(57)【要約】【課題】ティース根元側取り出し型２ｎ層巻き方式のティースコイルにより構成された相巻線に奇数のターン数を付与すること。【解決手段】集中巻き型ステータの各ティース１１に巻装されたティースコイル２は、断面が略方形の平角線をティース１１の根元部から先端部側へ巻いた後、再びティース１１の根元部に戻るティース根元側取り出し型２ｎ層巻き方式により巻装されている。この時、ティースコイル２の第一層コイル２１の開始ターン１０００の上には第二層コイル２２のターンは巻装されず、第一層コイル２１の開始ターンの次のターンの上の第二層コイル２２のターンが第二層コイル２２の最終ターン２０００を構成する。このようにすれば、ティース根元側取り出し型２ｎ層巻き方式においてティース根元側取り出し型２ｎ層巻き方式において好適に奇数ターンを与えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被覆コイル導体をステータコアの各ティースに順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの根元部から先端部に進行する第一層コイルと、絶縁被覆コイル導体を前記第一層コイル上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記第一層コイルの最終ターンから折り返す開始ターンから始まる前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの先端部から根元部に進行する第二層コイルとを有し、巻き始め端および巻き終わり端が前記ティースの根元部近傍に配置されるティースコイルを前記ティースの数だけ有し、前記ティースコイルは、その巻き始め端および巻き終わり端から前記ステータコアのコアバック側へ引き出される一対の引き出し線部を有する回転電機の集中巻き型ステータコイルであって、
前記ティースコイルの第二層コイルの各ターンのうち前記ティースの最も根元部に近い側の一つの前記ターンを実質的に欠落させることにより、前記ティースコイルのターン数は奇数ターンとされていることを特徴とするを有する回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項２】
絶縁被覆コイル導体をステータコアの各ティースに順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの根元部から先端部に進行する第一層コイルと、絶縁被覆コイル導体を前記第一層コイル上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記第一層コイルの最終ターンから折り返す開始ターンから始まる前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの先端部から根元部に進行する第二層コイルとを有し、巻き始め端および巻き終わり端が前記ティースの根元部近傍に配置されるティースコイルを前記ティースの数だけ有し、前記ティースコイルは、その巻き始め端および巻き終わり端から前記ステータコアのコアバック側へ引き出される一対の引き出し線部を有する回転電機の集中巻き型ステータコイルであって、
前記ティースコイルの第二層コイルの各ターンのうち前記ティースの最も根元部に近い側の前記ターンに周方向に隣接してターン数が１である第三層コイルを巻装することにより、前記ティースコイルのターン数は奇数ターンとされていることを特徴とするを有する回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項３】
絶縁被覆コイル導体をステータコアの各ティースに順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの根元部から先端部に進行する第一層コイルと、絶縁被覆コイル導体を前記第一層コイル上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記第一層コイルの最終ターンから折り返す開始ターンから始まる前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの先端部から根元部に進行する第二層コイルとを有し、巻き始め端および巻き終わり端が前記ティースの根元部近傍に配置されるティースコイルを前記ティースの数だけ有し、前記ティースコイルは、その巻き始め端および巻き終わり端から前記ステータコアのコアバック側へ引き出される一対の引き出し線部を有する回転電機の集中巻き型ステータコイルであって、
前記相巻線は、１又は直列接続されたｎ（ｎは２以上の正の整数）個のティースコイルからなる直列コイルユニットを複数並列してなり、
前記ティースコイルのターン数は、等価的に奇数ターンとされることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項４】
請求項３記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
前記相巻線は、極対数の半分の数のティースコイルを直列してなる前記直列コイルユニットを２つ並列接続して構成されていることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項５】
