(57)【要約】【課題】  生産性の優れた回転電機、および回転電機の製造方法を提供すること。【解決手段】  固定子鉄心４１２を，内周側に開口する複数のスロット４１１を備え、スロット４１１を、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅とほぼ同じ、又は、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅以上となっているオープンスロットに構成し，スロット４１１内周と固定子巻線４１３との間にスロット絶縁物４１８１を介在し，スロット４１１の周方向側面との間に非磁性材料によって構成された保持部材４１６を挿入してスロット絶縁物４１８１を挟み込み，固定子巻線４１３をスロット４１１内に巻装してなる。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心と固定子巻線とによって構成される固定子と、前記固定子鉄心の内周に回転自在に配置された回転子とによって構成する回転電機において，
前記固定子鉄心は，
内周側に開口する複数のスロットを備え、該スロットを、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅とほぼ同じ、又は、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅以上となっているオープンスロットに構成し，
前記固定子鉄心の前記スロット内周と前記固定子巻線との間にスロット絶縁物を介在し，
前記固定子鉄心の前記スロットの周方向側面との間に非磁性材料によって構成された保持部材を挿入して前記スロット絶縁物を挟み込み，
前記固定子巻線を前記スロット内に巻装してなる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記スロットは，
周方向両側面に保持溝を設け、前記保持溝に前記絶縁物を介して前記保持部材を挿入するものである請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記保持溝の内周側面は，
該保持溝の内周側に向かって傾斜しているものである請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記保持部材は，
略コの字形状に構成されたものである請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
前記保持部材の少なくとも軸方向一端は，
先細り形状となっているものである請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
前記保持部材は，
非導電材料によって構成したものである請求項１に記載の回転電機。
【請求項７】
前記固定子巻線は，
重ね巻きによって巻回され、少なくとも重ね巻きされた周回部分は連続線からなり、前記固定子鉄心の軸方向両側において前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回されたものである請求項１に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子巻線は，
断面が略矩角形状に形成したものである請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】
固定子鉄心と固定子巻線とによって構成される固定子と、前記固定子鉄心の内周に回転自在に配置された回転子とによって構成する回転電機において，
前記固定子鉄心は，
内周側に開口する複数のスロットを備え、該スロットを、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅とほぼ同じ、又は、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅以上となっているオープンスロットに構成し，
前記固定子巻線に一体的にシート状の絶縁物を取り付け，
前記スロット内に固定子巻線を巻装してなる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
前記固定子巻線は，
前記固定子鉄心の少なくとも軸方向一端にて前記スロット間を跨ぐように連続した線で巻回してなり、
前記絶縁物は，
少なくとも前記スロットを跨ぐ際に曲げられた側が前記スロットの軸方向長さよりも長く設けられているものである請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記絶縁物は，
全周が前記スロットの軸方向長さよりも長く設けられたものである請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記絶縁物は，
前記固定子巻線と一体的にモールドされた樹脂材料である請求項９に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記絶縁物は，
シート状のものを前記固定子巻線に接着したものである請求項９に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記固定子巻線は，
重ね巻きによって巻回され、少なくとも重ね巻きされた周回部分は連続線からなり、前記固定子鉄心の軸方向両側において前記スロットの内周側と外周側を跨ぐように巻回したものである請求項９に記載の回転電機。
【請求項１５】
前記固定子巻線は，
断面が略矩角形状である請求項１３に記載の回転電機。
【請求項１６】
内周側に挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に巻回された固定子巻線とからなる固定子に対して、周方向に複数の磁極が形成される回転子が相対回転を行う回転電機の製造方法であって，
連続した固定子巻線を、対向する一対の直線部分を含む渦巻き状に複数回周回させて予備成形を行う予備成形工程と，
前記予備成形工程において予備成形を行った前記固定子巻線におけるそれぞれの前記直線部分が内周側と外周側に位置するように複数の周回部分を周方向に配置する配置工程と，
前記配置工程において複数の周回部分を周方向に配置した前記固定子巻線の周回部分における内周側と外周側の前記直線部分を相対回転させる仮成形工程と，
前記スロット内にシート状のスロット絶縁物を内周側が開口するように装着する絶縁工程と，
前記仮成形工程において仮成形された固定子巻線における外周側の前記直線部分が前記スロットの底部側に、内周側の前記直線部分が前記固定子巻線挿入部側に位置するように前記固定子巻線を前記絶縁物の開口から前記スロット内に挿入する挿入工程と，
非磁性材料からなる保持部材を、前記スロット絶縁物を挟み込むように前記スロットに軸方向から挿入する保持工程と，
前記挿入工程においてスロット内に挿入した前記固定子巻線における端末部分を電気的に接続する接続工程と，
前記固定子内に前記回転子を軸受によって相対回転可能に取り付ける取り付け工程と，
からなることを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項１７】
内周側に挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に巻回された固定子巻線とからなる固定子に対して、周方向に複数の磁極が形成される回転子が相対回転を行う回転電機の製造方法であって，
連続した固定子巻線を、対向する一対の直線部分を含む渦巻き状に複数回周回させて予備成形を行う予備成形工程と，
前記予備成形工程において予備成形を行った前記固定子巻線における一対の直線部分に絶縁物を取り付ける絶縁工程と，
前記絶縁工程において絶縁物を取り付けた前記固定子巻線におけるそれぞれの前記直線部分が内周側と外周側に位置するように複数の周回部分を周方向に配置する配置工程と，
前記配置工程において複数の周回部分を周方向に配置した前記固定子巻線の周回部分における内周側と外周側の前記直線部分を相対回転させる仮成形工程と，
前記仮成形工程において仮成形された固定子巻線における外周側の前記直線部分が前記スロットの底部側に、内周側の前記直線部分が前記固定子巻線挿入部側に位置するように前記固定子巻線を前記スロット内に挿入する挿入工程と，
前記固定子内に前記回転子を軸受によって相対回転可能に取り付ける取り付け工程と，
からなることを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項１８】
前記絶縁工程は，
