スロット番号２の奥に配置されているコイルは一方のスロット番号が「４５」、他方のスロット番号が「２」の２つのスロットを通して周回していることを示している。欄４４２のスロット番号４５を見ると欄４４６は「２」と記載されている。この記載は上記と同じコイルを指している。すなわち一方のスロット番号「４５」と他方のスロット番号２を通して周回するコイルがＶ相の２番目に配置されたコイルであることを示している。
【００４６】
図２４と図２７で説明の構造では、各スロットには径方向に複数の導体が並んで配置されており、２つのスロットを通してこれらの導体が周回する形状のコイルを形成している。この周回するコイルは連続する導体で構成されているので、本実施例では、ターン数が増えているが接続点数の増加が抑えられている。また各スロットの周方向には１つの導体が挿入されているのみであり、以下で説明する如く、この構造は製造が容易である。また導体は周方向に広く径方向に薄い形状となるので、漏れ磁束によるスロット内の導体に生じる渦電流が抑えられる構造である。このため回転電機の効率が向上し、発熱が抑えられる。
【００４７】
また、図８に示すように、これらの渡り線４１３２の部分は、固定子４の軸方向一端側の略同一平面上に位置するようになっていることからコイルエンドをできるだけ短くすることができる。上述の通り、本実施例では回転方向において、コイルエンドの外側に渡り線が配置されており、全体として整然とした配置となっており、回転電機全体が小型化となる。また電気的な絶縁等の点でも信頼性が確保できる。特に最近自動車駆動用の回転電機は使用電圧が高く、１００Ｖを超えるものが多くあり、場合によっては４００Ｖあるいは６００Ｖの電圧がかかることがあり、固定子巻線の線間の信頼性が重要である。
【００４８】
更に上記実施例では、複数回巻回されたコイル４１３１ａと同じく複数回巻回されたコイル４１３１ｂとをコイル間接続線４１３４で接続している。このコイル間接続線4134の外側に渡り線が配置されており、全体として整然とした配置となっている。上述と同様にこれにより回転電機全体が小型化となる。また電気的な絶縁等の点でも信頼性が確保できる。
【００４９】
次に図９〜図１９に基づいて、コイルのスロット内への巻回方法について説明する。図９における（Ａ）は、芯がねにコイルを巻回した状態の斜視図である。また、図９における（Ｂ）は、（Ａ）の図における（Ｂ）の箇所を拡大した図である。図１０は、芯がねに巻回したコイルを更に加圧成形している状態の斜視図である。図１１は、予備成形されたコイルの斜視図である。図１２は、予備成形されたコイルをさらに変形させた側面図である。図１３は、コイル成形冶具の斜視図である。図１４は、予備成形されたコイルをコイル成形冶具に装着した状態の斜視図である。図１５は、コイルの周回部分を亀甲形状に成形した状態の斜視図である。図１６は、成形されたコイルを固定子鉄心の内周に配置した状態の正面図である。図１７は、成形されたコイルを固定子鉄心の各スロット内に挿入した状態の正面図である。図１８は、スロットに装着前の亀甲形状とスロットに挿入後の亀甲形状を比較した状態の側面図である。図１９は、コイルの結線図である。
【００５０】
固定子コイル４１３を前述したように重ね巻きで固定子鉄心４１２のスロット４１１内に挿入するには、まず、図９の（Ａ）に示すような角部がアールとなっている薄肉平板形状の芯がね１４に固定子コイル４１３を巻回する。この芯がね１４における長辺側の薄肉面には、図９のＢに示すように隣接して設けられた２本ずつのからげピン１５が略等間隔で４対設けられている。
【００５１】
ここで芯がね１４の長辺方向一端側のからげピン１５の一側面に引っ掛けるようにして固定子コイル４１３を渦巻き状となるように複数回（本実施例では３周）周回させる。その後、隣接するからげピン１５の側面に引っ掛けるようにして更に固定子コイル４１３を複数回（本実施例では３周）周回させることで一対の周回部分のコイル４１３１ａ，
４１３１ｂが成形される。このように成形された一対の周回部分のコイル４１３１ａ，
４１３１ｂは、両方共、内周側から外周側に渦巻き状に巻回されるので２つの周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂは、渦巻き部の外周側から隣の周回部分における渦巻き部の内周側に連続している。
【００５２】
また、一対の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂにおける巻き終わり側のコイル端末は、周回する渦巻き部の外周側となっており、この外周側にある固定子コイル４１３の端末部を芯がね１４におけるからげピン１５が設けられた長辺側の薄肉面に沿って、周回部分の対４１３１ａ，４１３１ｂが９０°周方向にずれるだけの長さであるスロットピッチ×５の長さだけ離して、次のからげピン１５に引っ掛けて、同様に固定子コイル413を周回させる。つまり、隣り合って設けられた一対のからげピン１５は、周回部分の対
４１３１ａ，４１３１ｂが９０°周方向にずれるだけの長さ毎に４対設けられており、このような周回部分の対を４つ成形するために４回同様の作業を繰り返すことで図９の(Ａ)に示すように芯がねに固定子コイル４１３が巻回される。
【００５３】
