(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子に設けられた複数のティースの各々に対して固定子巻線を集中的に巻回した回転電機において、上記各ティースに複数ｋ個（但し、ｋはｋ≧２の整数）の巻線要素を設け、隣り合う同相の巻線が巻回されるｑ個（但し、ｑはｑ≧２の整数）の上記ティースを設け、上記ｑ個の各ティースに設けられた巻線要素の一部を互いに直列に接続して上記ｋ個の直列回路を形成し、上記ｋ個の直列回路を互いに並列に接続してなる固定子巻線を備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
ｎを正の整数として、ｋ＝ｎｑとしたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
１つのティースに設けられた巻線要素のうち、少なくとも１つの上記巻線要素の巻回方向が他の上記巻線要素の巻回方向と異なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
１つのティースに設けられた全ての巻線要素の巻回方向が同じであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機。
【請求項５】
１つのティースに設けられた巻線要素相互間の少なくとも一部に絶縁部材を配置したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機。
【請求項６】
１つのティースに設けられた巻線要素は、互いに上記ティースの径方向に重ねて配置したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機。
【請求項７】
１つのティースに設けられ互いに隣接する巻線要素間において、内側巻線要素の外周側端部の電位と外側巻線要素の内周側端部の電位とを等しくしたことを特徴とする請求項６記載の回転電機。
【請求項８】
１つのティースに設けられた巻線要素は、互いに上記ティースの軸方向に並べて配置したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機。
【請求項９】
巻線要素間の接続を、上記巻線要素と同じ線材料を用いて行ったことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の回転電機。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電機の製造方法において、まず上記各ティースに順次１個ずつ巻線要素を巻回し、続いて上記巻線要素上に順次別の巻線要素を巻回して上記各ティースに複数個の巻線要素を形成した後、隣り合う複数個の上記ティースに設けられた上記巻線要素を互いに直列に接続して直列回路を形成するとともに、複数の上記直列回路を互いに並列に接続して固定子巻線を構成することを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電機の製造方法において、まず上記ティースに１個の巻線要素を巻回した後、そのままその線材料を端子にからげ、続いて上記巻線要素上に上記巻線要素とは逆の巻回方向で別の巻線要素を巻回して上記ティースに複数個の巻線要素を形成し、続いて隣り合うティースに移り上記と同様の手順で複数の巻線要素を形成して固定子巻線を構成することを特徴とする回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機などの回転電機とその製造方法に関するものであり、特に固定子巻線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各ティースに巻線が集中的に施されている従来の回転電機の巻線構造として、例えば特開平０９−２８５０８８号公報に示された同期電動機がある。図２０は、このような従来の回転電機を説明するための断面図である。
図において、回転電機は、固定子２０と回転子３０とから構成されている。固定子２０は、固定子鉄心２２と固定子巻線２４から構成される。固定子鉄心２２は、円環状の固定子ヨ−ク２２Ａと固定子磁極２２Ｂとからなり、固定子磁極２２Ｂには、固定子巻線２４が集中的に巻回される構成である。各固定子巻線２４は、空隙面での磁路を共有することのない構成である。このように、固定子巻線２４を集中的に巻回する固定子構造とすることにより、エンドコイル部の長さを短くすることができるため、回転電機の体格を小さくすることができる。固定子巻線２４のＵ相には、Ｕ1+，Ｕ1-，Ｕ2+，Ｕ2-がそれぞれ接続され、Ｖ相には、Ｖ1+，Ｖ1-，Ｖ2+，Ｖ2-がそれぞれ接続され、Ｗ相には、Ｗ1+，Ｗ1-，Ｗ2+，Ｗ2-がそれぞれ接続される。