同芯カセット式回転電機ステータ
【課題】同芯カセット式回転電機ステータにおいて、小型化を図ることである。
【解決手段】ステータ１０は、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カセット環状部１８，２０，２２とを含む。各相のカセット環状部１８，２０，２２は、ステータコア１４に巻装され、互いに環状に接続される複数の導体カセットコイル１６を含む。各相のカセット環状部１８，２０，２２において、複数の導体カセットコイル１６に設けられた径方向導出部７０，９０は、外周部に設けられた複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにより接続する。３相のカセット環状部１８，２０，２２は、外周部に設けられた複数の中性点バスバーにより接続する。複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが配置される周方向バスバー配置部３８において、同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び中性点バスバーは階段形状に形成する。
【解決手段】ステータ１０は、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カセット環状部１８，２０，２２とを含む。各相のカセット環状部１８，２０，２２は、ステータコア１４に巻装され、互いに環状に接続される複数の導体カセットコイル１６を含む。各相のカセット環状部１８，２０，２２において、複数の導体カセットコイル１６に設けられた径方向導出部７０，９０は、外周部に設けられた複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにより接続する。３相のカセット環状部１８，２０，２２は、外周部に設けられた複数の中性点バスバーにより接続する。複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが配置される周方向バスバー配置部３８において、同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び中性点バスバーは階段形状に形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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と、ステータコアに軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置される複数相のカセット環状部とを備える同芯カセット式回転電機ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータまたは発電機として使用される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に複数設けたステータコアを備え、互いに周方向に離れた２ずつのスロットに挿入するように、ステータコアにステータコイルを分布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、それぞれ２組ずつのＵ相、Ｖ相、Ｗ相巻線と、ステータ鉄心とを備え、各相巻線がステータ鉄心に分布巻きにより巻かれて、複数の各相巻線が電気的に直列に接続された２列のコイル列を構成し、２列の各相コイル列はダブルスター型結線されているモータ用ステータが記載されている。このように各相コイルの結線をダブルスター結線とすることでモータを駆動する際の印加電圧を低く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２００５−１２９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、ステータの１種として、ステータコアに軸方向に装着可能で、それぞれ複数のステータコイルを含み、各相同士で同芯に配置される略環状に形成された複数相のカセット環状部を備える同芯カセット式回転電機ステータが考えられる。ただし、この同芯カセット式回転電機ステータで、外周部にステータコイルとバスバーとの溶接等による接続部を設ける場合には、バスバーの配置部での径方向寸法（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。）が大きくなるため、バスバーを含むステータの小型化を図る面から改良の余地がある。すなわち、この構成では、ステータの外周部であって、ステータコイルとバスバーとの接続部の径方向内側に、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部が設けられる。ただし、周方向バスバー配置部におけるバスバーが単に円弧形に形成されていると、周方向バスバー配置部でのバスバーの径方向の列が大きくなる可能性がある。さらに、バスバーでの絶縁被膜の熱的保護の面からは、ステータコイル及びバスバーの接続部と、周方向バスバー配置部との間の距離は大きくする必要がある。このため、ステータコイルとバスバーとの接続部のステータ中心からの距離が大きくなり、ステータが大型化する可能性がある。
【０００６】
また、周方向バスバー配置部でのバスバーの軸方向（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。）の列を多くすることで、バスバーの径方向の列を少なくすることも考えられるが、この場合には、バスバーを含むステータの軸方向寸法が大きくなり、やはりステータが大型化する可能性がある。
【０００７】
また、複数相のカセット環状部を２つのＹ結線で結線する、すなわちダブルスター結線する等、複数のＹ結線で結線する場合に周方向（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。）同位置に設けられるバスバーの数が多くなり、ステータがさらに大型化する可能性もある。このため、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部で、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を少なくすることが望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、同芯カセット式回転電機ステータにおいて、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部の多くの部分または全部でバスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を少なくして、小型化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータは、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と、ステータコアに軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置される複数相のカセット環状部とを備え、各相のカセット環状部は、ステータコアに巻装され、互いに環状に接続される複数のステータコイルを含み、各相のカセット環状部において、複数のステータコイルの径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた径方向導出部は、外周部に設けられた複数の同相バスバーにより接続されており、複数相のカセット環状部は、外周部に設けられた複数の中性点バスバーにより接続されており、外周部で周方向に伸びて複数の同相バスバー及び中性点バスバーが配置される周方向バスバー配置部において、同相バスバー及び中性点バスバーの少なくとも一部のバスバーは、階段形状に形成されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータである。
【００１０】
