(57)【要約】【課題】エネルギーの損失を抑制することができる電動機の固定子を提供することである。【解決手段】実施形態の電動機の固定子は、固定子鉄心と、第１素線と、第２素線とを持つ。軸心に対して直交する平面における断面において、ティース部を構成する端面のうち軸心回りの方向に関して対向する少なくとも一方の端面側に配線される素線群に関して、固定子鉄心の軸心に対して最も外側に第１素線が配線され、固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて第１素線と第２素線が交互に配線される第ｋ層（ｋは任意の自然数）の素線群と、固定子鉄心の軸心に対して最も外側に第２素線が配線され、固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて第２素線と第１素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群とが交互に現れる。【選択図】図２
2017099060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸心を有し、前記軸心側に突出するティース部を含む筒状の固定子鉄心と、
前記ティース部に巻き回された第１素線と、
前記第１素線に対して電気的に並列に接続され、少なくとも一部が前記ティース部の側面に沿って前記第１素線に隣接させて前記第１素線と一組で巻き回された第２素線と、を備え、
前記軸心に対して直交する平面における断面において、前記ティース部を構成する端面のうち前記軸心回りの方向に関して対向する少なくとも一方の端面側に配線される素線群に関して、
前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第１素線が配線され、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第１素線と前記第２素線が交互に配線される第ｋ層（ｋは任意の自然数）の素線群と、
前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第２素線が配線され、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第２素線と前記第１素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群と、が交互に現れる、
電動機の固定子。
【請求項２】
前記ティース部において、
前記固定子鉄心の軸心回りの方向に関する両方の端面側に配線される素線群に関して、
、
前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第１素線が配線され、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第１素線と前記第２素線が交互に配線される第ｋ層（ｋは任意の自然数）の素線群と、
前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第２素線が配線され、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第２素線と前記第１素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群と、が交互に現れる、
請求項１記載の電動機の固定子。
【請求項３】
前記ティース部において、
前記固定子鉄心の軸心回りの方向に関する一方の端面側に配線される素線群に関して、
、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第１素線が配線され、最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第１素線と前記第２素線が交互に配線される第ｋ層の素線群と、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第２素線が配線され、最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第２素線と前記第１素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群とが交互に現れ、
前記固定子鉄心の軸心回りの方向に関する他方の端面側に配線される素線群に関して、
、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第２素線が配線され、最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第２素線と前記第１素線が交互に配線される第ｋ層の素線群と、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第１素線が配線され、最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第１素線と前記第２素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群とが交互に現れる、
請求項１記載の電動機の固定子。
【請求項４】
前記軸心に対して直交する平面における断面において、前記ｋ層の素線群を構成する素線の中心を結んだ線と、前記ｋ＋１層の素線群を構成する素線の中心を結んだ線との距離は、前記素線の略直径分である、
請求項１から３のうちいずれか１項記載の電動機の固定子。