請求項１〜４記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
前記ティースコイルの巻き始め端および巻き終わり端は前記ティースの根元部を挟んで前記ティースの根元部の周方向両側に配置され、
前記一対の引き出し線部は、前記ティースの根元部の周方向両側から前記ステータコアのコアバック側へ引き出されることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項６】
請求項１〜５記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
前記一対の引き出し線部は、前記ティースの根元部の周方向両側から前記ステータコアのコアバックに対して軸方向同一側へ引き出されることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
前記ティースコイルの前記引き出し線が引き出される側の前記コアバックの軸方向端面に近接して配置されてティース間の渡り線又は中性点又は相端子をなすバスバーを必要個数だけ有し、
異なる相のバスバーは軸方向に異なる位置に、同一相の渡り線は軸方向に同一位置に配置され、
前記各ティースコイルの引き出し線部は、前記バスバーに接合されることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項８】
請求項７記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
周方向に凹設されて径方向外側に開口するバスバー収容溝を溝を互いに軸方向に隣接して所定数有して前記コアバックの軸方向端面に固定されたバスバーホルダを有し、
前記各バスバー収容溝は、それぞれ同一の相のバスバーを収容することを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項９】
請求項８記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
所定相の前記バスバー収容溝は、中性点用バスバーを収容することを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項１０】
請求項１又は２記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
前記ティースコイルは、コイルは２ｎ層（ｎ＝１，２，３・・・）を有していることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【請求項１１】
請求項３記載の回転電機の集中巻き型ステータコイルにおいて、
前記ティースコイルは、コイルは４ｎ―２層（ｎ＝１，２，３・・・）を有していることを特徴とする回転電機の集中巻き型ステータコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機の集中巻き型ステータコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータコアの各ティースに集中巻きされたコイル（以下、ティースコイルとも呼称するものとする）を相ごとに接続して相巻線を構成したステータ（以下、集中巻き型ステータとも呼称するものとする）が回転電機技術分野にて提案されている。この種の集中巻き型ステータは巻装作業上、各ティースごとに分割された部分コアを組み立ててステータコアを形成する組み立てコアに採用されることが一般的である。
【０００３】
集中巻き型ステータのティースコイルはティースに必要なターン数だけ巻回され、隣接２ターンはティースの周面上に置いて軸方向に隣接するのが通常である。したがって、巻回の順序は、ティースの径方向一端側から開始されてティースの径方向他端側に達して一層目のコイル（以下、第一層コイルとも呼称するものとする）を構成し、その後、ティースの径方向他端側からこの第一層コイルの上に巻回されつつティースの径方向一端側に戻る二層目のコイル（以下、第二層コイルとも呼称するものとする）を構成し、その後、同様に第三層コイルを構成するように高密度巻装のために通常なされる。以下、これらの第一層コイル、第二層コイル、第三層コイルなどを「層コイル」と総称するものとする。
【０００４】
下記の特許文献１は、ティースの周方向幅が一定であり、スロットが径方向内側から径方向外側へ向けて広がっている事実を利用して、径方向断面が台形のティースコイルを巻いたティースと、径方向断面が長方形のティースコイルを巻いたティースとを交互に配置することにより、スロット占積率を向上させることを提案している（図９参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１２４８４号公報  下記の特許文献２は、ティースコイルの始端をティースの根元部（又は先端部）に、終端をティースの先端部（又は根元部）に配置するティースコイル巻回方式、並びに、ティースコイルの始端および終端をティースの先端部に配置するティースコイル巻回方式を提案している。
