(57)【要約】【課題】回転電機ステータにおいて、異相コイルが一部で近づく構成であるにもかかわらず、コイルの絶縁性能を高くすることである。【解決手段】ステータ１０は、周方向複数個所に設けられたスロットを有するステータコア１４と、ステータコア１４に巻装された複数相のステータコイル１６，１８，２０とを含む。各相のステータコイル１６，１８，２０は、ステータ１０の径方向に関してスロットの内端部に配置される部分に連結されて、軸方向外側に導出された部分に、ステータコア１４の軸方向外側で別の相のステータコイル１６，１８，２０をまたいで径方向外側に伸びる第１連結導出部２４を設ける。第１連結導出部２４及び第１連結導出部２４と接合される第２連結導出部２６の一方または両方の、ステータコア１４の軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に突起部３０，３２を設ける。【選択図】図２
2012223045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有するステータコアと、
複数のスロットに挿入されるようにステータコアの複数個所に巻装される複数相のステータコイルとを備え、
各相のステータコイルは、ステータの径方向に関してスロットの内端部または中間部に配置される部分に連結されて、軸方向外側に導出された部分に設けられ、ステータコアの軸方向外側で別の相のステータコイルをまたいで導出部から先端に向かってステータコアの径方向外側に伸びる渡り部を含み、
各相のステータコイルにおいて、渡り部または渡り部と接合される別の導体は、ステータコアの軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部を有することを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機ステータにおいて、
渡り部は、導体素線の外面が樹脂被膜で覆われた本体部と、導体素線の外周面が露出している露出部とを有し、
突起部は、本体部または露出部の外周面に設けられていることを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機ステータにおいて、
樹脂被膜は、導体素線側の内層であるエナメル層と、外部側の外層である熱可塑性樹脂層とを含むことを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
各相のステータコイルは、予め定めた単位コイル間隔で周方向に離れた複数のスロットに挿入するように波巻きで、かつ、径方向外側から内側に徐々に向かうように巻装された複数のスパイラル巻き導線と、各スパイラル巻き導線の一端部に連結され、ステータコアの軸方向片側で１のスロットの径方向内端部側から周方向片側かつ径方向外側に向かうように伸びてステータコアの軸方向片側で別の相のステータコイルをまたぐ渡り部である第１連結導出部と、少なくとも一部のスパイラル巻き導線の他端部に、ステータコアの軸方向片側に導出するように連結され、別のスパイラル巻き導線の第１連結導出部の先端部と接合される第２連結導出部とを含み、
突起部は、第１連結導出部の第２連結導出部を接合する部分の周辺部に設けられ、
さらに、第２連結導出部は、第２連結導出部の第１連結導出部を接合する部分の周辺部に設けられる第２突起部を含むことを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機ステータにおいて、
各相のステータコイルは、同相となる複数の導体カセットコイルの両端同士を環状に連結して構成されるカセット環状部を少なくとも１周分含み、
さらに、各導体カセットコイルは、周方向に離れたスロットに挿入されるスロット挿入部と、スロット挿入部の軸方向一端部に設けられる片側コイルエンド部と、ステータコアの軸方向外側に導出する一端部に設けられ、周方向に伸びてから径方向外側に伸びてステータコアの軸方向外側で別の相のステータコイルをまたぐ渡り部である径方向導出部とを含み、
片側コイルエンド部は、対応する複数のスロットに各スロット挿入部を挿入させつつ、ステータコアの軸方向片側から軸方向にカセット環状部を組み付ける際に、対応する２のスロットに軸方向に通過した後、スロットから外側に導出されるスロット外側配置部と、２のスロット外側配置部同士を連結し、ステータコアの内周面よりも径方向内側に配置される内側連結部とを有し、
各導体カセットコイルに設けられた径方向導出部は、周方向に隣り合う別の導体カセットコイルの端部または径方向導出部とバスバーにより連結されており、
突起部は、各径方向導出部の少なくとも一部の径方向導出部の先端部、またはこの先端部と接合されるバスバーの先端部の周辺部に設けられていることを特徴とする回転電機ステータ。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機ステータにおいて、
各導体カセットコイルは、第１要素と第２要素とを含み、
第１要素は、
周方向片側に設けられた片側径方向導出部と、片側径方向導出部に連結され、周方向片側のスロットに挿入される片側スロット挿入部と、周方向他側に設けられ、ステータコアの軸方向外側に導出して、周方向に伸びてから径方向外側に伸びる他側中間径方向導出部と、他側中間径方向導出部に連結され、片側スロット挿入部から周方向に離れた別のスロットに挿入される他側中間スロット挿入部と、片側コイルエンド部を形成し、片側スロット挿入部及び他側中間スロット挿入部を連結する第１連結部とを有し、
第２要素は、