【請求項５】
前記軸心に対して直交する平面における断面において、前記ｋ層の素線群を構成する素線の中心を結んだ線と、前記ｋ＋１層の素線群を構成する素線の中心を結んだ線との距離は、前記素線の直径分より短い距離である、
請求項１から３のうちいずれか１項記載の電動機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電動機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内層のコイル線および外層のコイル線が並列に巻き回された電動機の固定子が知られている。電動機の固定子では、表皮効果や近接効果等による渦電流が発生する場合があるが、従来の技術では、渦電流などによるエネルギーの損失を十分に抑制できない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８３５６７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０２６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、エネルギーの損失を抑制することができる電動機の固定子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の電動機の固定子は、筒状の固定子鉄心と、第１素線と、第２素線とを持つ。固定子鉄心は、所定の軸心を有し、前記軸心側に突出するティース部を含む。第１素線は、前記ティース部に巻き回される。第２素線は、前記第１素線に対して電気的に並列に接続され、少なくとも一部が前記ティース部の側面に沿って前記第１素線に隣接させて前記第１素線と一組で巻き回される。前記軸心に対して直交する平面における断面において、前記ティース部を構成する端面のうち前記軸心回りの方向に関して対向する少なくとも一方の端面側に配線される素線群に関して、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第１素線が配線され、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第１素線と前記第２素線が交互に配線される第ｋ層（ｋは任意の自然数）の素線群と、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側に前記第２素線が配線され、前記固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、前記固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて前記第２素線と前記第１素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群とが交互に現れる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】電動機（モータ）１の回転軸３２の軸心に対して直交する平面における電動機１の断面図。
【図２】ティース部１４における素線の配列を示す図。
【図３】ティース部１４の裏面１４Ｂを模式的に示す斜視図。
【図４】比較対象のティース部１４における素線の配列を示す図。
【図５】第２の実施形態のティース部１４における素線の配列を示す図。
【図６】第３の実施形態のティース部１４における素線の配列を示す図。
【図７】第４の実施形態のティース部１４における素線の配列を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の電動機の固定子を、図面を参照して説明する。以下、必要に応じてＸＹＺ座標を用いて図示を行う。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、電動機（モータ）１の回転軸３２の軸心に対して直交する平面における電動機１の断面図である。電動機１は、例えば永久磁石型モータであるが、これに限定されず、かご型誘導モータなどの他の種類のモータであってもよい。電動機１は、固定子（ステータ）１０と、回転子（ロータ）３０とを備える。回転子３０は、入出力軸である回転軸３２に固定的に接続されている。
【０００９】
固定子１０は、複数のティース部１４を含む円筒状の固定子鉄心１２を備える。固定子鉄心１２には、内側に突出する複数のティース部１４が一定間隔で設けられている。内側とは、固定子鉄心１２から見て固定子鉄心１２の軸心側である。また、外側とは、固定子鉄心１２の軸心から遠い側である。各ティース部１４は、略矩形柱の形状を有する。以下、この矩形柱における各側面を、正面１４Ｆ、裏面１４Ｂ、右側面１４Ｒ、左側面１４Ｌと定義して説明する。正面１４Ｆおよび裏面１４Ｂは、固定子鉄心１２の軸心に直交する面である。また、右側面１４Ｒおよび左側面１４Ｌは、正面１４Ｆおよび裏面１４Ｂと直交する面である。複数のティース部１４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対応するものが、例えば同数ずつ設けられる。固定子１０は、他装置から供給された電流によって、回転子３０が回転するための回転磁界を発生させる。
【００１０】
ティース部１４において、「外側」には、外側ストッパ１８Ａが設けられる。また、ティース部１４において、「内側」には、内側ストッパ１８Ｂが設けられる。外側ストッパ１８Ａおよび内側ストッパ１８Ｂは、例えば、絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。また、外側ストッパ１８Ａと内側ストッパ１８Ｂとのうち一方または双方は、ティース部１４と同じ素材で一体に形成されてもよい。