【特許文献２】特開２００１−１８６７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のティースコイルは、製造が複雑となるうえ、台形のティースコイルが大きな周方向幅をもつため、ステータはこの台形のティースコイルの軸方向長だけ軸方向長が増大するという問題も生じてしまう。
【０００６】
これに対して、上記した特許文献２のティースコイルは次の問題を有している。すなわち、相巻線を構成するために、同一相の各ティースコイルをティースコイル間渡り線（以下、単に渡り線とも呼称するものとする）により直列または並列に接続して相巻線が構成される。しかし、特許文献２の集中巻き型ステータでは、ティースコイルの少なくとも一端がティースの先端部に存在するため、渡り線を最短距離で配置しようとすると渡り線がほとんどロータの周面に近接することなり、その振動などによりロータに接触したり、ロータの嵌入作業などに支障をきたす。また、ティースの先端部に存在するティースコイルの一端と、他のティースコイルの一端とを接続するための渡り線による接続は、ティースの端面の更に軸方向外側にて行う必要があり、集中巻き型ステータの軸方向長が増加してしまう。また、ティースに巻かれたティースコイルの更にその上に渡り線が配置されるために、ステータの軸方向長が増大してしまう。
【０００７】
この問題を解決するには、本出願人が出願した下記の特許文献３に記載するように、断面が略方形の平角線をティースの根元部から先端部側へ巻いた後、再びティースの根元部に戻る２層巻き方式（以下、ティース根元側取り出し型２層巻き方式とも称する）を採用するのが好都合である。このティース根元側取り出し型２層巻き方式によれば、ティースコイルの始端および終端にそれぞれ連なる上記渡り線（実際にはティースコイルと同一の導体線により構成され、引き出し線とも呼ぶものとする）をステータコアのコアバックすなわちステータコアの継鉄部分の端面に隣接して配置することができ、ティースコイル間と結線する渡り線をなす導体もこの部位に配置することができるため、集中巻き型ステータの軸方向長を短縮することができる。
【０００８】
つまり、ティースはティースコイルが２層巻き方式で巻かれているためティースコイルの分だけコアバックより大きな軸方向長をもつ。したがって、ティースコイルの引き出し線や渡り線をコアバックの端面に隣接して配置する下記の特許文献３の集中巻き型ステータによれば集中巻き型ステータの軸方向長を良好に短縮することができる。
【特許文献３】特願２００３−０１７２３０  しかしながら、このティース根元側取り出し型２層巻き方式では、所定ターン数だけ巻かれた第一層コイルの上に第二層コイルを同ターン数だけ巻いていたために、ティースコイルのターン数は偶数ターンとなってしまい、同相のティースコイルを直列又は並列に接続してなる相巻線も偶数のターン数しかもつことができないという不具合があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ティース根元側取り出し型２層巻き方式のティースコイルにより構成された相巻線に奇数のターン数を付与することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決する第１発明の集中巻きステータコイルは、絶縁被覆コイル導体をステータコアの各ティースに順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの根元部から先端部に進行する第一層コイルと、絶縁被覆コイル導体を前記第一層コイル上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記第一層コイルの最終ターンから折り返す開始ターンから始まる前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの先端部から根元部に進行する第二層コイルとを有し、巻き始め端および巻き終わり端が前記ティースの根元部近傍に配置されるティースコイルを前記ティースの数だけ有し、所定数の前記ティースコイルを直列又は並列に接続してなる相数分の相巻線を備える回転電機の集中巻き型ステータコイルであって、
前記ティースコイルの第二層コイルの各ターンのうち前記ティースの最も根元部に近い側の前記ターンを実質的に欠落させることにより、前記ティースコイルのターン数は奇数ターンとされていることを特徴としている。
【００１１】
上記問題点を解決する第２発明の集中巻きステータコイルは、絶縁被覆コイル導体をステータコアの各ティースに順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの根元部から先端部に進行する第一層コイルと、絶縁被覆コイル導体を前記第一層コイル上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記第一層コイルの最終ターンから折り返す開始ターンから始まる前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの先端部から根元部に進行する第二層コイルとを有し、巻き始め端および巻き終わり端が前記ティースの根元部近傍に配置されるティースコイルを前記ティースの数だけ有し、所定数の前記ティースコイルを直列又は並列に接続してなる相数分の相巻線を備える回転電機の集中巻き型ステータコイルであって、前記ティースコイルの第二層コイルの各ターンのうち前記ティースの最も根元部に近い側の前記ターンに周方向に隣接してターン数が１である第三層コイルを巻装することにより、前記ティースコイルのターン数は奇数ターンとされていることを特徴としている。