周方向片側に設けられ、ステータコアの軸方向外側に導出して、周方向に伸びてから径方向外側に伸びる片側中間径方向導出部と、片側中間径方向導出部に連結され、周方向片側のスロットに挿入される片側中間スロット挿入部と、周方向他側に設けられ、ステータコアの軸方向外側に導出して、径方向外側に伸びる他側径方向導出部と、他側径方向導出部に連結され、片側中間スロット挿入部から周方向に離れた別のスロットに挿入される他側スロット挿入部と、片側コイルエンド部を形成し、片側中間スロット挿入部及び他側スロット挿入部を連結する第２連結部とを有し、
第１要素の片側中間径方向導出部と第２要素の他側中間径方向導出部との先端部が接合されており、
片側スロット挿入部と片側中間スロット挿入部とが周方向に隣り合う２のスロットに挿入され、他側スロット挿入部と他側中間スロット挿入部とが周方向に隣り合う２のスロットに挿入されていることを特徴とする回転電機ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスロットを有するステータコアと、複数のスロットに挿入されるようにステータコアの複数個所に巻装される複数相のステータコイルとを備える回転電機ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機のステータとして、スロットと呼ばれる径方向に伸びる溝を周方向複数個所に設けたステータコアと、互いに周方向に離れた２ずつのスロットに挿入されるようにステータコアの周方向複数個所に巻装される複数相のステータコイルとを備え、ステータコアにステータコイルを分布巻きや集中巻きで巻装する構造が知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、コイルを形成する平角線の絶縁導線であって、導体上に直接または間接に熱可塑性樹脂層が形成され、熱可塑性樹脂層の最外層に長手方向に突起が設けられた絶縁導線が記載されている。そしてこの絶縁導線により、絶縁電線が挿入されるスロットとの間、または隣接する絶縁電線間のコロナ特性を向上させ、樹脂被覆を薄肉化し、さらに傷がつきにくくなる絶縁電線を提供できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のステータでは、コイルの形成構造によっては、コイルの絶縁性能の向上の面から改良の余地がある。例えば、特許文献１に記載された絶縁導線では外周面の長手方向に突起が設けられているが、コイルの形成構造に応じて突起の形成位置を工夫することは考慮されていない。このため、突起部分に電界が集中する結果、コイルの形成構造によっては、例えば印加電圧にサージ電圧が発生した場合に、コイルと別の相のコイルとの間に部分的に放電が生じやすくなり、コイルの絶縁性能が低下する可能性がある。例えば、コイルのうち、ステータコアの外側に配置されるコイルエンドで１相のコイルを構成する導線が異相のコイルと近づく部分で部分放電が生じやすくなる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、回転電機ステータにおいて、異相コイルが一部で近づく構成であるにもかかわらず、コイルの絶縁性能を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機ステータは、複数のスロットを有するステータコアと、複数のスロットに挿入されるように前記ステータコアの複数個所に巻装される複数相のステータコイルとを備え、各相のステータコイルは、ステータの径方向に関してスロットの内端部または中間部に配置される部分に連結されて、軸方向外側に導出された部分に設けられ、ステータコアの軸方向外側で別の相のステータコイルをまたいで導出部から先端に向かってステータコアの径方向外側に伸びる渡り部を含み、各相のステータコイルにおいて、渡り部または渡り部と接合される別の導体は、ステータコアの軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部を有することを特徴とする回転電機ステータである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る回転電機ステータによれば、渡り部の別の相のステータコイルをまたぐ部分で異相コイル同士が近づくのにもかかわらず、渡り部のステータコアの軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部に電界が集中しやすくなり、異相コイル同士が近づく部分の電界の緩和を図れる。このため、異相コイルが一部で近づく構成であるにもかかわらず、コイルの絶縁性能を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の回転電機ステータを軸方向に見た概略図である。
【図２】図１のステータを径方向外側から径方向に見た図である。
【図３】図１のステータに１相分であるＵ相分のステータコイルのみを巻装して示す概略斜視図である。
【図４】図１のステータのＵ相分のステータコイルの配置構成を説明する模式図である。
【図５】図２のＡ部拡大図である。
【図６】第１連結導出部及び第２連結導出部の接合部周辺部の別例を示す、図５のＢ部拡大対応図である。
【図７】図１のステータに形成する突起部の３例を示す図である。
【図８】コイル印加電圧でサージ電圧が発生する例を示す図である。
【図９】サージ電圧が生じた場合に異相コイル間で放電が生じる様子を示す模式図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態の回転電機ステータを示す概略斜視図である。
【図１１】図１０のステータの具体的構造を軸方向に見た図である。
【図１２】図１１のステータを構成する１の導体カセットコイルを径方向導出部側から見た図である。
【図１３】図１２の導体カセットコイルを示す斜視図である。