【００１１】
回転子３０は、固定子１０の内側に配置される。回転子３０は、円筒状または多角形柱状に形成され、外周面において、軸心回りの方向に互いに等間隔で複数の永久磁石（不図示）が取り付けられている。回転子３０は、固定子１０により発生された回転磁界を受けて回転する。
【００１２】
図２は、ティース部１４における素線の配列を示す図である。ティース部１４には、コイル２０が巻き回される。コイル２０は、第１素線２２と、第２素線２４とを含む。図示する例では、第１素線２２を網掛けされた円で示し、第２素線２４を白抜きの円で示す。
【００１３】
第１素線２２、および第２素線２４は、例えば、断面が円状の銅線である。また、銅に代えて、任意の導電体を用いてもよい。第１素線２２または第２素線２４は、銅線が被覆される被覆膜を有している。被覆膜は、例えば、ポリイミドやポリアミドイミド、ポリエステルイミド等のイミド系樹脂である。
【００１４】
また、第１素線２２と、第２素線２４とは、それぞれの両端（端部）において互いに導通している。すなわち、第１素線２２と、第２素線２４とは、電圧の印加される箇所（例えばインバータとの接続箇所）に対して、電気的に並列に接続されている。第１素線２２と、第２素線２４とは、ティース部１４に同時に巻き回される。以下、巻き回しの過程において同時に巻き回される第１素線２２と第２素線２４との組み合わせを、組素線と称する。第２素線２４は、固定子鉄心１２の突出方向に沿って、同じ組素線に属する第１素線２２と隣接した状態で、ティース部１４に巻き回される。突出方向とは、ティース部１４が、固定子鉄心１２の内側に向けて延在する方向の壁面に沿った方向である。図中、四角で囲った一組の第１素線２２および第２素線２４は、組素線の一部を表している。符号＃１、＃２、…は、組素線の一部に対して説明のために識別情報を付したものである。
【００１５】
また、図２において、Ｚ軸に沿って同じＸ座標に整列した第１素線２２および第２素線２４の集合を素線群と定義している。ティース部１４は、第１素線２２および第２素線２４によって、複数の層が形成される。この層をティース部１４の側面に近い側から順に、１層目、２層目・・・６層目と定義する。また、電動機１の断面における右側の層に「Ｒ」を付し、電動機１の断面における左側の層に「Ｌ」を付している。図２では、電動機１の断面における右側の層を、ティース部１４の側面に近い方から順に、Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒ６と表し、電動機１の断面における左側の層を、ティース部１４の側面に近い方から順に、Ｌ１、Ｌ２、…、Ｌ６と表している。以下、右側の層および左側の層を区別しない場合は、「Ｒ」および「Ｌ」の符号を省略する。また、１層目に配線された素線群を素線群１、２層目に配線された素線群を素線群２、以下同様に素線群３、・・・という。
【００１６】
以下に説明する実施形態では、ティース部１４を構成する端面のうち軸心回りの方向に関する両方の端面側に配線される素線群に関して、ｋ層の素線群（ｋは任意の自然数）と、ｋ層とは素線の配列が異なるｋ+１の素線群とが交互に現れる。軸心回りの方向に関する端面とは、ティース部１４の右側面１４Ｒまたは左側面１４Ｌである。ｋ層（例えば１、３、５層）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第１素線２２が配線され、固定子鉄心１２の最も外側から二番目に第２素線２４が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第１素線２２と第２素線２４が交互に配線される。
【００１７】
一方、ｋ+１層（例えば２、４，６層）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第２素線２４が配線され、固定子鉄心１２の最も外側から二番目に第１素線２２が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第２素線２４と第１素線２２が交互に配線される。
【００１８】
例えば、ｋ＝３とすると、ｋ層の素線群では、最も外側の素線（図中、α１）として、第１素線２２が配線される。この場合、ｋ+１＝４層の素線群では、４層目の素線群４のうち、最も外側の素線（図中、α２）として、第２素線２４が配線される。
【００１９】
また、図２の例では、第１素線２２および第２素線２４は、固定子鉄心１２の突出方向および軸心方向の双方と交差する方向（Ｘ軸方向）に沿って、交互に配線される。
【００２０】
また、図２の例では、１層目から４層目には、７つの組素線が配線されている。５層目には、４つの組素線が配線されている。６層目には、１つの組素線が配線されている。
【００２１】
組素線は、例えば、Ｒ１層目において、ティース部１４の右側面１４Ｒにおける、固定子鉄心１２の最も外側にある＃１の位置において、裏面１４Ｂから正面１４Ｆに向けて巻き回しが開始される。組素線は、右側面１４Ｒから正面１４Ｆを通り、左側面１４Ｌにおける＃２の位置を通って巻き回され、裏面１４Ｂを通って再度右側面１４Ｒに巻き回される。このとき、組素線は、右側面１４Ｒにおける＃３の位置を通る。以下、同様に、固定子鉄心１２の最も内側の＃４の位置まで、固定子鉄心１２の外側から内側に向けて組素線が巻き回される。
【００２２】
