(57)【要約】【課題】重ね巻き方式において、固定子に挿入される個々のコイルに関する工数を低減し、生産性の向上を図る。【解決手段】回転電機は、固定子と、固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、を備える。固定子は、コイルが挿入されるスロットと、種類毎に異なるスロットピッチでスロットに挿入される複数種類の単位コイルと、複数種類の単位コイルを重ね巻き方式で配置し固定子の径方向に重ねて配置される複数のコイル群と、を有する。各コイル群は、スロットに挿入されていない状態において同一の配置構成であり、相互に所定スロットピッチずらしてスロットに挿入されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、を備え、
前記固定子は、
コイルが挿入されるスロットと、
種類毎に異なるスロットピッチで前記スロットに挿入される複数種類の単位コイルと、
複数種類の前記単位コイルを重ね巻き方式で配置し前記固定子の径方向に重ねて配置される複数のコイル群と、を有し、
前記各コイル群は、前記スロットに挿入されていない状態において同一の配置構成であり、相互に所定スロットピッチずらして前記スロットに挿入されている回転電機。
【請求項２】
前記各コイル群は、一の前記スロットに挿入される前記各単位コイルの巻数の合計が各スロットにおいて等しい請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記複数種類の単位コイルは、第１単位コイル及び第２単位コイルを含み、
前記各コイル群における各相の各極は、前記第１単位コイルと前記第２単位コイルとを有する組合せコイルから構成される極と、１つの前記第２単位コイルから構成される極と、を交互に配置して構成されている請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記複数種類の単位コイルは、第１単位コイル及び第２単位コイルを含み、
前記各コイル群における各相の各極は、２つの前記第１単位コイルを所定ピッチずらして配置した組合せコイルから構成される極と、１つの前記第２単位コイルから構成される極と、を交互に配置して構成されている請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記各コイル群は、前記組合せコイルと前記第２単位コイルとが交互に配置されている請求項３又は４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記単位コイルは、同一の巻数で構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
種類毎に異なるスロットピッチで前記スロットに挿入される複数種類の単位コイルを製造する単位コイル製造工程と、
複数種類の前記単位コイルを重ね巻き方式で前記スロットに挿入可能なコイル群を複数製造するコイル群製造工程と、
前記各コイル群を、前記固定子の径方向に重ねて配置するとともに、相互に所定スロットピッチずらして前記スロットに挿入するコイル挿入工程と、
を含む回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機、及び回転電機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子に挿入されるコイルの巻き方として、重ね巻き方式がある。重ね巻き方式とは、複数のコイルを固定子の周方向に並べて、隣接するコイルの一部が相互に固定子の径方向に重なるようにし、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるようにして巻く方式をいう。この重ね巻き方式は、各相各極のコイルを、挿入するスロットを所定ピッチずつずらしながら固定子の径方向へ交互に重ねて配置することで構成される。通常、コイルは、例えば銅線を多数回巻いて構成されるため柔軟性に乏しく、コイルをスロットへ挿入する際の操作性が悪かった。
そのため、例えば各相各極のコイルを複数に分けて、段階的にスロットへ挿入する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、回転電機には、例えば各相各極がスロットピッチの異なる大小２つのコイルで構成されているものがある。このようなものについて、単純にコイルを分割して複数回挿入する方式を採用すると、分割前のコイルの数に分割した数を乗じた数のコイルを製造しなければならなくなる。そうすると、コイルをスロットへ挿入する際の操作性は向上するものの、個々のコイルを製造するための工数や、挿入前のコイルを配置する際の工数が多くなる。その結果、このような工数の増大が、かえって生産性の向上を阻害する要因となっていた。