前記固定子巻線の直線部分に樹脂をモールドするものである請求項１７に記載の回転電機の製造方法。
【請求項１９】
前記絶縁工程は，
前記固定子巻線の直線部分にシート状の絶縁物を巻き、その後、絶縁物を接着剤によって前記固定子巻線に取り付けるものである請求項１７に記載の回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機などの回転電機及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、回転電機は、平角線により構成されるセグメント順次接合ステータコイル（固定子巻き線）６から固定子コア１２の外周面のクラスタブロック（コネクタボックス）１３までの引き出しリード線１０を丸線によりセグメント順次接合ステータコイル（固定子巻き線）６とは別に作製して、セグメント順次接合ステータコイル（固定子巻き線）６の始端用セグメントの飛び出し部分からなる口出し線引き出し線９の先端に溶接して構成したものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これらの回転電機は、例えばかご型回転子を使用した誘導電動機や回転子に永久磁石を有する同期電動機がある。これらの誘導電動機や同期電動機は発電機としても利用できるので両方を含めて、以下、回転電機と称する。
【０００４】
この特許文献１は、セグメント状のコイル（セグメントコイル）として個別に作製されたステータコイルをスロット内にそれぞれ挿入して各セグメントコイルを丸線で形成される引き出しリード線１０よって後から接続するものである。
【特許文献１】特開２００６−２１１８１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、特許文献１は、コイルの絶縁精度が低下したり、作製するのに多大な手間を要するという問題点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、生産性の優れた回転電機、および回転電機の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するため、本発明に係る回転電機は、固定子鉄心と固定子巻線とによって構成される固定子と、前記固定子鉄心の内周に回転自在に配置された回転子とによって構成する回転電機において，前記固定子鉄心は，内周側に開口する複数のスロットを備え、該スロットを、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅とほぼ同じ、又は、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅以上となっているオープンスロットに構成し，前記固定子鉄心の前記スロット内周と前記固定子巻線との間にスロット絶縁物を介在し，前記固定子鉄心の前記スロットの周方向側面との間に非磁性材料によって構成された保持部材を挿入して前記スロット絶縁物を挟み込み，前記固定子巻線を前記スロット内に巻装してなることを特徴とするものである。
【０００８】
上記問題点を解決するため、本発明に係る回転電機は、固定子鉄心と固定子巻線とによって構成される固定子と、前記固定子鉄心の内周に回転自在に配置された回転子とによって構成する回転電機において，前記固定子鉄心は，内周側に開口する複数のスロットを備え、該スロットを、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅とほぼ同じ、又は、内周開口部の周方向幅が底部側の周方向幅以上となっているオープンスロットに構成し，前記固定子巻線に一体的にシート状の絶縁物を取り付け，前記スロット内に固定子巻線を巻装してなることを特徴とするものである。
【０００９】
上記問題点を解決するため、本発明に係る回転電機の製造方法は、内周側に挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に巻回された固定子巻線とからなる固定子に対して、周方向に複数の磁極が形成される回転子が相対回転を行う回転電機の製造方法であって，連続した固定子巻線を、対向する一対の直線部分を含む渦巻き状に複数回周回させて予備成形を行う予備成形工程と，前記予備成形工程において予備成形を行った前記固定子巻線におけるそれぞれの前記直線部分が内周側と外周側に位置するように複数の周回部分を周方向に配置する配置工程と，前記配置工程において複数の周回部分を周方向に配置した前記固定子巻線の周回部分における内周側と外周側の前記直線部分を相対回転させる仮成形工程と，記スロット内にシート状のスロット絶縁物を内周側が開口するように装着する絶縁工程と，前記仮成形工程において仮成形された固定子巻線における外周側の前記直線部分が前記スロットの底部側に、内周側の前記直線部分が前記固定子巻線挿入部側に位置するように前記固定子巻線を前記絶縁物の開口から前記スロット内に挿入する挿入工程と，非磁性材料からなる保持部材を、前記スロット絶縁物を挟み込むように前記スロットに軸方向から挿入する保持工程と，前記挿入工程においてスロット内に挿入した前記固定子巻線における端末部分を電気的に接続する接続工程と，前記固定子内に前記回転子を軸受によって相対回転可能に取り付ける取り付け工程と，からなることを特徴とするものである。
【００１０】
上記問題点を解決するため、本発明に係る回転電機の製造方法は、内周側に挿入部を有するスロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、夫々の前記スロット内に巻回された固定子巻線とからなる固定子に対して、周方向に複数の磁極が形成される回転子が相対回転を行う回転電機の製造方法であって，連続した固定子巻線を、対向する一対の直線部分を含む渦巻き状に複数回周回させて予備成形を行う予備成形工程と，前記予備成形工程において予備成形を行った前記固定子巻線における一対の直線部分に絶縁物を取り付ける絶縁工程と，前記絶縁工程において絶縁物を取り付けた前記固定子巻線におけるそれぞれの前記直線部分が内周側と外周側に位置するように複数の周回部分を周方向に配置する配置工程と，前記配置工程において複数の周回部分を周方向に配置した前記固定子巻線の周回部分における内周側と外周側の前記直線部分を相対回転させる仮成形工程と，前記仮成形工程において仮成形された固定子巻線における外周側の前記直線部分が前記スロットの底部側に、内周側の前記直線部分が前記固定子巻線挿入部側に位置するように前記固定子巻線を前記スロット内に挿入する挿入工程と，前記固定子内に前記回転子を軸受によって相対回転可能に取り付ける取り付け工程と，からなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の他の特徴は、以下に記載の発明を実施するための最良の形態において説明する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転電機によれば、生産性の優れた回転電機を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の回転電機の製造方法によれば、信頼性を確保しながら生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る回転電機、および回転電機の固定子の製造方法について説明する。
【００１５】
本発明における回転電機の一例として、ハイブリット自動車に用いられる電動機を例に挙げて説明する。
【００１６】
なお、本実施例におけるハイブリット自動車用電動機は、車輪を駆動する駆動用のモータの機能と、車輪の回転に伴って発電をする発電機の機能の両方を有しており、このモータの機能と、発電機の機能とは、自動車の走行状態によって、切り替えるようになっている。
【００１７】
本発明に係る回転電機、および回転電機の固定子の製造方法を説明するに当たって、まず、図１〜図６を用いて本発明を適用する回転電機の構成について説明する。
【００１８】
図１〜図６は、ハイブリット自動車用の回転電機を示すもので、図１は、誘導型電動機の側面断面図、図２は、図１に図示の誘導型電動機の回転子の断面を斜視図であり、図３は、図１に図示の誘導型回転電機における各部品の展開斜視図である。
【００１９】
図１において、誘導型回転電機は、軸方向の一端側が開口している有底筒状のハウジング１と、このハウジング１の開口端を封止するカバー２とを有している。このハウジング１とカバー２は、複数本（例えば、６本）のボルト３によって締結されている。
【００２０】