次に芯がね１４に巻回された固定子コイル４１３を図１０に示すように芯がね１４の厚さ方向両側から芯がね１４と略同形状の加圧用のブロック１６を２つ用いて挟持加圧し、固定子コイル４１３の両側の膨らみを除去する。尚、その後の成形を容易にするために固定子コイル４１３に自己融着線を使用し、通電することで一体化されるように固めると良い。また、固定子コイル４１３の周回部分におけるスロット挿入部の周りに絶縁紙を配置しておき、固定子コイル４１３の通電固着時に固定子コイル４１３と絶縁紙を一体に固着してもよい。このように固定子コイル４１３と絶縁紙を一体化することにより、その後の固定子コイル４１３の成形を容易とすると共に、スロット４１１への挿入時にコイル表面の被覆の損傷を回避することができる。
【００５４】
次に芯がね１４に巻回されて予備成形された固定子コイル４１３を芯がね１４から取り外す。尚、芯がね１４から固定子コイル４１３を取り出すには、からげピン１５を着脱式にしたり、芯がね１４を高さ方向に分割して巻線後に高さ方向の間隔を狭められるようにしたり、からげピン１５を芯がね１４内に退出できるようにしておけば良い。このように芯がね１４から取り外された固定子コイル４１３は、図１１に示すように渦巻き状に複数回（本実施例では３周）周回させた小判形状の周回部分の対４１３１ａ，４１３１ｂを４対有し、それらの周回部分の対は渡り線４１３２を介して連続している。
【００５５】
次に図１２に示すように予備成形された夫々の小判形状の周回部分のコイル４１３１を側面から押圧する。押圧するときに使用する装置は、一方側は平坦なダイ１７となっており、他方側は略台形状のパンチ１８となっているため、固定子コイル４１３における小判形状の周回部分のコイル４１３１がダイ１７とパンチ１８によって挟み込まれ、コイルエンド側の一端側の側面が凹んだ略Ｐ字形状に成形される。このように、固定子コイル413における小判形状の周回部分のコイル４１３１を略Ｐ字形状に成形して、凹んだ側を固定子鉄心４１２の外周側に配置することで、固定子鉄心４１２に挿入した際、固定子コイル
４１３が内周側に突出してしまうことがなく、回転子５を挿入する際の妨げになることがなくなる。
【００５６】
次に固定子コイル４１３を略亀甲形状に成形するコイル成形冶具１９を図１３に示す。このコイル成形冶具１９は、内周側部材１９ａと外周側部材１９ｂに分割しており、両部材は周方向に相対回転できるようになっている。また、内周側部材１９ａ及び外周側部材
１９ｂには、固定子鉄心４１２のスロット数と同じ４８のスロット１９１が形成されており、内周側部材１９ａのスロット１９１は外周側に、外周側部材１９ｂのスロット１９１は内周側に開口し、夫々が対向するように配置されている。更に外周側部材１９ｂの各スロット１９１における底部であるスロット１９１の最外周位置は、固定子鉄心４１２の内周径よりも小さくなっており、外周側部材１９ｂ及び内周側部材１９ａのスロット１９１の軸方向長さは、固定子鉄心４１２のスロット４１１の軸方向長さよりも長くなっている。尚、内周側部材１９ａ及び外周側部材１９ｂにおけるスロット１９１間に設けられる夫々のティース１９２は、スロット１９１の底部側に退出するように構成されている。このティース１９２を退出させる方法としては、カム機構等を用いて退出させることが可能である。
【００５７】
このように構成された図１３のコイル成形冶具１９の各スロット１９１内に図９〜図
１２にて予備成形した固定子コイル４１３の周回部分を軸方向から挿入する。このとき、図１０にて成形した略Ｐ字形状の突出した部分がコイル成形冶具１９の外周側に向くように挿入される。また、予備成形された連続した固定子コイル４１３は、隣り合って巻回された周回部分の対４１３１ａ，４１３１ｂが隣り合うスロット１９１に挿入され、渡り線４１３２によって連続した他の周回部分の対４１３１ａ，４１３１ｂは、９０°ずれたスロット１９１に夫々が挿入される。更に、その他のスロット１９１内にも予備成形された連続したコイル成形体の周回部分のコイル４１３１が軸方向から挿入されて、３相分の固定子コイル４１３が全てスロット１９１内に挿入される。
【００５８】
以上のように固定子コイル４１３をコイル成形冶具１９のスロット１９１に挿入すると図１４のようになる。ここで固定子コイル４１３における周回部分のコイル４１３１の一方側の束が外周側部材１９ｂのスロット１９１に位置するようになっており、固定子コイル４１３における周回部分のコイル４１３１の他方側の束が内周側部材１９ａのスロット
１９１に位置するようになっている。また、固定子コイル４１３における周回部分の対
４１３１ａ，４１３１ｂを接続している渡り線４１３２の部分は、図７に示すように固定子鉄心４１２の外周側と内周側を跨ぐように略渦巻き状となるように配置するが、次の工程に備えて、軸方向に略Ｖ字形状や略Ｕ字形状に突形状となるように成形しておく必要がある。尚、図１４において渡り線４１３２の部分は、わかり易いように省略して表示してある。
【００５９】
次に図１４の状態から図１５に示すように内周側部材１９ａと外周側部材１９ｂを周方向に相対的に回転させる。そうするとコイルエンドの頂部同士を接続している渡り線の部分は位置を変えずに、固定子コイル４１３における外周側部材１９ｂに挿入されている束と内周側部材１９ａに挿入されている束が相対的に捻られて、固定子コイル４１３の周回部分のコイル４１３１を略亀甲形状に成形することができる。また、この時、同一のスロット１９１に入る内周側及び外周側のコイルの束を周方向で同じ位置に重ねることができるので、スロット１９１内の各コイルの束は一列に整列することになる。尚、図１５でも、わかり易いように渡り線４１３２及び固定子コイル４１３の半分を省略して表示している。
【００６０】