固定子鉄心１２の最も内側の＃４の位置（１層目の巻き回しの終端箇所）まで巻き回されると、組素線は裏面１４Ｂにおいて、最も外側の＃５の位置（２層目の巻き回しの開始箇所）に至るように、ティース部１４に対して斜めに配線される。
【００２３】
図３は、ティース部１４の裏面１４Ｂを模式的に示す斜視図である。なお、図３では、＃４の位置および＃５の位置に対応する組素線のみを示し、他の組素線は省略する。ティース部１４の裏面１４Ｂにおいて、組素線は、１層目と２層目で、第１素線２２と第２素線２４の内外関係が入れ替わるように、相対的に１８０度のひねりが加えられる。２層目と３層目以降についても同様である。この結果、図２に示す配列が実現される。図２の例において、各層の素線群のうち、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、素線の中心は固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が略一致する。これにより、固定鉄心１２の軸心に対して直交する平面における断面において、ｋ層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線と、ｋ＋１層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線との距離は、素線の略直径分となる。
【００２４】
（比較対象との対比）
図４は、比較対象のティース部１４における配列を示す図である。比較対象の配列では、第１素線１２２および第２素線１２４がティース部１１４に巻き回され、６つの層が形成されている。比較対象では、各層の固定子鉄心１２の最も外側の一列目に第１素線１２２、最も外側から２番目である２列目に第２素線１２４が配線され、以降、各層の固定子鉄心１２の内側に向けて第１素線１２２と第２素線１２４が交互に配線される。
【００２５】
比較対象の素線は、実施形態と同様に、断面が略円形の素線を用いたものである。この態様では、断面が長方形に近い形状のものに比して、交流／直流抵抗比が良好となる。しかしながら、比較対象では、近接効果や表皮効果についての配慮が不十分である。近接効果とは、ある素線に近接した素線や磁石からの磁場の影響により、素線に流れる電流が偏って流れる現象である。表皮効果とは、高周波の電流が流れるとき、素線中の電流分布に偏りが生じる現象である。
【００２６】
例えば、電気的に並列に接続された２本の素線をティース部１４に巻き回す場合、素線の並列配線の順序を巻回しの途中で変更し、素線の長さを均一にすることで、表皮効果により素線中に生じる電流分布の偏りを抑制することができる場合がある。しかしながら、この場合であっても、近接効果を抑制することができない場合がある。近接効果が生じると、素線中の抵抗が増加し、素線中にモータの出力に寄与しない無効な電流である循環電流が流れる場合がある。
【００２７】
これに対して、本実施形態では、組素線において第１素線２２が固定子鉄心１２の外側、第２素線２４が固定子鉄心１２の内側に配線される層と、組素線において第１素線２２が固定子鉄心１２の内側、第２素線２４が固定子鉄心１２の径方向側に関して外側に配線される層とが交互に現れる。これによって、実施形態の固定子１０は、比較対象に比して、第１素線２２および第２素線２４の固定子鉄心１２の分布が近接することになる。この結果、第１素線２２と、第２素線２４とは、互いに影響する鎖交磁束をキャンセルすることができ、渦電流の発生を抑制することができる。本出願の発明者は、電磁界解析シミュレーションを行い、比較対象と実施形態とのそれぞれの損失比率を解析した。この結果、比較対象のエネルギー損失に比して、エネルギー損失を数十［％］低減できることが分かった。
【００２８】
以上説明した第１の実施形態によれば、ティース部１４を構成する端面のうち軸心回りの方向に関して対向する少なくとも一方の端面側に配線される素線群に関して、ｋ層の素線群（ｋは任意の自然数）と、ｋ層とは素線の配列が異なるｋ+１の素線群とが交互に現れる。ｋ層（例えば１、３、５層）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第１素線２２が配線され、固定子鉄心１２の最も外側から二番目に第２素線２４が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第１素線２２と第２素線２４が交互に配線される。一方、ｋ+１層（例えば２、４，６層）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第２素線２４が配線され、固定子鉄心１２の最も外側から二番目に第１素線２２が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第２素線２４と第１素線２２が交互に配線される。
【００２９】
この結果、固定子１０は、電動機１の回転軸３２の軸心に対して直交する平面における電動機１の断面において、固定子鉄心１２の第１素線２２と第２素線２４との分布の平均値が近くなり、互いに影響する鎖交磁束をキャンセルすることができるように第１素線２２と第２素線２４とが配線されるため、エネルギーの損失を抑制することができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態の固定子１０は、第ｋ層の素線群（例えば素線群１）と第ｋ＋１層の素線群（例えば素線群２）とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、
