(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に配列され径方向に延びるスロットが毎極毎相当たりｑ（ｑは２以上の自然数）の割合で形成された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に取付けられた各相の固定子巻線と、を備えた回転電機であって、
前記固定子巻線は、
各相について、線状導体が一定間隔で同心巻形状に巻回されたｑ＊ｎ個（ｎは４以上の偶数）の単位コイルを用い、同一方向に巻回されたｑ個の前記単位コイルを周方向にずらして接続されたｎ個のコイルを得、さらにｎ／２個の前記コイルを連結して得た２個のコイル群からなり、
前記コイル群を構成する前記コイルは円環状の前記固定子鉄心の前記スロットを周回して配列し、周方向に隣接する前記コイル間では前記スロットを共有して連結し、
２個の前記コイル群は給電部と中性点との間で並列に接続され、２個の前記コイル群を構成する前記コイルのうち、給電部に接続する２個の前記コイルは、前記スロットを共有して配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
周方向に配列され径方向に延びるスロットが毎極毎相当たりｑ（ｑは２以上の自然数）の割合で形成された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に取付けられた各相の固定子巻線と、を備えた回転電機であって、
前記固定子巻線は、
線状導体を一定間隔で同心巻形状に巻回された２＊ｑ＊ｎ（ｎは４以上の偶数）個の単位コイルを用い、同一方向に巻回されたｑ個の前記単位コイルを周方向にずらして接続された２＊ｎ個のコイルを得、さらにｎ／２個の前記コイルを連結した得た４個のコイル群からなり、
前記コイル群を構成する前記コイルは円環状の前記固定子鉄心の前記スロットを周回して配列し、周方向に隣接する前記コイル間では前記スロットを共有して連結し、
４個の前記コイル群は給電部と中性点との間で並列に接続され、２個の前記給電部の各々に接続される２個の前記コイル群のうち、前記給電部に接続する２個の前記コイルは、前記スロットを共有して配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
隣接する前記コイル間で同じ前記スロットを共有して配置し、隣接する２つ前記コイルを構成する前記線状導体からなる挿通部が前記スロット内で交互に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機及び発電機に用いられる回転電機は、小型高出力化が求められている。
回転電機を高出力化するためには、回転電機を構成する固定子鉄心に線状導体を巻回して形成したコイルに高電圧を印加することが必要であり、そのため、コイル間に生じる大きな電位差に耐える十分な厚みの絶縁材料を備えることが必要である。
【０００３】
しかし、コイルを配置する領域の大きさを変えることなく、絶縁材料を厚くすると、コイルを構成する線状導体を細くすることが必要であり、電流が制限されるため、回転電機の出力効率が低下してしまう。
逆に、コイルを構成する線状導体の太さを一定として絶縁材料を厚くすると、コイルを配置した領域が大径化し、回転電機が大型化することになる。
【０００４】
そこで、複数のコイルを順次連結して固定子鉄心の周方向に２周配置させることで、１周当たりのコイル間の電位差を、相内電位差の半分に抑制する構成が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の回転電機では、コイル間の電位差を相内電位差の半分に抑制することができる。しかし、回転電機の小型高出力化に向け、さらに大きな改善が求められる場合、相内電位差の半分では、コイル間の電位差の抑制は不十分であり、回転電機の効率改善、小型化を十分に達成することができないという問題があった。
【０００７】