【０００５】
そこで、重ね巻き方式において、固定子に挿入される個々のコイルに関する工数を低減し、生産性の向上が図られる回転電機、及び回転電機の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の回転電機は、固定子と、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、を備える。前記固定子は、コイルが挿入されるスロットと、種類毎に異なるスロットピッチで前記スロットに挿入される複数種類の単位コイルと、複数種類の前記単位コイルを重ね巻き方式で配置し前記固定子の径方向に重ねて配置される複数のコイル群と、を有する。前記各コイル群は、前記スロットに挿入されていない状態において同一の配置構成であり、相互に所定スロットピッチずらして前記スロットに挿入されている。
【０００７】
実施形態の回転電機の製造方法は、種類毎に異なるスロットピッチで前記スロットに挿入される複数種類の単位コイルを製造する単位コイル製造工程と、複数種類の前記単位コイルを重ね巻き方式で前記スロットに挿入可能なコイル群を複数製造するコイル群製造工程と、前記各コイル群を、前記固定子の径方向に重ねて配置するとともに、相互に所定スロットピッチずらして前記スロットに挿入するコイル挿入工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態による回転電機の一例を示す図
【図２】第１コイル群及び第２コイル群における単位コイルの配置を直線状に展開して示す図
【図３】第２実施形態による図２相当図
【図４】第３実施形態による図２相当図
【図５】第４実施形態による図２相当図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、複数の実施形態による回転電機、及び回転電機の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施形態において、「コイル」とは、銅線を所定回数巻回して環状に形成したものを意味する。「単位コイル」は、製造されるコイルの最小単位を意味する。
【００１０】
（第１実施形態）
［構成］
図１に示す回転電機１０は、本発明の回転電機の一例として示すもので、インナロータ型の３相４極の永久磁石モータである。なお、回転電機１０は、永久磁石モータに限られず、誘導電動機であっても良い。また、回転電機１０は、インナロータ型に限られず、アウタロータ型でも良い。
【００１１】
回転電機１０は、回転子２０及び固定子３０を備えている。回転子２０は、回転子鉄心２１及び複数この場合４個の永久磁石２２を有している。回転子２０は、例えば電磁鋼板をプレスで打ち抜いて円環状に形成された鉄心片を、複数枚積層して一体的に構成されている。回転子２０の中心部に形成された穴部２３には、図示しない回転軸が設けられる。永久磁石２２は、回転子２０の周方向に沿って等間隔に設けられている。永久磁石２２は、回転子２０の周方向において互いに極性の異なる磁極すなわちＮ極またはＳ極が交互となるように配置されている。
【００１２】
固定子３０は、固定子鉄心３１を有している。固定子鉄心３１は、例えば電磁鋼板をプレスで打ち抜いて円環状に形成された鉄心片を、複数枚積層して一体的に構成されている。固定子鉄心３１は、複数この場合３６個のティース３２と、隣接するティース３２の間に形成された複数この場合３６個のスロット３３と、を有している。各スロット３３は、等間隔に配置されており、中心側が開口して固定子鉄心３１の径方向の外側へ向けて窪んだ溝形状に形成されている。
【００１３】
固定子３０は、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２を有している。第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とは、固定子３０の径方向に重ねるようにして配置されている。この場合、第１コイル群４１１は、固定子３０において径方向の外側つまり外周側に設けられる。第２コイル群４１２は、固定子３０において径方向の内側つまり内周側、すなわち第１コイル群４１１に対して固定子３０の径方向の内側に設けられる。
【００１４】