また、このハウジング１の内側には、回転電機を冷却するための水を送通する水路２４を形成する水路形成部材２２が設けられている。
【００２１】
この水路形成部材２２の一端は、ハウジング１とカバー２とに挟持されて、ハウジング１とカバー２とによって固定されている。このようにハウジング１の内側に水路形成部材２２が取り付けることによつて、は、回転電機を冷却するための水を送通する水路２４を形成する水路形成部材２２がまた、水路２４が固定子４とハウジング１との間に形成される。ハウジング１と水路形成部材２２との間に水路２４が形成される。
【００２２】
このハウジング１の上側の外周壁面には、冷却水の取入口３２と、冷却水の排出口３４が設けられている。この取入口３２と排出口３４は、ハウジング１と水路形成部材２２との間に形成される水路２４に連通している。
【００２３】
したがって、冷却水は、この取入口３２から水路２４に取り入れられ、水路２４を通って回転電機を冷却して、この回転電機の冷却に用いられた冷却水は、排出口３４から外部に排出されるようになっている。
【００２４】
前述のように、ハウジング１の内周には、水路形成部材２２が設けられており、この水路形成部材２２の内側には、固定子４が焼き嵌め等の手段によって取り付け固定されている。
【００２５】
この固定子４は、固定子鉄心４１２と、固定子コイル４１３とによって構成されている。この固定子鉄心４１２には、図６，図７に示す如く、周方向等間隔に複数のスロット４１１が設けられている。また、この固定子コイル４１３は、３相に形成され、固定子鉄心４１２に設けられた各スロット４１１内に巻回されている。
【００２６】
本実施例においては、８極４８スロットで、固定子コイル４１３は、スター結線（Ｘ−Ｙ−Ｚ）によって結線されており、それぞれの相は一対の巻線部分が並列に接続された２Ｙ結線となっている。
【００２７】
また、固定子鉄心４１２の内周には、固定子鉄心４１２と対向するように微小な隙間を持って回転可能に、回転子５が配置されている。この回転子５は、シャフト６に固定されており、このシャフト６と一体に回転するようになっている。
【００２８】
このシャフト６は、ハウジング１に設けられた軸受として作用するボールベアリング７ｂと、カバー２に設けられた軸受として作用するボールベアリング７ａとに回転自在に支持されている。
【００２９】
カバー２側のベアリング７ａは、図３に示す略四角形状の固定板８によって固定されており、ハウジング１の底部側のベアリング７ｂは、ハウジング１の底部に設けられた凹部に固定されている。
【００３０】
また、シャフト６の一端は、ハウジング１に設けられた軸受として作用するボールベアリング７ｂに回転自在に支持され、シャフト６の他端は、カバー２側に設けられた軸受として作用するボールベアリング７ａで支持されており、カバー２より外側に突出している。このカバー２より外側に突出したシャフト６の他端には、プーリー１２が、スペーサ１０、スリーブ９を介してナット１１によって取り付けられている。
【００３１】
したがって、誘導型回転電機が車輪を駆動する駆動用のモータの機能として作用したときは、シャフト６の回転によってプーリー１２が回転し、このプーリー１２に懸架された図示しないベルトを走行させてシャフト６の回転力が外部に出力される。
【００３２】
また、誘導型回転電機が車輪の回転に伴って発電をする発電機の機能として作用したときは、エンジンの回転軸とプーリー１２に懸架される図示しないベルトを、エンジンの回転軸の回転によって走行させて、エンジンの回転軸の回転力がシャフト６に加えられる。このシャフト６がエンジンの回転軸とプーリー１２に懸架される図示しないベルトによって回転すると、シャフト６を回転し、回転子５が回転して発電する。
【００３３】
なお、スリーブ９の外周とプーリー１２の内周は、ハウジング１がわに向かって小径となる円錐形状となっている。このため、プーリー１２は、プーリー１２を固定するナット１１による締め込み力によって、シャフト６と強固に一体化され、一体的に回転できるようになっている。
【００３４】
回転子５は、図２に示す如く、回転軸方向に延びる導体バー５１１が等間隔に全周に渡って有している。この回転子５の導体バー５１１の回転軸方向両端には、各導体バー５１１を回転軸方向両端において短絡させるように一対の短絡環５１２が取り付けられている。このように回転子５は、短絡環５１２によって各導体バー５１１が連結された、かご型回転子を形成している。この導体バー５１１は、磁性体からなる回転子鉄心５１３に埋め込まれている。
【００３５】
なお、図２に示されている回転子５は、回転子鉄心５１３と導体バー５１１との関係を明示するために、回転軸に垂直な面で断面した断面構造を示しており、プーリー１２側の短絡環５１２とシャフト６が見えていない状態となっている。
【００３６】
回転子５の回転子鉄心５１３は、厚さ０.０５〜１ｍｍ程度の電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、この成形された電磁鋼板を積層してなる積層鋼板によって構成されている。そして、この回転子鉄心５１３には、図２および図３に示すように内周側に、略扇形の空洞部５１４が周方向等間隔に設けられており、回転子５の重量の軽量化を図っている。
【００３７】
また、回転子鉄心５１３の外周側には、それぞれの導体バー５１１が配置される複数の空間が設けられている。この回転子鉄心５１３は、固定子側に導体バー５１１を有しており、導体バー５１１の内側に磁気回路を作るための回転子ヨーク５３０を有している。
【００３８】
本実施の形態において、固定子４は、８極の固定子コイル４１３を有している。このように固定子４の固定子コイル４１３を８極にすると、固定子コイル４１３の極数が２極や４極の誘導電動機に比べ、回転子ヨーク５３０に形成される磁気回路の径方向の厚さを薄くすることができる。
【００３９】
この固定子４の固定子コイル４１３は、本実施の形態の８極より極数を増やす方が、回転子ヨーク５３０に形成される磁気回路の径方向の厚さを薄くできる。しかしながら、固定子４の固定子コイル４１３が、１２極以上では、出力および効率が低下してしまうという問題がある。
【００４０】
したがって、エンジン始動機能も含め車両走行用の回転電機は、固定子４の固定子コイル４１３を６極から１０極、特に８極あるいは１０極にするのが良好である。
【００４１】
固定子４のそれぞれの導体バー５１１および短絡環５１２は、アルミによって構成されており、回転子鉄心５１３にダイキャストによって一体となるように成形されている。
【００４２】
なお、回転子鉄心５１３の両端に配置された短絡環５１２は、回転子鉄心５１３から軸方向両端に突出するように設けられる。
【００４３】
また、ハウジング１の底部側には、シャフト６に固定され、このシャフト６の回転と共に回転する検出ロータ１３２が設けられている。この検出ロータ１３２は、歯車状に形成されており、この検出ロータ１３２の歯の対向位置に回転センサ１３が設けられている。この回転センサ１３は、検出ロータ１３２の歯を検出することによって、回転子５の位置や回転子５の回転速度を検知するための電気信号を出力する機能を有するものである。
【００４４】
次に、本実施例に係る誘導電動機の作動について、図１〜図６を用いて説明する。
【００４５】
図１〜図３は、前述の通りである。また、図４は、電気接続を説明するためのシステム図、図５は、固定子コイルにより発生する回転磁界の状態を示す図、図６は、回転子の回転速度が固定子鉄心で発生する回転磁界の回転速度より遅い場合の磁束の様子を示す図である。
【００４６】
まず、車輪およびエンジンを駆動する駆動用のモータとして機能する回転電機の力行運転について説明する。
【００４７】
図４において、例えば、１００Ｖ乃至６００Ｖの電圧に対応した高電圧用の二次電池６１２には、インバータ装置６２０の直流端子が、電気的に接続されている。また、インバータ装置６２０の交流端子には、固定子コイル４１３が電気的に接続されている。
【００４８】
いま、二次電池６１２からインバータ装置６２０に直流電力が供給されると、インバータ装置６２０からは、固定子鉄心４１２に巻回された３相の固定子コイル４１３に交流電力が供給される。
【００４９】
インバータ装置６２０から固定子鉄心４１２に巻回された３相の固定子コイル４１３に交流電力が供給されると、この交流電力の供給に伴って、固定子鉄心４１２からは、交流電力の周波数に基づく回転速度の回転磁界が発生する。
【００５０】