【図１４】図１２の導体カセットコイルを構成する第１要素を径方向導出部側から見た図である。
【図１５】図１４の第１要素を示す斜視図である。
【図１６】図１２の導体カセットコイルを構成する第２要素を径方向導出部側から見た図である。
【図１７】図１６の第２要素を示す斜視図である。
【図１８】図１１のステータにおいて、１相分であるＵ相分のカセット環状部を取り出して、バスバーを省略して示す図である。
【図１９】図１１のステータにおいて、Ｕ相分のカセット環状部の結線状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の発明の実施の形態］
以下において、図１から図９を用いて本発明に係る第１の実施の形態を説明する。本実施の形態の回転電機ステータ（以下、単に「ステータ」という。）は、例えば電動モータ、発電機等の回転電機を構成するために使用される。図１から図３に示すように、ステータ１０は、内周面の周方向複数個所に複数のスロット１２（図３）を有する環状のステータコア１４と、ステータコア１４において、複数のスロット１２に複数個所が挿入されるように波巻きの分布巻きで巻装された複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル１６，１８，２０とを備える。ステータ１０の使用時には、ステータ１０の径方向内側に、回転軸に固定されたロータ（図示せず）を配置し、ステータ１０とロータとを径方向に対向させることでラジアル型の回転電機を構成する。
【００１１】
各相のステータコイル１６，１８，２０は、図３、図４に示す複数のスパイラル巻き導線２２と、各スパイラル巻き導線２２の一端部に連結された渡り部である第１連結導出部２４（図１、図２）と、各スパイラル巻き導線２２の他端部に連結された第２連結導出部２６（図２）とを含む。
【００１２】
すなわち、本実施形態のステータ１０は、いわゆる「スパイラル巻き型」と呼ばれるものである。ステータ１０を構成する各相のステータコイル１６，１８，２０は、複数のスパイラル巻き導線２２（図３、図４）を含んでいる。各スパイラル巻き導線２２は、導体線を、内層となるエナメル層と外層となる熱可塑性樹脂層とを含む絶縁被膜により被覆することで形成されたコイル素線を、ステータコア１４の周方向に離れた２ずつのスロット１２に順にかけ渡すように波巻きで巻装することで形成されている。各相のステータコイル１６，１８，２０で、各スパイラル巻き導線２２の少なくとも一部の第１連結導出部２４が、別のスパイラル巻き導線２２の第２連結導出部２６と接合されて、複数のスパイラル巻き導線２２が連結されている。図３で、ステータコア１４の外周側に「ｕ」「ｖ」「ｗ」の符号を付した部分は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイル１６，１８，２０（ステータコイル１８，２０は図１、図２参照）が配置されるスロット１２を表している。また、図３、図４でステータコア１４の外周側または内周側に丸の中に数字を付したものは、それぞれスロット番号を示している。以下、スロット番号にＳを付して説明する場合がある。
【００１３】
次に、図３、図４を用いて、各相のステータコイル１６，１８，２０のうち、Ｕ相分のステータコイル１６で代表して、巻線構造を説明する。ステータコア１４は、磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心、または電磁鋼板等の金属板の積層体等により構成されている。
【００１４】
図３、図４に示すように、Ｕ相のステータコイル１６は、それぞれ周方向（単に周方向という場合、ステータの周方向をいう。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じである。）に予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れた２ずつのスロット１２に挿入するように、波巻きでステータコア１４に巻装された複数のスパイラル巻き導線２２を含む。各スパイラル巻き導線２２は、断面が長方形等の矩形状の平角線の導体素線を樹脂被膜を含む絶縁被膜で被覆することにより形成されたコイル素線により構成されている。なお、絶縁被膜は、熱可塑性樹脂層のみにより被覆することもできる。図３、図４で、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３，Ｕ４と示しているのは、４個のスパイラル巻き導線２２を区別するための導線番号で、Ｕ相ステータコイル１６の巻き始めが１番目のスパイラル巻き導線Ｕ１で、巻き終わりが４番目のスパイラル巻き導線Ｕ４である。以下、スパイラル巻き導線２２は、導線番号で説明する場合がある。
【００１５】
分布巻きの場合、いくつかのスロット１２をまたぐように、周方向に離れた２のスロット１２内に各スパイラル巻き導線２２の複数個所が挿入されている。この２のスロット１２は、予め定めた単位コイル間隔Ｄ１で離れている。巻き始めであるスパイラル巻き導線Ｕ１は、回転電機の動力線側である、入力端子側（ＩＮ側）に接続されている。スパイラル巻き導線Ｕ１は、軸方向（単に「軸方向」という場合、ステータの軸方向をいう。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じである。）片側（図３の上側、図４の表側）からスロットＳ３の径方向（単に「径方向」という場合、ステータの径方向をいう。本明細書全体及び特許請求の範囲で同じである。）最外端部に挿入され、単位コイル間隔Ｄ１離れたＳ６に軸方向他側（図３の下側、図４の裏側）からまたぐようにかけ渡され、次に、スロットＳ６とＳ９とに軸方向片側からまたぐようにかけ渡され、これを順にステータコア１４の半周分に１単位コイル間隔Ｄ１を加えた分繰り返す。このため、スパイラル巻き導線２２は、単位コイル間隔Ｄ１で離れた複数のスロット１２に複数個所が挿入されるように、波巻きでステータコア１４に巻装される。このとき、スパイラル巻き導線２２は、巻き始め側から巻き方向に沿って、径方向外側から径方向内側に徐々に向かうようにステータコア１４に巻装される。