【００１２】
上記問題点を解決する第３発明の集中巻きステータコイルは、絶縁被覆コイル導体をステータコアの各ティースに順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの根元部から先端部に進行する第一層コイルと、絶縁被覆コイル導体を前記第一層コイル上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、前記第一層コイルの最終ターンから折り返す開始ターンから始まる前記各ターンが互いに同層に配置されて前記ティースの先端部から根元部に進行する第二層コイルとを有し、巻き始め端および巻き終わり端が前記ティースの根元部近傍に配置されるティースコイルを前記ティースの数だけ有し、
前記ティースコイルは、その巻き始め端および巻き終わり端から前記ステータコアのコアバック側へ引き出される一対の引き出し線部を有する。以下、この回転電機の集中巻き型ステータコイルをティース根元側取り出し型２層巻き方式と称する。
【００１３】
このティース根元側取り出し型２層巻き方式によれば、ティースコイルは、ティースのコアバック側から（ティースの根元部から）巻き始め、ティースの先端部で折り返してティースの根元部に達する第一層コイルと第二層コイルとのペアを有している。このペアは１を含む必要数だけ順次配置することができ、結局、偶数個の層コイルがティースに巻回される。
【００１４】
これにより、ティースコイルの巻き始め端および巻き終わり端をティースの根元部側すなわちステータコアのコアバック近傍に配置することができるので、ティースコイル間を接続するティース間の渡り線を最短で結んでその抵抗損失増加を抑止しつつ、渡り線、並びに、渡り線とティースコイルの引き出し線部との接続部分をロータの周面から遠ざけることが可能となり、それらがロータに接触したり、ロータの嵌入作業が難しくなるという問題を良好に解決することができる。
【００１５】
また、ティースコイルの巻き始め端と巻き終わり端とをティースの根元側に配置することができるために、ティースコイルの引き出し線や渡り線はステータコアのコアバックの端面に隣接して配置することができ、ステータの軸方向長を増加させることがない。
【００１６】
第１発明では特に、ティースコイルの第二層コイルの各ターンのうちティースの最も根元部に近い側の一つのターンを実質的に欠落させることによりティースコイルのターン数は奇数ターンとされてため、上記したティース根元側取り出し型２層巻き方式の利点を確保しつつ、ティースコイルのターン数を奇数ターンとすることができ、集中巻き型ステータを用いた回転電機の設計自由度を向上することができる。
【００１７】
第２発明では特に、前記ティースコイルの第二層コイルの各ターンのうち前記ティースの最も根元部に近い側の前記ターンに周方向に隣接してターン数が１である第三層コイルを巻装することにより、前記ティースコイルのターン数は奇数ターンとされているため、上記したティース根元側取り出し型２層巻き方式の利点を確保しつつ、ティースコイルのターン数を奇数ターンとすることができ、集中巻き型ステータを用いた回転電機の設計自由度を向上することができる。
【００１８】
第３発明では特に、前記相巻線は、１又は直列接続されたｎ（ｎは２以上の正の整数）個のティースコイルからなる直列コイルユニットを複数並列してなり、前記ティースコイルのターン数は、等価的に奇数ターンとされる。
【００１９】
このようにすれば、上記第１、第２発明と同様に、上記したティース根元側取り出し型２層巻き方式の利点を確保しつつ、ティースコイルのターン数を実質的に奇数ターンとすることができ、集中巻き型ステータを用いた回転電機の設計自由度を向上することができる。
【００２０】
更に詳しく説明すると、相巻線に通電される電流をｉとし、ティースコイルのターン数をＮとし、相巻線はティースコイルをＹ個並列接続して相巻線を構成するとする。このようにすれば、各ティースコイルに流れる相電流は１／Ｙとなる。これは、一つのティースコイルのアンペアターンが本来のＮｉからＮｉ／Ｙになったことに等しく、これは、ティースコイルのターン数がＮ／Ｙに減少したことに等しい。したがって、ティースコイルのターン数が現実には偶数であってもティースコイルの電磁的なターン数を奇数ターンとすることができる。たとえば、ティースコイルが３０ターンをもち、相巻線が６ティースコイルを並列接続して構成されているとする。このようにすれば、実質的には、ティースコイルのターン数を５ターンと見なすことができるわけである。
【００２１】
好適な態様において、前記相巻線は、極対数の半分の数のティースコイルを直列してなる前記直列コイルユニットを２つ並列接続して構成されている。このようにすれば、並列数を最小の２としているために各ティースコイルに流れる電流の減少率を減らすことができ、したがって必要な１ティースコイルあたり必要なアンペアターンを確保するためのティースコイルのターン数を減らしてティースコイルの巻装を簡単化し、コイル抵抗を減らすことができる。
【００２２】