本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータによれば、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部において、同相バスバー及び中性点バスバーの少なくとも一部のバスバーが階段形状に形成されているので、周方向の多くの個所で、複数のバスバーの配置の自由度を大きくでき、周方向バスバー配置部の多くの部分または全部で、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を、例えば２列以内にできる等、少なくできる。このため、ステータの小型化を図れる。
【００１１】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、階段形状に形成されたバスバーは、ステータの軸方向である高さ方向または径方向にずれた第１部分及び第２部分と、第１部分及び第２部分を連結する段差部とを有する。
【００１２】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、複数相のカセット環状部は、複数のＹ結線で結線されている。
【００１３】
上記構成によれば、周方向バスバー配置部で周方向同位置に設けられるバスバーの数が多くなりやすいのにもかかわらず、周方向バスバー配置部の多くの部分または全部で、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を、例えば２列以内にできる等、少なくできるので、ステータの小型化を図れる効果が顕著になる。しかも大電流化に容易に対応できる。
【００１４】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、各相のカセット環状部は、周方向複数個所に配置されたステータコイルである複数の導体カセットコイルを含み、各導体カセットコイルは、両端部に設けられた径方向導出部と、各径方向導出部に連結され、互いに離れたスロットに挿入される複数のスロット挿入部とを有し、各相のカセット環状部において、複数の導体カセットコイルの径方向導出部は、別の導体カセットコイルの端部に設けられた径方向導出部に同相バスバーにより接続されている。
【００１５】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、各導体カセットコイルは、周方向片側に設けられた片側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第１要素と、周方向他側に設けられた他側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第２要素とを含み、第１要素の片側径方向導出部に対する反対側端部と、第２要素の他側径方向導出部に対する反対側端部とが接続されており、第１要素のスロット挿入部と第２要素のスロット挿入部とが周方向にずれたスロットに挿入されている。
【００１６】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、複数相のカセット環状部は、第１中性点及び第２中性点でそれぞれＹ結線されており、各相のカセット環状部において、周方向に配置された複数の導体カセットコイルのうち、周方向１つおきの複数の導体カセットコイルが直列接続され、第１中性点に接続される第１群が形成され、第１群と周方向に隣り合う複数の導体カセットコイルが直列接続され、第２中性点に接続される第２群が形成され、第１群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第１中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向一方向に並んで配置されており、第２群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第２中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向他方向に並んで配置されている。
【００１７】
上記の構成によれば、複数相のカセット環状部は、２つのＹ結線で結線されるのにもかかわらず、周方向バスバー配置部の多くの部分または全部で、より有効に、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を、例えば２列以内にできる等、少なくできるので、より有効にステータの小型化を図れる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータによれば、周方向に伸びる複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部の多くの部分または全部でバスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を少なくして、小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の同芯カセット式回転電機ステータを示す概略斜視図である。
【図２】図１のステータの具体的構造を軸方向に見た図である。
【図３】図２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。
【図４】図２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に見た図である。
【図５】図４の導体カセットコイルの斜視図である。
【図６】図４の導体カセットコイルを構成する第１要素を径方向に見た図である。
【図７】図６の第１要素を示す斜視図である。
【図８】図４の導体カセットコイルを構成する第２要素を径方向に見た図である。
【図９】図８の第２要素を示す斜視図である。
【図１０】図５のＡ部において、導体カセットコイルの端部を径方向外側から径方向内側に見た拡大図である。
【図１１】本発明の実施の形態の同芯カセット式回転電機ステータを含む回転電機において、Ｕ相分の複数の導体カセットコイルの接続構成を示す模式図である。
【図１２】図２のステータにおいて、Ｕ相分のカセット環状部を取り出して、バスバー及び一部の要素を省略して示す図である。
【図１３】図１１の回転電機でロータが図１１の左上に寄った場合に、第１群と第２群との導体カセットコイルでの電圧変化を説明するための単相分の複数の導体カセットコイルの回路図である。
【図１４】複数相の導体カセットコイルをシングルスター結線で接続する場合の回転電機を示す、図１１に対応する図である。
【図１５】複数相の導体カセットコイルをダブルスター結線で接続する場合の回転電機の別例を示す、図１１に対応する図である。
【図１６】図１５の回転電機でロータが図１５の左上に寄った場合に、第１群と第２群とのステータコイルでの電圧変化を説明するための単相分の複数のステータコイルの回路図である。
【図１７】図１２のＵ相のカセット環状部でバスバーを結合して示す、図１２の矢印Ｂ方向に見た斜視図である。
【図１８】図１２のＵ相のカセット環状部でバスバーを結合して示す、図１２の矢印Ｃ方向に見た斜視図である。
【図１９】図２のステータにおいて、図２のＤ部と径方向反対側の周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【図２０】図１９のＥ−Ｅ断面図である。
【図２１】図２のステータにおいて、図２のＤ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。
【図２２】図２１の上方から見た斜視図である。
【図２３】図２１のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。
【図２４】図２のステータにおいて、図２のＦ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。
【図２５】図２４の上方から見た斜視図である。
【図２６】図２４のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。
【図２７】複数相の導体カセットコイルをダブルスター結線で接続する場合の回転電機の別例を示す、図１１に対応する図である。