この固定子巻線２４に交流電源を接続することで移動磁界を発生させ、回転子３０との相互作用により回転トルクを得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のような回転電機において、電源の制約上から、電源から見た巻線インピーダンスを下げる必要が生じる場合がある。このような場合、巻線の線径を太くするとともに巻回数を減らすことで、抵抗値もしくはインダクタンスを下げるのが一般的である。このとき、ターン数の減少分に応じて電流値を増やし、アンペアターン数を同一に保っておけば、トルク特性は保たれる。ところが、各ティースに１つの巻線が集中的に施されているこの種の回転電機において太い線径のマグネットワイヤを用いると、マグネットワイヤの剛性が高いため、巻線加工に際してねじり、屈曲、すべり等の点で様々な不都合を生じ、また巻線を収める作業空間が狭いこともあって高密度に巻くことが困難となる。
【０００４】
このような問題点を解決するため、例えば特開平１１−２０６０５４号公報には、図２１に示したように、細い線径のマグネットワイヤ１１を複数本、撚り線として用いて太い線径のワイヤの導体断面積と同等に合わせることで、占積率を高めつつ、柔軟性を増して狭い作業空間でも巻線機により容易に巻上を行う技術が示されている。
しかし、例えば高周波用途に用いられているような極細線を用いた撚線の場合には、各素線の断線の恐れがあるほか、撚線の加工にコストがかかり、回転機全体のコスト上昇につながる。これを防止するため各素線の線径を太いものにすると、占積率および加工性を高めることが困難になるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、細い線材料を用いて高占積率および巻線加工性の向上を実現することを目的としており、さらに、工程数や部品点数を削減して量産に適した製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る回転電機は、固定子に設けられた複数のティースの各々に対して固定子巻線を集中的に巻回した回転電機において、各ティースに複数ｋ個（但し、ｋはｋ≧２の整数）の巻線要素を設け、隣り合う同相の巻線が巻回されるｑ個（但し、ｑはｑ≧２の整数）のティースを設け、ｑ個の各ティースに設けられた巻線要素の一部を互いに直列に接続してｋ個の直列回路を形成し、ｋ個の直列回路を互いに並列に接続してなる固定子巻線を備えたものである。
請求項２に係る回転電機は、請求項１記載のものにおいて、ｎを正の整数として、ｋ＝ｎｑとしたものである。
【０００６】
請求項３に係る回転電機は、請求項１または請求項２記載のものにおいて、１つのティースに設けられた巻線要素のうち、少なくとも１つの巻線要素の巻回方向が他の巻線要素の巻回方向と異なるものである。
請求項４に係る回転電機は、請求項１または請求項２記載のものにおいて、１つのティースに設けられた全ての巻線要素の巻回方向を同じにしたものである。
請求項５に係る回転電機は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のものにおいて、１つのティースに設けられた巻線要素相互間の少なくとも一部に絶縁部材を配置したものである。
【０００７】
請求項６に係る回転電機は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のものにおいて、１つのティースに設けられた巻線要素は、互いにティースの径方向に重ねて配置したものである。
請求項７に係る回転電機は、請求項６記載のものにおいて、１つのティースに設けられ互いに隣接する巻線要素間で、内側巻線要素の外周側端部の電位と外側巻線要素の内周側端部の電位とを等しくしたものである。
請求項８に係る回転電機は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のものにおいて、１つのティースに設けられた巻線要素は、互いにティースの軸方向に並べて配置したものである。
請求項９に係る回転電機は、請求項１から請求項８のいずれかに記載のものにおいて、巻線要素間の接続を、巻線要素と同じ線材料を用いて行ったものである。
【０００９】
請求項１０に係る回転電機の製造方法は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電機の製造方法において、まず各ティースに順次１個ずつ巻線要素を巻回し、続いて巻線要素上に順次別の巻線要素を巻回して各ティースに複数個の巻線要素を形成した後、隣り合う複数個のティースに設けられた巻線要素を互いに直列に接続して直列回路を形成するとともに、複数の直列回路を互いに並列に接続して固定子巻線を構成するものである。