好適な態様において、前記ティースコイルの巻き始め端および巻き終わり端は前記ティースの根元部を挟んで前記ティースの根元部の周方向両側に配置され、前記一対の引き出し線部は、前記ティースの根元部の周方向両側から前記ステータコアのコアバック側へ引き出される。このようにすれば、ティースコイルの巻き始め端側の引き出し線部、および、巻き終わり端側の引き出し線部を、スロット底部に面するコアバックの角部を利用して容易に径方向に折り曲げることができるとともに、これら一対の引き出し線部の間の間隔を十分に確保することができるので、引き出し線部の端末処理が容易となる。
【００２３】
好適な態様において、前記一対の引き出し線部は、前記ティースの根元部の周方向両側から前記ステータコアのコアバックに対して軸方向同一側へ引き出される。このようにすれば、ティースコイルの引き出し線部とティース間渡り用の渡り線（中性点用渡り線を含む）との接続をステータコアのコアバックの軸方向一方側にて処理することができ、作業が簡単となる。
【００２４】
好適な態様において、前記ティースコイルの前記引き出し線が引き出される側の前記コアバックの軸方向端面に近接して配置されてティース間の渡り線又は中性点又は相端子をなすバスバーを必要個数だけ有し、異なる相のバスバーは軸方向に異なる位置に、同一相の渡り線は軸方向に同一位置に配置され、前記各ティースコイルの引き出し線部は、前記バスバーに接合される。このようにすれば、渡り線用や中性点用や相端子や相間接続用のバスバーをティースコイルに邪魔されることなくティースコイルの近傍に高密度に配置することができるので引き出し線部を短縮することができるとともに、バスバーを電気絶縁性のホルダなどを介してコアバックに組み付けることによりバスバーの固定も容易となり、その上、ティースコイルの引き出し線部とバスバーとの接続も容易となる。
【００２５】
好適な態様において、周方向に凹設されて径方向外側に開口するバスバー収容溝を溝を互いに軸方向に隣接して所定数有して前記コアバックの軸方向端面に固定されたバスバーホルダを有し、前記各バスバー収容溝は、それぞれ同一の相のバスバーを収容する。このようにすれば、ステータコイルを高密度に配置することができる。
【００２６】
好適な態様において、所定相の前記バスバー収容溝は、中性点用バスバーを収容する。このようにすれば、ステータコイルを高密度に配置することができる。
【００２７】
好適な態様において、前記ティースコイルは、コイルは２ｎ層（ｎ＝１，２，３・・・）を有している。このようにすれば、上記第１、第２発明と同様に、上記したティース根元側取り出し型２層巻き方式の利点を確保しつつ、ティースコイルのターン数を実質的に奇数ターンとすることができ、集中巻き型ステータを用いた回転電機の設計自由度を向上することができる。
【００２８】
好適な態様において、前記ティースコイルは、コイルは４ｎ―２層（ｎ＝１，２，３・・・）を有している。このようにすれば、上記第３発明と同様に、上記したティース根元側取り出し型２層巻き方式の利点を確保しつつ、ティースコイルのターン数を実質的に奇数ターンとすることができ、集中巻き型ステータを用いた回転電機の設計自由度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の回転電機の集中巻き型ステータコイルを以下の実施例により具体的に説明する。
【実施例１】
【００３０】
本発明の回転電機の集中巻き型ステータコイルの好適な実施形態を図１を参照して以下に説明する。
【００３１】
図１（ｄ）は、ステータコア１の一つのティース１１と、このティース１１に巻装された一つのティースコイル２を軸方向に見た径方向正面図、図１（ａ）は、ティース１１およびティースコイル２をB側から周方向に見た軸方向断面図、図１（ｂ）は、ティース１１およびティースコイル２をC側から周方向に見た軸方向断面図、図１（ｃ）は、ティース１１およびティースコイル２をD側から径方向に見た図である。
【００３２】
ステータコア１は、ティース１１と、図１（ｄ）に一部だけを示すコアバック１２とからなる。周知のように、ステータコア１は、積層電磁鋼板からなる。この種のステータコア１は通常組み合わせコア構造を有するが、組み合わせコア構造自体は本発明の要旨ではないので、説明を省略する。
【００３３】
ティース１１は、円筒状のコアバック（ヨーク）１２の内周面から一定ピッチでティース１１が径方向求心向き（径方向内側）へ突出している。ティース１１は角柱形状の主部１１１と、径方向に所定厚さを有するとともにその先端に設けられて周方向両側へ所定幅だけ突出する鍔部１１２とからなる。鍔部１１２は少なくとも後述する平角線の径方向幅よりも大きく形成されている。ティース１１の径方向内側の表面は、図示しないロータに対面するべく部分円筒形状に形成されている。
【００３４】
ティースコイル２は、樹脂被覆された銅線からなる平角線により構成されており、ティース１１の主部１１１に２層巻きされている。すなわち、ティースコイル２は、ティース１１の主部１１１に巻かれた第一層コイル２１と、第一層コイル２１の上に巻かれた第二層コイル２２と、第一層コイル２１の巻き始め端に連なる引き出し線部２３と、第二層コイル２２の巻き終わり端に連なる引き出し線部２４とにより構成されている。２１０は第一層コイル２１の最終ターンである。
【００３５】