【図２８】図２７の回転電機でロータが図２７の左上に寄った場合に、第１群と第２群との導体カセットコイルでの電圧変化を説明するための単相分の複数の導体カセットコイルの回路図である。
【図２９】本発明の実施の形態の別例のステータを示す、図２に対応する図である。
【図３０】図２９のステータにおいて、図２９のＧ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【図３１】図２９のステータにおいて、図２９のＨ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下において、図１〜１３，１７〜２６を用いて本発明に係る実施の形態を説明する。図１〜３に示すように、本実施の形態の同芯カセット式回転電機ステータ（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は、本実施の形態のステータを示す概略斜視図である。図２は、図１のステータの具体的構造を軸方向に見た図である。図３は、図２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。
【００２１】
ステータ１０は、周方向複数個所に設けられたスロット１２を有する環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数のステータコイルである導体カセットコイル１６をそれぞれ含む、複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のカセット環状部１８，２０，２２とを備える。各相のカセット環状部１８，２０，２２では、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。）１６が略環状に接続、すなわち連結されている。
【００２２】
３相のカセット環状部１８，２０，２２は、ステータコア１４に軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置されている。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。
【００２３】
まず、図４〜９を用いて、各相のカセット環状部１８，２０，２２（図１）を構成するカセットコイル１６を説明する。図４は、図２のステータを構成する１のカセットコイルを径方向に見た図である。図５は、図４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１６は、絶縁被膜により被覆された断面矩形の平角線の導体線からなるコイル素線をコイル状に形成することにより構成される。各カセットコイル１６は、ステータコア１４（図２）の周方向に離れた複数のスロット１２（図３）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１６は、各スロット挿入部６０，６２，６４，６６の軸方向一端部（図５の下端部）に設けられる片側コイルエンド部６８と、片側径方向導出部７０と、他側径方向導出部９０とを含んでいる。片側径方向導出部７０は、１のスロット１２から導出されるカセットコイル１６の一端部に設けられ、周方向片側（図４、図５の左側）に伸びてから径方向外側（図４、図５の上側）に伸びてステータコア１４（図２）の軸方向外側で別の相のカセットコイルをまたぐ。他側径方向導出部９０は、カセットコイル１６の別の１のスロット１２から導出される他端部に設けられ、周方向他側（図４、図５の右側）に伸びてから径方向外側（図４、図５の上側）に伸びてステータコア１４の軸方向外側で別の相のカセットコイルをまたぐ。
【００２４】
また、各カセットコイル１６は、図６、図７に示す第１要素７２と、図８、図９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６は、第１要素を径方向に見た図である。図７は、図６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６、図７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６、図７の左側）に伸びてから径方向外側（図６の上側）に伸びる。
【００２５】
また、第１要素７２は、周方向他側（図６、図７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の軸方向外側に導出して、周方向片側（図６、図７の右側）に伸びてから径方向外側（図６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。
【００２６】
さらに、第１要素７２は、片側コイルエンド部６８（図４、図５）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の径方向と一致する方向に伸びる。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。
【００２７】
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３）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２）の軸方向片側から軸方向に後述するカセット環状部１８，２０，２２（図１）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１８，２０，２２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、周方向に離れた２つのスロット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）巻回される。
【００２８】
次に、第２要素７４を説明する。図８は、第２要素を径方向に見た図である。図９は、図８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８、図９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８、図９の左側）に伸びてから径方向外側（図８の上側）に伸びる。
【００２９】
また、第２要素７４は、周方向他側（図８、図９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８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。
【００３０】
さらに、第２要素７４は、片側コイルエンド部６８（図４、図５）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１２２を有する。各第２連結要素１２２は、両端部に設けられる第２スロット通過部１２４，１２６と、第２内側連結部１２８とを有する。第２スロット通過部１２４，１２６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の径方向と一致する方向に伸びる。第２内側連結部１２８は、両第２スロット通過部１２４，１２６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１２２、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。
【００３１】
また、各第２スロット通過部１２４，１２６は、対応する複数のスロット１２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の軸方向片側から軸方向に後述するカセット環状部１８，２０，２２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１２８は、ステータコア１４にカセット環状部１８，２０，２２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、周方向に離れた２つのスロット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）巻回される。
【００３２】