次にコイル成形冶具１９におけるスロット１９１間に設けられた全てのティース１９２をカム機構等により退出させる。このため、成形された固定子コイル４１３をコイル成形冶具１９の軸方向から取り出すことが可能となる。このように取り出されたコイル成形体は、図示しないが例えば、歯車状の外周面を持つ保持冶具の外周に固定されて、図１６に示すように固定子鉄心４１２の内周側に配置する。この保持冶具は、固定子コイル４１３が配置される箇所の全てが放射状に突出する押し出し片を有しているが、コイル成形体を装着する時点では押し出し片が退出している。また、夫々のコイルの束は、固定子鉄心
４１２のスロット４１１の開口に対応した位置に配置されるようになっている。尚、図
１６でも、わかり易いように渡り線４１３２を省略して表示している。
【００６１】
次に、図示しないが保持冶具における押し出し片を放射状に押し出して、固定子鉄心
４１２におけるスロット４１１の内周側からコイル成形体の夫々の束を各スロット４１１内に挿入する。このとき、軸方向に略Ｖ字形状、もしくは、略Ｕ字形状に突形状に成形した夫々の渡り線４１３２を軸方向から押圧して、略同一面上に並ぶように変形させる。図１７は、固定子鉄心４１２のスロット４１１内にコイル成形体を押し出した状態を示す。尚、図１７でも、わかり易いように渡り線４１３２を省略して表示している。
【００６２】
また、略亀甲形状に成形する際に用いたコイル成形冶具１９におけるスロット１９１の軸方向長さは、固定子鉄心４１２におけるスロット４１１の軸方向長さよりも長くなっているので、略亀甲形状に成形された固定子コイル４１３の周回部分のコイル４１３１における直線的なスロット挿入部分は、固定子鉄心４１２におけるスロット４１１の軸方向長さよりも長く、固定子鉄心４１２のスロット４１１内に容易に挿入できるようになっている。つまり、固定子コイル４１３を固定子鉄心４１２のスロット４１１内に挿入する際、固定子コイル４１３における湾曲成形されている部分が固定子鉄心４１２のスロット411における軸方向両端開口に引っ掛かるようなことがない。このため、固定子鉄心４１２のスロット４１１内に固定子コイル４１３が挿入された状態では、図１５及び図１８に示すように、固定子鉄心４１２のスロット４１１内から連続した方向に延びる延出部４１８がスロット４１１の軸方向両端側に延出するようになる。
【００６３】
このようにコイル成形体を固定子鉄心４１２のスロット４１１内に挿入するときには、スロット４１１が放射状に設けられているため、略亀甲形状に成形された周回部分のコイル４１３１は、図１８に示すように周方向に幅広となるように変形させる必要がある。このとき、略Ｖ字形状に成形されているコイルエンドは、軸方向の高さが低くなるように変形する。
【００６４】
次に、別に準備した中性点となる渡り線４１３２と各コイルの端末をＴＩＧ溶接等で接続すると共に、同相のコイル同士を接続して固定子コイル４１３の固定子鉄心４１２への巻回が完了する。尚、この中性点となる渡り線４１３２も固定子鉄心４１２の外周側と内周側を跨ぐように収束しているので渡り線４１３２全体としては略渦巻き状となるように配置される。
【００６５】
最後に、固定子鉄心４１２における各ティース４１４の先端側の周方向両側面に設けられた各保持溝４１７内に固定子鉄心４１２の軸方向から、夫々、保持部材４１６を装着する。
【００６６】
このように結線された最終的な固定子コイル４１３の結線状態を図１９に示す。尚、図
１９における周回部分のコイル４１３１は１周分で表示されているが、実際には上述したとおり、３周分周回している。また、図１９における周回部分のコイル４１３１の中央に表示されている番号はスロット番号であり、コイルが破線となっているところは、スロット４１１における内周側、つまり、スロット開口側に位置するコイルであり、コイルが実線となっているところはスロット４１１における外側、つまり、スロット底部側に位置するコイルである。更に、線同士の交点が丸で表示されている箇所が溶接による接続が必要な箇所である。この図１９を見ると明らかなように溶接によって接続する必要がある箇所は、９箇所だけである。
【００６７】
以上、第１実施例について説明したが、第１実施例の作用効果を以下に示す。
【００６８】
第１実施例の回転電機は、環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機であって、前記固定子は、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に重ね巻きによって巻回されたコイルとからなり、該コイルにおける少なくとも重ね巻きされた周回部分は連続線からなり、コイルエンドにおいて前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されることを特徴としている。このようにコイルの周回部分は何周しようとも接続箇所は増大しないため、接続箇所を出来るだけ少なくすることができる。このため、接続工数の低減，絶縁処理の軽減，強度信頼性の向上が実現できる。また、コイルエンドにおいてスロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されているので、異なるスロットから延びるコイルエンド同士が固定子鉄心における軸方向に並ぶのではなく、周方向に干渉しないように並ぶため、コイルエンド、ひいては回転電機の軸長を小さくできる。更にコイルの冷却性も向上することができる。また、このような重ね巻きをすることで、予め環状に成形した状態のコイル成形体を各スロット内に押し出すことが可能となるため、容易に固定子鉄心にコイルを巻回することができる。また、コイルを連続して周回させていることから、スロット内でのコイルの本数を増大させることができるので、高調波による損失を低減することが可能となる。