【００１０】
請求項１１に係る回転電機の製造方法は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電機の製造方法において、まずティースに１個の巻線要素を巻回した後、そのままその線材料を端子にからげ、続いて上記巻線要素上にこの巻線要素とは逆の巻回方向で別の巻線要素を巻回してティースに複数個の巻線要素を形成し、続いて隣り合うティースに移り上記と同様の手順で複数の巻線要素を形成して固定子巻線を構成するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この実施の形態は、以下に説明するように、隣り合う同相巻線数ｑ＝２、中間電位一致、中間絶縁部材なしの例である。
図１は、この発明の実施の形態１における回転電機の構造を説明するための断面図であり、１は円筒状の固定子、２は固定子コア、３は固定子コア２に設けられた１２個のティース、４ａ〜４Ｌは各ティース３に集中的に巻回された固定子巻線である。ティース３と固定子巻線４ａ〜４Ｌとの間には、絶縁部材８が配置されている。固定子コア２、固定子巻線４ａ〜４Ｌおよび絶縁部材８で固定子１を構成している。
７は固定子１の中空部分に設けられた回転子であり、その表面に、１４個の永久磁石６が固定子１と対向して置かれ、隣り合う永久磁石６の極性は互いに逆になるように配置されている。
【００１２】
まず、固定子巻線（以下、「巻線」と称する）の結線等の概略につき説明する。
巻線４ａ〜４Ｌは、３つのグループにまとめられ、図示されていない三相交流電源に接続される。本実施の形態では、１２個の巻線４ａ〜４Ｌのうち、４ａ、４ｂ、４ｇ、４ｈの４つがＵ相巻線、４ｃ、４ｄ、４ｉ、４ｊの４つがＷ相巻線、４ｅ、４ｆ、４ｋ、４Ｌの４つがＶ相巻線となる。すなわち、隣り合う同相巻線数ｑを２とした例である。つまり、隣り合う２つのティース３の巻線が同相の巻線になっている。Ｕ相巻線において、巻線４ａと４ｈとは電流の流れる方向が、回転電機の中心軸から見て同じであり、この２つと巻線４ｂ、４ｇとは電流の流れる方向が逆になる。Ｖ相、Ｗ相巻線についても同様である。
【００１３】
ここで、各相巻線の位相関係について、対称性を考慮し、１２個の巻線４ａ〜４Ｌのうち半分の４ａ〜４ｆを用いて説明する。前述のティース３の個数と永久磁石６の個数との間の関係から各巻線４ａ〜４Ｌはそれぞれ電気角で７π／６の位相差をもつ。Ｕ相巻線では、巻線４ａと電気角で７π／６の位相差のある隣の巻線４ｂの極性を反転させる。したがって、各巻線に発生する誘起電圧はπ／６の位相差をもつことになる。
そして巻線４ａと、巻線４ｂとを互いに直列に接続する。また巻線４ａ、４ｂの直列回路と、巻線４ｇ、４ｈの直列回路とは互いに並列に接続する。結線の詳細については後述する。
【００１４】
図２は、各巻線の誘起電圧および各相巻線の合成誘起電圧の関係を示したベクトル図である。Ｕ1，Ｕ2，Ｗ1，Ｗ2，Ｖ1，Ｖ2はそれぞれ巻線４ａ〜４ｆの電圧である。巻線４ｂ、４ｃ、４ｆは極性を逆にして、それぞれ隣り合う同相巻線４ａ、４ｄ、４ｅと直列接続されるので、Ｕ2，Ｗ1，Ｖ2は極性が反転してそれぞれＵ1，Ｗ2，Ｖ1と合成される。巻線４ａ〜４Ｌは星形結線され、各相の相電圧はＵ，Ｖ，Ｗで示したようになり、互いに２π／３の位相差を持つ。
なお、固定子１の残りの半円分すなわち７ティース目以降は、１から６ティースの巻線がそれぞれ反転したものが繰り返される。
【００１５】
各相には結局、π／６の位相差を持つ２つの電圧ベクトルの合成として、各巻線４ａ〜４Ｌに発生する電圧ｖの２ｃｏｓ（π／１２）＝１．９３１８５…倍の電圧が発生する。巻線４ａと巻線４ｂとに位相差がない場合には、Ｕ相巻線に発生する合成誘起電圧は２ｖとなるはずであり、これらの比、即ち１．９３１８５…／２＝０．９６５９…が分布係数と称されるものである。
このように結線された固定子巻線を三相交流電源に接続し、交流電流を通電すると、各ティースには電流による磁界が発生し、これと永久磁石６との相互作用によりトルクが発生する。
【００１６】
次に、より具体的な巻線構造について、図３乃至図６を用いて説明する。図３は、隣り合う同相巻線４ａと４ｂに相当する部分をとりだして示した断面図である。図中、×印および黒点印は電流方向ではなく、巻回方向を示す記号である。
巻線４ａは、内側に配置された巻線要素Ａ１と、外側に配置された巻線要素Ａ２とからなり、巻線要素Ａ１、Ａ２はティース３に対して同心状に巻かれている。
同様に、巻線４ｂは、内側に配置された巻線要素Ｂ１と、外側に配置された巻線要素Ｂ２とからなる。４つの巻線要素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２において、巻き始めすなわちティース３に近い側の内側巻線端部をそれぞれＶA1in、ＶA2in、ＶB1in、ＶB2inとし、巻き終わりすなわちティース３から遠い側の外側巻線端部をそれぞれＶA1out、ＶA2out、ＶB1out、ＶB2outとする。