固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が略一致するように配線されているものとした。これに対し、第２の実施形態では、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する両方側に配線される素線群に関して、第１の実施形態と同様に素線群は配線され、第ｋ層の素線群と第ｋ＋１層の素線群とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が、固定子鉄心１２の突出方向に素線の半径分ずれて配線される。
【００３１】
図５は、第２の実施形態のティース部１４における素線の配列を示す図である。例えば１層目の素線群１と２層目の素線群２とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定鉄心１２の突出方向に素線の半径分（１／２ピッチ）ずれて配線される。これにより、固定鉄心１２の軸心に対して直交する平面における断面において、ｋ層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線と、ｋ＋１層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線との距離は、素線の直径分より短い距離となる。この結果、ティース部１４において、第１素線２２および第２素線２４は最も密に配線される最密充填構造を形成する。
【００３２】
組素線は、例えば、Ｒ１層目において、ティース部１４の右側面１４Ｒにおける、固定子鉄心１２の最も外側から、裏面１４Ｂから正面１４Ｆに向けて巻き回しが開始される。固定子鉄心１２の最も内側の位置＃１１（１層目の巻き回しの終端箇所）まで巻き回されると、組素線は裏面１４Ｂにおいて、最も外側の位置＃１２（２層目の巻き回しの開始箇所）に至るように、ティース部１４に対して斜めに配線される。
【００３３】
また、組素線は、Ｒ２層目およびＬ２層目の固定子鉄心１２の内側に向けてＬ２層目の位置＃１３まで巻き回される。更に組素線は、右側面１４Ｒにおける＃１４の位置から正面１４Ｆを通り、左側面１４Ｌにおける＃１５の位置を通って巻き回され、裏面１４Ｂを通って再度右側面１４Ｒに巻き回される。＃１４の位置、または＃１５の位置に巻き回される組素線は、巻き回されている組素線のうち一方の素線を、前回に巻き回した層の固定子鉄心１２の内側の終端部に配線するように巻き回される。巻き回されている組素線の一方の素線は、その層を巻き回した場合に固定子鉄心１２の径方向の内側に存在する素線である。図示する例では、＃１５の位置の組素線の第１素線２２が、＃１１の位置の組素線と、内側ストッパ１８Ｂとの間に配線される。また、組素線は、右側面１４Ｒにおける＃１６の位置から正面１４Ｆを通り、左側面１４Ｌにおける＃１７の位置を通って巻き回された後、右側面１４Ｒにおける＃１８の位置から正面１４Ｆを通り、左側面１４Ｌにおける＃１９の位置を通って巻き回される。これにより、固定子鉄心１２の突出方向の最も外側に位置する第２素線２４の中心は、隣接する層の固定子鉄心１２の突出方向の最も外側に位置する第１素線２２の中心と、固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が素線の半径分ずれている。
【００３４】
以上説明した第２の実施形態によれば、第ｋ層の素線群と第ｋ＋１層の素線群とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心１２の突出方向の位置が素線の半径分ずれて配線されるため、第１の実施形態の効果と同様の効果を奏する共に、各素線間の隙間を減少させることができるため、固定子１０を小型化することができる。
【００３５】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第１の実施形態の固定子１０では、ティース部１４において、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（例えば右側面１４Ｒ）、および他方の端面側（例えば左側面１４Ｌ）に配線される素線群の第ｋ層において、第１素線２２および第２素線２４の配線順序が同様であるものとした。これに対し、第３の実施形態の固定子１０では、ティース部１４において、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（例えば右側面１４Ｒ）のｋ層と、他方の端面側（例えば左側面１４Ｌ）に配線される素線群のｋ層とで、第１素線２２および第２素線２４の配線順序が相違する。以下、これらの相違点を中心に説明する。
【００３６】
図６は、第３の実施形態のティース部１４における素線の配列を示す図である。第１素線２２と第２素線２４は、固定子鉄心１２の突出方向および軸心方向の双方と交差する方向に沿って、交互に配線される。固定子１０は、第１の素線群（例えばＲ１）の素線と第２の素線群（例えばＲ２）のそれぞれの素線との中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心の突出方向に関する位置が合致するように配線されている。
【００３７】
本実施形態では、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（例えば右側面１４Ｒ）に配線される素線群に関して、ｋ層（例えばＲ１、Ｒ３、Ｒ５）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第１素線２２が配線され、最も外側から二番目に第２素線２４が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第１素線２２と第２素線２４が交互に配線される。