【００１６】
例えば、図４に示すように、スロットＳ６内で径方向最外端に配置されるスパイラル巻き導線Ｕ１は、次にスロットＳ９内で、径方向最外端に位置する別の１のスパイラル巻き導線２２の１つ内側に配置される。このため、スパイラル巻き導線Ｕ１は、単位コイル間隔Ｄ１で周方向に離れたスロット１２に複数個所が挿入されるように波巻きで、かつ、径方向外側から内側に徐々に向かうように巻装されている。
【００１７】
そしてスパイラル巻き導線Ｕ１の巻き終わり部分である、スロットＳ１８の径方向内端部から、軸方向片側に導出された部分である一端部に、渡り部である第１連結導出部２４の一端が連結されている。具体的には、図１、図２に示すように、第１連結導出部２４は、ステータコア１４の軸方向片側（図１の表側、図２の上側）で、１のスロットＳ１８（図３、図４）の径方向内端部側から周方向片側（図１の反時計方向側）で、かつ径方向外側に向かうように、周方向に対し略傾斜して導出部が伸びて、ステータコア１４の軸方向外側で、すなわち軸方向片側で、別の相であるＶ相、Ｗ相のステータコイル１８，２０をまたいでいる。第１連結導出部２４は、スパイラル巻き導線２２（図３、図４）との連結側から先端に向かうほど徐々にステータコア１４の軸方向片面（図２の上面）から離れるように湾曲している。
【００１８】
また、スパイラル巻き導線Ｕ１の第１連結導出部２４の先端部でステータコア１４の径方向に関して外側に配置する部分は、図２〜４に示すように、単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ２１に挿入される別のスパイラル巻き導線Ｕ２の端部に連結された第２連結導出部２６の先端部と接合される。すなわち、スパイラル巻き導線Ｕ１の第１連結導出部２４は、別のスパイラル巻き導線Ｕ２において、ステータコア１４の軸方向片側に導出するように連結された第２連結導出部２６の先端部と重ね合わせてＴＩＧ溶接等の溶接により接合される。図４に示すように、スパイラル巻き導線Ｕ２は、一端部にスパイラル巻き導線Ｕ１と同様の第１連結導出部２４が連結され、他端部に第２連結導出部２６が連結されている。スパイラル巻き導線Ｕ２は、スロットＳ２１で径方向の最外端部に挿入され、スロットＳ２１と単位コイル間隔Ｄ１離れたスロットＳ２４に挿入するように、スロットＳ２１とＳ２４とにステータコア１４の軸方向他側（図４の裏側）からまたぐようにかけ渡される。そしてスパイラル巻き導線Ｕ２は、スパイラル巻き導線Ｕ１と同様に、単位コイル間隔Ｄ１で周方向に離れたスロット１２に複数個所が挿入されるように波巻きで、かつ、径方向外側から内側に徐々に向かうようにステータコア１４に巻装される。
【００１９】
また、スパイラル巻き導線Ｕ２の巻き終わり部分である、スロットＳ１２の径方向内端部から、軸方向片側に導出された部分である一端部に第１連結導出部２４が連結されている。以下、これをスパイラル巻き導線Ｕ３，Ｕ４の順に繰り返す。スパイラル巻き導線Ｕ４では、巻き終わりであるスロットＳ２４の径方向内端部から、軸方向片側に導出された部分である一端部に第１連結導出部２４が連結されている。スパイラル巻き導線Ｕ４の第１連結導出部２４の先端部は、ステータコア１４の外周側に取り出され、Ｖ相、Ｗ相のステータコイル１８，２０（図１）との接続点である、回転電機の中性点に接続される。図３、図４では、４番目のスパイラル巻き導線Ｕ４の巻き終わりがＯＵＴ（中性点）として示されている。
【００２０】
以上は、Ｕ相のステータコイル１６について説明したが、Ｖ相、Ｗ相のステータコイル１８，２０についても同様に構成し、図３でｕ、ｖ、ｗの符号で示すように、Ｕ相のステータコイル１６を配置するスロット１２の間のスロット１２に、Ｖ相、Ｗ相のステータコイル１８，２０を挿入するように巻装する。このため、各相のステータコイル１６，１８，２０は、ステータ１０の径方向に関してスロット１２の内端部に配置される部分に連結されて、軸方向外側に導出された部分に設けられ、ステータコア１４の軸方向外側で別の相のステータコイル１６，１８，２０をまたいで導出部から先端に向かってステータコア１４の径方向外側に伸びる渡り部である第１連結導出部２４を含んでいる。
【００２１】
なお、ステータコア１４に設けるスロット１２の数は、図示の例では２４個としているが、これに限定するものではなく、例えば４８個等、種々の数とすることができる。また、１のスロット１２内に並んで配置するスパイラル巻き導線２２の中間部の数も特に限定するものではない。また、各相のステータコイル１６，１８，２０を構成するスパイラル巻き導線２２の数も４個に限定するものではなく、２個、６個等、種々の数とすることができる。また、各相のステータコイル１６，１８，２０は、ステータコア１４の周方向に並んだスロット１２に１ずつ順に挿入されているが、これに限定するものではなく、例えば、周方向に隣り合う２のスロット１２にＵ相のステータコイル１６を挿入し、その隣の２のスロット１２にＶ相のステータコイル１８を挿入し、さらにその隣の２のスロット１２にＷ相のステータコイル２０を挿入することもできる。この場合、各相のステータコイル１６，１８，２０で、隣り合う２のスロット１２の片側のスロット１２にステータコイル１６，１８，２０の動力線側である巻き始め側部分を配置し、上記の図１から図４と同様に波巻きでかつ径方向外側から内側に徐々に向かうように巻装する。また、隣り合う２のスロット１２の他側のスロット１２にステータコイル１６，１８，２０の中性点側である巻き終わり側部分を配置し、上記の図１から図４と同様に波巻きでかつ径方向外側から内側に徐々に向かうように巻装する。そして巻き始め側部分の巻き終わり端と、巻き終わり側部分の巻き始め端とをステータコア１４の外周側で接続することで、各相で巻き始め側部分と巻き終わり側部分とを直列接続することもできる。