【００１７】
図４は巻線の結線状態を示す結線図である。４つの巻線要素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２のうち、内側に配置された巻線要素Ａ１、Ｂ１と、外側に配置された巻線要素Ａ２、Ｂ２とは、巻線長が異なるため抵抗値が異なる可能性があるほか、鉄心（ティース３）との距離も異なるため、インダクタンスも異なる可能性がある。しかし、図４に示したように、巻線要素Ａ１とＢ２、および巻線要素Ａ２とＢ１とをそれぞれ直列に接続することで、両直列回路間のインピーダンスのアンバランスを防止し、両直列回路を互いに並列接続したときの循環電流の発生を抑制することができる。
また、図４からわかるように、中間電位すなわち巻線要素Ａ１の外側巻線端部ＶA1outと巻線要素Ａ２の内側巻線端部ＶA2inとはほぼ同電位であり、巻線要素Ａ１の内周側と巻線要素Ａ２の外周側との間には電位差がほとんど生じないため、この間に特別の絶縁部材を設ける必要がない。巻線要素Ｂ１およびＢ２についても同様である。
【００１８】
次に巻線方法について、図３および図５を用いて説明する。図５は巻線方法の説明図であり、まず端子４１から出発して、巻線４ａの内側の巻線要素Ａ１を、ＶA1in→ ＶA1outの順に巻く。Ａ１を巻回し終えた後は、端子４３に巻線をからげ、そのまま連続して巻線要素Ａ２をＶA2in→ ＶA2outの順に巻く。巻線要素Ａ１とＡ２とは、巻回方向を逆にする。Ａ２を巻回し終えた後は、端子４２に巻線をからげ、そのまま連続して隣のティース３にある端子４５に巻線をからげる。
以下、同様にして、端子４５→巻線要素Ｂ１→端子４６→巻線要素Ｂ２→端子４４の順に巻回した後、最初の端子４１にからげて巻線作業を終了する。その後、各端子４１〜４６において、巻線と端子とをヒュージング（熱かしめ）などの手段を用いて導通せしめつつ固着する。
【００１９】
以上に述べたのと同様にして、４ａ、４ｂ以外の隣り合う同相巻線においても結線を施し、これらを各相毎に並列接続しかつ星型結線とすることで、図６に示すような三相巻線を構成することができる。
【００２０】
上述のような手順で結線を施すことで、隣り合う同相巻線およびその間の接続を同じ線材料で連続して巻線処理することができ、工程数の削減を行うことができる。
また、図４および図５からわかるように、端子４３と端子４６がこの２つの巻線４ａおよび４ｂの端子となり、端子４１、４２、４４、４５はその中間の電位をとる。１相あたりの等価電源４７を接続した状態を考えると、巻線要素Ｂ２、Ａ１には電流ｉ２が、巻線要素Ｂ１、Ａ２には電流ｉ１がそれぞれ流れる。この値は、それぞれのインピーダンスによって決まるが、前述のように、巻線要素Ｂ１とＡ１、Ｂ２とＡ２とはそれぞれインピーダンスがほぼ等しいため、電流ｉ１とｉ２とをほぼ等しくすることができる。
【００２１】
なお、本実施の形態においては、各相の巻線、例えば４ａ、４ｂと４ｇ、４ｈとを並列に接続する例について示したが、電源容量との兼ね合いにより、図７に示したように直列接続としても良い。
また、３相を星形結線する例を示したが、三角形結線にしてもよい。その場合、電源電圧が同じであれば、巻線の巻回数が多くなり電流は少なくなる。
【００２２】
実施の形態２．
この実施の形態は、隣り合う同相巻線の数ｑ＝２、中間電位一致、中間絶縁部材なしの例である。
図８は、この発明の実施の形態２における巻線方法を説明するための図であり、図５と同様の部分は説明を省略する。
本実施の形態では、端子５１と５６、５２と５５、５３と５４、５７と５８とは、それぞれ接続部材５９、６０、６１、６２を用いて接続されている。
この場合の巻線方法について、以下に説明する。
【００２３】
まず端子５３から出発して、巻線４ａの内側の巻線要素Ａ１を巻き、端子５２に巻線をからげる。続いて、端子５１から出発して、巻線要素Ａ２を巻線要素Ａ１と逆方向に巻き、端子５４に巻線をからげる。同様にして、端子５７→巻線要素Ｂ１→端子５６、端子５５→巻線要素Ｂ２→端子５８の順に巻回して巻線作業を終了する。最後に、各端子において、巻線と端子とをヒュージングなどの手段を用いて導通せしめつつ固着する。その他は実施の形態１と同様である。