図１０は、図５のＡ部において、カセットコイル１６の端部を径方向外側から径方向内側に見た拡大図である。図１０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との先端部が重ね合わされた状態でＴＩＧ溶接等の溶接等により接合されることで、第１要素７２及び第２要素７４が組み合わされ、一体のカセットコイル１６が形成されている。すなわち、第１要素７２の片側径方向導出部７０に対する反対側端部と、第２要素７４の他側径方向導出部９０（図８、図９）に対する反対側端部とが接続されている。また、図４、図５に示す、第１要素７２の片側スロット挿入部６０及び他側中間スロット挿入部６４と、第２要素７４の片側中間スロット挿入部６２及び他側スロット挿入部６６とは、周方向にずれたスロット１２（図３）に挿入される。また、第１要素７２の片側径方向導出部７０と第２要素７４の他側径方向導出部９０との軸方向（図５の上下方向）位置はずれている。後述する図１９、図２４等に示すように、カセットコイル１６を、ステータコア１４の周方向複数個所に配置した状態で片側径方向導出部７０は、ステータコア１４の軸方向端面から大きく離れて配置され、他側径方向導出部９０は、ステータコア１４の軸方向端面から近い位置に配置される。
【００３３】
このように形成される複数のカセットコイル１６は、各相で環状に連結することで３相のカセット環状部１８，２０，２２（図１）を形成する。すなわち、図１、図２に戻り、本実施の形態のステータ１０は、「同芯カセット式」と呼ばれるもので、各相のカセット環状部１８，２０，２２は、ステータコア１４の周方向複数個所に配置された複数のカセットコイル１６を含んでいる。また、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、各相の複数のカセットコイル１６が直列接続された第１群がＹ結線される構成と、各相の複数のカセットコイル１６が直列接続された第２群がＹ結線される構成とを含んでいる。これについて、図１１を用いてＵ相分のカセット環状部１８で代表して説明する。
【００３４】
図１１は、本実施の形態のステータを含む回転電機において、Ｕ相分の複数のカセットコイルの接続構成を示す模式図である。Ｕ相のカセット環状部１８において、ステータコア１４の周方向複数個所に配置された複数のカセットコイル１６のうち、周方向１つおきの複数のカセットコイル１６がそれぞれ直列接続され、第１群９４と第２群９６とが形成されている。
【００３５】
図１１では、Ａ１，Ａ２・・・が第１群９４のカセットコイル１６を構成する要素を表している。また、Ｂ１，Ｂ２・・・が第２群９６のカセットコイル１６を構成する要素を表している。また、Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７と、Ｂ２、Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８とは、第１要素７２（図６、図７）を示している。また、Ａ２、Ａ４，Ａ６，Ａ８と、Ｂ１、Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７とは、第２要素７４（図８、図９）を示している。Ａ１とＡ２、Ａ３とＡ４、Ａ５とＡ６、Ａ７とＡ８が、それぞれ第１群９４の４つのカセットコイル１６を示している。また、Ｂ１とＢ２、Ｂ３とＢ４、Ｂ５とＢ６、Ｂ７とＢ８が、それぞれ第２群９６の４つのカセットコイル１６を示している。以下、Ａ１，Ａ２・・・Ａ８、Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂ８の符号をカセットコイル１６の要素として説明する場合がある。すなわち、図示しない電源及び駆動部であるインバータ側に接続された動力線側の入力端ＩＮからカセットコイル１６の巻き始めの要素Ａ１から、Ａ２、Ａ３・・・Ａ８の順に電気的に直列接続され、巻き終わりの要素Ａ８が第１中性点Ｎ１に接続されることで、第１群９４が形成されている。
【００３６】
また、入力端ＩＮからカセットコイル１６の巻き始めの要素Ｂ１から、Ｂ２、Ｂ３・・・Ｂ８の順に電気的に直列接続され、巻き終わりの要素Ｂ８が第２中性点Ｎ２に接続されることで、第２群９６が形成されている。したがって、Ｕ相のカセット環状部１８において、ステータコア１４の周方向複数個所に配置された複数のカセットコイル１６のうち、周方向１つおきの複数のカセットコイル１６がそれぞれ直列接続され、第１中性点Ｎ１に接続される第１群９４が形成される。また、第１群９４と周方向に隣り合う複数のカセットコイル１６が直列接続され、第２中性点Ｎ２に接続される第２群９６が形成される。第１群９４と第２群９６とは、動力線側の入力端ＩＮ及び第１中性点Ｎ１の間と、入力端ＩＮ及び第２中性点Ｎ２の間とにそれぞれ接続されている。以上は、Ｕ相カセット環状部１８を説明したが、Ｖ相カセット環状部２０（図１）、Ｗ相カセット環状部２２（図１）の場合も同様である。このため、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、２つの中性点である第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２で、それぞれＹ結線されている。
【００３７】
このように構成するために、複数のカセットコイル１６は、図１２にＵ相カセット環状部１８で代表して示すように、第１要素７２と第２要素７４との一部同士が軸方向に重なるように環状に組み合わされる。また、各相で、後述する複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ（図１７〜１９）で複数のカセットコイル１６を連結することで、カセット環状部１８，２０，２２（図１７〜１９）を形成している。具体的には、後述する図１７、図１８でＵ相のカセット環状部１８で代表して説明するように、各カセットコイル１６の径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた片側径方向導出部７０と、別のカセットコイル１６の径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた他側径方向導出部９０とは、外周部に設けられた複数の同相バスバー２４ｕにより接続されている。
【００３８】
また、図１１に戻って、Ｕ相のカセット環状部１８で代表して示すように、第１群９４において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の片側径方向導出部７０（図１７、図１８）及び他側径方向導出部９０（図１７、図１８）同士が、同相バスバー２４ｕにより接続され、入力端ＩＮ側から第１中性点Ｎ１側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向一方向（図１１の反時計方向）に並んで配置されている。また、同じく第２群９６において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の片側径方向導出部７０及び他側径方向導出部９０同士が、同相バスバー２４ｕにより接続され、入力端ＩＮ側から第２中性点Ｎ２側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向他方向（図１１の時計方向）に並んで配置されている。
【００３９】
上記ではＵ相のカセット環状部１８を説明したが、Ｖ相、Ｗ相のカセット環状部２０，２２（図１）も同様に構成される。そして、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２のそれぞれに対応する、外周部に設けられた複数の中性点バスバー３０（図２）により接続されている。なお、第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２は、同一のすなわち単一の中性点とすることもできる。
【００４０】