本願は上記のような課題を解決するためになされたものであって、回転電機の固定子鉄心に配置されたコイル間の相内電位差を低減し、小型高出力の回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の回転電機は、周方向に配列され径方向に延びるスロットが毎極毎相当たりｑ（ｑは２以上の自然数）の割合で形成された円環状の固定子鉄心と、固定子鉄心に取付けられた各相の固定子巻線と、を備えた回転電機であって、固定子巻線は、線状導体が一定間隔で同心巻形状に巻回されたｑ＊ｎ個（ｎは４以上の偶数）の単位コイルを用い、同一方向に巻回されたｑ個の単位コイルを周方向にずらして接続されたｎ個のコイルを得、さらにｎ／２個のコイルを連結して得た２個のコイル群からなり、コイル群を構成するコイルは円環状の固定子鉄心のスロットを周回して配列し、周方向に隣接するコイル間ではスロットを共有して連結し、２個のコイル群は給電部と中性点との間で並列に接続され、２個のコイル群を構成するコイルのうち、給電部に接続する２個のコイルは、スロットを共有して配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願の回転電機は、固定子鉄心に配置されたコイル間の相内電位差を大きく低減することができ、小型高出力の回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る回転電機の断面図である。
【図２Ａ】実施の形態１に係る固定子の斜視図である。
【図２Ｂ】実施の形態１に係る固定子の斜視図である。
【図３Ａ】実施の形態１に係るコイルの斜視図である。
【図３Ｂ】実施の形態１に係るコイルのＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施の形態１に係るコイルの巻回方法を説明する図である。
【図５】実施の形態１に係る固定子巻線を構成するコイルの配線図である。
【図６】実施の形態１に係るコイルの斜視図である。
【図７】実施の形態１に係るコイル間の接続構成を説明する図である。
【図８】実施の形態１に係るコイル間の接続構成を説明する図である。
【図９】実施の形態１に係るコイル間の接続構成を説明する図である。
【図１０】実施の形態１に係る固定子鉄心に対するコイルの配置を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係るコイル間の接続構成を説明する図である。
【図１２】実施の形態３に係る固定子鉄心に対するコイルの配置を示す図である。
【図１３Ａ】実施の形態４に係るコイルの接続構成を説明する図である。
【図１３Ｂ】実施の形態４に係るコイルの接続構成を説明する図である。
【図１４Ａ】実施の形態４に係る固定子鉄心に対するコイルの配置を示す図である。
【図１４Ｂ】実施の形態４に係る固定子鉄心に対するコイルの配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。
【００１２】
実施の形態１．
実施の形態１の回転電機を図１〜図１０を用いて説明する。
まず、図１、図２Ａ及び図２Ｂを用いて回転電機の概略構成を説明し、図３Ａ〜図４を用いて、固定子巻線を形成するコイルの形状、コイルの巻回方法を説明する。
次に図５〜図８を用いてこれらのコイルを用いた固定子の構造を説明し、図９、図１０を用いて、本実施の形態１で特徴となるコイルの配置を説明する。
【００１３】
＜回転電機の概略構成＞
図１に回転電機１００の断面図を示す。
回転電機１００は、有底円筒状のハウジング１と、ハウジング１の開口部を塞口するブラケット２とで外周が覆われている。ハウジング１の内部には、焼き嵌め又は圧入等により固定された固定子３が配置され、固定子３の中央には回転子５が配置されている。
【００１４】
固定子３は固定子鉄心９と、固定子鉄心９に配置された複数のコイル１２からなる固定子巻線１０とで形成されている。
回転子５は、ハウジング１の底部とブラケット２に取付けられたベアリング４に、回転可能に支持された回転軸６と、回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面の周方向に一定の間隔で埋設された複数の永久磁石８とで形成され、永久磁石型回転子を構成している。
この明細書の説明においては、回転軸６の延伸方向を軸方向、回転軸６を中心として放射線方向を径方向、回転軸６を中心とする回転方向を周方向と呼び、説明に用いる。
【００１５】
図２Ａ、図２Ｂは複数のコイル１２を配置して形成した固定子巻線１０と固定子鉄心９からなる固定子３の斜視図である。図２Ａでは、固定子鉄心９は周方向に分割され、組み立てる前の状態を示している。図２Ｂは、固定子鉄心９を組み立て、一体とした後の状態を示している。