【００６９】
また、第１実施例の回転電機は、断面が略矩角形状のコイルを用いているため、固定子鉄心のスロット内での占積率を向上させることができる。特に重ね巻きを採用することにより、断面が略矩角形状のコイルが積層したような状態で巻回することができる。このため、高出力と良好な回転特性とすることができる。
【００７０】
また、第１実施例の回転電機は、コイルの断面を固定子鉄心の法線方向が長く、径方向が短い略長方形としている。このため、スロット内でのコイルの本数を出来るだけ多くすることができ、更に、高調波による損失の低減効果をより大きくすることができる。また、スペース的にもコイルエンド側に突出する側の長さが短くなるので、コイルエンドの突出量をより少なくすることができる。更に、薄肉のコイルを一枚ずつ変形させて成形するのは困難であるが、本実施例では、重ね巻きされて束ねられているので容易に成形することができる。
【００７１】
また、第１実施例の回転電機は、コイルが複数の相からなり、同相の周回部分は、周方向に離れたスロットに複数箇所に渡って装着され、それらが渡り線によって連結されるようにしている。このため、各相における周回部分を効率よく配置することができる。
【００７２】
また、第１実施例の回転電機は、渡り線が同相の夫々のコイルと連続している。このため、接続する箇所を更に少なくすることができる。
【００７３】
また、第１実施例の回転電機は、渡り線が固定子における軸方向一端側だけに設けられているので、渡り線が固定子における軸方向両端にあるよりも固定子の軸方向長さを短くすることができる。
【００７４】
また、第１実施例の回転電機は、渡り線が固定子鉄心の外周側と内周側を跨ぐように略渦巻状に設けられているので、渡り線が固定子の軸方向に重なるような箇所をできるだけ少なくすることができる。このため、固定子の軸方向長さを短くすることができる。
【００７５】
また、第１実施例の回転電機は、渡り線が固定子における軸方向略同一面上に位置するように設けられているので、更に固定子の軸方向長さを短くすることができる。
【００７６】
また、第１実施例の回転電機は、コイルにおけるスロット挿入部分に絶縁部材が固着されているので、コイルの成形やスロットへの挿入時にコイル表面の被覆の損傷を回避することができる。
【００７７】
また、第１実施例の回転電機は、コイルの周回部分を略亀甲形状に成形しているので、小判形状に周回するように成形されたコイルから周方向に２つ以上離れたスロット内を周回するような形状に成形することができる。
【００７８】
また、第１実施例の回転電機は、環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機であって、前記固定子は、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、周方向に２つ以上離れた前記スロット内を周回するように巻回された複数相のコイルとからなり、該コイルは、断面が略四角形状の平角線からなり、前記コイルにおける前記周回部分は、連続した同相のコイルによって隣接して複数個設けられ、これらの前記周回部分は、隣り合う前記スロットに夫々が装着され、コイルエンドにおいて前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されている。このような構成によれば、隣接した周回部分が隣り合うスロットに挿入されるので、隣接した周回部分が同じスロット内に挿入されるよりも、スロット数を多くすることができる。このため、各相の起磁力を合成した波形を滑らかな波形とすることができるのでトルク脈動や騒音を低減することが可能となる。また、スロット数が多くできることで、高調波による渦電流損失を低減することもできる。更に、コイルにおける周回部分同士が周方向に離間するので冷却性を向上することができる。
【００７９】
また、第１実施例の回転電機は、同相の２つの周回部分が周方向に離れたスロットに複数箇所に渡って設けられており、それらが渡り線によって連結しているので、各相における周回部分を効率よく配置することができる。
【００８０】
また、第１実施例の回転電機は、渡り線が周回部分の外周側に引き出される端末同士を繋いでいるため、渡り線と周回部分が交差することがない。このため、固定子の軸方向長さを短くすることができる。
【００８１】
また、第１実施例の回転電機は、環状に形成された固定子の内周側に回転自在に設けられた回転子を有する回転電機であって、前記固定子は、内周側にコイル挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、周方向に２つ以上離れた前記スロット内を周回するように巻回されたコイルとからなり、該コイルにおける少なくとも前記周回部分は連続線からなり、コイルエンドにおいて前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されると共に、前記固定子鉄心のスロット内から連続した方向に延びる延出部が前記スロットの軸方向両端側に延出している。このため、予め成形されたコイル成形体を内周側から挿入する際、コイルにおける湾曲成形されている部分が固定子鉄心のスロットにおける軸方向両端開口に引っ掛かるようなことがない。このため、容易、かつ、絶縁部分を傷付けずにコイルをスロット内に挿入することができる。
【００８２】