図３の結線図では、図１１をより具体化して示している。図３は、Ｕ相分のカセット環状部１８の結線状態を示す図である。図３のＡ１、Ａ２・・・Ａ８、Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ８の符号の意味は、図１１の場合と同様である。図３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」は動力線側の入力端に接続されることを示しており、「Ｎ１，Ｎ２」は第１中性点、第２中性点をそれぞれ示している。また、Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ・・・、Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂ・・・でそれぞれ第１群９４、第２群９６のカセットコイル１６のコイル番号を示している。以下、カセットコイル１６をコイル番号を付して説明する場合がある。カセット環状部１８は、第１群９４で入力端ＩＮ側である巻き始めのカセットコイルＣ１ＡにカセットコイルＣ２Ａが接続され、以下、同様に、Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａが順に接続され、巻き終わりのカセットコイルＣ４Ａが第１中性点Ｎ１に接続されている。また、第２群９６で入力端ＩＮ側である巻き始めのカセットコイルＣ１ＢにカセットコイルＣ２Ｂが接続され、以下、同様に、Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂが順に接続され、巻き終わりのカセットコイルＣ４Ｂが第２中性点Ｎ２に接続されている。以上は、Ｕ相のカセット環状部１８の場合を説明したが、Ｖ相、Ｗ相の場合も同様に構成されている。このように各相で周方向１つおきのカセットコイル１６を直列接続する構成は、「隔極巻き」と呼ばれる。
【００４１】
またＵ相カセット環状部１８の各カセットコイル１６において、第１要素Ａ１，Ａ３・・・、Ｂ２，Ｂ４・・・の周方向両側のスロット挿入部６０，６４（図５）は、第２要素Ａ２，Ａ４・・・、Ｂ１、Ｂ３・・・の周方向両側のスロット挿入部６２，６６（図５）と１つずつずれたスロット１２に挿入されている。また、Ｖ相カセット環状部２０（図１）の各カセットコイル１６の４つのスロット挿入部は、Ｕ相カセット環状部１８のスロット挿入部６０，６４，６２，６６が挿入されるスロット１２の周方向片側に１つまたは２つずれたスロット１２に挿入される。
【００４２】
また、Ｗ相カセット環状部２２（図１）の各カセットコイル１６の４つのスロット挿入部は、Ｕ相カセット環状部１８のスロット挿入部６０，６４，６２，６６が挿入されるスロット１２の周方向片側にさらに１つまたは２つずれたスロット１２に挿入される。
【００４３】
このような構成では、図１１に示す回転電機で、ステータ１０に対し内側のロータ３２が偏心する場合でも、循環電流の発生を防止でき、高調波ノイズである８次ノイズの発生を防止できる。図１３は、図１１の回転電機でロータが図１１の左上に寄った場合に、第１群９４と第２群９６とのカセットコイル１６での電圧変化を説明するための単相分の複数のカセットコイル１６の回路図である。図１３のＡ１、Ａ２・・・Ａ８、Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ８の符号の意味は、図１１の場合と同様である。例えば、図１１に示すように、ステータ１０の内側に永久磁石３４付きのロータ３２を対向配置している場合に、ロータ３２の中心軸Ｏが図１１の左上（図１１の矢印α方向）に寄って、ステータ１０に対し偏心した場合を考える。この場合、図１３に示すように、第１群９４の要素Ａ１，Ａ２でロータ３２（図１１）が近づくため、電圧（誘起電圧）が上昇し、逆に要素Ａ５，Ａ６でロータ３２が離れるため、電圧が低下する。一方、第２群９６の要素Ｂ３，Ｂ４でロータ３２が離れるため、電圧が低下し、逆に要素Ｂ７，Ｂ８で電圧が上昇する。このため、第１群９４と第２群９６とでの合計の電圧が同じとなるため、第１群９４と第２群９６との間で大きな電圧差が生じることがなく、第１群９４と第２群９６との間で電流が循環する循環電流が発生することがない。このため、回転電機の性能向上を図れる。また、図１１に示す構成では、複数相のカセットコイル１６を２つのＹ結線で結線するダブルスター結線型としているため、大電流を流す場合でも容易に対応できる。
【００４４】
これに対して、図１４のように、本実施の形態と同様の構成において、各相で周方向に隣り合うカセットコイル１６を直列接続して、単一の中性点Ｎで単一のＹ結線で結線するシングルスター結線型とする場合には、本実施の形態と同様に循環電流が発生することはない。ただし、本実施の形態と異なり、大電流を流す場合に巻線断面を変える等、特別な対応をしないと、大電流に対する対応が困難になる。
【００４５】
また、図１５のように、本実施の形態と同様の構成において、各相でそれぞれ周方向に隣り合うカセットコイル１６を約半周分のみ直列接続した第１群９４と第２群９６とを形成し、２つの中性点Ｎ１，Ｎ２で２つのＹ結線で結線するダブルスター結線型とすることも考えられる。ただし、この構成では、ロータ３２の中心軸Ｏが図１５の左上（図１５の矢印α方向）に寄って、ステータ１０に対し偏心した場合に、図１６に示すように、第１群９４の要素Ａ１〜Ａ４でロータ３２（図１５）が近づくため、電圧が上昇する。一方、第２群９６の要素Ｂ５〜Ｂ８でロータ３２が離れるため、電圧が低下する。このため、第１群９４と第２群９６との間で大きな電圧差が生じて、図１６に矢印βで示すような、第１群９４と第２群９６との間で電流が循環する循環電流が発生する可能性がある。これに対して、上記の実施形態によれば、このような不都合をいずれも解消でき、性能向上を有効に図れる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、外周部に設けられる周方向バスバー配置部に配置される複数のバスバーにおいて、少なくとも一部のバスバーが略階段形状に形成されている。すなわち、図１７〜１８に示すように、各相のカセット環状部１８，２０，２２において、外周部に設けられた各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの長さ方向中間部に、周方向に対し傾斜する段差部である連結部３６が設けられている。これについて、図１７〜２０を用いて詳しく説明する。図１７は、図１２のＵ相のカセット環状部１８でバスバー２４ｕを結合して示す、図１２の矢印Ｂ方向に見た斜視図である。図１８は、図１２のＵ相のカセット環状部１８でバスバー２４ｕを結合して示す、図１２の矢印Ｃ方向に見た斜視図である。図１９は、図２のステータ１０において、図２のＤ部と径方向反対側の周方向一部を、径方向外側から見た図である。図２０は、図１９のＥ−Ｅ断面図である。
【００４７】
図１７、図１８に示すように、Ｕ相カセット環状部１８では、外周部に、周方向に１つおきで離れた２つのカセットコイル１６の他側径方向導出部９０と片側径方向導出部７０とを接続する同相バスバー２４ｕが設けられている。また、複数の同相バスバー２４ｕは、第１群９４のカセットコイルを連結するために設けられる、図１７，１８でＰで示す径方向内側の同相バスバー２４ｕと、第２群９６のカセットコイルを連結するために設けられる、図１７，１８でＱで示す径方向外側の同相バスバー２４ｕとを含む。上記の図１１を参照して理解されるように、第１群９４の同相バスバー２４ｕと第２群９６の同相バスバー２４ｕとは、少なくともＵ相カセット環状部１８の周方向一部で周方向同位置に配置される。このため、本実施形態では、第１群９４の同相バスバー２４ｕの両端部である、カセットコイル１６との接続部を除く中間部は、外周部で周方向に伸びて複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ（図１９）が配置される周方向バスバー配置部３８の径方向内側である内側列に周方向に配置されている。
【００４８】