第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２は、複数種類の単位コイル、この場合、第１単位コイル５１と第２単位コイル５２との２種類の単位コイルから構成されている。この場合、第１単位コイル５１と第２単位コイル５２とは、銅線の巻数すなわちターン数が同一で、コイルの外径及びスロットピッチが異なる。第１単位コイル５１は、９スロットピッチで配置されている。第２単位コイル５２は、７スロットピッチで配置されている。なお、本実施形態の説明において、スロットピッチとは、基準となるスロット３３から対象とするスロット３３までのスロット３３の個数を意味する。例えば、第１単位コイル５１が９スロットピッチで配置されているとは、第１単位コイル５１の一端が挿入されているスロット３３の次のスロット３３から数えて９個目のスロットに当該第１単位コイル５１の他端が挿入されていることを意味する。
【００１５】
第１単位コイル５１は、第２単位コイル５２よりも外径が大きい。したがって、第１単位コイル５１の総長は、第２単位コイル５２の総長よりも長い。また、第１単位コイル５１と、その第１単位コイル５１に隣接して配置された第２単位コイル５２とによって、組合せコイル５３が構成されている。すなわち、組合せコイル５３は、スロットピッチの異なる２つの単位コイル、この場合、第１単位コイル５１及び第２単位コイル５２とから構成されている。なお、第１単位コイル５１は、第２単位コイル５２に対して、固定子鉄心３１の径方向に対する内側又は外側のいずれであってもよい。
【００１６】
第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２は、各組合せコイル５３と、組合せコイルを構成しない単位コイル５２と、をスロット３３に重ね巻き方式で挿入して構成されている。ここで、重ね巻き方式とは、図１に示すように、固定子鉄心３１の周方向に隣接する各コイル、この場合、組合せコイル５３及び組合せコイル５３を構成しない第２単位コイル５２が、固定子鉄心３１の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように各コイルを巻く方式をいう。
【００１７】
この場合、ある組合せコイル５３について見ると、第２単位コイル５２は、第１単位コイル５１に対して内側のスロット３３に配置されている。つまり、第２単位コイル５２は、第１単位コイル５１に対して、第１単位コイル５１の中心部側のスロット３３に配置されている。したがって、組合せコイル５３を構成する第１単位コイル５１と第２単位コイル５２とは、同心状に巻かれている。しかし、組合せコイル５３を構成する第１単位コイル５１と第２単位コイル５２とが同心状に巻かれていることによって、組合せコイル５３と、組合せコイル５３を構成しない第２単位コイル５２と、が重ね巻き方式で固定子鉄心３１に配置されていることは否定されない。
【００１８】
固定子３０のスロット３３には、第１コイル群４１１の単位コイル５１、５２のうちいずれか一方の端部と、第２コイル群４１２の単位コイル５１、５２のうちいずれか一方の端部と、が挿入されている。そのため、一のスロット３３に挿入される単位コイル５１、５２の巻数の合計は、各単位コイル５１、５２の２倍になる。また、一のスロット３３に挿入される各単位コイル５１、５２の巻数の合計は、各スロット３３において等しくなる。
【００１９】
なお、「各スロット３３において等しい」とは、各スロット３３における単位コイル５１、５２の巻数の合計が完全に等しい場合のみならず、若干の差がある場合も含まれる。すなわち、例えば、固定子３０の回転位置を検出するために、一部のスロット３３についてコイルの巻数を変化させることが考えられる。しかし、このように、各スロット３３における各単位コイル５１、５２の巻数の合計に若干の差がある場合であっても、その差がモータ特性に実質的に影響を及ぼさない程度の範囲であれば、各スロット３３における巻数の合計の差は、実質的に等しいものとして許容される。
【００２０】
第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とは、固定子３０に挿入されていない状態において、第１単位コイル５１と第２単位コイル５２との配置が同一である。そして、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とは、挿入されるスロット３３が異なることにより、固定子３０に対する各単位コイル５１、５２の配置が異なっている。本実施形態において、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２は、それぞれ６個の第１単位コイル５１と１２個の第２単位コイルとを有している。
【００２１】