図２Ａに示すように、分割された固定子鉄心９は、径方向に突出したティース２１を有しており、隣接した２つのティース２１間はスロット２２と呼ばれる。分割された固定子鉄心９を組み立てる際に、ティース２１は固定子巻線１０を構成するコイル１２の中心に挿入される。
図２Ｂに示すように、分割された固定子鉄心９を一体に組み立てることによって固定子巻線１０を構成する複数のコイル１２の一部は、ティース２１間に挟持され、スロット２２内に収納される。
【００１６】
ここでは、固定子３の一例として、磁極が８極、固定子鉄心９に形成されコイル１２を配置するスロット２２の数が４８個、固定子巻線１０を三相巻線とする場合を例に記載した。この例では、スロット２２は、毎極毎相当たり２個の割合で形成されている。
以下に固定子巻線１０を構成するコイル１２の形状、巻回方法等を説明する。
【００１７】
＜コイルの形状＞
コイル１２は、絶縁被覆を形成した金属材である線状導体を加工して形成される。
図３Ａは固定子巻線１０を構成するコイル１２の斜視図である。固定子巻線１０は、複数のコイル１２を連結してコイル群１３を構成し、さらに複数のコイル群１３を用いて形成される。また図３Ｂは図３Ａに示したコイル１２のＡ−Ａ断面を示している。
図３Ａに示すようにコイル１２は、２つの六角形の線状導体がずれて配置された構成を有している。この六角形に形成されたそれぞれの線状導体を単位コイル１４と呼び、線状導体を環状の同心巻形状に形成して得られる。
【００１８】
図３Ａは、２つの単位コイル１４から形成されたコイル１２を示している。単位コイル１４の縦方向の破線で囲んだ部分は、固定子鉄心９に配置した時にスロット２２内に挿入される部分であり、単位コイル１４の挿通部２３と呼ばれる。単位コイル１４において、一方の挿通部２３と、単位コイル１４の反対側に対向して位置する挿通部２３とを接続する、横方向の破線で囲んだ部分は、ターン部２４と呼ばれる。単位コイル１４を固定子鉄心９に配置した場合、ターン部２４はスロット２２から軸方向に突出し、固定子鉄心９の外面を通って対向する挿通部２３へ接続される。
２つの単位コイル１４で形成されたコイル１２に電流を供給する端末部は外周側端末２５と呼ばれる。一方、コイル１２から隣接した次のコイル１２に電流を供給する端末部は内周側端末２６と呼ばれる。
【００１９】
図３Ｂの断面図では、単位コイル１４の挿通部２３の断面と、挿通部２３の間を接続するターン部２４とを示しており、本実施の形態１では、単位コイル１４の挿通部２３は２本の線状導体で形成されている。つまり、ここで用いた単位コイル１４は、同心巻形状の線状導体で形成された２重の六角形の形状をしており、さらに２重の六角形の線状導体で形成された２つの単位コイル１４がずれて配置されて、コイル１２を構成している。
なお、単位コイル１４を構成する線状導体は、２重に限定するものではなく、３重以上の線状導体により形成されてもよい。
【００２０】
＜コイルの巻回方法＞
図４は、コイル１２の巻回方法を説明する図である。図４の上段の図は、固定子鉄心９を軸方向に上から観察した時の一部分について、周方向に湾曲して配置されたティース２１、スロット２２を説明の簡略化のために直線状に記載した模式図である。図４において、スロット２２にはスロットＮｏ．１〜８の番号が付けられており、それぞれのスロット２２には４個の四角形が記載され、スロット２２内にはコイル１２の挿通部２３が４本ずつ配置可能であることを示している。
【００２１】
図４の下段の図は、固定子鉄心９のティース２１、スロット２２に線状導体を巻回して形成したコイル１２を示している。図３Ａで説明したように、本実施の形態１では、２重の線状導体により六角形に形成された単位コイル１４が、周方向にスロット２２を一つずらして重なり、コイル１２を形成する時の巻回の順序を示しており、巻回した順序に沿って挿通部２３ａから挿通部２３ｈが記載されている。
上段と下段の図では、左右の位置を合わせて記載しており、一例として、上段の図のスロットＮｏ．１には、下段の図に描かれたコイル１２の内、左端の２本の挿通部２３ａ、２３ｃが配置され、スロットＮｏ．８には、右端の２本の挿通部２３ｆ、２３ｈが配置されていることを示している。
【００２２】
図４の上段の図には、前述のように、スロットＮｏ．１〜８の８つのスロット２２が示されている。