また、第２群９６の同相バスバー２４ｕの両端部である、カセットコイル１６との接続部を除く中間部は、周方向バスバー配置部３８のうち、第１群９４の同相バスバー２４ｕよりも径方向外側である外側列に周方向に配置されている。また、各同相バスバー２４ｕは、両端部に径方向に伸びるように曲げ形成され、カセットコイル１６の両端部に重ね合わされて接合される接続部４０，４２を有する。また、各同相バスバー２４ｕは、中間部に設けられ、互いにステータの軸方向である高さ方向（図１７、図１８の上下方向）にずれた第１部分４４及び第２部分４６と、第１部分４４及び第２部分４６を連結する段差部である連結部３６とを有する。各第１部分４４及び第２部分４６は、周方向バスバー配置部３８内で周方向に伸び、連結部３６は、周方向に対し傾斜している。また、図１９に示すように、Ｖ相カセット環状部２０及びＷ相カセット環状部２２の同相バスバー２４ｖ、２４ｗも、Ｕ相カセット環状部１８の同相バスバー２４ｕと同様に形成されている。
【００４９】
そして、図１９、図２０に示すように、各相の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが、周方向バスバー配置部３８の内側列４８と外側列５０とでそれぞれ互いに干渉しないように、すなわち、傾斜部３６（図１９）により別の相の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗを避けるように配置されている。例えば、図１９において、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕにおいて、ステータコア１４から遠い第２部分４６が外側列５０の上側（「上側」とは、ステータコア１４から軸方向に遠い側をいい、図１９の上側をいう。逆に、「下側」とは、ステータコア１４に軸方向に近い側をいい、図１９の下側をいう。以下同じである。）に配置されている。また、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕにおいて、ステータコア１４に近い第１部分４４が外側列５０の下側に配置されている。Ｖ相及びＷ相の場合も同様である。
【００５０】
また、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕの第１部分４４の上側に、Ｗ相の第２群９６の同相バスバー２４ｗの第２部分４６が軸方向に重なるように配置され、Ｖ相の第２群９６の同相バスバー２４ｖの第１部分４４の上側に、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕの第２部分４６が軸方向に重なるように配置されている。また、Ｗ相の第２群９６の同相バスバー２４ｗの第１部分４４の上側に、Ｖ相の第２群９６の同相バスバー２４ｖの第２部分４６が軸方向に重なるように配置されている。
【００５１】
また、各相の第１群９４の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗは、内側列４８（図２０）で、外側列５０の第２群９６の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの場合と周方向位置がずれるだけで同様に配置されている。このため、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにおいて、図２０に示す周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は、内側列４８及び外側列５０の径方向の２列において、上側及び下側の高さ方向の２列の合計４列内に配置される。また、周方向バスバー配置部３８は、ステータ１０の外周部において、カセットコイル１６の両端部である片側径方向導出部７０（図１９）及び他側径方向導出部９０の先端部よりも径方向に関して内側（図２０の左側）に配置されている。また、周方向バスバー配置部３８は、周方向に伸びて複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び後述する中性点バスバー３０（図２１，２２，２４，２５）が配置される。
【００５２】
次に、図２１〜２６を用いて中性点バスバー３０について説明する。３相のカセット環状部１８，２０，２２は、周方向に離れた第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２の２個所でそれぞれ複数の中性点バスバー３０によりＹ結線で結線されている。まず、第２群９６の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ（２４ｗは図１９参照）で形成される第２群９６の第２中性点Ｎ２について、図２１〜２３により説明する。図２１は、図２のステータにおいて、図２のＤ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。図２２は、図２１の上方から見た斜視図である。
【００５３】
第２群９６の第２中性点Ｎ２を形成するために、２つの中性点バスバー３０である、第２ＵＶバスバーＢｕｖと第２ＵＷバスバーＢｕｗとが設けられている。以下、中性点バスバー３０をＢｕｖ、Ｂｕｗの符号を付して説明する場合がある。図２１、図２２に示すように、第２ＵＶバスバーＢｕｖ及び第２ＵＷバスバーＢｕｗの中間部は、周方向バスバー配置部３８のうち、外側列５０と内側列４８との周方向一部で同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが配置されない部分に設けられている。第２ＵＶバスバーＢｕｖは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部５２と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分５４及び第２部分５６と、第１部分５４及び第２部分５６同士を連結する段差部である連結部５８とを含んでいる。第１部分５４及び第２部分５６は、互いにステータ１０の径方向にずれている。第１部分５４は、周方向バスバー配置部３８の上側の内側列４８に配置され、第２部分４６は、周方向バスバー配置部３８の上側の外側列５０に配置されている。第２ＵＶバスバーＢｕｖの片側（図２１，２２の左側）の接続部５２は、第２群９６のＵ相の最終コイルであるカセットコイル１６の片側径方向導出部７０に下側から重ね合わされ接合されている。第２ＵＶバスバーＢｕｖの他側（図２１，２２の右側）の接続部５２は、第２群９６のＶ相の最終コイルであるカセットコイル１６の片側径方向導出部７０に下側から重ね合わされ接合されている。
【００５４】
第２ＵＷバスバーＢｕｗは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部９８と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分１００及び第２部分１０２と、第１部分１００及び第２部分１０２同士を連結する段差部である連結部１０４とを含んでいる。第１部分１００及び第２部分１０２は、互いにステータ１０の軸方向である高さ方向にずれている。第１部分１００は、周方向バスバー配置部３８の下側の外側列５０に配置され、第２部分１０２は、周方向バスバー配置部３８の上側の外側列５０に配置されている。第２ＵＷバスバーＢｕｗの第１部分１００の一部は第２ＵＶバスバーＢｕｖの第２部分５６と高さ方向に重なっている。
【００５５】
第２ＵＷバスバーＢｕｗの連結部１０４は、周方向に対し傾斜し、第２群９６のＵ相の同相バスバー２４ｕの第１部分４４を避けて、この第１部分４４の上側に配置される。第２ＵＷバスバーＢｕｗの片側（図２１，２２の左側）の接続部９８は、第２ＵＶバスバーＢｕｖの片側の接続部５２に下側から重ね合わされ接合されている。第２ＵＷバスバーＢｕｗの他側（図２１，２２の右側）の接続部９８は、第２群９６のＷ相の最終コイルであるカセットコイル１６の片側径方向導出部７０に下側から重ね合わされ接合されている。第２ＵＶバスバーＢｕｖ、第２ＵＷバスバーＢｕｗ、及び第２群９６のＵ相の最終コイルであるカセットコイル１６の接続部は、第２中性点Ｎ２を形成する。
【００５６】