固定子鉄心４１２から発生する回転磁界の状態は、図５に示されている。この図５に図示の回転磁界の状態は、固定子４は、８極分布巻の固定子コイル４１３を有し、回転子５の影響を取り除くため仮想的に導体バー５１１を有していない一般の鉄心を配置した場合のシミュレーション結果を示している。
【００５１】
図５において、固定子鉄心４１２のスロット４１１の外周側には、コアバック４３０が設けられており、回転磁界の磁気回路を形成している。この図５に図示のシミュレーションでは、固定子コイル４１３が８極と極数が多いため、コアバック４３０における磁気回路の径方向の厚みを薄くすることができる。また、回転子５側における磁気回路の径方向の厚みも薄く形成されている。
【００５２】
図５に図示の如く、回転磁界が固定子コイル４１３に供給されると、回転子５は、この固定子コイル４１３に供給される交流周波数に基づいて回転する。
【００５３】
図４に示されるインバータ装置６２０は、要求されるトルクを発生するに必要な交流電流を発生し、固定子コイル４１３に供給する。このとき、回転子５の回転速度が回転磁界の回転速度に対して遅い状態では、導体バー５１１が固定子鉄心４１２に生じた回転磁界と鎖交し、ファラデーの法則により導体バー５１１に電流が流れる。
【００５４】
このように導体バー５１１に電流が流れることによって、回転子５には、フレミングの左手の法則に基づき、回転トルクが生じ、回転子５は回転する。
【００５５】
なお、回転子５の回転速度と固定子４の回転磁界の回転速度との差は、トルクの大きさに影響するので、速度差、すなわちすべりを適切に制御することが必要である。
【００５６】
そこで、回転子５の回転位置や回転速度を回転センサ１３の出力に基づいて検出して、インバータ装置６２０の切り替え周波数を制御して、固定子の固定子コイル４１３に供給する交流電流の周波数を制御する。
【００５７】
導体バー５１１を有する回転子５の回転速度が固定子鉄心４１２で発生する回転磁界の回転速度より遅い場合の磁束の状態のシミュレーション結果が、図６に示されている。
【００５８】
図６における誘導型回転電機の回転子５の回転方向は、反時計方向となっている。固定子４のスロット４１１に配置された固定子コイル４１３による磁束は、コアバック４３０および回転子鉄心５１３の回転子ヨーク５３０を含む磁気回路を通る。
【００５９】
また、回転子５の回転子鉄心５１３の磁束は、固定子鉄心４１２の磁束より回転子５の回転方向において遅れ側にシフトしている。
【００６０】
次に、回転電機が発電を行う発電機として機能する場合について説明する。
【００６１】
回転電機が発電を行う発電機として機能する場合というのは、シャフト６に固定されているプーリー１２から入力されるエンジン回転軸の回転力によって、シャフト６の回転と共に回転する回転子５の回転速度が、固定子４の固定子鉄心４１２に生じている回転磁界の回転速度より速い場合である。
【００６２】
もし、回転子５の回転速度が、固定子４の固定子鉄心４１２に生じている回転磁界の回転速度を上回ると、回転子５の導体バー５１１が回転磁界に対して鎖交するので回転子５に制動力が作用する。この回転子５に制動力が作用することで、固定子４の固定子コイル４１３に電力が誘起され、発電が行われる。
【００６３】
すなわち、図４におけるインバータ装置６２０が発生する交流電力の周波数を低くし、固定子４の固定子鉄心４１２に生じている回転磁界の回転速度を回転子５の回転速度より遅くすると、インバータ装置６２０からは、二次電池６１２に直流電力が供給される。
【００６４】
このような回転電機によって発生する電力は、固定子４の固定子鉄心４１２に生じている回転磁界の回転速度と、回転子５の回転側との差に基づくので、インバータ装置６２０の動作を制御することによって発電電力を制御することができる。
【００６５】
したがって、いま、回転電機の損失や無効電力などを無視すると、固定子４の固定子鉄心４１２に生じる回転磁界を回転子５の回転速度より速くすると、二次電池６１２からインバータ装置６２０を介して回転電機に電力が供給され、回転電機はモータとして機能することになる。
【００６６】
また、固定子４の固定子鉄心４１２に生じる回転磁界を回転子５の回転速度と同じにすると二次電池６１２と回転電機間の電力の送受は無くなる。さらに、固定子４の固定子鉄心４１２に生じる回転磁界を回転子５の回転速度より遅くすると、回転電機から二次電池６１２にインバータ装置６２０を介して電力が供給されることになる。
【００６７】
しかしながら、回転電機の損失や無効電力などを無視することができないので、実際には固定子４の固定子鉄心４１２に生じる回転磁界が回転子５の回転速度よりやや遅い状態で二次電池６１２から回転電機への電力の供給が無くなる。
【００６８】
次に、固定子４の詳細について、図４、図７〜図１３を用いて、説明する。
【００６９】
図４は、前述した通り、２Ｙ接続された固定子コイル４１３の接続図である。また、図７は、固定子の斜視図、図８は、固定子コイルを構成するための連続した１本分のコイルの斜視図、図９は、１相分のコイルの斜視図、図１０は、固定子の正面図、図１１は、固定子の側面図、図１２は結線図、図１３は、固定子のスロット番号と固定子コイルを構成するコイルの関係を示す図である。
【００７０】
図７に示される固定子４は、周方向に等間隔に４８個のスロット４１１が形成された固定子鉄心４１２と、スロット４１１に巻回された固定子コイル４１３とを備えて構成されている。
【００７１】
固定子鉄心４１２は、例えば、厚さ０.０５〜１ｍｍ程度の電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなり、周方向に等間隔の放射状に配置された複数のスロット４１１が形成されている。この実施例ではスロットの数は４８個である。
【００７２】
これらのスロット４１１間には、ティース４１４が設けられており、それぞれのティース４１４は、環状のコアバック４３０と一体化されている。すなわち、各ティース４１４とコアバック４３０が一体成形されている。
【００７３】
また、スロット４１１の内周側は、開口しており、この開口部分から固定子コイル４１３を構成するコイルが挿入されるようになっている。スロット４１１の内周側の開口の周方向の幅は、コイルが装着される各スロットのコイル装着部とほぼ同等もしくは、コイル装着部よりも若干大きな幅となるように、オープンスロットに成形されている。
【００７４】
しかし、コイルの内周側への移動を阻止するために、各ティース４１４の先端側には保持部材４１６が装着されるようになっている。なお、この保持部材４１６は、樹脂等の非磁性体、もしくは非磁性金属材で作られており、ティース４１４の先端側の周方向両側面に軸方向に延びるように形成された保持溝４１７内に軸方向から装着されるようになっている。
【００７５】
次に、固定子コイル４１３について、図８および図９に基づいて説明する。
【００７６】
本実施例においては、３相の固定子コイル４１３を備えているが、そのうちの１相について説明する。
【００７７】
なお、本実施例における固定子コイル４１３は、平角線と呼ばれる断面形状が略四角形状で外周が絶縁被膜で覆われた導体を使用しており、巻回された状態での前記導体の断面の四角形状は、固定子鉄心４１２の周方向が長く、径方向が短くなっている。
【００７８】
また、固定子コイル４１３の導体の表面は、絶縁のための被覆が施されている。
【００７９】
固定子コイル４１３の結線については、図４に示されている。
【００８０】
図４において、本実施例における固定子コイル４１３は、２個のスター結線を有している。すなわち、図４において２個のスター結線をＹ１結線とＹ２結線とすると、Ｙ１結線は、Ｕ相巻線Ｙ１ＵとＶ相巻線Ｙ１ＶとＷ相巻線Ｙ１Ｗとを有している。また、Ｙ２結線は、Ｕ相巻線Ｙ２ＵとＶ相巻線Ｙ２ＶとＷ相巻線Ｙ２Ｗとを有している。このＹ１結線とＹ２結線は、並列に接続されており、それぞれの中性点は接続されている。
【００８１】
Ｙ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕは、直列接続されているコイルＵ１１とコイルＵ１２とコイルＵ１３とコイルＵ１４とによって構成されている。また、Ｙ２結線のＵ相巻線Ｙ２Ｕは、直列接続されているコイルＵ２１とコイルＵ２２とコイルＵ２３とコイルＵ２４とによって構成されている。
【００８２】
Ｙ１結線のＶ相巻線Ｙ１Ｖは、直列接続されているコイルＶ１１とコイルＶ１２とコイルＶ１３とコイルＶ１４とによって構成されている。また、Ｙ２結線のＶ相巻線Ｙ２Ｖは、直列接続されたコイルＶ２１とコイルＶ２２とコイルＶ２３とコイルＶ２４とによって構成されている。
【００８３】