この実施の形態では、巻線作業を連続して行うことができず、各巻線要素毎に切断作業を要するものの、各巻線要素間の接続を接続部材５９〜６２を用いて行うため、巻線に要する時間を短縮することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、巻線要素Ａ１を巻回した次に巻線要素Ａ２を巻回する例について示したが、各巻線要素は独立して巻回できるので、巻線要素Ａ１の後に巻線要素Ｂ１を巻回しても良い。この場合、全周にわたる全ての巻線において、同方向に内周側の巻線作業をした後、逆方向に外周側の巻線作業を行うことができるので、例えば内周側と外周側の巻線機を別のものにするなど、工程上の自由度が増えることになる。
【００２５】
実施の形態３．
この実施の形態は、隣り合う同相巻線の数ｑ＝２、中間電位不一致、中間絶縁部材付の例である。
図９は、この発明の実施の形態３における巻線方法を説明するために示した隣り合う同相巻線の断面図、図１０は巻線の結線図、図１１はその巻線方法を説明するための図であり、これらの図において、図３乃至図５と同様の部分は説明を省略する。
本実施の形態においては、実施の形態１および２と異なり、図９及び図１１からわかるように、全ての巻線要素を同方向に巻回している。端子７１と７６、７２と７５、７３と７４、７７と７８とは、それぞれ接続部材７９、８０、８１、８２を用いて接続されている。
この場合の巻線方法について、以下に説明する。
【００２６】
まず端子７３から出発して、巻線４ａの内側の巻線要素Ａ１を巻き、端子７２に巻線をからげる。続いて、端子７４から出発して、巻線要素Ａ２を巻線要素Ａ１と同方向に巻き、端子７１に巻線をからげる。同様にして、端子７７→巻線要素Ｂ１→端子７６、端子７８→巻線要素Ｂ２→端子７５の順に巻回して巻線作業を終了する。最後に、各端子において、巻線と端子とをヒュージングなどの手段を用いて導通せしめつつ固着する。
【００２７】
この場合、巻線要素Ａ１の巻き終わり側の電位であるＶA1outと、巻線要素Ａ２の巻き始め側の電位であるＶA2inとを同電位とすることができない。このため、巻線要素Ａ１とＡ２との間には、絶縁部材９を設けている。絶縁部材９は、テープ状のものを巻線の上から巻回してもよいし、板状の樹脂などを挟み込んでも良い。電位差が十分に小さい場合には、絶縁部材９を省略することも可能である。その他は実施の形態１と同様である。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、巻線要素Ａ１を巻回した次に巻線要素Ａ２を巻回する例について示したが、各巻線要素は独立して巻回できるので、巻線要素Ａ１の後に巻線要素Ｂ１を巻回しても良い。この場合、全周にわたる全ての巻線において、同方向に内周側の巻線作業をした後、同方向に外周側の巻線作業を行うことができるので、内周側と外周側の巻線機を別のものにすることができるほか、絶縁部材９を設置する際に各ティース３への作業を連続して行うことができるなど、工程上の自由度が増えることになる。
【００２９】
実施の形態４．
この実施の形態は、回転電機の径方向に巻線を分割した例である。
図１２は、この発明の実施の形態４における巻線方法を説明するため、巻線４ａ乃至４ｂ付近を示した断面図であり、図９と同様の部分は説明を省略する。本実施の形態における巻線方法としては、巻線４ａを構成する２つの巻線要素Ａ１、Ａ２を回転電機の径方向に2つ並べ、絶縁部材１０を以って分割配置している。すなわちティースとティースの間の巻線配置空間であるスロットの底部側と、スロットの開口部側に分割配置している。その他は実施の形態３と同様である。
【００３０】
このような配置とした場合、巻線要素Ａ１、Ａ２のインピーダンスはほとんど差が見られないようになり、結線の自由度が増す。すなわち、巻線要素Ａ１とＢ２、Ａ２とＢ１とをそれぞれ直列に接続した後、これらを相互に並列に接続するのが望ましいが、この実施の形態のように巻線要素を配置すれば、インピーダンス差がほとんどないため、巻線要素Ａ１とＢ１、Ａ２とＢ２とをそれぞれ直列に接続した後、これらを相互に並列に接続することも可能となる。
【００３１】
実施の形態５．
この実施の形態は、隣り合う同相巻線の数ｑ＝３の例である。
図１３は、この発明の実施の形態５における回転電機の構造を説明するための断面図、図１４は隣り合う同相巻線の断面図、図１５はその結線図であり、これらの図において、図１、図９および図１０と同様の部分は説明を省略する。本実施の形態においては図１３に示すように、極数である永久磁石６の数を１６、ティース３の数を１８とした例について示している。この場合、隣り合う同相巻線の数ｑを３とするのが一般的である。例えば、１８個の巻線のうち、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｊ、４ｋ、４ＬをＵ相に、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｍ、４ｎ、４ｏをＷ相に、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｐ、４ｑ、４ｒをＶ相に接続する。