図２３は、図２１のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。図２３では、上側のブロックにより第２群９６の中性点Ｎ２の結線部を示しており、下側のブロックにより周方向バスバー配置部３８での上下の内側列４８及び外側列５０を示している。上記のように第２群９６の中性点Ｎ２の結線部は、２つのバスバーＢｕｖ、Ｂｕｗにより形成されており、「Ｕ−Ｖ相（中）」は、第２ＵＶバスバーＢｕｖを示している。「Ｕ−Ｗ相（中）」は、第２ＵＷバスバーＢｕｗを示している。また、第２ＵＶバスバーＢｕｖでは、中間部で内側列４８及び外側列５０でずれる内外オフセットがされている。また、第２ＵＷバスバーＢｕｗでは、中間部で上側列及び下側列にずれる上下オフセットがされている。この結果、中性点バスバーである第２ＵＶバスバーＢｕｖ及び第２ＵＷバスバーＢｕｗの周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は、内側列４８及び外側列５０の径方向の２列において、上側及び下側の高さ方向の２列の合計４列内に配置される。
【００５７】
次に、図２４〜２６を用いて、第１群９４の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗで形成される第１群９４の第１中性点Ｎ１について説明する。図２４は、図２のステータにおいて、図２のＦ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。図２５は、図２４の上方から見た斜視図である。
【００５８】
第１群９４の第１中性点Ｎ１を形成するために、２つの中性点バスバー３０である、第１ＵＷバスバーＣｕｗと第１ＶＷバスバーＣｖｗとが設けられている。以下、中性点バスバー３０をＣｕｗ、Ｃｖｗの符号を付して説明する場合がある。図２４、図２５に示すように、第１ＵＷバスバーＣｕｗ及び第１ＶＷバスバーＣｖｗの中間部は、周方向バスバー配置部３８のうち、外側列５０と内側列４８との周方向一部で同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが配置されない部分に設けられている。第１ＵＷバスバーＣｕｗは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部１０６と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分（図示せず）及び第２部分１１０と、第１ＵＷバスバーＣｕｗの第１部分及び第２部分１１０同士を連結する段差部である連結部１１２とを含んでいる。第１ＵＷバスバーＣｕｗの第１部分及び第２部分１１０は、互いにステータ１０の上下方向である高さ方向にずれている。第１部分は、周方向バスバー配置部３８の下側の内側列４８に配置され、第２部分１１０は、周方向バスバー配置部３８の上側の内側列４８に配置されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗの連結部１１２は、周方向に対し傾斜し、第１群９４の他の同相バスバーを避けて配置される。第１ＵＷバスバーＣｕｗの片側（図２４，２５の左側）の接続部１０６は、第１群９４のＵ相の最終コイルであるカセットコイル１６の他側径方向導出部９０に上側から重ね合わされ接合されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗの他側（図２４，２５の右側）の接続部１０６は、第１群９４のＷ相の最終コイルであるカセットコイル１６の他側径方向導出部９０に上側から重ね合わされ接合されている。
【００５９】
第１ＶＷバスバーＣｖｗは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部１１４と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分１１６及び第２部分１１８と、第１部分１１６及び第２部分１１８同士を連結する段差部である連結部１２０とを含んでいる。第１部分１１６及び第２部分１１８は、互いにステータ１０の径方向にずれている。第１部分１１６は、周方向バスバー配置部３８の下側の内側列４８に配置され、第２部分１１８は、周方向バスバー配置部３８の下側の外側列５０に配置されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗの第１部分１１６の一部は第１ＶＷバスバーＣｖｗの第１部分１１６と高さ方向に重なっている。第１ＶＷバスバーＣｖｗの片側（図２４，２５の左側）の接続部１１４は、第１群９４のＶ相の最終コイルであるカセットコイル１６の他側径方向導出部９０に上側から重ね合わされ接合されている。第１ＶＷバスバーＣｖｗの他側（図２４，２５の右側）の接続部１１４は、第１ＵＷバスバーＣｕｗの他側の接続部１０６に上側から重ね合わされ接合されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗ、第１ＶＷバスバーＣｖｗ、及び第１群９４のＷ相の最終コイルであるカセットコイル１６の接続部は、第１中性点Ｎ１を形成する。
【００６０】
図２６は、図２４のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。図２６では、下側のブロックにより第１群９４の中性点Ｎ１の結線部を示しており、上側のブロックにより周方向バスバー配置部３８での上下の内側列４８及び外側列５０を示している。上記のように第１群９４の中性点Ｎ１の結線部は、２つのバスバーＣｕｗ、Ｃｖｗにより形成されており、「Ｕ−Ｗ相（中）」は、第１ＵＷバスバーＣｕｗを示している。「Ｖ−Ｗ相（中）」は、第１ＶＷバスバーＣｖｗを示している。また、第１ＵＷバスバーＣｕｗでは、中間部で上側列及び下側列でずれる上下オフセットがされ、第１ＶＷバスバーＣｖｗでは、中間部で内側列４８及び外側列５０にずれる内外オフセットがされている。この結果、中性点バスバーである第１ＵＷバスバーＣｕｗ及び第１ＶＷバスバーＣｖｗの周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は、内側列４８及び外側列５０の径方向の２列において、上側及び下側の高さ方向の２列の合計４列内に配置される。
【００６１】
このようなステータ１０では、上記のようなカセットコイル１６を複数連結した環状構成としているため、ステータコア１４に各相のカセット環状部１８，２０，２２を軸方向に装着可能である。すなわち、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（図４、図５）を先にして、図１に示すステータコア１４の複数のスロット１２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（図１の下側）から軸方向に挿入することで、ステータコア１４に組み付けられる。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（図４，５）及び第２スロット通過部１２４，１２６（図４，５）は、カセット環状部１８，２０，２２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（図４，５）及び第２内側連結部１２８（図４，５）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。
【００６２】
さらに、このようなステータ１０によれば、周方向に伸びて複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０が配置される周方向バスバー配置部３８において、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び各中性点バスバー３０が階段形状に形成されている。このため、周方向の多くの個所で、複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の配置の自由度を大きくでき、周方向バスバー配置部３８の全部で、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向、すなわち高さ方向の列を２列よりも多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列に少なくできる。このため、上記の図２０に示すように、周方向バスバー配置部３８の径方向寸法を小さくでき、周方向バスバー配置部３８から各カセットコイル１６の両端部の先端部の溶接による接合部までの距離を確保できるので、ステータ１０の小型化を図れる。