次に、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２における各単位コイル５１、５２の具体的な配置について説明する。図２は、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２における単位コイル５１、５２の配置を示すもので、図１の第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２を直線状に展開した概念を示す図である。図２には、３６個の各スロット３について、Ｎを１〜３６の整数とし、あるスロット３３を第１スロットとした場合のＮ番目のスロットを第Ｎスロットとして表している。
【００２２】
各スロット３３には、第１単位コイル５１又は第２単位コイル５２の端部が挿入されている。図２では、各単位コイル５１、５２について、Ｕ相の単位コイル５１、５２を実線で示し、Ｖ相の単位コイル５１、５２を破線で示し、Ｗ相の単位コイル５１、５２を一点鎖線で示している。また、各スロット３３に挿入されている端部について、Ｕ相の単位コイル５１、５２を円形、Ｖ相の単位コイル５１、５２を四角形、Ｗ相の単位コイル５１、５２を三角形で表している。
【００２３】
第１コイル群４１１において、６個の第１単位コイル５１は、それぞれ第１、４、７、１９、２２、２５スロットの外周側と、第１０、１３、１６、２８、３１、３４スロットの内周側とに挿入されている。１２個の第２単位コイル５２は、それぞれ第２、５、８、１１、１４、１７、２０、２３、２６、２９、３２、３５スロットの外周側と、第９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３、６スロットの内周側とに挿入されている。これにより、各単位コイル５１、５２は、時計回り方向側が固定子３０の内周側となり、反時計回り方向側が固定子鉄心３１の外周側となるように、隣接する各単位コイル５１、５２が順に重なるように配置されている。
【００２４】
第１単位コイル５１と、その第１単位コイル５１の内側のスロット３３に挿入される第２単位コイル５２とによって、組合せコイル５３が構成されている。すなわち、本実施形態の場合、第１、４、７、１９、２２、２５スロット及び第１０、１３、１６、２８、３１、３４スロットに挿入される６個の第１単位コイル５１と、第２、５、８、２０、２３、２６スロット及び第９、１２、１５、２７、３０、３３スロットに挿入される６個の第２単位コイル５２とによって、６組の組合せコイル５３が構成されている。
【００２５】
そして、各相の各極は、３相とも組合せコイル５３によって構成される極と、３相とも第２単位コイル５２によって構成される極とが、交互に配置されている。つまり、第１コイル群４１１における各相の各極は、第１単位コイル５１及び各第１単位コイル５１に対して固定子鉄心３１の内径側に第２単位コイル５２を配置した組合せコイル５３から構成される極と、１つの第２単位コイル５２から構成される極と、を交互に配置して構成されている。
【００２６】
第２コイル群４１２は、固定子３０に配置されていない状態では、第１コイル群４１１と同一の構成である。第２コイル群４１２は、第１コイル群４１１に対して、３６０度を極数で割った角度、この場合、機械角で９０度つまり９スロットピッチずらして、固定子３０に配置されている。すなわち、第２コイル群４１２において、６個の第１単位コイル５１は、それぞれ第１０、１３、１６、２８、３１、３４スロットの外周側と、第１９、２２、２５、１、４、７スロットの内周側とに挿入されている。１２個の第２単位コイル５２は、それぞれ第２、５、８、１１、１４、１７、２０、２３、２６、２９、３２、３５スロットの外周側と、第９、１２、１５、１８、２１、２４、２７、３０、３３、３６、３、６スロットの内周側とに挿入されている。
【００２７】
この場合、６組の組合せコイル５３は、それぞれ第１０、１３、１６、２８、３１、３４スロット及び第１９、２２、２５、１、４、７スロットに挿入される６個の第１単位コイル５１と、第１１、１４、１７、２９、３２、３５スロット及び第１８、２１、２４、３６、３、６スロットに挿入される６個の第２単位コイル５２とによって構成されている。第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とにおいて、各第２単位コイル５２の配置は同一である。すなわち、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とにおいて、第２単位コイル５２は、その両端が挿入されるスロットの間隔が９スロットピッチで形成され、かつ、各第２単位コイル５２が９スロットピッチ間隔で固定子鉄心３１に配置されている。