【００３２】
図１４は、このうちＵ相の３つの巻線４ａ、４ｂ、４ｃを拡大して示したものである。巻線４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ巻線要素Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３よりなる。
図１５はこれらの接続について説明したものであり、Ａ１、Ｂ２、Ｃ３の３つを直列に接続したもの、Ａ２、Ｂ３、Ｃ１の３つを直列に接続したもの、Ａ３、Ｂ１、Ｃ２の３つを直列に接続したもの、の３つを並列に接続する。その他は実施の形態３と同様になっている。
このように構成することで、各巻線要素のインピーダンスのアンバランスによる循環電流を抑制しつつ、並列回路数を増すことができる。すなわち、実施の形態1〜４と同様に、線径の細い導線を用いて巻線を巻回しつつ、電源から見た巻線インピーダンスを小さくすることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、各ティース３においてそれぞれの巻線要素を同方向に巻回する例を示している。この場合、実施の形態３と同様、中間電位が一致せず、隣り合う巻線要素間には電位差が発生するため、絶縁部材９を設けている。もちろん、電位差が生じないように巻回方向を工夫し、絶縁部材９の全てもしくは一部を省略することも可能である。
また、上記説明においては、各ティース３における巻線要素を、ティース３に近い内周側、ティース３から遠い外周側、その中間の３つに分割した場合について示したが、これに限られるものではなく、例えば図１６に示した通り、実施の形態４と同様に、各ティース３における巻線要素を回転電機の径方向に３つ並べ、絶縁部材１０を以って分割配置したのちこれを接続しても良い。
【００３４】
実施の形態６．
この実施の形態は、他に隣り合う同相巻線がない場合、つまりｑ＝１の例である。
図１７は、この発明の実施の形態６における回転電機の構造を説明するための断面図、図１８は巻線４ａを拡大して示した断面図であり、これらの図において、図１、図３と同様の部分は説明を省略する。
本実施の形態においては、図１７に示すように、極数である永久磁石６の数を４、ティース３の数を６とした例について示している。この場合、隣り合う同相巻線の数ｑを１とするのが一般的である。その他は実施の形態１と同様である。
【００３５】
この場合、隣り合うティース間で予め直列に接続することでインピーダンスのアンバランスをキャンセルする、という、実施の形態１で示した方法をとることができない。よって、同一ティースに巻回された２つのコイルのインピーダンスをできるだけ等しくするよう、回転電機の径方向に分割配置、すなわちスロット底部側とスロット開口部側とに並べて２つの巻線要素Ａ１、Ａ２を配置している。１０は巻線要素間に配置した絶縁部材である。このように巻線要素を配置し、互いに並列結線し、三相に結線することで、図１９に示したようになり、並列回路の数を、ティース数よりも増やすことができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態１〜６について説明した。上記実施の形態では、隣り合う同相巻線の数ｑを１ないし３とした場合について説明したが、これに限られるものではなく、ｑはいくつであってもよい。また、１つのティースに巻回される巻線要素の数ｋを、ｑ＝１の場合にはｋ＝２とし、ｑ＝２、３についてはｋ＝ｑとした場合について説明したが、これに限られるものではなく、ｋをｑと同数もしくはｑの整数倍とすることより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、例えばｑ＝２、ｋ＝３で巻線要素を互いに重ねて配置し、隣り合うティースの巻線要素との直列接続において、外側と内側そして中央同士の巻線要素を組み合わせて接続することによっても、同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態では三相巻線を構成する場合について説明したが、これに限るものではなく、三相以外の任意の多相巻線についても同様である。さらに、回転子側に永久磁石を用いた例について示したが、回転子の構成はそれに限られるものではない。また、電動機動作だけではなく、発電機として動作するものにおいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に係る回転電機は、隣り合うｑ個のティースの巻線要素を互いに直列接続し、その直列回路を互いに並列接続したので、固定子巻線の並列導体数を増やすことができ、細い、したがって柔軟な導体を用いることで加工性が向上し、また、そのために占積率が向上する。