スロット２２内に記載された四角形のうち、ハッチングを施した四角形の部分には、図４の下段の図に記載されたコイル１２の８本の挿通部２３ａ〜２３ｈが配置されている。また、上段の固定子鉄心９の図に重ねて描かれた斜めの実線、破線及び二点鎖線は、挿通部２３相互間を接続するターン部２４ａ〜２４ｇを示しており、一例として、実線で描かれたターン部２４ｂは挿通部２３ｂと挿通部２３ｃを接続することを示している。
【００２３】
以下に図４に記載したコイル１２を形成する順序を詳細に説明する。
まず、外周側端末２５から線状導体の巻回を開始し、スロットＮｏ．１について図４の上段の図では紙面奥方向へ、下段の図では上から下へ線状導体を巻回し、挿通部２３ａを形成する。
以下の巻回方向は、図４の下段の図での方向に沿って記載する。
次に、挿通部２３ａと挿通部２３ｂとを固定子鉄心９の下面を経て接続するターン部２４ａを形成する。
【００２４】
続いて、スロットＮｏ．７を上方向に線状導体を巻回して挿通部２３ｂを形成し、固定子鉄心９の上面にターン部２４ｂを形成して、挿通部２３ｂと挿通部２３ｃを接続する。
以下、順に、挿通部２３ｃ、ターン部２４ｃ、挿通部２３ｄ、ターン部２４ｄ、挿通部２３ｅ、ターン部２４ｅ，挿通部２３ｆ、ターン部２４ｆ、挿通部２３ｇ、ターン部２４ｇ、挿通部２３ｈと形成し、最後に内周側端末２６に接続される。
【００２５】
以上の巻回順序に従うことで、挿通部２３ａ〜２３ｄからなる一つの単位コイル１４と、挿通部２３ｅ〜２３ｈからなるもう一方の単位コイル１４が形成され、挿通部２３相互間を周方向に接続するターン部２４ａ〜２４ｈも併せて形成される。
【００２６】
スロット２２の位置を、周方向に一つずらした２つの単位コイル１４により形成されたコイル１２は、毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心９のスロット２２に配置される。
外周側端末２５及び内周側端末２６は、隣接するコイル１２間での接続、又はインバータと接続し、電力を供給する給電部として機能する。
【００２７】
＜固定子の構造＞
図５は固定子を構成するコイル１２の配線図の一例を示している。
インバータ装置から、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相交流が出力される。Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８及びＷ１〜Ｗ８はそれぞれのコイル１２を示しており、三相に対応したコイル群１３を形成している。
ＵＰｉｎ、ＶＰｉｎ、ＷＰｉｎはインバータ装置からそれぞれのコイル群１３への入力、ＵＰｏｕｔ、ＶＰｏｕｔ、ＷＰｏｕｔはそれぞれのコイル群１３からの出力を示している。
【００２８】
Ｕ相のＵ１〜Ｕ８のコイル群１３のうち、Ｕ１〜Ｕ４のコイル群１３とＵ５〜Ｕ８のコイル群１３は、インバータ装置の給電部から中性点にかけて並列に接続され、２つのコイル群１３を構成する８個のコイル１２は固定子鉄心９を周回して配置される。Ｖ１〜Ｖ８のコイル１２を有するＶ相、Ｗ１〜Ｗ８のコイル１２を有するＷ相も同様に、インバータ装置の給電部から中性点にかけてそれぞれのコイル群１３は並列に接続されている。
【００２９】
図６、７を用いて、コイル群１３を構成するコイル１２の接続構成を説明する。
コイル１２は、図６の左側に示されたコイルＡ２９と右側に示されたコイルＢ３０の２種類がある。コイルＡ２９は、図３Ａにも示したように外周側端末２５と内周側端末２６が外側に突出して形成される。コイルＢ３０は、外周側端末２７と内周側端末２８が内側に向いて形成される。
【００３０】
コイルＡ２９とコイルＢ３０とは、図７に示すように交互に配置され、図７の中央に位置するコイルＡ２９の外周側端末２５と内周側端末２６は、それぞれ左側に位置するコイルＢ３０の外周側端末２７と右側に位置するコイルＢの内周側端末２８と接続される。
【００３１】
このように複数のコイル１２が接続されたコイル群１３をＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相について形成する。固定子鉄心９を周回して、各相当たり８個のコイル１２を配置、接続して、図８に示すように、三相分の２４個のコイル１２によって固定子巻線１０を形成する。
図２Ａで示したように、分割された固定子鉄心９のティース２１を、周囲からコイル１２の中央の間隙に挿入し、固定子３が形成される。
本実施の形態１においては、固定子鉄心９は分割可能な構成を例として示したが、周方向に分割面のない固定子鉄心９を用いることもできる。この場合、固定子鉄心９の内側から径方向にコイル１２を挿入することで、固定子３を形成することができる。