【００２８】
そして、第２コイル群４１２についても、各相の各極は、３相とも組合せコイル５３によって構成される極と、３相とも第２単位コイル５２によって構成される極とが、交互に配置されている。つまり、第２コイル群４１２における各相の各極は、第１単位コイル５１及び各第１単位コイル５１に対して固定子鉄心３１の外径側に第２単位コイル５２を配置した組合せコイル５３から構成される極と、１つの第２単位コイル５２から構成される極と、を交互に配置して構成されている。
【００２９】
固定子鉄心３１に第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２が配置された状態において、各スロット３３には、第１コイル群４１１を構成する第１単位コイル５１又は第２単位コイル５２のうちいずれ１つの単位コイルの端部と、第２コイル群４１２を構成する第１単位コイル５１又は第２単位コイル５２のうちいずれか１つの単位コイルの端部と、が挿入されている。すなわち、各スロット３３には、２つの単位コイル５１、５２のそれぞれの端部が挿入されている。そして、各単位コイル５１、５２の巻数は同一である。したがって、各スロット３３に挿入された単位コイルの巻数、すなわちスロット３３に挿入されている銅線の本数は同一になる。
【００３０】
［製造方法］
次に、上記構成の回転電機１０の製造方法について説明する。
まず、単位コイル製造工程が実行される。単位コイル製造工程では、図示しない巻線機によって第１単位コイル５１と第２単位コイル５２とが製造される。次に、コイル群製造工程が実行される。コイル群製造工程では、６個の第１単位コイル５１と１２個の第２単位コイル５２とが重ね巻き方式で配置されて、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２が製造される。この時点では、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とで構成上の差はない。
【００３１】
その後、コイル挿入工程が実行される。コイル挿入工程では、スロット３３に挿入されていない状態で同一構成となる第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２が、相互に所定のスロットピッチずらしてスロット３３に挿入される。すなわち、コイル挿入工程では、まず、第１コイル群４１１の各単位コイル５１、５２の端部が、それぞれ固定子３０のスロット３３内に挿入される。これにより、第１コイル群４１１が、固定子３０の外周側に配置される。次に、第２コイル群４１２が、第１コイル群４１１に対して所定スロットピッチこの場合９スロットピッチ周方向へずらしてスロット３３内に挿入される。これにより、第２コイル群４１２が、固定子３０の内周側、すなわち第１コイル群４１１に対して内周側に配置される。
【００３２】
その後、コイルエンド拡開工程が実行される。コイルエンド拡開工程では、詳細は図示しないが、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２のコイルエンドが拡開される。これにより固定子３０が完成する。その後、固定子３０は、次の工程において回転子２０と組合わされ、これにより回転電機１０が完成する。
【００３３】
なお、図１に示すように、固定子３０は、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２との間の電気的な絶縁を確保するための絶縁紙３４や、相間の電気的な絶縁を確保するための図示しない相間絶縁紙を備えている。絶縁紙３４は、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２との間に設けられている。絶縁紙３４は、例えば絶縁性を有するアラミド紙を帯状に切断し、その帯状の両端を接続して環状に構成されたものである。図示しない相間絶縁紙は、第１コイル群４１１における各相の単位コイル５１、５２の相互間、及び第１コイル群４１１における各相の単位コイル５１、５２の相互間に設けられている。相間絶縁紙は、例えば絶縁性を有する矩形状のアラミド紙で構成されている。ちなみに、本実施形態の場合、スロット３３内においては、異相のコイルが存在しないため、スロット３３内に相間絶縁紙は設ける必要はない。
【００３４】