ティース１１の主部１１１が角柱形状を有しているために、ティースコイル２の第一層コイル２１および第二層コイル２２は角形コイル形状を有しており、それぞれ直線状の４辺を有している。これら４辺のうち、引き出し線部２３、２４が引き出される側のステータコア１の軸方向端面を前端辺と称するものとする。
【００３６】
引き出し線部２３、２４は、図１（ｄ）に示すように周方向にみた場合にティース１１を挟んでティース１１の周方向両側に配置され、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように軸方向に見た場合にティース１１の軸方向一端側に配置されている。引き出し線部２３、２４は、ティース１１と平行に略径方向外側へ引き出されている。引き出し線部２３は、図１（ｄ）において、ティース１１の周方向左側面に沿いつつティース１１の根元部に達した後、図１（ｄ）において紙背側に略直角に屈曲されて、第一層コイル２１の巻き始め端に連なっている。
【００３７】
第一層コイル２１は、ティース１１の主部１１１に順次巻回して構成される６つのターンからなり、各ターンは互いに同層に配置されてティース１１の根元部から先端部に進行している。第二層コイル２２は、第一層コイル２１の上に順次巻回して構成される複数のターンからなり、第一層コイル２１の最終ターン２１０から折り返す開始ターン２２０から始まる各ターンが互いに同層に配置されてティース１１の先端部から根元部に進行している。これにより、ティースコイル２の巻き始め端および巻き終わり端は、ティース１１の根元部に配置されることになる。すなわち、ティースコイル２は、ティース１１のコアバック側から（ティースの根元部から）巻き始め、ティース１１の先端部で折り返してティース１１の根元部に達する第一層コイル２１と第二層コイルとのペアを有している。この実施例では、このペアは一つであるが、更に必要なペアを追加してもよいことは明らかである。
【００３８】
このようにすれば、ティースコイル２の巻き始め端および巻き終わり端をティース１１の根元部側すなわちステータコア１のコアバック１２近傍に配置することができるので、このティースコイル２を他のティースコイルと接続するためのティース間の渡り線を最短で結んでその抵抗損失増加を抑止しつつ、この渡り線、並びに、渡り線とティースコイル２の引き出し線部２３、２４との接続部分をロータの周面から遠ざけることが可能となり、それらがロータに接触したり、ロータの嵌入作業が難しくなるという問題を良好に解決することができる。また、この渡り線をステータコア１により保持するに際してティースコイル２がそれを邪魔することもなく、渡り線の支持が容易となる。
【００３９】
また、この実施例では、ティースコイル２が、その巻き始め端および巻き終わり端からステータコア１のコアバック側へ引き出される一対の引き出し線部２３、２４を有するので、露出するステータコアのコアバックに容易に取り付け可能なティース間の渡り線用のバスバーにティースコイルの引き出し線部を容易に接続することができる。
【００４０】
また、この実施例によれば、ティースコイル２の巻き始め端２００および巻き終わり端２０１はティース１１の根元部を挟んでティース１１の根元部の周方向両側に配置され、引き出し線部２３、２４は、ティース１１の根元部の周方向両側からステータコアのコアバック側へ引き出されるので、ティースコイル２の巻き始め端側の引き出し線部２３、および、巻き終わり端側の引き出し線部２４を、スロット底部に面するコアバックの角部を利用して容易に径方向に折り曲げることができるとともに、これら一対の引き出し線部２３、２４の間の間隔を十分に確保することができるので、引き出し線部の端末処理が容易となる。
【００４１】
また、この実施例では、一対の引き出し線部２３、２４は、ティース１１の根元部の周方向両側からステータコア１のコアバック１２に対して軸方向同一側へ引き出されるので、ティースコイル２の引き出し線部２３、２４とティース間渡り用の渡り線用（中性点用渡り線を含む）との接続をステータコア１のコアバック１２の軸方向一方側にて処理することができ、作業が簡単となる。
【００４２】
第一層コイル２１から第二層コイル２２への折り返しの部分を特に図２に示す。２２０は第二層コイル２２の開始ターンである。この実施例では、第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部（前端辺）２２１は、本来は、第一層コイル２１の最終ターン２１０の終わり部（４辺中の最終辺）に相当するが、この実施例では少し早めに第二層コイル２２の各ターンと等しい位置へふくらませている。すなわち、第一層コイル２１の最終ターンはティース１１の３面にのみ１周の３／４だけ巻回されて図２や図１（ｄ）においてティース１１の周方向右側の側面と図２や図１（ｄ）に表示されるティース１１の軸方向端面との間の角部で終了しているものとする。
【００４３】
この第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部（前端辺）２２１は、第二層コイル２２の開始ターン２２０に連なる第２ターン２３０の始まり部（前端辺）２３１（図１（ｄ）参照）が第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部２２１へ乗り上げるのを回避するために、ティース１１の先端部（径方向内側）側に押し下げられている。