Ｙ１結線のＷ相巻線Ｙ１Ｗは、直列接続されたコイルＷ１１とコイルＷ１２とコイルＷ１３とコイルＷ１４とによって構成されており、Ｙ２結線のＷ相巻線Ｙ２Ｗは、直列接続されたコイルＷ２１とコイルＷ２２とコイルＷ２３とコイルＷ２４とによって構成されている。
【００８４】
このコイルＵ１１からコイルＷ２４は、図４に示す如く、それぞれ二組のコイルを有している。
【００８５】
この図４において、例えば、コイルＵ１１は、コイル２とコイル１の直列接続で構成されている。図４中、コイルＵ１１のコイル２とコイル１に表示されている数字（例えば、１，２）は、コイルが挿入されている回転子側のスロット番号を示している。
【００８６】
すなわち、コイルＵ１１は、スロット番号２のコイルとスロット番号１のコイルの直列接続となっている。同様に、コイルＵ１２は、スロット番号３８のコイルとスロット番号３７のコイルの直列接続となっている。
【００８７】
以下、同様に、図４のコイルに表示される番号は、挿入されている回転子側スロットの番号を表している。そして、最後のコイルＷ２４は、スロット番号１１のコイルとスロット番号１２のコイルの直列接続となっている。
【００８８】
次に、固定子コイル４１３について、図８および図９を用いて説明する。
【００８９】
前述したＹ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕと、Ｙ１結線のＶ相巻線Ｙ１Ｖと、Ｙ１結線のＷ相巻線Ｙ１Ｗと、Ｙ２結線のＵ相巻線Ｙ２Ｕと、Ｙ２結線のＶ相巻線Ｙ２Ｖと、Ｙ２結線のＷ相巻線Ｙ２Ｗとは、それぞれ同様の構造を有しているので、Ｙ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕを代表例として図８を用いて説明する。
【００９０】
図８において、Ｙ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕは、コイルＵ１１とコイルＵ１２とコイルＵ１３とコイルＵ１４を直列に接続して構成されている。このコイルＵ１１とコイルＵ１２とコイルＵ１３とコイルＵ１４は、それぞれが等間隔に配置されている。したがって、コイルＵ１１とコイルＵ１２とコイルＵ１３とコイルＵ１４の各コイルは機械角で９０°の間隔に配置されている。
【００９１】
コイルＵ１１は、コイル４１３１ａと、コイル４１３１ｂの２つのコイルを有している。そして、このコイル４１３１ａは、スロット２の回転子側とスロット７の底側を周回する構造をしている。すなわち、コイル４１３１ａの周回は、スロット２とスロット７を対として複数回（本実施例においては、３回）、周回する構造をしている。
【００９２】
したがって、これらスロット２の回転子側とスロット７の底側の周回は、連続した導線で行われるので、周回するコイルＵ１１の場合は、接続作業の必要が無い。
【００９３】
コイルＵ１１を構成するコイル４１３１ｂは、本実施例においては、スロット１の回転子側とスロット６の底側を３回周回する構造をしている。これらのコイル４１３１ａと、コイル４１３１ｂは、それぞれ２つのスロット間を周回する構造を有している。そして、それぞれのコイルにおける一方のスロットでは、これらのコイル４１３１ａ、コイル４１３１ｂは、回転子側に配置され、他のスロットではスロットの底側に配置されている。
【００９４】
コイル４１３１ａと、コイル４１３１ｂとは、コイル間接続線４１３４によって直列に接続されている。この直列接続の部分も連続した導線で構成されており、特別な接続作業は不要である。２つのスロットを周回するこれらの周回部分であるコイル４１３１は、固定子４の固定子鉄心４１２に装着された状態では、略亀甲形状となっており、コイルエンドにおいて一方のスロット４１１の回転子５側である内周側と他方のスロットの底側である外周側を跨ぐように巻回されている。
【００９５】
一方のスロットであるスロット２やスロット１と他のスロットであるスロット７やスロット６の間隔は、固定子４のスロット数と極数とに基づいて定まる重ね巻き方式で巻回されている。
【００９６】
周回構造をなしているコイル４１３１ａ，コイル４１３１ｂは、連続した導体で作られており、更に、以下に説明する方法によれば、コイル４１３１ａやコイル４１３１ｂの２つのコイルを繋ぐコイル間接続線４１３４も連続した導体で作ることが可能となる。、
このため本実施例によると、固定子コイルのターン数が増加しているが、接続箇所の増加は抑えられている。
【００９７】
図８において、周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂの２つのコイルは、組をなしており、この組を単位として、周方向に離れた複数箇所、９０°の間隔で４箇所、に等間隔で配置されている。
【００９８】
周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組における渦巻き部の内周側から延びるコイルと、他の周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組における外周側から延びるコイルとは、コイルエンドの各頂部同士を接続する構造となっており、このコイルエンドの各頂部同士は、渡り線４１３２によって接続されている。
【００９９】
なお、本実施例においては、周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組における渦巻き部の内周側から延びるコイルと、他の周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組における渦巻き部の外周側から伸びるコイルとが、連続するように巻回されているので、隣り合うように成形された４対の周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組は、１本の連続した導体からなるコイルによって成形されている。
【０１００】
また、渡り線４１３２の部分は、固定子４の軸方向一端側だけに設けられており、固定子４の固定子鉄心４１２の外周側から該固定子鉄心４１２の内周側に横断するように収束している。
【０１０１】
図８に示されている１本のコイルは、１相分（Ｕ相分）の固定子コイル４１３の半分であり、１相（Ｕ相）を構成する固定子コイル４１３は、図９に示す如く、図８で説明したＹ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕと同じ構造を持つＹ２結線のＵ相巻線Ｙ２Ｕを周方向に、Ｙ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕに対して機械角で４５°ずらして配置した構成となっている。
【０１０２】
同じように成形されたコイル成形体の周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組が機械角で４５°シフトして配置されている。このコイルＵ１１を構成するコイル４１３１ａは、スロット２の回転子５側に配置され、コイルＵ１１を構成するコイル４１３１ｂは、スロット１の回転子５側に配置される。
【０１０３】
また、コイル成形体の周回部分であるコイル４１３１ａと，コイル４１３１ｂのコイル組が機械角で４５°シフトした配置となるコイルＵ２１のコイル４１３１ａは、スロット４４の回転子５側とスロット１の底側を周回する構造となる。また、コイルＵ２１を構成するコイル４１３１ｂは、スロット４３の回転子５側とスロット４８の底側を周回する構造となる。
【０１０４】
図９に示す如く、コイル成形体である固定子コイル４１３を周方向に１５°と３０°ずらした形で配置すると、３相分のコイル成形体である固定子コイル４１３が形成される。このように、本実施例においては、３相分の固定子コイル４１３を固定子鉄心４１２に接続点数の少ないかたちで巻回することができる。
【０１０５】
また、それぞれのコイル成形体における渡り線４１３２の部分は、図１０に示すように、固定子鉄心４１２の外周側と内周側を跨ぐように配置されている。このため、コイル成形体における渡り線４１３２は、全体として、略渦巻き状に構成されることになる。
【０１０６】
スター接続の中性点となる箇所については、渡り線４１３２が連続したコイルではなく、各コイルの端末と別に設けた渡り線とをＴＩＧ溶接等で接続する必要がある。
【０１０７】
なお、この中性点となる渡り線４１３２についても、図１０に示す如く、固定子鉄心４１２の外周側と内周側を跨ぐように配置してある。このような構造をとることで、固定子コイルが規則的な構造で配置され、空間を効率よく利用することとなり、結果として回転電機の小型化が可能となる。