【００３８】
固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（例えば右側面１４Ｒ）に配線される素線群に関して、ｋ＋１層（例えばＲ２、Ｒ４、Ｒ６）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第２素線２４が配線され、最も外側から二番目に第１素線２２が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第２素線２４と第１素線２２が交互に配線される。
【００３９】
固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する他方の端面側（例えば右側面１４Ｌ）に配線される素線群に関して、ｋ層（例えばＲ１、Ｒ３、Ｒ５）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第２素線２４が配線され、最も外側から二番目に第１素線２２が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第２素線２４と第１素線２２が交互に配線される。
【００４０】
固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する他方の端面側（例えば右側面１４Ｌ）に配線される素線群に関して、ｋ＋１層（例えばＲ２、Ｒ４、Ｒ６）の素線群では、固定子鉄心１２の最も外側に第１素線２２が配線され、最も外側から二番目に第２素線２４が配線され、以降、固定子鉄心１２の内側に向けて第１素線２２と第２素線２４が交互に配線される。
【００４１】
組素線は、例えば、Ｒ１層目において、ティース部１４の右側面１４Ｒにおける固定子鉄心１２の外側にある＃２１の位置において、裏面１４Ｂから正面１４Ｆに向けて巻回しが開始される。組素線は、右側面１４Ｒから正面１４Ｆを通り、左側面１４Ｌにおける＃２２の位置を通って巻き回され、裏面１４Ｂを通って再度右側面１４Ｒに巻き回される。このとき、組素線は、右側面１４Ｒにおける＃２３の位置を通る。以下、同様に、固定子鉄心１２の最も内側まで、固定子鉄心１２の外側から内側に向けて組素線が巻き回される。ティース部１４の正面１４Ｆおよび裏面１４Ｂにおいて、組素線は、ティース部１４の正面１４Ｆおよび裏面１４Ｂを通過するごとに、第１素線２２と第２素線２４の内外関係が入れ替わるように、相対的に１８０度のひねりが加えられる。
【００４２】
固定子鉄心１２の最も内側の＃２４の位置（１層目の巻き回しの終端箇所）まで巻き回されると、組素線は裏面１４Ｂにおいて、最も外側の＃２５の位置（２層目の巻き回しの開始箇所）に至るように、ティース部１４に対して斜めに配線される。このとき、前述したようにティース部１４の裏面１４Ｂにおいて、組素線は、１層目と２層目で、第１素線２２と第２素線２４の内外関係が入れ替わるように、相対的に１８０度のひねりが加えられる。２層目と３層目以降についても同様である。
【００４３】
また、図６の例において、各層の素線群のうち、固定子鉄心１２の突出方向に関して外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心１２の突出方向に関してそれぞれの素線の中心の位置が略一致する。これにより、固定鉄心１２の軸心に対して直交する平面における断面において、ｋ層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線と、ｋ＋１層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線との距離は、素線の略直径分である。この結果、図６に示す配列が実現される。
【００４４】
以上説明した第３の実施形態によれば、固定子１０は、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（右側面１４Ｒ）に配線される奇数層の素線群において、固定子鉄心１２の最も外側から第１素線２２、第２素線２４の順で配線され、他方の端面側（左側面１４Ｌ）に配線される奇数層の素線群においては、第２素線２４、第１素線２２の順で配線される。また、固定子１０は、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（右側面１４Ｒ）に配線される偶数層の素線群において、固定子鉄心１２の最も外側から第２素線２４、第１素線２２の順で配線され、他方の端面側（左側面１４Ｌ）に配線される偶数層の素線群においては、第１素線２２、第２素線２４の順で配線される。この結果、固定子１０は、電動機１の回転軸３２の軸心に対して直交する平面における電動機１の断面において、固定子鉄心１２の突出方向に関する第１素線２２と第２素線２４との分布の平均値が近くなり、互いに影響する鎖交磁束をキャンセルすることができるように第１素線２２と第２素線２４とが配線されるため、エネルギーの損失を抑制することができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。第３の実施形態の固定子１０は、第ｋ層の素線群と第ｋ＋１層の素線群とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心の突出方向に関する位置が合致するように配線されているものとした。これに対し、第４の実施形態では、固定子鉄心１２の軸心回りの方向に関する一方の端面側（右側面１４Ｒ）および他方の端面側（左側面１４Ｌ）に配線される素線群において、第１素線２２および第２素線２４は第３の実施形態と同様に配線され、第ｋ層の素線群と第ｋ＋１層の素線群とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が素線の半径分ずれて配線される。以下、これらの相違点を中心に説明する。また、第３の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００４６】