また、第１実施例の回転電機は、スロットにおけるコイル挿入部をスロットにおけるコイルが装着される部分とほぼ同等もしくは、コイルが装着される部分以上の周方向幅を有するオープンスロットにしているので、コイルをスロット挿入部から挿入し易く、また、スロット内でのコイルの占積率を低下させることがない。
【００８３】
また、第１実施例の回転電機は、スロットにおけるコイル挿入部の内周側にコイルの内周側への移動を阻止する保持部材を装着したので、コイルがスロットのコイル挿入部から抜けてしまうのを防止することができる。
【００８４】
また、第１実施例の回転電機は、コイルの少なくとも周回部分を夫々の線材同士が一体的に固着されるようにしているので、コイルの線同士が離間しまうことがなく、容易にスロット内に挿入することができる。また、予備成形されたコイルの周回部分を略亀甲形状に成形する際に積層されたコイルを一体的に変形させることができるので成形性もよくなる。
【００８５】
［第２実施例］
次に第２実施例について、図２０に基づいて説明する。図２０は、コイルにおける周回部分の対の巻き方を簡略化して表示したものである。尚、第１実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００８６】
第１実施例と第２実施例は、固定子コイル４１３における渦巻き状に周回させた一対の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂを連続的にどのように成形しているかが異なるが、その他の部位は第１実施例と同様であるため、説明を省略する。第１実施例では、巻き始めのコイル端末が内周側となり、外周側に渦巻き状となるように第１の周回部分のコイル４１３１ａを巻回し、次に外周側に延びたコイルを第２の周回部分のコイル4131ｂの内周側に延ばし、更に外周側に渦巻き状となるように第２の周回部分のコイル４１３１ｂを巻回している。つまり、第１の周回部分のコイル４１３１ａと第２の周回部分のコイル
４１３１ｂとを繋ぐためのコイル間接続線４１３４は、外周側から内周側に向かうようになっているため、コイルの線同士が交差する部分が生じてしまう。
【００８７】
これに対して、第２実施例では、図２０に示すように巻き始めが第１の周回部分のコイル４１３１ａの外周側となり、内周側に渦巻き状となるように第１の周回部分のコイル
４１３１ａを巻回し、次に内周側に延びたコイルを第２の周回部分のコイル４１３１ｂの内周側に延ばし、更に外周側に渦巻き状となるように第２の周回部分のコイル４１３１ｂを巻回している。つまり、第１の周回部分のコイル４１３１ａと第２の周回部分のコイル４１３１ｂとを繋ぐためのコイル間接続線４１３４は、内周側同士で繋がれているためコイルの線同士が交差する部分が生じない。
【００８８】
上述の巻き方を採用することにより、コイルエンドを更に簡略化することができ、固定子４の軸方向長さを短縮することができる。尚、図２０では、１対の周回部分のコイル
４１３１ａ，４１３１ｂしか表示していないが、第１実施例のように４対の周回部分を連続した線によって成形してもよい。
【００８９】
［第３実施例］
次に第３実施例について、図２１に基づいて説明する。図２１は、周回部分のコイル
４１３１ａと４１３１ｂからなるコイルの組つまりコイル対同士を繋ぐ渡り線を接続することを示す図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００９０】
第１実施例及び第２実施例の固定子コイル４１３は、図２４に示すとおり、４組すなわち４対の周回部分のコイル対４１３１ａ，４１３１ｂを連続した線で成形したものであったが、第３実施例は、１対の周回部分毎に異なる固定子コイル４１３を成形し、最後に夫々の周回部分の対４１３１ａ，４１３１ｂを溶接等で接続している。具体的には、１対の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂにおけるコイル端末の一端側を渡り線４１３２となる長さだけ長くしておき、固定子鉄心４１２のスロット４１１内に挿入された後に渡り線４１３２を変形させて他の周回部分の対とＴＩＧ溶接等で接続している。
【００９１】
このように後で渡り線４１３２を接続できるようにしておけば、固定子鉄心４１２のスロット４１１内にコイル成形体が拡径しながら挿入する際の渡り線４１３２の変形を考慮する必要がない。このため、接続箇所は多少増大するが渡り線４１３２の配置自由度を向上させることができる。また、渡り線４１３２は周回部分のコイル４１３１の一方側のコイル端末であるため、渡り線だけを別の線で構成するよりも部品点数及び接続箇所を低減することができる。尚、図２１における１対の周回部分のコイルは図２０で説明の巻き方によって巻回されたものである。
【００９２】
［第４実施例］
次に第４実施例について、図２２に基づいて説明する。図２２は、第４実施例の固定子の斜視図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００９３】