【００３２】
＜コイルの接続構成と配置＞
図９は、Ｕ相について固定子巻線１０を形成するコイル１２の接続構成を示している。図９においては、上部に示したスロットＮｏ．は、固定子鉄心９のティース２１間に形成され、円環状に配列されたすべてのスロット２２について、説明を容易にするためＮｏ．１〜４８に採番し、直線状に描いている。したがって、図９に示した、この接続構成の図の右端と左端は、実際の固定子鉄心９においては円環状に連続して配置されている。
【００３３】
図９において四角形の内に記載された数字は、固定子巻線１０を構成するコイル１２を形成するために、線状導体が巻回される工程の順序を示している。
スロットＮｏ．の下に、縦方向に並んだ４つの数字は、同一のスロット２２内にコイル１２の挿通部２３が４個配置されていることを示しており、同一のスロット２２内に、４回ずつ線状導体が巻回されることを示している。なお、図９において、挿通部２３と他の挿通部２３とを接続するターン部２４は省略されている。
【００３４】
実線矢印で示したＵＰ１ｉｎからＵＰ１ｏｕｔは、実線の楕円で囲んだＵ１〜Ｕ４のコイル群１３、破線矢印で示したＵＰ２ｉｎからＵＰ２ｏｕｔは、破線の楕円で囲んだＵ５〜Ｕ８のコイル群１３を示している。また、Ｕ１〜Ｕ４のコイル群１３のそれぞれの間に形成されたＶ字型の実線、Ｕ５〜Ｕ８のコイル群１３のそれぞれの間に形成されたＶ字型の破線は、コイル１２相互間の接続配線を示している。
【００３５】
図５で説明したように、各相について、並列に接続されたＵ１〜Ｕ４とＵ５〜Ｕ８の２つのコイル群１３を構成するコイル１２は固定子鉄心９に周回して配置される。
またＵ１とＵ２、Ｕ７とＵ８のように周方向に隣接するコイル１２は、接続配線により電気的に接続され、さらにＵ１とＵ２ではスロットＮｏ．７、８、Ｕ７とＵ８ではスロットＮｏ.３１、３２のように、それぞれのコイル１２の一方の挿通部２３は共通するスロット２２内に配置される。
【００３６】
なお、図９においては、Ｕ相のコイル群１３のみを示している。そのため、スロットＮｏ．１〜８の８個のスロット２２を例に説明すると、８個のスロット２２の内、両端の２個ずつを用いてコイルを形成しており、スロットＮｏ．３〜６は用いられていない。
Ｖ相、Ｗ相のコイル群１３についても同様にスロット２２に巻回されることですべてのスロット２２に三相のコイル群１３が配置される。
【００３７】
図９においては、固定子鉄心９に形成された円環状のスロット２２を直線状に描き、コイル１２を形成する手順、及びＵ１〜Ｕ４とＵ５〜Ｕ８の２つのコイル群１３の構成を説明した。図１０では、固定子鉄心９に形成された円環状のコイル群１３の結線図を用いてコイル１２の配置を説明する。
【００３８】
図１０の結線図には、上部に位置するＵＰ１ｉｎとＵＰ２ｉｎで示された給電部と、下部に位置するＵＰ１ｏｕｔとＵＰ２ｏｕｔで示された中性点が配置されている。並列に接続される一方のコイル群１３であるＵ１〜Ｕ４は、図１０の右側に右回りに配置され、もう一方のコイル群１３であるＵ５〜Ｕ８は図１０の左側に左回りに配置されている。
【００３９】
具体的には、スロットＮｏ．１、２とスロットＮｏ．７、８の間にはＵ１のコイル１２が巻回される。さらに、スロットＮｏ．７、８とスロットＮｏ．１３、１４の間にはＵ２のコイル１２が巻回される。
Ｕ１とＵ２はスロットＮｏ．７、８で接続され、各々のコイル１２の挿通部２３は共通するスロット２２であるスロットＮｏ．７、８に配置される。
他のコイル１２も同様に接続、配置される。なお、この図では、細い実線はＵ１〜Ｕ４のコイル群１３、細い破線はＵ５〜Ｕ８のコイル群１３、太い実線と太い破線はそれぞれコイル１２間の接続配線を示している。
【００４０】
給電部と接続されるＵ１とＵ５のコイル１２では、それぞれのコイル１２の一方の挿通部２３が共通するスロット２２であるスロットＮｏ．１、２内に配置され、中性点と接続されるＵ４とＵ８のコイル１２では、それぞれの一方の挿通部２３が共通するスロット２２であるスロットＮｏ．２５、２６内に配置される。
これらはいずれも、並列に接続された２つのコイル群１３の給電部又は中性点に接続するコイル１２であるので、給電部に接続されたＵ１とＵ５、中性点に接続されたＵ４とＵ８のコイル１２間には電位差をほとんど生じない。
【００４１】