【００４４】
また、第二層コイル２２の第２ターン２３０の始まり部（前端辺）２３１、特にその前部は、第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部（前端辺）２２１へ乗り上げるのを回避するためにティース１１の根元部側に押し上げられて第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部（前端辺）２２１に径方向に隣接して配置されている。このようにすれば、第一層コイル２１から第二層コイル２２への折り返しがなされる第一層コイル２１の最終ターン部と第二層コイル２２の開始ターン２２０とから構成される折り返し部において、コイル導体（平角線）がステータコア１の周方向へ飛び出すのを防止してスロット占積率を低下するのを抑止しつつ、ティース１１に第二層コイル２を高密度に巻回することができる。また、第二層コイル２２の開始ターン２２０を押し下げるので第二層コイル２２の第２ターン２３０の押し上げ量を減らすことができる。
【００４５】
また、第二層コイル２２の第２ターン２３０の始まり部（前端辺）２３１、特にその後部は、第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部（前端辺）２２１の上記押し下げに合わせて押し下げられ、以下、第二層コイル２２の第２ターン２３０に続く他のターンも第二層コイル２２の第２ターン２３０の始まり部（前端辺）と同様に、押し上げとそれに続く押し下げが行われている。このようにすれば、第二層コイル２２の最終ターンの始まり部（前端辺）からティース１１の側面に沿いつつ曲がる部分近傍にて、この最終ターンが引き出し線部２３に乗り上げることがないため、それらの間の空間的、電気的干渉を抑止することができる。
【００４６】
図１（ｄ）に記載した上向きの矢印は、第二層コイル２２の各ターンの前端辺を、その開始ターン２２０の前端辺を除いて押し上げる様子を示すものであり、図１（ｄ）に記載した下向きの矢印は、表示側の軸方向端面側の左側において、第二層コイル２２のすべてのターンの前端辺を押し下げる様子を示すものである。これにより、第一層コイル２１の上に乗り上げた第二層コイル２２の各ターンのうち、第２ターン２３０の始まり部（前端辺）２３１が、その開始ターン２２０の始まり部（前端辺）２２１（正確には第一層コイル２１に乗り上げてはいない）に乗り上げてしまうのを防止することができる。なお、図１（ａ）、図２において、２４１、２４２は、第二層コイル２２の開始ターン２２０の２辺目を示しており、この２辺目の斜め部２４２は、第二層コイル２２の開始ターン２２０の始まり部２２１に略直角に屈曲して連なり、ティース１１の側面の隣にて２辺目の直線部２４１となっている。直線部２４１は、ティース１１の主部１１１の最も先端部に接して配置されている。
【００４７】
この実施例によれば、第二層コイル２２の上記径方向押し上げ及び押し下げを、引き出し線部２３、２４が引き出される側のステータコア１の軸方向端面側にて行っているので、ステータコア１の周方向に面するティースの側面にてこれら径方向押し下げや押し上げ部を行うのに比較して作業が格段に簡単となる。
【００４８】
図１、図２に示すティースコイル２を相ごとに並列に接続して三相ステータコイルを構成する場合の展開配線図を図３に示す。各ティースコイル２はそれぞれ引き出し線部２３、２４を有している。３００はＷ相バスバー、３０１はＶ相バスバー、３０２はＵ相バスバー、３０３は中性点用バスバーである。３５〜３７は外部引き出し端子であり、３５はＷ相引き出し端子、３６はＶ相引き出し端子、３７はＵ相引き出し端子である。各ティースコイル２の周方向配列は、U、V、W、U・・・とされている。U相バスバー３０２、V相バスバー３０１、W相バスバー３００、中性点用バスバー３０３は、樹脂成形品であるバスバーホルダの４つの溝に分散して収容され、バスバーホルダは、リング状に形成されてコアバックの端面にねじにより締結されている。このように構成することにより、引き出し線部２３、２４を短縮してその抵抗損失を減らしつつ実施例１と同様に非常に簡素に三相星形接続の集中巻き型ステータ（図４参照）を構成することができる。
【００４９】
この実施例の特徴を図５を参照して説明する。
【００５０】
この実施例では、各ティースコイル２は、それぞれ１５ターンの第一層コイル２１及び第二層コイル２２をもち、合計３０ターンを有している。ステータは、図４に示すように相ごとに６個のティースコイル２を有し、同相の各ティースコイル２は図５に示すように並列接続されている。したがって、各ティースコイル２には、外部から給電される相電流ｉの１／６が流れる。これは、５ターンのティースコイル２を直列接続したことに相当する。すなわち、ティースコイル２は３０ターンという偶数ターンをもつにもかかわらず、実質的に５ターンという奇数ターンをもつことに等しい。言い換えれば、各ティースコイルが５ｉのアンペアターンをもつものと想定して電機子設計を行うことができる。
【実施例２】
【００５１】