第４実施例は、第１実施例に対して、渡り線４１３２の接続の仕方が異なっており、更に第２実施例と同様に１対の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂをアルファ巻きで巻回したものであるが、その他の構成は同一である。第１実施例の渡り線４１３２は、各周回部分のコイル４１３１におけるコイルエンドの頂部から延びるように構成していたが、第４実施例の渡り線４１３２は、各周回部分のコイル４１３１におけるスロット４１１の底部側からコイル挿入部側を跨ぐように設けられている。詳細に説明すると各周回部分のコイル４１３１の外周側に位置するコイル端末のうちスロット４１１の底部側に位置するコイル端末を周回部分のコイル４１３１から固定子鉄心４１２の外周側に向かって階段状に変形させてコイルエンドの頂部側に延ばす。更にコイルエンドの外周側から内周側に第１実施例と同様に略渦巻き形状に延ばし、他の周回部分のコイル４１３１におけるコイル挿入部側に連続する。このコイル挿入部側もスロットの底部側と同様に固定子鉄心412の内周側に向かって階段状に変形させてコイルエンドの頂部側と連続している。尚、図
２２は、中性点となる渡り線及び連続した線で構成される各コイル成形体同士を接続する部分は省略して表示してある。
【００９４】
このように第４実施例は、渡り線４１３２がコイルエンドの頂部から延びていないので、固定子４の軸方向長さを更に小さくすることができる。また、平角線の長辺方向が固定子４の軸方向を向くように渡り線が構成されているので、小さな径の固定子鉄心４１２であっても十分に渡り線を配置することができる。
【００９５】
尚、第４実施例の渡り線４１３２は、コイルエンドの頂部から延びておらず、スロット挿入部分から延びているため、コイルの周回部分のコイル４１３１を略亀甲形状とする際に長さが大きく変化してしまう。このため、第１実施例にて説明したように周回部分のコイル４１３１を略亀甲形状に成形する前に、渡り線４１３２を軸方向、もしくは、径方向等に略Ｖ字形状や略Ｕ字形状に折りたたんでおき、略亀甲形状に成形したり、固定子鉄心４１２のスロット４１１内に挿入したりするときに折りたたんだ渡り線４１３２が伸びるようにしておけばよい。また、１対の周回部分のコイル４１３１ａ，４１３１ｂは図２０で説明の巻き方だけでなく上述の第１実施例のような巻回方法であっても構わない。
【００９６】
［第５実施例］
次に第５実施例について、図２３に基づいて説明する。図２３は、第５実施例の固定子の斜視図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００９７】
第５実施例は、第４実施例に対して、渡り線４１３２の形状や配置が異なるが、その他は第４実施例と同様である。第５実施例の渡り線４１３２は、第４実施例のようにコイルエンドの頂部より先端側で渦巻き状としていたが、第５実施例の渡り線４１３２は、渦巻き状ではなく、スロット４１１の底部側、つまり、固定子鉄心４１２の外周側で螺旋状に成形されて、他の周回部分のコイル４１３１と接続されている。この第５実施例では、渡り線４１３２を固定子鉄心４１２の外周側で螺旋状に成形し、コイルエンドの部分で周回部分のコイル４１３１のコイル端末と接続するように構成されているが、図２３では、コイル同士を溶接する前の状態を示している。しかしながら、実際には、図２３の状態からＴＩＧ溶接等を用いて固定子４の軸方向に突出している線同士を溶かして接合するため、軸方向に突出した部分は、ほぼコイルエンドの位置まで溶けて退出することになる。
【００９８】
このように第５実施例では、接続箇所が多少増えてしてしまうものの、コイルエンドの頂部から固定子４の軸方向にあまり突出することなく渡り線４１３２を配置することができるため、第４実施例よりも更に固定子４の軸方向を短縮することが可能となる。尚、成形方法を工夫すれば渡り線４１３２を周回部分のコイル４１３１と連続した線で構成することも可能である。更に、螺旋状に成形する部分は、コイル挿入部側、つまり、固定子鉄心４１２の内周側で螺旋状となっていても構わず、固定子鉄心４１２の内周側及び外周側の両方が螺旋状となっていても構わない。
【００９９】
以上、各実施例の作用効果について説明したが、本発明においては、他にも様々な構成を採用することができる。例えば、上記実施例では、コイルの断面形状が略矩角形状となっている平角線を採用しているが、完全な矩角形状となっていなくてもよく、例えば、最終的にスロット内にて押し潰したときのように、各辺が直線でなく変形した曲線となっていても構わない。また、コイルの断面形状が略円形，略楕円形状、４つの辺以外の略多角形のものを採用しても良く、矩角形状を用いる場合には、断面が略正方形のものや、固定子鉄心の法線方向が短く、径方向が長い略長方形状であっても構わない。
【０１００】
また、上記実施例では、回転電機の一例として、誘導電動機について説明したが、回転子の周方向に永久磁石を有する磁石式同期電動機等であっても構わない。このような磁石式同期電動機を採用する場合には、回転子の表面に複数の磁石を配置し、非磁性体のリング等で固定した表面磁石式回転子や、回転子の内周側における周方向複数箇所に軸方向に延びる孔を形成し、その孔内に磁石を内蔵する内蔵磁石式回転子を採用することが考えられる。更には、車両用交流発電機として使用する場合には、内部に界磁コイルが巻回されたランデル型回転子を用いることもできる。
【０１０１】
また、上記実施例では、固定子鉄心及び回転子における磁性体部を積層鋼板にて構成したが、表面に絶縁被覆が施された鉄粉を圧縮して固めた圧粉鉄心を採用してもよい。また、固定子鉄心は、複数の部材を固定して構成する分割式固定子鉄心を採用しても構わない。
【０１０２】
また、上記実施例では、導体バー及び短絡環をアルミによって構成したが、銅を用いるようにしても構わない。導体バー及び短絡環に銅を用いれば、アルミを用いるよりも電気抵抗を低下させることができるので、電動機の効率を向上させることができる。
【０１０３】