図７は、第４の実施形態のティース部１４における素線の配列を示す図である。第ｋ層の素線群と第ｋ＋１層の素線群とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が、素線の半径分（１／２ピッチ）ずれて配線される。これにより、固定鉄心１２の軸心に対して直交する平面における断面において、ｋ層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線と、ｋ＋１層の素線群を構成する素線（第１素線２２および第２素線２４）の中心を結んだ線との距離は、素線の直径分より短い距離となる。この結果、ティース部１４において、第１素線２２および第２素線２４は最も密に配線される最密充填構造を形成する。組素線がティース部１４において上述した配線がされているため、第１素線２２と、第２素線２４とは、自身に影響する鎖交する磁束をキャンセルすることができ、渦電流の発生を抑制することができる。本出願の発明者は、電磁界解析シミュレーションを行い、比較対象と実施形態とのそれぞれの損失比率を解析した。この結果、比較対象のエネルギー損失に比して、エネルギー損失を数から数十［％］低減できることが分かった。
【００４７】
以上説明した第４の実施形態によれば、第ｋ層の素線群と第ｋ＋１層の素線群とのそれぞれの素線の中心は、固定子鉄心１２の突出方向に関する外から何番目という順序が同じ素線の間で、固定子鉄心１２の突出方向に関する位置が素線の半径分ずれて配線されるため、第３の実施形態の効果と同様の効果を奏する共に、各素線間の隙間を減少させることができるため、固定子１０を小型化することができる。
【００４８】
なお、第１の実施形態から第４の実施形態では、固定子鉄心１２の外側を、ｋ層の素線群の巻回しの開始箇所とし、固定子鉄心１２の内側を、ｋ層の素線群の巻回しの終端箇所とするものとしたが、これに限られない。例えば、固定子鉄心１２の突出方向に関する内側をｋ層の素線群の巻回しの開始箇所とし、固定子鉄心１２の突出方向に関する外側をｋ層の素線群の巻回しの終端箇所としてもよい。
【００４９】
また、ティース部１４において、ｋ層の素線群の巻き回しの終端箇所と前記ｋ＋１層の素線群の巻き回しの開始箇所が固定子鉄心１２の突出方向に関する内側（または外側）で連絡し、ｋ＋１層の素線群の巻き回しの終端箇所およびｋ＋２層の素線群の巻き回しの開始箇所が固定子鉄心１２の突出方向に関する外側（または内側）で連絡するようにしてもよい。このように、第１素線２２と第２素線２４とｋ層の素線群の巻回しの終端箇所からｋ＋１層の素線群の巻回しの開始箇所に巻き回すことで、ティース部１４の正面１４Ｆまたは裏面１４Ｂが素線群により突出することを抑制することができる。
【００５０】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、所定の軸心を有し、軸心側に突出するティース部を含む筒状の固定子鉄心と、ティース部に巻き回された第１素線と、第１素線に対して電気的に並列に接続され、少なくとも一部がティース部の側面に沿って第１素線に隣接させて第１素線と一組で巻き回された第２素線とを持ち、軸心に対して直交する平面における断面において、ティース部を構成する端面のうち軸心回りの方向に関して対向する少なくとも一方の端面側に配線される素線群に関して、固定子鉄心の軸心に対して最も外側に第１素線が配線され、固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第２素線が配線され、以降、固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて第１素線と第２素線が交互に配線される第ｋ層（ｋは任意の自然数）の素線群と、固定子鉄心の軸心に対して最も外側に第２素線が配線され、固定子鉄心の軸心に対して最も外側から二番目に第１素線が配線され、以降、固定子鉄心の軸心に対して内側に向けて第２素線と第１素線が交互に配線される第ｋ＋１層の素線群と、が交互に現れることにより、エネルギーの損失を抑制することができる。
【００５１】
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形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００５２】
１‥電動機、１０‥固定子、１２‥固定子鉄心、１４‥ティース部、３０‥回転子、３２‥回転軸、２２‥第１素線、２４‥第２素線
【図１】
2017099060.tif 000003
【図２】
2017099060.tif 000004
【図３】
2017099060.tif 000005
【図４】
2017099060.tif 000006
【図５】
2017099060.tif 000007
【図６】
2017099060.tif 000008
【図７】
2017099060.tif 000009