以上の実施形態によれば、各相のコイルは、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２との複数に分けて、固定子３０のスロット３３に挿入される。そのため、一度にスロット３３に挿入する銅線の本数を低減することができるため、コイルの柔軟性が増す。したがって、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２をスロット３３に挿入する際の操作性が向上し、これにより、スロット３３に対するコイルの挿入を容易なものとすることができる。その結果、回転電機１０の生産性の向上を図ることができる。
【００３５】
更に、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２を構成する第１単位コイル５１及び第２単位コイル５２は、同一の巻数である。したがって、複数段階に分けてコイルをスロット３３に挿入するために、巻数が異なる複数種類の単位コイルを製造する必要がない。そのため、単位コイルの製造工数を削減することができ、その結果、生産性の更なる向上を図ることができる。
【００３６】
更に、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とは、スロット３３に挿入される前の状態において同一の構成である。したがって、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とを製造する工程を共通化することができる。よって、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２の製造工程を削減することができ、その結果、固定子３０の製造工程を削減することができる。
【００３７】
また、例えば大小２個のコイルで１極を構成したもので、従来のように単純にコイルを複数に分割したものの場合、必要な単位コイルの総数は、１極のコイル数×極数×相数×分割数となる。この場合、例えば本実施形態と同様に、３相４極で２段に分割したものにおいて、必要な単位コイルの総数は、１極のコイル数（２個）×極数（４極）×相数（３相）×分割数（２段）＝４８個となる。一方、本実施形態においては、必要な単位コイルの総数は、（第１単位コイル５１の数（６個）＋第２単位コイル５２の数（１２個））×コイル群の数（２個）＝３６個となる。したがって、本実施形態によれば、従来構成に比べて必要な単位コイルの数を削減することができる。これにより、単位コイル５１、５２を製造するための工数や、固定子３０に配置するための工数を削減することができ、その結果、その結果、回転電機１０の生産性の更なる向上を図ることができる。
【００３８】
ここで、各単位コイル５１、５２において固定子３０のスロット３３から突出した部分をコイルエンドと言うが、このコイルエンドは、モータ特性に寄与しない部分であるため、できるだけ低減することが望ましい。しかし、従来の全てのコイルを同一工程でスロットに挿入する製造方法では、コイルの柔軟性が低く、コイルを高密度に配置することができないため、コイルエンドの小型化が難しかった。一方、本実施形態によれば、コイルを、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とに分けてスロット３３に挿入することで、一回の挿入時におけるコイルの柔軟性を高くすることができる。これにより、コイルエンドを小さくすることができる。その結果、回転電機１０全体を小型化することができ、ひいては、同一サイズの回転電機において従来のものに比べて高効率化を図ることができる。また、コイルエンドを小さくすることで、コイルの銅線の総長を短くすることができる。これにより、コイルに要する銅線の量を削減することができ、その結果、コストを低減することができる。
【００３９】
なお、第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２を次のように変形してもよい。すなわち、第１コイル群４１１において、例えば第１単位コイル５１の巻数をＸ１に設定し、第２単位コイル５２の巻数をＸ２に設定する。一方、第２コイル群４１２において、第１単位コイル５１の巻数をＸ２に設定し、第２単位コイル５２の巻数をＸ１に設定する。これによれば、各スロット３３に挿入される巻線の合計をＸ１＋Ｘ２に揃えることができる。したがって、これによれば、第１コイル群４１１と第２コイル群４１２とを個別に製造する必要はあるものの、各コイル群４１１，４１２をスロット３３に挿入する際の操作性等において、上記構成と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図３を参照して説明する。