また、上記実施例では、固定子鉄心のスロット数を４８としたが、仕様に応じてスロット数を変更することができる。このようにスロット数を変更した場合には、コイルの周回部分の配置も変更する必要がある。
【０１０４】
また、上記実施例では、コイルの周回部分を隣り合うように１対ずつ連続線で構成したが、接続点数が増えても構わなければ、固定子鉄心に挿入した後に溶接等で接続することも可能である。更にコイルの隣り合う周回部分は２つずつでなくてもよく、渦巻き状に周回させる回数も仕様に応じて自由に設定することができる。
【０１０５】
また、上記実施例では、コイルに自己融着線を用いて固着したが接着剤やテープ等の別の部材を用いて固着することも可能である。更に成形のやり方次第では、固着しなくても成形することが可能である。
【０１０６】
また、上記実施例では、コイルに絶縁紙を一体的に固着してから固定子鉄心のスロット内に挿入したが、各スロット内に絶縁紙を配置してからコイルを挿入しても構わない。その場合、絶縁紙をスロットにおける内周側開口から広がるように突出させておくとコイルを容易に挿入することができる。
【０１０７】
また、上記実施例では、スロットをオープンスロットとしたが、夫々のティースにおける内周端を周方向に延びるように構成しても構わない。更にオープンスロットとする場合には、保持部材を設けているがティースの内周端を樹脂等でモールドするようにして保持部材を構成しても構わない。
【０１０８】
また、上記実施例では、コイルの周回部分を略亀甲形状として固定鉄心に挿入したが、亀甲形状でなくてもよく大きな小判形状のようなものであっても構わない。
【０１０９】
上述の固定子巻線は誘導電動機のみならず永久磁石回転電機にも使用可能であり、図
２８から図３２を用いて上述の固定子巻線を使用した永久磁石回転電機を説明する。図
２８は永久磁石回転電機２００の断面図である。図２９は図２８に示す固定子２３０および回転子２５０のＡ−Ａ断面である。この図ではハウジング２１２およびシャフト２１８の記載を省略した。
【０１１０】
ハウジング２１２の内部に固定子２３０が保持されており、固定子２３０は固定子鉄心２３２と上述の固定子巻線２３８とを備えている。固定子鉄心２３２に対して空隙２２２を介して永久磁石２５４を有する回転子２５０が配置されている。ハウジング２１２はシャフト２１８の回転軸方向の両側にエンドブラケット２１４をそれぞれ有しており、前記回転子鉄心２５２を有するシャフト２１８はエンドブラケット２１４のそれぞれに軸受け２１６により回転自在に保持されている。
【０１１１】
シャフト２１８には回転子の極の位置を検出する回転子位置センサ２２４と回転子の回転速度を検出する回転速度センサ２２６とが設けられている。これらセンサの出力に基づいて固定子巻線の供給される三相交流が制御される。
【０１１２】
図２９を用いて図２８に示す固定子２３０および回転子２５０の具体的な構造を説明する。固定子２３０は固定子鉄心２３２を有しており、固定子鉄心２３２は上述の構造と同様に周方向に均等に多数のスロット２３４とティース２３６とを有しており、スロット
２３４は上述の構造の固定子巻線２３８を有している。図２９に示すとおり、この実施例では固定子鉄心のスロット数は４８であるが、これに限るものではない。
【０１１３】
回転子鉄心２５２には永久磁石２５４や２５６を挿入する永久磁石挿入孔が設けられており、上記永久磁石挿入孔に永久磁石２５４や２５６が挿入されている。永久磁石２５４や２５６の磁化方向は、磁石の固定子側面がＮ極またはＳ極となる方向で、回転子の極毎に磁化方向が反転している。
【０１１４】
図２９に示す実施の形態では、永久磁石２５４と２５６とで回転子２５０の１つの極として作用する。永久磁石２５４と２５６とを備えた回転子２５０の極は回転子２５０の周方向に等間隔に配置されており、この実施形態では８極である。しかし８極に固定されるものではなく、１０極以上３０極まで、場合によってはそれ以上であっても良く、回転電機に要求される出力などの条件により極数が定まる。また極数を多くすると磁石数が増大し、作業性が低下する。場合によっては８極以下でもよい。回転子２５０の各極として作用する永久磁石２５４と２５６の固定子側に存在する回転子鉄心の部分は磁極片２８０として作用し、永久磁石２５４と２５６に出入りする磁力線はこの磁極片２８０を通して固定子鉄心２３２に出入りする。
【０１１５】
上述したとおり、回転子２５０の極として作用する永久磁石２５４と２５６は極毎に逆方向に磁化されており、ある極の磁石２５４と２５６が固定子側がＮ極でシャフト側がＳ極となるように磁化されているとすると、その両隣の極として作用する永久磁石２５４と２５６は固定子側がＳ極でシャフト側がＮ極となるように磁化されている。回転子２５０の極と極との間にはそれぞれ補助磁極２９０として作用する部分が存在し、これら補助磁極２９０を通るｑ軸磁束と磁石を通るｄ軸磁束の磁気回路の磁気抵抗の差でリラクタンストルクを発生する。各補助磁極２９０と各磁極片２８０との間にはそれぞれブリッジ部
２８２と２８４とが存在し、このブリッジ部２８２と２８４では磁気的な空隙２６２と
２６４とにより磁気回路の断面積が狭められている。このため各ブリッジ部２８２と284では磁気飽和現象が起こり、磁極片２８０と補助磁極２９０との間を通るすなわちブリッジ部２８２と２８４を通る磁束量が所定量以下に押さえられる。
【０１１６】