【０１０８】
スロットと固定子コイル４１３を構成するコイルの配置関係を示す図が図１３に示されている。
【０１０９】
図１３において、スロット番号の欄４４２は、スロット番号を示し、４８個のスロットを予め定めたスロットを基準とし、そのスロットから順に付した番号を示している。そして、図４に図示の固定子コイル４１３を構成するコイルＵ１１からコイルＷ２４の各コイルは、図１３に図示の回転子５側に配置されるスロット番号で付したコイルによって構成されている。コイルＵ１１からコイルＷ２４の各コイルを構成するコイルとスロットとの関係は、図１３に図示の欄４４２の下側に示されている。
【０１１０】
図１３に図示の欄４４２において、コイルＷ１３は、スロット番号２９と３０であることを示している。すなわち、これはスロット番号２９の回転子５側に配置されたコイルとスロット番号３０の回転子５側に配置されたコイルとの直列接続でコイルＷ１３が構成されていることを示している。このことは、図４に図示のコイルＷ１３を構成するコイルを、コイル番号２９と３０としても示されている。
【０１１１】
また、図１３に図示の欄４４２において、コイルＵ２２は、スロット番号３１と３２であることを示している。すなわち、これはスロット番号３１の回転子５側に配置されたコイルとスロット番号３２の回転子５側に配置されたコイルとの直列接続でコイルＵ２２が構成されていることを示している。このことは、図４に図示のコイルＵ２２を構成するコイルを、コイル番号３１と３２としても示されている。
【０１１２】
図８においては、コイルＵ１１は、スロット番号１とスロット番号２となっている。これはスロット番号１の回転子５側に配置されたコイル４１３１ｂとスロット番号２の回転子５側に配置されたコイル４１３１ａとの直列接続でコイルＵ１１が構成されていることを示しており、このことは、図４に図示のコイルＵ１１を構成するコイルを、コイル番号１とコイル番号２としても示されている。
【０１１３】
固定子コイルの相とその相における配置の順番が図１３の欄４４４に示されている。
【０１１４】
コイルＵ１１は、図１３の欄４４２に示す如く、スロット番号１と２である。このことは、スロット番号１とスロット番号２に配置されたコイル４１３１ｂとコイル４１３１ａとの直列接続で構成されていることを示している。そして、図１３に図示の欄４４４において、コイルＵ１１は、共に「Ｕ１」と記されている。これは、固定子コイル４１３におけるＵ相の１番目の配置すなわちＵ相の基準位置に配置されていることを示している。
【０１１５】
また、図１３に図示の欄４４４において、コイルＵ２１は、共に「Ｕ２」と記されている。これは、固定子コイル４１３のＵ相の２番目すなわちＵ相の基準位置から機械角で４５°の位置に配置されていることを示している。
【０１１６】
同様に、図１３に図示の欄４４４において、コイルＵ１２は、共に「Ｕ３」と記されている。これは、固定子コイル４１３のＵ相の３番目すなわちＵ相の基準位置から機械角で９０°の位置に配置されていることを示している。
【０１１７】
これらの点については、Ｙ１結線のＵ相巻線Ｙ１Ｕの接続状態を説明する図８において既に説明したとおりである。
【０１１８】
固定子コイル４１３のＶ相のコイルＶ１１は、固定子コイル４１３のＵ相のコイルＵ１１を基準として機械角で１５°シフトして配置されている。すなわち、図１３に図示の欄４４４に示される「Ｖ２」のコイルＶ２１は、固定子コイル４１３のＵ相のコイルＵ１１の基準位置に対して機械角で１５°シフトした位置のコイルＶ１１を基準とし、コイルＶ１１の位置から機械角で４５°シフトした位置にある。
【０１１９】
固定子コイル４１３のＶ相のコイルは、全てコイルＶ１１を基準とするので、固定子コイル４１３のＵ相のコイルに対して１５°シフトしている。
【０１２０】
同様に、固定子コイル４１３のＷ相のコイルＷ１１は、固定子コイル４１３のＵ相のコイルＵ１１の位置から機械角で３０°シフトしているので、固定子コイル４１３のＷ相のコイルは、全て固定子コイル４１３のＵ相のコイルに対して３０°シフトしている。
【０１２１】
次に、図１３に図示の欄４４６について説明する。
【０１２２】
本実施例において、周回するコイル４１３１は、２つのスロットを通して周回する構造となっている。すなわち、図８に示されるコイル４１３１ａは、スロット２とスロット７を通して周回し、コイル４１３１ａが回転子５側の配置となる一方のスロットは、２番、コイル４１３１ａが奥側の配置となる他方のスロットは、７番となる。
【０１２３】
図１３に図示の欄４４２は、一方のスロット番号であるのに対して、図１３に図示の欄４４６は、他方のスロット番号を示している。
【０１２４】
すなわち、図１３に図示の欄４４２のスロット番号２の図１３に図示の欄４４６は「７」でとなっている。これはスロット番号２を一方のスロットとスロット番号７を他方のスロットとしてコイルが周回していることを示している。
【０１２５】
以下、図１３に図示の欄４４２と図１３に図示の欄４４６は、同様に周回するコイルの一方と他方のスロットを示している。
【０１２６】
図１３に図示の欄４４８は、図１３に図示の欄４４２に示すスロット番号の奥に位置するコイルの相およびその相におけるコイルの配置の順番を示している。
【０１２７】
図１３に図示の欄４５０は、図１３に図示の欄４４８に記載のコイルの周回するスロットを示している。図１３に図示の欄４５０では、例えば、図１３に図示の欄４４２のスロット番号２の奥に配置されるコイルがＶ相の２番目に位置するコイルであることを示している。また、図１３に図示の欄４５０に記載の「４５」は、スロット番号２の奥に配置されているコイルは、一方のスロット番号が「４５」、他方のスロット番号が「２」の２つのスロットを通して周回していることを示している。
【０１２８】
いま、図１３に図示の欄４４２のスロット番号４５を見ると、図１３に図示の欄４４６は「２」と記載されている。この記載は、前記と同じコイルを指している。すなわち、一方のスロット番号「４５」と他方のスロット番号２を通して周回するコイルがＶ相の２番目に配置されたコイルであることを示している。
【０１２９】
図１２には、このように結線された最終的な固定子コイル４１３の結線状態が示されている。
【０１３０】
なお、図１２における周回部分４１３１は、１周分で表示されているが、実際には前述したとおり、３周分周回している。
【０１３１】
また、図１２における周回部分４１３１の中央に表示されている番号は、スロット番号であり、コイルが破線となっているところは、スロット４１１における内周側、つまり、スロット開口側に位置するコイルであり、コイルが実線となっているところは、スロット４１１における外側、つまり、スロット底部側に位置するコイルを示している。
【０１３２】
さらに、図１２において、線同士の交点が丸で表示されている箇所が溶接による接続が必要な箇所である。この図１２から明らかなように、溶接によって接続する必要がある箇所は、９箇所だけとなっている。
【０１３３】
図４と図１３における説明における構造では、各スロットには径方向に複数の導体が並んで配置されており、２つのスロットを通してこれらの導体が周回する形状のコイルを形成している。
【０１３４】
この周回するコイルは、連続する導体で構成されているので、本実施例においては、ターン数が増えているが、接続点数の増加が抑えられている。また、本実施例においては、各スロットの周方向には１つの導体が挿入されているのみである。
【０１３５】
さらに、本願発明は、以下で説明する如く、本実施例の構造は製造が容易である。また、導体は、周方向に広く径方向に薄い形状となるので、漏れ磁束によるスロット内の導体に生じる渦電流が抑えられる構造となっている。このため本実施例においては、回転電機の効率が向上し、発熱が抑えられる。
【０１３６】
また、図１１に示すように、これらの渡り線４１３２の部分は、固定子４の軸方向一端側の略同一平面上に位置するようになっていることからコイルエンドをできるだけ短くすることができる。
【０１３７】
前述の通り、本実施例では回転方向において、コイルエンドの外側に渡り線が配置されており、全体として整然とした配置となっており、回転電機全体が小型化となる。また、電気的な絶縁等の点でも信頼性が確保できる。特に最近自動車駆動用の回転電機は使用電圧が高く、１００Ｖを超えるものが多くあり、場合によっては４００Ｖあるいは６００Ｖの電圧がかかることがあり、固定子コイルの線間の信頼性が重要である。
【０１３８】