請求項２に係る回転電機は、ｋ＝ｎｑとしたので、対称配置により容易にインピーダンスのバランスを得ることができる。
【００３８】
請求項３に係る回転電機は、少なくとも１つの巻線要素の巻回方向が他と異なるので、巻線要素間で隣接する部分の電位差を抑制することができる。
請求項４に係る回転電機は、全ての巻線要素の巻回方向と同じにしたので、巻線の自動化が容易となる。
請求項５に係る回転電機は、巻線要素間に絶縁部材を配置したので、絶縁破壊を防止することができる。
【００３９】
請求項６に係る回転電機は、巻線要素をティースの径方向に重ねて配置したので、巻線の自動化が容易となる。
請求項７に係る回転電機は、内側巻線要素の外周側端部と外側巻線要素の内周側端部の電位を等しくしたので、巻線の自動化が容易で、かつ両巻線要素間の絶縁破壊を防止するための絶縁部材を用いる必要がない。
【００４０】
請求項８に係る回転電機は、巻線要素をティースの軸方向に並べて配置したので、巻線要素のインピーダンスを互いに等しくすることができる。
請求項９に係る回転電機は、巻線要素間の接続を、巻線要素と同じ線材料で行うので、部品点数を削減できる。
【００４２】
請求項１０に係る回転電機の製造方法は、各ティースに順次１個ずつ巻線要素を巻回し、続いてその上に別の巻線を各ティースに巻回するので、巻線機の利用や絶縁部材の取り付けなどで工程上の自由度が増える。
【００４３】
請求項１１に係る回転電機の製造方法は、１個の巻線要素を巻回した後、そのまま端子にからげて次に上記の巻線要素上に別の巻線要素を巻回し、続いて隣り合うティースに移って同様手順で巻線要素を巻回するので、隣り合う同相巻線およびその間の接続を同じ線材料で連続して巻線処理することができ、したがって工程数の削減および部品点数の削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における回転電機の断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における電圧の関係を説明するベクトル図である。
【図３】  この発明の実施の形態１における巻線部分の断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態１における巻線の結線図である。
【図５】  この発明の実施の形態１における巻線方法の説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態１によおけ全巻線の結線図である。
【図７】  この発明の実施の形態１における全巻線の他の例の結線図である。
【図８】  この発明の実施の形態２における巻線方法の説明図である。
【図９】  この発明の実施の形態３における巻線部分の断面図である。
【図１０】  この発明の実施の形態３における巻線の結線図である。
【図１１】  この発明の実施の形態３における巻線方法の説明図である。
【図１２】  この発明の実施の形態４による巻線部分の断面図である。
【図１３】  この発明の実施の形態５における回転電機の断面図である。
【図１４】  この発明の実施の形態５における巻線部分の断面図である。
【図１５】  この発明の実施の形態５における巻線の結線図である。
【図１６】  この発明の実施の形態５における巻線部分の他の例の断面図である。
【図１７】  この発明の実施の形態６における回転電機の断面図である。
【図１８】  この発明の実施の形態６における巻線部分の断面図である。
【図１９】  この発明の実施の形態６における全巻線の結線図である。
【図２０】  従来の回転電機の断面図である。
【図２１】  従来の回転電機の撚り線の断面図である。
【符号の説明】
１  固定子、３  ティース、４ａ〜４ｒ  固定子巻線、
８,９,１０  絶縁部材、４１〜４６,５１〜５８,７１〜７８  端子、
５９〜６２,７９〜８２  接続部材、
Ａ１〜Ａ３,Ｂ１〜Ｂ３,Ｃ１〜Ｃ３  巻線要素。
【図１】
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【図２】
0004567133.tif 000003
【図３】
0004567133.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004567133.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004567133.tif 000008
【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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