第２実施形態において、固定子３０は、第１実施形態の第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２に換えて、第１コイル群４２１及び第２コイル群４２２を備えている。第２実施形態のコイル群４２１、４２２は、第１実施形態のコイル群４１１、４１２と同じ個数の単位コイル５１、５２を有しているが、その単位コイル５１、５２の配置が第１実施形態と異なる。
【００４１】
この場合、第２実施形態の第１コイル群４２１は、第１実施形態の第１コイル群４１１に対して、Ｖ相の単位コイル５１、５２の配置を、３６０度を極数で割った角度、この場合、機械角で９０度すなわち９スロットピッチずらした構成となっている。同様に、第２実施形態の第１コイル群４２１は、第１実施形態の第２コイル群４１２に対して、Ｖ層の単位コイル５１、５２の配置を、機械角で９０度すなわち９スロットピッチずらした構成となっている。
【００４２】
ここで、第１実施形態の各コイル群４１１、４１２を見ると、図１に示すように、各相の組合せコイル５３が３個連続して配置された部分と、各相の第２単位コイル５２が３個連続して配置された部分とが交互に現れている。この場合、各相の組合せコイル５３が３個連続して配置された部分の銅線の密度は、各相の第２単位コイル５２が３個連続して配置された部分の銅線の密度に比べて大きい。コイルエンドを小型化することができる量は、銅線の密度が小さい部分に比べて、銅線の密度が大きい部分の方が少ない。そのため、図１のように、固定子３０の周方向において銅線の密度が不均一になって、粗密状態が交互に現れると、コイルエンドの大きさにばらつきが生じる。その結果、全体としてコイルエンドの小型化量が少なくなる。
【００４３】
一方、本実施形態によれば、第１コイル群４２１及び第２コイル群４２２は、組合せコイル５３と、第２単位コイル５２とが交互に配置された構成になる。これにより、固定子３０の周方向において、銅線の密度を平均化して均一にすることができる。その結果、全体としてコイルエンドの更なる小型化を図ることができる。
【００４４】
なお、本実施形態においても、第１コイル群４２１及び第２コイル群４２２を次のように変形してもよい。すなわち、第１コイル群４２１において、例えば第１単位コイル５１の巻数をＸ１に設定し、第２単位コイル５２の巻数をＸ２に設定する。一方、第２コイル群４２２において、第１単位コイル５１の巻数をＸ２に設定し、第２単位コイル５２の巻数をＸ１に設定する。これによれば、各スロット３３に挿入される巻線の合計をＸ１＋Ｘ２に揃えることができる。したがって、これによれば、第１コイル群４２１と第２コイル群４２２とを個別に製造する必要はあるものの、各コイル群４２１，４２２をスロット３３に挿入する際の操作性等において、上記構成と同様の効果が得られる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図４を参照して説明する。
第３実施形態は、第１コイル群４３１及び第２コイル群４３２の構成が、第１実施形態の第１コイル群４１１及び第２コイル群４１２と異なる。すなわち、第３実施形態において、第１コイル群４３１及び第２コイル群４３２は、１２個の第１単位コイル５４と６個の第２単位コイル５２とから構成されている。この場合、第３実施形態の第１単位コイル５４の外径は、第１実施形態の第１単位コイル５１の外径よりも小さい。すなわち、第３実施形態の第１単位コイル５４の総長は、第１実施形態の第１単位コイル５１の総長よりも短い。第１単位コイル５４と第２単位コイル５２とは、銅線の巻数が同一で、コイルの外径及びスロットピッチが異なる。第１単位コイル５４は、８スロットピッチで配置されている。
【００４６】
第１コイル群４３１において、１２個の第１単位コイル５４は、それぞれ第１、２、４、５、７、８、１９、２０、２２、２３、２５、２６スロットの外周側と、第９、１０、１２、１３、１５、１６、２７、２８、３０、３１、３３、３４スロットの内周側とに挿入されている。また、６個の第２単位コイル５２は、それぞれ第１１、１４、１７、２９、３２、３５スロットの外周側と、第１８、２１、２４、３６、３、６スロットの内周側とに挿入されている。
【００４７】
この場合、隣接する２個の同相の第１単位コイル５４によって、６組の組合せコイル５５が構成されている。そして、各相の各極は、３相とも組合せコイル５５によって構成される極と、３相とも第２単位コイル５２によって構成される極とが、交互に配置されている。この構成によっても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４８】