さらに、前記実施例では、複数回巻回されたコイル４１３１ａと同じく複数回巻回されたコイル４１３１ｂとをコイル間接続線４１３４で接続している。このコイル間接続線４１３４の外側に渡り線が配置されており、全体として整然とした配置となっている。上述と同様にこれにより回転電機全体が小型化となる。また電気的な絶縁等の点でも信頼性が確保できる。
【０１３９】
［第１実施例］
次に、図１４〜図１７および図２５に基づいて、固定子の第１実施例について詳細に説明する。
【０１４０】
図１４は、第１実施例固定子の部分拡大斜視図で、図１５は、回転軸方向に垂直な面で断面した固定子スロット部の拡大断面図で、スロットにスロット絶縁物４１８１を挿入した状態を示すものである。
【０１４１】
図１６は、図１５に図示の状態から略方形の固定子コイル４１３を挿入した拡大断面図で、図１７は、図１６に図示の状態から保持部材４１６１を挿入した拡大断面図で、図２５は、保持部材４１６１の形状を示す図である。
【０１４２】
図１４において、固定子４は、周方向に等間隔に４８個のスロット４１１が形成された固定子鉄心４１２と、スロット４１１に巻回された固定子コイル４１３とを備えて構成されている。
【０１４３】
この固定子４には、図１４に示す如く、固定子鉄心４１２のスロット４１１に固定子コイル４１３が巻き回されている。この固定子鉄心４１２のスロット４１１の壁面には、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２の絶縁距離が保たれるように、スロット絶縁物４１８１と保持部材４１６１が装着されている。
【０１４４】
次に、図１５〜図１７および図２５に基づいて、固定子の絶縁構成について説明する。
【０１４５】
図１５に図示のように固定子鉄心４１２のスロット部には、スロット絶縁物４１８１が事前に挿入される。
【０１４６】
このスロット絶縁物４１８１の幅方向の寸法は、スロット絶縁物４１８１の挿入時に、スロット幅方向にほぼ一致するように形成されており、保持部材装着溝４２６の形状に沿って形成されてはいない。また、スロット絶縁物４１８１の固定子径方向寸法は、先端が固定子内径にほぼ一致するように設定されている。
【０１４７】
図１５に図示の状態において、図１６に示す如く、スロット４１１に固定子コイル４１３を挿入する。
【０１４８】
この固定子コイル４１３の挿入に当たって、固定子内径側より固定子コイル４１３を挿入する場合、スロット絶縁物４１８１が、図１５に図示する状態になっていることにより、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２が接触することにより発生する傷を防止することができる。
【０１４９】
固定子コイル４１３をスロット４１１に挿入した後は、図１７に示す如く、保持部材４１６１をスロット絶縁物４１８１の内側に回転軸方向より挿入する。
【０１５０】
この保持部材４１６１をスロット絶縁物４１８１の内側に挿入するにあたって、保持部材４１６１の幅は、スロット絶縁物４１８１の内側幅方向寸法よりも大きく設定されている。
【０１５１】
また、保持部材４１６１の挿入方向先端は、図２５に示すように先細り形状となっている。このため、スロット絶縁物４１８１は、図１７に図示の保持部材装着溝４２６に沿うように成形され、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２の絶縁距離が保たれる。
【０１５２】
このように構成することにより、固定子コイル４１３を挿入後にスロット絶縁物４１８１の開口部を折り返す必要性がなくなり、信頼性を確保しながらも生産性を向上させることができる。
【０１５３】
［第２実施例］
次に、図１８に基づいて、固定子の第２実施例について詳細に説明する。
【０１５４】
図１８は、固定子の第２実施例を示す回転軸方向に垂直な面で断面した固定子スロット部の拡大断面図である。
【０１５５】
なお、第１実施例と共通する部品、部位については、同一の称呼、同一の符号でが付してある。
【０１５６】
固定子コイル４１３をスロット４１１に挿入した後は、図１８に示す如く、保持部材４１６２をスロット絶縁物４１８１の内側に回転軸方向より挿入する。
【０１５７】
この保持部材４１６２をスロット絶縁物４１８１の内側に挿入するにあたって、保持部材４１６２は、幅方向両端を折り返して形成されている。この保持部材４１６２は、薄い材料で構成しても剛性を得ることができ、さらに幅方向両端を折り返すことによりスロット絶縁物４１８１に接触する部分が角でなくなる。このため、スロット絶縁物４１８１を傷つけて絶縁性能を低下させるといった問題点を生じない。
【０１５８】
保持部材４１６２の幅方向両端の折り返した後の幅は、スロット絶縁物４１８１の内側幅方向寸法よりも大きく設定されており、さらに、図２６に図示の如く、挿入方向先端が先細り形状となっている。このため、スロット絶縁物４１８１は、図１８に図示の保持部材装着溝４２６に沿うように成形され、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２の絶縁距離が保たれる。
【０１５９】
このように構成することにより、固定子コイル４１３を挿入後にスロット絶縁物４１８１の開口部を折り返す必要性がなくなり、信頼性を確保しながらも生産性を向上させることができる。
【０１６０】
［第３実施例］
次に、図１９〜図２２に基づいて、固定子の第３実施例について詳細に説明する。
【０１６１】
図１９は、固定子の第３実施例を示す固定子の部分拡大斜視図、図２０は予備成形された固定子コイル４１３の斜視図で、２連続分のみを示す。
【０１６２】
図２１は、図２０に図示の固定子コイル４１３にスロット絶縁物４１８２を取り付けた状態の斜視図で、図２２は、図２１に図示の固定子コイル４１３に対して本成形を行い、固定子鉄心４１２に挿入できる状態にした状態を示す図である。
【０１６３】
なお、第１実施例と共通する部品、部位については、同一の称呼、同一の符号でが付してある。
【０１６４】
図１９において、固定子４は、周方向に等間隔に４８個のスロット４１１が形成された固定子鉄心４１２と、スロット４１１に巻回された固定子コイル４１３とを備えて構成されている。
【０１６５】
この固定子４には、図１９に示す如く、固定子鉄心４１２のスロット４１１に固定子コイル４１３が巻き回されている。そして、図１９に示す固定子４には、固定子コイル４１３が巻き回されており、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２、同じスロットに巻き回されるコイルのスロット底側挿入部４１３６とコイルのスロット開口部側挿入部４１３７の絶縁距離が保たれるように、スロット絶縁物４１８２が装着されている。
【０１６６】
次に、図２０〜図２２に基づいて、固定子の絶縁構成について説明する。
【０１６７】
図２０は予備成形された固定子コイル４１３の斜視図で、図２１は、図２０に図示の予備成形された固定子コイル４１３に対してスロット底側挿入部４１３６とスロット開口部側挿入部４１３７にそれぞれスロット絶縁物４１８２を取り付けた状態の斜視図で、図２２は、スロット絶縁物４１８２の上からスロット底側挿入部４１３６及び開口部側挿入部４１３７を治具で固定し、スロット開口部側を回転軸に対して反時計回り方向に移動させることにより本成形を実施した状態を示す図である。
【０１６８】
図２０に図示の予備成形された固定子コイル４１３に対してスロット底側挿入部４１３６とスロット開口部側挿入部４１３７に、図２１に示す如く、それぞれスロット絶縁物４１８２を取り付ける。
【０１６９】
そして、図２２に図示の如く、スロット絶縁物４１８２の上からスロット底側挿入部４１３６及び開口部側挿入部４１３７を治具で固定し、スロット開口部側を回転軸に対して反時計回り方向に移動させることにより本成形を実施する。
【０１７０】
これによって、固定子４への挿入時の傷を防ぐと共に、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２の絶縁距離が保たれる。
【０１７１】
また、同じスロットに巻き回されるコイルのスロット底側挿入部４１３６とコイルのスロット開口部側挿入部４１３７を絶縁することにより、異相間にかかる電圧が大きい場合でも信頼性を確保することができる。
【０１７２】
以上の構成により、固定子コイル４１３を挿入後にスロット絶縁物４１８２の開口部を折り返す必要性がなくなり、信頼性を確保しながらも生産性を向上させることができる。
【０１７３】
［第４実施例］
次に、図２０、図２３、図２４に基づいて、第４実施例の固定子の絶縁構成について説明する。
【０１７４】