残りのコイル１２間のスロットＮｏ．７、８とＮｏ．１３、１４とＮｏ．１９、２０とＮｏ．３１、３２とＮｏ．３７、３８とＮｏ．４３、４４では、周方向に隣り合い、接続されたコイル１２の挿通部２３が、共通するスロット２２内に配置されている。
給電部から中性点までの電位は相内電位差と同じであるので、各々のコイル１２間の電位差は、４つのコイル１２に分割され、相内電位差の１／４に抑制することができる。
【００４２】
本実施の形態１においては、各コイル１２は、それぞれ２個の単位コイル１４を用いて、形成されている。また、各相は８個のコイル１２で構成されているので、各相は１６個の単位コイル１４で構成されていると言うことができる。
【００４３】
単位コイル１４の数を２＊ｎ（ただし、ｎは４以上の偶数）とすると、２つの単位コイル１４でコイル１２は形成されるので、コイル１２の数はｎであり、一方のコイル群１３はＵ１〜Ｕ（ｎ／２）、他方のコイル群１３はＵ（ｎ／２＋１）〜Ｕｎと表すことができる。
これらのＵ１〜Ｕ（ｎ／２）のコイル群１３と、Ｕ（ｎ／２＋１）〜Ｕｎのコイル群１３とは、それぞれ給電部から中性点にかけて並列に接続されており、それぞれのコイル群１３を構成するコイル１２の数はｎ／２となる。
Ｕ１とＵ（ｎ／２＋１）を給電部に接続し、かつそれぞれの一方の挿通部２３が共通するスロット２２内に配置されると，各コイル１２間の電位差は、給電部から中性点までの相内電位差をコイル群１３のコイル１２の数であるｎ／２に分割することができ、１／（ｎ／２）＝２／ｎに抑制することができる。
【００４４】
コイル１２間の電位差を相内電位差の２／ｎに抑制することにより、回転電機１００を小型化した場合であっても良好な絶縁特性を得ることができ、回転電機１００を小型化、高効率化することができる。
また、インバータ装置から並列に接続される給電部を近接して配置するため、接続に用いる端子台を小型化することができ、装置を小型化することができる。
【００４５】
各相のコイル１２を、環状に形成する同心巻とするのではなく凹凸形状とする波巻きとした場合、給電部から中性点までコイル群１３を並列に接続した場合であっても、同一スロット内に配置されるコイル間の電位差は、相内電位差とほぼ等しく、電位差を抑制する効果は得られない。線状導体を環状に形成し、単位コイル１４を同心巻とすることで電位差を抑制する効果が得られ、かつ製造を容易化することができ、コストを削減することができる。
【００４６】
各相のコイル１２を構成する単位コイル１４の形状を同一とすることで、固定子巻線１０の製造を容易とすることができ、製造コストを削減することができる。
加えて、各相の固定子巻線１０は、周方向に隣接するコイル群１３同士を接続して構成されているため、コイル群１３間を接続する接続配線である渡り線を短くすることができ、銅損を低減することができるため、回転電機１００の高効率化にも効果を奏する。
【００４７】
実施の形態２．
本実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を中心に、図１１を主に用いて説明する。
図１１は、本実施の形態２に係るコイル１２について、コイル１２間の接続構成を示している。この図は、実施の形態１で説明した図４の上段の図と同様に、固定子鉄心９を軸方向に上から観察した時の一部分について、周方向に湾曲して形成されたティース２１、スロット２２を、直線状に記載している。
【００４８】
図１１において四角形の内に記載した１〜８の数字は固定子巻線１０を構成するコイル１２の内、固定子鉄心９のスロット２２内に配置される挿通部２３を巻回した順序を記載している。
さらに、太枠内に記載した１〜８の文字は、第一のコイル１２の挿通部２３の巻回順序を示しており、破線枠内に記載した１〜８の文字は、第一のコイル１２に隣接して接続される第二のコイル１２の挿通部２３の巻回順序を示している。
【００４９】
実施の形態１の図４の上段の図では、固定子鉄心９のスロット２２内には、４本の挿通部２３を配置することができ、スロットＮｏ．１、２では外径側（図中の下側）の２本に挿通部２３が配置された。
続いて、隣接するコイル１２と共通するスロットＮｏ．７、８では、同じコイル１２の２本の挿通部２３がスロット２２内の内径側（図中の上側）に配置された。
【００５０】
これに対し、本実施の形態２の図１１に示した、固定子鉄心９のスロット２２内における挿通部２３の配置は、第一と第二のコイル１２の挿通部２３が交互に配置されていることを特徴とする。