【００２２】
また、図示は省略するが、各相のステータコイル１６，１８，２０の両端部である動力線接続側端部と中性点接続側端部とは、単一の端子モジュールにまとめて、端子モジュールで各相の中性点接続側端部同士を接続したり、各相の動力線接続側端部を、図示しないインバータに接続された対応する相の動力線にまとめて接続することもできる。
【００２３】
さらに、本実施形態では、図５に詳しく示すように、第１連結導出部２４の先端部で第２連結導出部２６と溶接部２８により接合される部分の周辺部の外面に、複数の突起部３０が設けられている。また、第２連結導出部２６の先端部で第１連結導出部２４と接合される部分の周辺部の外面にも、複数の第２突起部３２が設けられている。図５の例では、各突起部３０及び各第２突起部３２は、各連結導出部２４，２６の先端部で絶縁被膜３４から露出した導体線の接合面Ｐとは反対側に突出するように設けられている。すなわち、各連結導出部２４，２６は、導体素線の外面が絶縁被膜３４で覆われた本体部３６，３８と、各連結導出部２４，２６の先端部に設けられ、導体素線の外周面が露出している露出部４０，４２とを有する。突起部３０及び第２突起部３２は、露出部４０，４２の外周面に設けられている。例えば、露出部４０，４２の側面に別の部材を接合することで突起部３０，３２を形成したり、露出部４０，４２の接合面Ｐとなる側面に柱状の押圧加工を施すことで接合面Ｐとは反対側に突起部３０，３２を形成することもできる。このように各連結導出部２４，２６は、ステータコア１４（図２）の軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に突起部３０，３２が設けられている。
【００２４】
なお、図６に示す別例のように、各連結導出部２４，２６において、本体部３６，３８の絶縁被膜３４の外面に樹脂被膜が設けられている場合に、樹脂被膜の外面に、突起部３０，３２の一部または全部を設けることもできる。樹脂被膜に突起部３０，３２を設ける場合、樹脂被膜の成形時に突起部３０，３２も一体に形成することができる。また、突起部３０，３２の形状は特に限定するものではない。例えば、図７に示す３例のように、突起部３０，３２は、断面三角形の柱状としたり（図７（ａ））、断面が頂部で円弧形となる柱状としたり（図７（ｂ））、断面矩形の柱状とする（図７（ｃ））こともできる。
【００２５】
このようなステータ１０によれば、各相のステータコイル１６，１８，２０は、ステータ１０の径方向に関してスロット１２の内端部に配置される部分に連結されて、軸方向外側に導出された部分に設けられ、ステータコア１４の軸方向外側で別の相のステータコイル１６，１８，２０をまたいで導出部から先端に向かってステータコア１４の径方向外側に伸びる渡り部である第１連結導出部２４を含んでいる。また、第１連結導出部２４及び第１連結導出部２４と接合される別の導体である第２連結導出部２６は、ステータコア１４の軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部３０及び第２突起部３２をそれぞれ有する。このため、第１連結導出部２４の別の相のステータコイル１６，１８，２０をまたぐ部分で、異相コイル（例えばＵ相、Ｖ相のステータコイル１６，１８）同士が近づくのにもかかわらず、各連結導出部２４，２６のステータコア１４の軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部３０及び第２突起部３２に電界が集中しやすくなる。したがって、異相コイル同士が近づく部分の電界の緩和を図れるので、異相コイルが一部で近づく構成であるにもかかわらず、ステータコイル１６，１８，２０の絶縁性能を高くできる。
【００２６】
例えば、図８は、コイル印加電圧でサージ電圧が発生する例を示す図である。以下の説明では、図１から図７に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図８のように、ステータコイル１６，１８，２０にコイル印加電圧として電圧を印加する場合に、電圧が急上昇する際には、図８にαで示すように、電圧が過度に急峻に上昇するオーバーシュートであるサージ電圧が生じる可能性がある。このように高い電圧が発生する場合、図９に模式図で２の導体４４，４６で示すように、一方の導体４６の電圧が急上昇して導体４４，４６間での電位差が大きくなり、その電位差により導体４４，４６間で電子の移動である放電が生じる可能性がある。この場合、導体４４，４６がステータコイル１６，１８，２０であるとすると、ステータコイル１６，１８，２０の絶縁被膜３４が損傷する可能性がある。これに対して、本実施形態では、意図的に各連結導出部２４，２６の先端部に突起部３０及び第２突起部３２を設けることで、他の相のステータコイル１６，１８，２０とは十分に距離がある部分に電界を集中しやすくする。このため、第１連結導出部２４の径方向内端側で第１連結導出部２４と他の相のステータコイル１６，１８，２０とが近くなる構成であるにもかかわらず、ステータコイル１６，１８，２０間での放電による損傷を低減できる。このため、絶縁耐力の向上を図れる。
【００２７】