本発明の回転電機の集中巻き型ステータコイルの第２の実施形態を図６を参照して以下に説明する。実施例１では、実際には各ティースコイル２は偶数ターンをもつにもかかわらず、同相のすべてのティースコイル２を並列接続することにより、直列接続と仮定した場合にティースコイル２に等価的に奇数ターンを与えたが、図６のように同相のすべてのティースコイル２を並列接続すると、一つのティースコイル２に流れる電流が減少するためにティースコイル２のターン数を増加しなければならず、細い導体線を多く巻いてティースコイル２を構成する必要がある。そこで、この実施例では、図６に示すように、並列回路数を２に限定している。このようにすれば、実施例１に比べて各ティースコイル２に通電できる電流量を３倍にすることができるため、各ティースコイル２のターン数を図６に比べて３倍とすることができる。
【００５２】
更に具体的に説明すると、各ティースコイル２のターン数は１０とされ、同相の３つのティースコイル２を直列接続して直列コイルユニットとし、この直列コイルユニットを２つ並列接続して相巻線を構成している。このようにすれば、ティースコイル２のターン数を減らすことができるため、作業が簡単となる。また、並列回路数が２であるために、引き出し線３５〜３６からそれぞれ、右周りに１つの直列コイルユニットにつながる渡り線としてのバスバーを配置し、左周りに他の１つの直列コイルユニットにつながる渡り線としてのバスバーを配置すればよく、バスバーの構成が簡素となる。
【実施例３】
【００５３】
本発明の回転電機の集中巻き型ステータコイルの第３の実施形態を図７を参照して以下に説明する。１０００は第一層コイル２１の開始ターン、２０００は第二層コイル２２の最終ターンである。実施例１、２では、各ティースコイル２のターン数が偶数ターンであっても並列接続により直列接続と等価的にみなした場合に奇数ターンとなるようにした。これに対して、この実施例は、実施例１における第二層コイル２２の最終ターン（すなわちコアバック１２に隣接するティースコイル２の巻き終わり端に連なる１つのターン）を省略したものである。したがって、この実施例によれば、ティースコイル２の巻き始め端および巻き終わり端をティース１１の根元部側すなわちステータコア１のコアバック１２近傍に配置することを可能としつつ、ティースコイル２に奇数ターンを簡単に与えることができる。
【実施例４】
【００５４】
本発明の回転電機の集中巻き型ステータコイルの第４の実施形態を図８を参照して以下に説明する。この実施例では、図８に示すように第二層コイル２２の最終ターン２０００の上に第三層コイルとしての１つのターン３０００だけを配置する。このようにすれば、ティースコイル２に奇数ターンを与えることができるとともに、回転電機の体格仕様を変更することなく、ティースコイル２のアンペアターンを増大することができる。これは、集中巻き型ステータでは、径方向各部においてティースの周方向幅は略一定とすることができるため、スロットの周方向幅は、スロットの開口近傍（インナロータでは径方向最内側）に比べてスロットの底部近傍（インナロータでは径方向最外側）において大きくなる。この実施例は、このことを利用して第二層コイル２２の最終ターンの上に第三層コイルとしての１つのターン３０００を追加したものである。このターン２２００は、第二層コイル２２の最終ターン２０００に続いてこの第二層コイル２２の最終ターンの上に巻けばよい。この実施例において他の利点は、この第三層コイルとしてのターン３０００は、第二層コイル２２の最終ターン２０００と同様にコアバック１２に隣接しているために、ティースコイル２の巻き終わり端をコアバック１２に径方向に隣接して配置することができ、この巻き終わり端から径方向外側への引き出し線が長くなることを防止でき、そのコイル抵抗が増大することもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１に用いるティースコイルを示す説明図であって、図１（ａ）は、ティースコイルをB側から周方向に見た軸方向断面図、図１（ｂ）は、ティースコイルをC側から周方向に見た軸方向断面図、図１（ｃ）は、ティースコイルをD側から径方向に見た図、図１（ｄ）は、ティースコイルを軸方向に見た径方向正面図である。
【図２】図１に示すティースコイルの折り返し部分を特に示す径方向正面図である。
【図３】ティースコイル並列接続三相星形ステータコイルの部分展開図である。
【図４】図３のステータコイルを用いたステータの径方向正面図である。
【図５】図３のステータに用いる相巻線の回路図である。
【図６】実施例２に用いる相巻線の回路図である。
【図７】実施例３に用いるティースコイルの径方向正面図である。
【図８】実施例４に用いるティースコイルの径方向正面図である。
【図９】従来の集中巻きステータコイルを用いたステータの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１      ステータコア
２      ティースコイル
１１      ティース
１２      コアバック
２１      第一層コイル
２２      第二層コイル
２２００    第三層コイルのターン
【図１】
2005312277.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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