このようにスロット２２内に配置することによって、固定子鉄心９の上面を通り、挿通部２３間を相互に接続するターン部２４相互間の交差を減少させることができるため、固定子巻線１０のターン部２４を小さく形成することができ、回転電機１００の小型化を達成することができる。
【００５１】
実施の形態３．
本実施の形態３について、実施の形態１と異なる点を中心に、図１２を用いて説明する。
実施の形態１においては、図１０の固定子鉄心９に対するコイル１２の配置の図に示したように、固定子鉄心９のスロット２２の数は４８個であり、各相８個のコイル１２を２つに分け、各々４個のコイル１２からなる２つのコイル群１３が、並列に接続されていた。
本実施の形態３では、固定子鉄心９のスロット２２の数を９６個、各相について１６個のコイル１２を４つのコイル群１３に分け、各々４個のコイル１２からなる４つのコイル群１３を並列に接続し固定子鉄心９に円環状に配置した点が異なっている。
【００５２】
Ｕ相の４つのコイル群１３は、Ｕ１〜Ｕ４、Ｕ５〜Ｕ８、Ｕ９〜Ｕ１２、Ｕ１３〜Ｕ１６のように、各々４個のコイル１２で構成されている。
給電部（ＵＰ１ｉｎ等）から４つのコイル群１３を経て中性点に至るように、並列に接続され、各々のコイル群１３を構成するコイル１２は隣接するコイル１２と接続され、共通するスロット２２に、それぞれのコイル１２の一方の挿通部２３が配置される。
【００５３】
スロットＮｏ．１、２及び４９、５０は給電部であり、それぞれＵ１とＵ１３、Ｕ５とＵ９が接続され、スロットＮｏ．１、２及び４９、５０に挿通部２３が共通して配置される。スロットＮｏ．２５、２６及び７３、７４は中性点であり、それぞれＵ４とＵ８、Ｕ１２とＵ１６が配置され、スロットＮｏ．２５、２６及び７３、７４に挿通部２３が共通して配置される。
【００５４】
４つのコイル群１３は、並列に接続されているので、各コイル群１３には相内電位差が生じ、それぞれのコイル群１３は４個のコイル１２を有するため、コイル１２間の電位差は相内電位差の１／４に抑制することができる。
【００５５】
本実施の形態３の構成を、各相を構成する単位コイル１４の数を４＊ｎとすると、１個のコイル１２は、単位コイル１４が２つで構成されるのでコイル１２の数は２＊ｎ、４つのコイル群１３は、Ｕ１〜Ｕ（ｎ／２）、Ｕ（ｎ／２＋１）〜Ｕ（ｎ）、Ｕ（ｎ＋１）〜Ｕ（３ｎ／２）、Ｕ（３ｎ／２＋１）〜Ｕ（２ｎ）となり、上述のように隣接するコイル１２相互間、例えばＵ１とＵ２では、共通するスロット２２に挿通部２３が配置されて接続される。
【００５６】
給電部は、Ｕ１とＵ（３ｎ／２＋１）、Ｕ（ｎ／２＋１）とＵ（ｎ＋１）に接続され、それぞれ共通するスロット２２内に挿通部２３が配置される。
４つのコイル群１３は給電部と中性点との間で並列に接続されているので、それぞれのコイル群１３には相内電位差が印加される。
それぞれのコイル群１３は、ｎ／２のコイル１２で構成されているので、コイル１２間の電位差はコイル１２の数に分割され、１／（ｎ／２）＝２／ｎに抑制することができる。
【００５７】
以上のように本実施の形態３においては、実施の形態１と同様に、コイル１２間の電位差の抑制することができる。
さらに、固定子鉄心９のスロット２２の数を多くしたため、コギングトルクを低減することができ、回転電機１００の低振動化の効果を得ることができる。
【００５８】
実施の形態４．
本実施の形態４について、実施の形態１と異なる点を中心に、図１３Ａ、Ｂ及び図１４Ａ、Ｂを用いて説明する。
実施の形態１においては、図４等に示したように磁極を８極、固定子鉄心９の一周のスロット２２の数を４８個として回転電機１００を構成し、各相の固定子巻線１０が毎極毎相２スロットとなる構成について説明した。
【００５９】
本実施の形態４では、図１３Ａに示すように、各相の固定子巻線１０が毎極毎相３スロットとする構成、及び図１３Ｂに示すように、各相の固定子巻線１０が毎極毎相４スロットとする構成について述べる。
なお、図１３Ａ、Ｂは、図４の上段の図と同様に、固定子鉄心９を軸方向に上から観察した時の一部分について、周方向に湾曲して形成されたティース２１、スロット２２を直線状に記載したものである。
【００６０】
図１３Ａ、Ｂの図中のスロット２２内の四角形に記載した数字は、固定子鉄心９のスロット２２内に配置されるコイル１２の挿通部２３の巻回の順序を示しており、図１３Ａでは、隣接するコイル１２と３つのスロット２２、図１３Ｂでは、隣接するコイル１２と４つのスロット２２を共通に使用して挿通部２３が配置される。