また、図１では斜格子部分により、突起部３０，３２（図２）を形成する第１連結導出部２４の先端部で、第２連結導出部２６（図２）と接合する部分を示している。図１から明らかなように、斜格子部分で示す第１連結導出部２４の先端部同士は、ステータ１０の周方向に関して大きく離れている。このため、第１連結導出部２４の先端部同士は、空間絶縁を十分に確保できる。したがって、第１連結導出部２４の先端部及びこの先端部に接合される第２連結導出部２６の先端部に突起部３０，３２が形成され、電界が集中しやすくなることで、ステータコイル１６，１８，２０間での放電をより有効に抑制し、絶縁破壊を有効に抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、各連結導出部２４，２６の先端部に突起部３０，３２が設けられることで、ステータコイル１６，１８，２０の表面積を大きくして放熱効果を向上させることもできる。
【００２９】
なお、本実施形態では、第１連結導出部２４及び第２連結導出部２６の双方に突起部３０及び第２突起部３２をそれぞれ設けている。ただし、第１連結導出部２４の突起部３０または第２連結導出部２６の第２突起部３２を省略することもできる。この場合でも、残りの第２突起部３２または突起部３０に電界を集中しやすくして、異相コイル同士が近づく部分の電界の緩和を図れる。このため、ステータコイル１６，１８，２０の絶縁性能を高くできる。
【００３０】
［第２の発明の実施の形態］
図１０から図１９は、本発明の第２の実施の形態を示している。図１０は、本発明の第２の実施の形態のステータを示す概略斜視図である。図１１は、図１０のステータの具体的構造を軸方向に見た図である。ステータ４８は、ステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数相のステータコイル５０，５２，５４とを備える。なお、ステータコア１４の構造は、上記の第１の実施形態と同様である。
【００３１】
各相のステータコイル５０，５２，５４は、同相となる複数の導体カセットコイル５６の両端同士を環状に連結して構成されるカセット環状部５８（図１８）を少なくとも１周分含んでいる。
【００３２】
すなわち、各相のカセット環状部５８は、それぞれ環状に複数の導体カセットコイル（以下、単に「カセットコイル」という。）５６を連結してなる。図１２，１３にカセットコイル５６を詳しく示している。図１２は、図１１のステータを構成する１のカセットコイルを径方向導出部側から見た図である。図１３は、図１２のカセットコイルを示す斜視図である。各カセットコイル５６は、ステータコア１４（図１０）の周方向に離れた複数のスロット１２（図１０）にそれぞれ挿入される複数のスロット挿入部である片側スロット挿入部６０、片側中間スロット挿入部６２、他側中間スロット挿入部６４、及び他側スロット挿入部６６を含んでいる。また、各カセットコイル５６は、各スロット挿入部６０，６２，６４，６６の軸方向一端部（図１３の下端部）に設けられる片側コイルエンド部６８と、１のスロット１２から導出される一端部に設けられ、周方向片側（図１２、図１３の左側）に伸びてから径方向外側（図１２、図１３の上側）に伸びてステータコア１４（図１０）の軸方向外側で別の相のステータコイルをまたぐ渡り部である片側径方向導出部７０とを含んでいる。
【００３３】
すなわち、図１１に戻り、本実施の形態のステータ４８は、いわゆる「同芯カセット巻き型」と呼ばれるもので、絶縁被膜により被覆された導体線からなるコイル素線をコイル状に形成したカセットコイル５６を複数個設け、ステータコア１４の周方向に複数のカセットコイル５６を少なくとも一周分環状に連結することにより、各相のカセット環状部５８が構成されている。
【００３４】
図１２、図１３に示す各カセットコイル５６は、図１４、図１５に示す第１要素７２と、図１６、図１７に示す第２要素７４とをＴＩＧ溶接等の溶接により接合して構成されている。まず、第１要素７２について説明する。図１４は、第１要素を径方向導出部側から見た図である。図１５は、図１４の第１要素を示す斜視図である。第１要素７２は、周方向片側（図１４、図１５の右側）に設けられた片側径方向導出部７０と、片側径方向導出部７０に直接または他の部分を介して連結され、周方向片側のスロット１２（図１０）に整列して挿入される複数の片側スロット挿入部６０とを有する。片側径方向導出部７０は、第１要素７２の周方向片側部分の径方向最外端の片側スロット挿入部６０に連結され、ステータコア１４の軸方向外側に導出して、周方向他側（図１４、図１５の左側）に伸びてから径方向外側（図１４の上側）に伸びる。
【００３５】
また、第１要素７２は、周方向他側（図１４、図１５の左側）に設けられた他側中間径方向導出部７８と、他側中間径方向導出部７８に直接または他の部分を介して連結され、周方向他側のスロット１２に整列して挿入される複数の他側中間スロット挿入部６４とを有する。他側中間径方向導出部７８は、第１要素７２の周方向他側部分の径方向最外端の他側中間スロット挿入部６４に連結され、ステータコア１４（図１０）の軸方向外側に導出して、周方向片側（図１４、図１５の右側）に伸びてから径方向外側（図１４の上側）に伸びる。また、複数の他側中間スロット挿入部６４は、複数の片側スロット挿入部６０から単位コイル間隔Ｄ１分、周方向他側に離れている。
【００３６】
さらに、第１要素７２は、片側コイルエンド部６８（図１２、図１３）を形成し、それぞれ片側スロット挿入部６０及び他側中間スロット挿入部６４を連結する複数の第１連結要素８０を有する。各第１連結要素８０は、両端部に設けられるスロット通過部８２，８４と、内側連結部８６とを有する。スロット通過部８２，８４は、片側スロット挿入部６０と他側中間スロット挿入部６４とが配置される２のスロット１２（図１０）の径方向と一致する方向に伸びるスロット外側配置部である。内側連結部８６は、両スロット通過部８２，８４を連結する。第１要素７２は、片側径方向導出部７０、複数の片側スロット挿入部６０、複数の第１連結要素８０、複数の他側中間スロット挿入部６４、及び他側中間径方向導出部７８をコイル状に連結して形成されている。