図２０は予備成形された固定子コイル４１３の斜視図で、図２３は、図２０に図示の予備成形された固定子コイル４１３に対してスロット底側挿入部４１３６とスロット開口部側挿入部４１３７にそれぞれスロット絶縁物４１８３を取り付けた状態の斜視図、図２４は、図２３に図示の固定子コイル４１３に対して本成形を行い、固定子鉄心４１２に挿入できる状態にした状態を示す図である。
【０１７５】
図２３において、図２０に図示の予備成形された固定子コイル４１３に対してスロット底側挿入部４１３６とスロット開口部側挿入部４１３７にそれぞれスロット絶縁物４１８３を取り付ける。
【０１７６】
このスロット絶縁物４１８３は、少なくとも本成形時にコイル内側に当たる予備成形された固定子コイル４１３の側面部回転軸方向寸法が、固定子鉄心４１２と固定子コイル４１３の絶縁距離を確保できる寸法よりも長く設定されている。
【０１７７】
予備成形された固定子コイル４１３に対してスロット底側挿入部４１３６とスロット開口部側挿入部４１３７にそれぞれスロット絶縁物４１８３を取り付けると、図２４において、スロット絶縁物４１８３の上からスロット底側挿入部４１３６及び開口部側挿入部４１３７を治具で固定し、スロット開口部側を回転軸に対して反時計回り方向に移動させることにより本成形を実施する。
【０１７８】
このように本成形の前にスロット絶縁物４１８３を固定子コイル４１３に取り付けることにより、固定子４への挿入時の傷を防ぐと共に、固定子コイル４１３と固定子鉄心４１２の絶縁距離が保たれる。
【０１７９】
また、同じスロットに巻き回されるコイルのスロット底側挿入部４１３６とコイルのスロット開口部側挿入部４１３７を絶縁することにより、異相間にかかる電圧が大きい場合でも信頼性が確保できる。
【０１８０】
さらに、スロット絶縁物４１８３は、少なくとも本成形時にコイル内側に当たる寸法が長く設定されているため、コイルエンドにおける成形時の傷、同相内及び異相間の絶縁も実現できる。
【０１８１】
以上の構成により、固定子コイル４１３を挿入後にスロット絶縁物４１８２の開口部を折り返す必要性がなくなり、信頼性を確保しながらも生産性を向上させることができる。
【０１８２】
このように本願発明に係る実施の形態で説明する回転電機は、自動車の駆動用モータに適用すると比較的小型であるにもかかわらず比較的大きな出力が得られ、また生産性も向上できる効果を備えている。
【０１８３】
また、本願発明に係る実施の形態は、固定子コイルの導体として断面が円形の導体のみならず、断面が略矩形形状の導体を使用でき、スロット内の占積率を向上できることから、回転電機の効率を向上することができる。
【０１８４】
従来の回転電機では、導体断面が略矩形形状の導体を使用すると固定子のスロットに導体を挿入後に絶縁すべき箇所が多く、生産性の観点で問題があったが、本願発明の実施の形態は、導体をスロットに挿入後に絶縁する工程を大幅に削減もしくは省略できるので、信頼性が高く生産性も向上することができる。
【０１８５】
本願発明に係る実施の形態では、連続巻コイルの重ね巻きされた部分が連続線からなり、重ね巻きされた部分コイルは一つのスロットと他のスロットとを周回するように配置され一つのスロットでは径方向における内側を、他のスロットでは径方向における外側に配置され、コイルエンドにおいて前記スロットの内側から外側にあるいは外側から内側に移るように巻回されている。
【０１８６】
このような配置とすることにより、本願発明に係る実施の形態によれば、連続巻コイルは規則的に配置され、コイルのターン数を増やすことができ、コイルのターン数の増加に対し電気的接続点の増加を抑えることが可能である。
【０１８７】
また、本願発明に係る実施の形態によれば、コイルのターン数を増やしても回転機の形状の大型化を抑えることができる。
【０１８８】
本願発明に係る実施の形態では、各スロットには回転軸に対する径方向に複数で周方向には１個の導体を配置すると共に、周方向に隣接するスロットに同相で同方向の電流を流すように接続された導体を配置している。
【０１８９】
このような固定子コイルの配置により、本願発明に係る実施の形態によれば、生産性が向上する構造の回転電機を提供できる。
【０１９０】
また、本願発明に係る実施の形態によれば、隣接するスロットに配置された同相の巻線を直列接続し、この直列接続された同相直列巻線を単位巻線として、固定子コイルの接続を行うことで、固定子コイルの電気的なバランス良くなる効果がある。
【０１９１】
本願発明に係る実施の形態では、固定子コイルは永久磁石型回転機にもまた誘導型回転電機にも使用可能である。
【０１９２】
本願発明に係る実施の形態においては、誘導型回転電機として使用される場合の一例を示し、誘導型回転電機は８極としているが、この誘導型回転電機の極数を６極以上、特に８極や１０極とすることで、固定子鉄心のコアバックの磁路の径方向厚さを薄くすることができる。
【０１９３】
また、本願発明に係る実施の形態は、回転子に関しても同様に６極以上、特に８極や１０極とすることで、回転子ヨークの磁路の径方向厚さを薄くできる。
【０１９４】
極数を多くすると回転子のかご型導体との関係で効率が低下することとなり、自動車の駆動系に使用する回転電機としては、６極から１０極が良く、その中で８極から１０極がよりすぐれており、８極が非常に良い。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】電動機の側面断面図である。
【図２】回転子の断面を斜視図にしたものである。
【図３】電動機における各部品の斜視図である。
【図４】電気接続を説明するためのシステム図である。
【図５】固定子コイルにより発生する回転磁界の状態を示す図である。
【図６】回転子の回転速度が固定子鉄心で発生する回転磁界の回転速度より遅い場合の磁束の様子を示す図である。
【図７】固定子の斜視図である。
【図８】固定子コイルを構成するための連続した１本分のコイルの斜視図である。
【図９】１相分のコイルの斜視図である。
【図１０】固定子の正面図である。
【図１１】固定子の側面図である。
【図１２】固定子コイルの結線図である。
【図１３】固定子のスロット番号と固定子コイルを構成するコイルの関係を示す図である。
【図１４】第１実施例の固定子部分拡大斜視図である。
【図１５】第１実施例において固定子スロットにスロット絶縁物を挿入した状態の部分拡大断面図である。
【図１６】第１実施例において固定子スロットにスロット絶縁物と固定子コイルを挿入した状態の部分拡大断面図である。
【図１７】第１実施例において固定子スロットにスロット絶縁物と固定子コイル、保持部材を挿入した状態の部分拡大断面図である。
【図１８】第２実施例において固定子スロットにスロット絶縁物と固定子コイル、保持部材を挿入した状態の部分拡大断面図である。
【図１９】第３実施例の固定子部分拡大斜視図である。
【図２０】第３実施例における固定子コイルの斜視図である。
【図２１】第３実施例におけるスロット絶縁物を取り付けた固定子コイルの斜視図である。
【図２２】第３実施例におけるスロット絶縁物を取り付け、本成形を行った固定子コイルの斜視図である。
【図２３】第４実施例におけるスロット絶縁物を取り付けた固定子コイルの斜視図である。
【図２４】第４実施例におけるスロット絶縁物を取り付け、本成形を行った固定子コイルの斜視図である。
【図２５】第１実施例における保持部材の形状を示す。
【図２６】第２実施例における保持部材の形状を示す。
【符号の説明】
【０１９６】
４１１………………………………………………スロット
４１２………………………………………………固定子鉄心
４１３………………………………………………固定子コイル
４……………………………………………………固定子
５……………………………………………………回転子
４１３３……………………………………………コイルの直線部分
４１３１……………………………………………コイルの周回部分
７ａ，７ｂ…………………………………………ボールベアリング（軸受）
４１３２……………………………………………渡り線
４１６，４１６１，４１６２，４１６３………保持部材
４１８１，４１８２………………………………スロット絶縁物
４２６………………………………………………保持部材装着溝
４１３６……………………………………………コイルのスロット底側挿入部
４１３７……………………………………………コイルのスロット開口部側挿入部
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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