図２８および図２９の回転電機で、回転子の上記回転速度センサ２２６と上記回転子位置センサ２２４との出力に基づき、図２４に記載のインバータ装置のスイッチング動作が制御され、二次電池６１２から供給された直流電力を３相交流電力に変換する動作が制御される。この３相交流電力は図２８や図２９に示す固定子巻線２３８に供給され、上記回転速度センサ２２６の検出値に基づいて３相交流電流の周波数が制御され、上記回転子位置センサ２２４の検出値に基づいて上記３相交流電流の回転子に対する位相が制御される。
【０１１７】
上記位相と周波数に基づく回転磁界が上記３相交流電流により固定子２３０に発生する。固定子２３０の回転磁界が回転子２５０の永久磁石２５４や２５６に作用して回転子
２５０に永久磁石２５４と２５６に基づく磁石トルクが生じる。また上記回転磁界が回転子２５０の補助磁極２９０に作用し、上記回転磁界の磁石２５４や２５６を通り磁気回路と補助磁極２９０を通る磁気回路との磁気抵抗の差に基づき回転子２５０にリラクタンストルクを発生する。回転子２５０の回転トルクは上記永久磁石に基づく磁石トルクと上記補助磁極に基づくリラクタンストルクの両トルクに基づいて定まる値となる。
【０１１８】
上記リラクタンストルクは、固定子巻線が発生する回転磁界が磁石を通る磁気抵抗と上記補助磁極２９０を通る磁気抵抗との差によって発生するので、図２４に示すインバータ装置６２０は、固定子巻線２３８による電機子起磁力の合成ベクトルを補助磁極の中心位置より回転方向の進み側になるように制御し、回転子の補助磁極２９０に対する回転磁束の進み側位相によりリラクタンストルクを発生する。
【０１１９】
このリラクタンストルクは回転電機の始動状態や低速運転状態において、永久磁石254と２５６による磁石トルクに加算される方向の回転トルクを回転子２５０に発生するので、磁石トルクとリラクタンストルクの加算トルクで回転電機が発生しなければならない必要トルクを作り出すことができる。従って、リラクタンストルクに相当するトルク分、磁石トルクの発生を小さくでき、永久磁石の起磁力を下げることができる。永久磁石の起磁力を下げることにより、回転電機の高速運転時の永久磁石による誘起電圧を抑えることができ、高速回転時の回転電機への電力供給が容易となる。さらにリラクタンストルクを大きくすることで磁石量を少なくできる効果がある。希土類永久磁石は価格が高いので使用磁石量を少なくできることは経済的な観点でも望ましい。
【０１２０】
上記固定子巻線は誘導型回転電機や永久磁石型回転電気に適用可能であり、これらの回転電機に使用することで、生産し易い、また信頼性の高い回転電機を得ることができる。またスロットの周方向に一つの導体を有していることで、トルク脈動を低減できると共に生産性の優れた回転電機をえることができる。上述の実施例では、複数回周回するコイルを連続した導体で生産可能であり、接続点の少ない生産性の優れた回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】電動機の側面断面図である。
【図２】回転子の断面を斜視図にしたものである。
【図３】電動機における各部品の斜視図である。
【図４】第１実施例の固定子の斜視図である。
【図５】第１実施例における回転子巻線の斜視図である。
【図６】第１実施例における１相分の回転子巻線の斜視図である。
【図７】第１実施例の固定子の正面図である。
【図８】第１実施例の固定子の側面図である。
【図９】芯がねにコイルを巻回した状態の斜視図である。
【図１０】芯がねに巻回したコイルを更に加圧成形している状態の斜視図である。
【図１１】予備成形されたコイルの斜視図である。
【図１２】予備成形されたコイルをさらに変形させた側面図である。
【図１３】コイル成形冶具の斜視図である。
【図１４】予備成形されたコイルをコイル成形冶具に装着した状態の斜視図である。
【図１５】コイルの周回部分を亀甲形状に成形した状態の斜視図である。
【図１６】成形されたコイルを固定子鉄心の内周に配置した状態の正面図である。
【図１７】成形されたコイルを固定子鉄心の各スロット内に挿入した状態の正面図である。
【図１８】スロットに装着前の亀甲形状とスロットに挿入後の亀甲形状を比較した状態の側面図である。
【図１９】固定子巻線の結線図である。
【図２０】第２実施例のコイル対の概略図である。
【図２１】第３実施例のコイル対同士を繋ぐ渡り線を説明する説明図である。
【図２２】第４実施例の固定子の斜視図である。
【図２３】第５実施例の固定子の斜視図である。
【図２４】固定子巻線の接続図である。
【図２５】固定子巻線の発生する磁束を示す図である。
【図２６】力行運転状態の磁束を説明する図である。
【図２７】スロットルに配置されるコイルの状態を説明する図である。
【図２８】永久磁石回転電機の回転軸に沿った断面図である。
【図２９】回転軸に垂直な面での固定子および回転子の断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
４  固定子
５  回転子
４１１  スロット
４１２  固定子鉄心
４１３  固定子コイル
４１６  保持部材
４１８  延出部
４１３１  周回部分
４１３２  渡り線
【図１】
2008167567.tif 000003
【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】
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【図２８】
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【図２９】
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