また、上記第１及び第２実施形態において、組合せコイル５３は、異なるスロットピッチのコイル、この場合、９スロットピッチで配置された第１単位コイル５１と、７スロットピッチで配置された第２単位コイル５２とから構成されている。そのため、組合せコイル５３において、第１単位コイル５１又は第２単位コイル５２のうち固定子鉄心３１の外周側に配置されるコイルは、内周側に配置される他方のコイルを覆うようにして配置される。したがって、第１単位コイル５１又は第２単位コイル５２のうち固定子鉄心３１の外周側に配置されるコイルは、全体として長くなりがちである。
【００４９】
一方、本実施形態において、組合せコイル５５は、同一のスロットピッチのコイル、この場合、８スロットピッチで配置された２個の単位コイル５４から構成されている。この場合、各単位コイル５４は、同一のスロットピッチで配置されているため、各単位コイル５４の一部が相互に重なるだけである。したがって、各単位コイル５４が全体として長くなることを抑制することができる。その結果、上記各実施形態に比べて、組合せコイル５５全体の銅線の総長を極力短くすることができ、コスト低減に繋がる。また、組合せコイル５５全体の銅線の総長を極力短くすることで、上記各実施形態に比べてコイルエンドの更なる小型化を図ることができる。
【００５０】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図５を参照して説明する。
第４実施形態は、第２実施形態と同様の思想を、第３実施形態の構成に適用したものである。すなわち、第４実施形態において、固定子３０は、第３実施形態の第１コイル群４３１及び第２コイル群４３２に換えて、第１コイル群４４１及び第２コイル群４４２を備えている。第４実施形態の第１コイル群４４１は、第３実施形態の第１コイル群４３１に対して、Ｖ相の単位コイル５４、５２の配置を、３６０度を極数で割った角度、この場合、機械角で９０度すなわち９スロットピッチずらした構成となっている。
この構成によれば、上記第３実施形態と同様の作用効果に加え、上記第２実施形態と同様の作用効果も得られる。
【００５１】
以上説明した実施形態によれば、固定子は、同一の巻数で構成され、種類毎に異なるピッチでスロットに挿入される複数種類の単位コイルと、複数の単位コイルをスロットに重ね巻き方式で挿入して構成され、固定子の径方向に重ねて配置される複数のコイル群と、を有している。そして、各コイル群は、一のスロットに挿入される各単位コイルの巻数の合計が各スロットにおいて等しくなるように相互に所定スロットピッチずらしてスロットに挿入されている。
【００５２】
これによれば、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。更に、これによれば、コイル群毎に分けてコイルを固定子のスロットに挿入することができるため、１度に挿入するコイルの量を低減することができる。その結果、コイルの柔軟性が増し、コイルをスロットに挿入する際の操作性が向上し、これにより、回転電機の生産性の向上が図られる。更に、各コイル群は、スロットに挿入されていない状態において同一構成である。そのため、コイル群毎に異なる構成とする必要がない。したがって、コイル群を製造するための工数を極力低減することができ、その結果、回転電機の全体としての生産性を向上することができる。
【００５３】
また、本実施形態において、組合せコイル５５は、上記第３実施形態と同様に、８スロットピッチで配置された２個の単位コイル５４から構成されているため、組合せコイル５５全体の銅線の総長を極力短くすることができる。更に、本実施形態において、第１コイル群４４１及び第２コイル群４４２は、組合せコイル５５と、第２単位コイル５２とが交互に配置された構成になる。したがって、固定子鉄心３１の周方向において、銅線の密度を平均化して均一にすることができる。これにより、上記第３実施形態に比べてコイルエンドの更なる小型化を図ることができる。
【００５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
図面中、１０は回転電機、２０は回転子、３０は固定子、３３はスロット、４１１、４２１、４３１、４４１は第１コイル群（コイル群）、４１２、４２２、４３２、４４２は第２コイル群（コイル群）、５１、５４は第１単位コイル（単位コイル）、５２は第２単位コイル（単位コイル）、５３、５５は組合せコイルを示す。
【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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