【００３７】
また、各スロット通過部８２，８４は、対応する複数のスロット１２（図１０）に各スロット挿入部６０，６４を挿入させつつ、ステータコア１４（図１０）の軸方向片側から軸方向に後述するカセット環状部５８（図１８）を組み付ける際に、対応する２のスロット１２に軸方向に通過した後、スロット１２から外側に導出される。内側連結部８６は、ステータコア１４にカセット環状部５８が配置された状態でステータコア１４の内周面よりも径方向に関して内側に配置される。このような第１要素７２は、２のスロット１２に挿入されるように、ステータコア１４の周方向一部に複数回（複数ターン分）巻装される。
【００３８】
次に、第２要素７４を説明する。図１６は、第２要素を径方向導出部側から見た図である。図１７は、図１６の第２要素を示す斜視図である。第２要素７４は、周方向片側（図１６、図１７の右側）に設けられた片側中間径方向導出部８８と、片側中間径方向導出部８８に直接または他の部分を介して連結され、周方向片側のスロット１２（図１０）に整列して挿入される複数の片側中間スロット挿入部６２とを有する。片側中間径方向導出部８８は、第２要素７４の周方向片側部分の径方向最外端の片側中間スロット挿入部６２に連結され、ステータコア１４の軸方向外側に導出して、周方向他側（図１６、図１７の左側）に伸びてから径方向外側（図１６の上側）に伸びる。
【００３９】
また、第２要素７４は、周方向他側（図１６、図１７の左側）に設けられた他側径方向導出部９０と、他側径方向導出部９０に直接または他の部分を介して連結され、周方向他側のスロット１２に整列して挿入される複数の他側スロット挿入部６６とを有する。他側径方向導出部９０は、第２要素７４の周方向他側部分の径方向最外端の他側スロット挿入部６６に連結され、ステータコア１４の軸方向外側に導出して、径方向外側（図１６の上側）に伸びる。また、複数の他側スロット挿入部６６は、複数の片側中間スロット挿入部６２から単位コイル間隔Ｄ１分、周方向他側に離れている。
【００４０】
さらに、第２要素７４は、片側コイルエンド部６８（図１２、図１３）を形成し、それぞれ片側中間スロット挿入部６２及び他側スロット挿入部６６を連結する複数の第２連結要素９２を有する。各第２連結要素９２は、両端部に設けられる第２スロット通過部９４，９６と、第２内側連結部９８とを有する。第２スロット通過部９４，９６は、片側中間スロット挿入部６２と他側スロット挿入部６６とが配置される２のスロット１２（図１０）の径方向と一致する方向に伸びるスロット外側配置部である。第２内側連結部９８は、両第２スロット通過部９４，９６を連結する。第２要素７４は、片側中間径方向導出部８８、複数の片側中間スロット挿入部６２、複数の第２連結要素９２、複数の他側スロット挿入部６６、及び他側径方向導出部９０をコイル状に連結して形成されている。
【００４１】
また、各第２スロット通過部９４，９６は、対応する複数のスロット１２（図１０）に各スロット挿入部６２，６６を挿入させつつ、ステータコア１４（図１０）の軸方向片側から軸方向に後述するカセット環状部５８（図１８）を組み付ける際に、対応する２のスロット１２に軸方向に通過した後、スロット１２から外側に導出される。第２内側連結部９８は、ステータコア１４にカセット環状部５８が配置された状態でステータコア１４の内周面よりも径方向に関して内側に配置される。このような第２要素７４は、２のスロット１２に挿入されるように、ステータコア１４の周方向一部に複数回（複数ターン分）巻装される。
【００４２】
そして図１２、図１３に示すように、第２要素７４の片側中間径方向導出部８８と、第１要素７２の他側中間径方向導出部７８（図１４、図１５）との先端部が重ね合わされた状態で接合されることで、第１要素７２及び第２要素７４により、一体のカセットコイル５６が形成されている。次に、図１８に１相分であるＵ相分のカセット環状部５８で代表して示すように、複数のカセットコイル５６を、一部が軸方向に重なるように、環状に組み合わせ、後述するバスバー１００（図１１）で連結することでカセット環状部５８を構成している。上記ではＵ相のカセット環状部５８を説明したが、Ｖ相、Ｗ相のカセット環状部も同様に構成される。
【００４３】
このようなカセット環状部５８は、各相分を周方向にずらして組み合わせた状態で、片側コイルエンド部６８を先にして、図１１に示すステータコア１４の複数のスロット１２（図１０）に各スロット挿入部６０，６２，６４，６６を挿入しつつ、ステータコア１４の軸方向片側から軸方向に挿入することで、ステータコア１４に組み付ける。この状態で、図１２、図１３に示す、第１要素７２の片側スロット挿入部６０と第２要素７４の片側中間スロット挿入部６２とが周方向に隣り合う２のスロット１２に挿入される。また、第１要素７２の他側中間スロット挿入部６４と第２要素７４の他側スロット挿入部６６とが周方向に隣り合う２のスロット１２に挿入される。片側コイルエンド部６８に設けられたスロット通過部８２，８４及び第２スロット通過部９４，９６は、カセット環状部５８のステータコア１４への組み付け時に、対応するスロット１２を軸方向に通過し、片側コイルエンド部６８に設けられた内側連結部８６及び第２内側連結部９８は、ステータコア１４の径方向に関して内周面よりも内側に配置されるので、組み付けの妨げとなることはない。
【００４４】