【００６１】
各相の固定子巻線１０が毎極毎相３スロットで構成されている場合、磁極を８極とすると、図１４Ａに示すように、固定子鉄心９のスロット２２の数が７２個で、各相８個のコイル１２からなり、実施の形態１と同様に４個のコイル１２で各コイル群１３は構成される。従って、コイル１２間の電位差は、実施の形態１等と同様に、１／４に抑制することができる。
【００６２】
各相の固定子巻線１０が毎極毎相４スロットで構成されている場合、磁極を８極とすると、図１４Ｂに示すように、固定子鉄心９のスロット２２が９６個で、実施の形態１と同様に、各相８個のコイル１２からなり、各コイル群１３は４個のコイル１２で構成され、コイル１２間の電位差は、実施の形態１等と同様に、１／４に抑制することができる。
【００６３】
本実施の形態４では、毎極毎相２スロットで構成された実施の形態１等と比べ、毎極毎相３スロット、毎極毎相４スロットと、固定子鉄心９のスロット２２の数が増加するため、コギングトルクを軽減することができ、回転電機１００の低振動化の効果を得ることができる。
【００６４】
本実施の形態４では、ここで示した、毎極毎相２、３、４スロットの構成に限定されるものではなく、固定子鉄心９にスロット２２が、毎極毎相当たりｑ（ただし、ｑは２以上の自然数）の割合で構成され、各相を構成する巻線が毎極毎相当たりｑスロットで配置される場合、同様の効果を得ることができる。
【００６５】
この場合、ｑ個の単位コイル１４を用いて１個のコイル１２を得ることができるので、ｑ＊ｎ個の単位コイル１４を用いることで、ｎ個のコイル１２を得ることができる。実施の形態１と同様に、ｎ／２個のコイル１２で形成された２つのコイル群１３が、給電部と中性点の間で並列に接続され、それぞれのコイル１２間の電位差は、相内電位差の１／（ｎ／２）＝２／ｎに抑制することができる。
【００６６】
本実施の形態４では、実施の形態１と同様に、２つのコイル群１３が接続する給電部に隣接するコイル１２間では、スロット２２を共有して配置され、また、各コイル群１３内の隣接するコイル１２間でもスロット２２を共有して接続されている。
また、ここでは、ｑ＊ｎ個の単位コイル１４、ｎ個のコイル１２を用い、ｎ／２個のコイル１２からなるコイル群１３を２つ形成する例を示した。しかし、実施の形態３で示したように、２＊ｑ＊ｎ個の単位コイル１４、２＊ｎ個のコイル１２を用い、ｎ／２個のコイル１２からなる４つのコイル群１３を用いた場合であっても、毎極毎相当たりｑスロットとすることで相内電位差を２／ｎに低減することができる。
【００６７】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６８】
１  ハウジング、２  ブラケット、３  固定子、４  ベアリング、５  回転子、６  回転軸、７  回転子鉄心、８  永久磁石、９  固定子鉄心、１０  固定子巻線、１２  コイル、１３  コイル群、１４  単位コイル、２１  ティース、２２  スロット、２３  挿通部、２４  ターン部、２５  外周側端末、２６  内周側端末、２７  外周側端末、２８  内周側端末、２９  コイルＡ、３０  コイルＢ、１００  回転電機。
【要約】
【課題】小型高出力の回転電機を得る。
【解決手段】周方向に配列され径方向に延びるスロットが毎極毎相当たりｑ（ｑは２以上の自然数）の割合で形成された円環状の固定子鉄心と、固定子鉄心に取付けられた各相の固定子巻線と、を備えた回転電機であって、固定子巻線は、線状導体が一定間隔で同心巻形状に巻回されたｑ＊ｎ個（ｎは４以上の偶数）の単位コイルを用い、同一方向に巻回されたｑ個の単位コイルを周方向にずらして接続されたｎ個のコイルを得、さらにｎ／２個のコイルを連結して得た２個のコイル群からなり、コイルは円環状の固定子鉄心のスロットを周回して配列し、隣接するコイル間ではスロットを共有して連結し、２個のコイル群は給電部と中性点との間で並列に接続され、給電部に接続する２個のコイルは、スロットを共有して配置されていることを特徴とする回転電機。
【選択図】  図１０【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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