また、図１１に示すように、各相のカセット環状部５８において、各カセットコイル５６の少なくとも一部のカセットコイル５６で、片側径方向導出部７０が別のカセットコイル５６の片側径方向導出部７０または他側径方向導出部９０（図１２）にバスバー１００により接続され、少なくとも一部のカセットコイル５６で、他側径方向導出部９０が別のカセットコイル５６の片側径方向導出部７０または他側径方向導出部９０にバスバー１００により接続されている。すなわち、各相のカセット環状部５８において、各カセットコイル５６に設けられた径方向導出部７０，９０は、周方向に隣り合う別のカセットコイル５６の径方向導出部とバスバー１００により連結され、各相のステータコイル５０，５２，５４が形成されている。
【００４５】
図１９は、図１１のステータにおいて、Ｕ相分のカセット環状部５８の結線状態を示す図である。図１９では、ステータコア１４の内周側の数字を付した部分がスロット番号を示している。また、「ｉｎ」は動力線に接続されることを、「ｏｕｔ」は中性点に接続されることをそれぞれ示している。また、Ｃ１、Ｃ２・・・でカセットコイル５６のコイル番号を示している。以下、カセットコイル５６をコイル番号で説明する場合がある。カセット環状部５８は、動力線側である巻き始め側のカセットコイルＣ１にカセットコイルＣ２が接続され、以下、同様に、Ｃ３，Ｃ４・・・が順に接続され、巻き終わり側のカセットコイルＣ８が中性点に接続されている。以上は、Ｕ相のカセット環状部５８の場合を説明したが、Ｖ相、Ｗ相の場合も同様に構成され、Ｖ相のカセット環状部５８は、Ｕ相のカセット環状部５８に対しスロット１２が２ずつずれるように配置され、Ｗ相のカセット環状部５８は、さらにスロット１２が２ずつずれるように配置される。また、図１１に示すように、各相のステータコイル５０，５２，５４において、各カセットコイル５６の片側径方向導出部７０は、ステータコア１４の径方向に関してスロット１２（図１０）の中間部に配置される部分から軸方向片側（図１１の表側）に導出した部分に設けられ、ステータコア１４の軸方向片側で別の相のステータコイル５０，５２，５４をまたいで導出部から先端に向かってステータコア１４の径方向外側に伸びている。
【００４６】
さらに、本実施形態では、図１２、図１３にβで示す、片側径方向導出部７０の先端部、またはこの先端部と接合されるバスバー１００（図１１、図１９）の先端部の周辺部に突起部が設けられている。突起部の構成は、上記の第１の実施形態で各連結導出部２４，２６（図５、図６）の先端部に設けられた突起部３０，３２（図５、図６）と同様であり、図１１から図１８での具体的な突起部の図示は省略する。
【００４７】
このような本実施形態の場合、各相のステータコイル５０，５２，５４は、ステータコア１４の径方向に関してスロット１２の中間部に配置される部分に連結されて、軸方向外側に導出された部分に設けられ、ステータコア１４の軸方向外側で別の相のステータコイル５０，５２，５４をまたいで導出部から先端に向かってステータコア１４の径方向外側に伸びる渡り部である片側径方向導出部７０を含んでいる。また、片側径方向導出部７０及び片側径方向導出部７０と接合される別の導体であるバスバー１００は、ステータコア１４の軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部をそれぞれ有する。このため、片側径方向導出部７０の別の相のステータコイル５０，５２，５４をまたぐ部分で異相コイル（例えばＵ相、Ｖ相のステータコイル５０，５２）同士が近づくのにもかかわらず、各片側径方向導出部７０及び対応するバスバー１００のステータコア１４の軸方向端面から離れた先端寄り部分外周面に設けられた突起部に電界が集中しやすくなる。したがって、異相コイル同士が近づく部分の電界の緩和を図れるので、上記の第１の実施形態と同様に、異相コイルが一部で近づく構成であるにもかかわらず、ステータコイル５０，５２，５４の絶縁性能を高くできる。なお、片側径方向導出部７０及び対応するバスバー１００に設けられる突起部は、いずれか一方を省略することもできる。
【００４８】
なお、上記の各実施の形態においては、ステータコイルがスパイラル巻き型の場合と同芯カセット巻き型の場合とに本発明を適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。また、ステータは、ラジアル型の回転電機を構成するものに限定するものではなく、アキシャル型、すなわちステータとロータとが軸方向に対向する構成で使用するステータで本発明を実施することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ステータ、１２  スロット、１４  ステータコア、１６，１８，２０  ステータコイル、２２  スパイラル巻き導線、２４  第１連結導出部、２６  第２連結導出部、２８  溶接部、３０  突起部、３２  第２突起部、３４  絶縁被膜、３６，３８  本体部、４０，４２  露出部、４４，４６  導体、４８  ステータ、５０，５２，５４  ステータコイル、５６  導体カセットコイル、５８  カセット環状部、６０  片側スロット挿入部、６２  片側中間スロット挿入部、６４  他側中間スロット挿入部、６６  他側スロット挿入部、６８  片側コイルエンド部、７０  片側径方向導出部、７２  第１要素、７４  第２要素、７６  片側スロット挿入部、７８  他側中間径方向導出部、８０  第１連結要素、８２，８４  スロット通過部、８６  内側連結部、８８  片側中間径方向導出部、９０  他側径方向導出部、９２  第２連結要素、９４，９６  第２スロット通過部、９８  第２内側連結部、１００  バスバー。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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