【００６３】
また、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、複数のＹ結線で結線され、ダブルスター結線とされている。このため、周方向バスバー配置部３８で周方向同位置に設けられるバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の数が多くなりやすいのにもかかわらず、周方向バスバー配置部３８の全部で、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向の列を多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列以内に少なくできる。このため、ステータ１０の小型化を図れる効果が顕著になる。しかも大電流化に容易に対応できる。また、渦損低減とカセットコイル１６の加工性の向上とを図れる。
【００６４】
また、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２でそれぞれＹ結線されており、各相のカセット環状部１８，２０，２２において、周方向に配置された複数のカセットコイル１６のうち、周方向１つおきの複数のカセットコイル１６が直列接続され、第１中性点Ｎ１に接続される第１群９４が形成され、第１群９４と周方向に隣り合う複数のカセットコイル１６が直列接続され、第２中性点Ｎ２に接続される第２群９６が形成されている。また、第１群９４において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の径方向導出部７０，９０同士が、複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにより接続され、入力端ＩＮ側から第１中性点Ｎ１側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向一方向に並んで配置されている。また、第２群９６において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の径方向導出部７０，９０同士が、複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにより接続され、入力端ＩＮ側から第２中性点Ｎ２側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向他方向に並んで配置されている。このため、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、２つのＹ結線で結線されるのにもかかわらず、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗを短くできるので、周方向バスバー配置部３８の全部で、より有効に、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向の列を多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列以内に少なくできる。このため、より有効にステータ１０の小型化を図れる。さらに、各カセットコイル１６が隔極巻きで連結されているため、高調波ノイズの発生を低減でき、低騒音化及び低振動化を図れる。また、各カセットコイル１６は、第１要素７２と第２要素７４とが接合された同形状で構成できるので、低コスト化を図れる。
【００６５】
なお、本実施形態では、第１群９４の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの中間部が周方向バスバー配置部３８の内側列４８に配置され、第２群９６の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの中間部が周方向バスバー配置部３８の外側列５０に配置される場合を説明したが、内側列４８及び外側列５０に配置される要素は互いに逆にすることもできる。また、本実施形態では、すべての同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び中性点バスバー３０が階段形状に形成された場合を説明したが、一部のバスバーのみ階段形状に形成することもできる。ただし、同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び中性点バスバー３０の両方を階段形状に形成することが、周方向バスバー配置部３８でのバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の列を少なくする面から好ましい。また、複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０は、径方向にずれる階段形状のバスバーと、軸方向にずれる階段形状のバスバーとを含むように構成することが、周方向バスバー配置部３８でのバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の列を有効に少なくする面から好ましい。
【００６６】
次に、図２７は、複数相のカセットコイルをダブルスター結線で接続する場合の回転電機の別例を示す、図１１に対応する図である。図２８は、図２７の回転電機でロータが図２７の左上に寄った場合に、第１群９４と第２群９６とのカセットコイル１６での電圧変化を説明するための単相分の複数のカセットコイル１６の回路図である。図２７に示すように、上記の実施形態において、各相のカセットコイル１６をダブルスター結線で接続する場合に、１／４周分で分けて、第１群９４及び第２群９６のそれぞれで半分のカセットコイル１６同士を径方向に対向配置することも考えられる。この場合、第１群９４の要素Ａ４が径方向反対側の第１群９４の要素Ａ５に同相バスバー２４ｕで接続され、第２群９６の要素Ｂ４が径方向反対側の第２群９６の要素Ｂ５に同相バスバー２４ｕで接続される。
【００６７】
このような構成では、例えば、図２７に示すように、ステータ１０の内側に永久磁石３４付きのロータ３２を対向配置している場合に、ロータ３２の中心軸Ｏが図２７の左上（図２７の矢印α方向）に寄って、ステータ１０に対し偏心した場合に、図２８に示すように、第１群９４の要素１Ａ〜４Ａでロータ３２が近づくため、電圧（誘起電圧）が上昇し、逆に要素５Ａ〜８Ａでロータ３２が離れるため、電圧が低下する。ただし、第１群９４の合計の電圧が第２群９６と同じとなるため、第１群９４と第２群９６との間で大きな電圧差が生じることがなく、第１群９４と第２群９６との間で循環電流が発生しない。一方、この構成では、一部の同相バスバー２４ｕがかなり長くなり、周方向バスバー配置部３８での複数のバスバー２４ｕが一部で径方向に３列となり、径方向寸法が大きくなる可能性がある。このため、ステータ１０の小型化を図る面では上記の本実施の形態の場合よりも劣る。ただし、バスバー２４ｕの少なくとも一部を階段形状に形成することで、周方向一部で周方向バスバー配置部３８の径方向の列を少なくできる可能性はある。その他の構成及び作用は、上記の実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図２９は、本発明の実施の形態の別例のステータを示す、図２に対応する図である。図３０は、図２９のステータにおいて、図２９のＧ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。図３１は、図２９のステータにおいて、図２９のＨ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【００６９】
本実施の形態のステータ１０では、上記の図１〜１３，１７〜２６に示した実施形態において、一部の中性点バスバー３０の周方向バスバー配置部３８に配置される中間部が階段形状に形成されていない。例えば、図３０に示すように、第１中性点Ｎ１を形成するための第１ＶＷバスバーＣｖｗの中間部は、単に周方向に伸びる形状であり、図２４，２５に示した実施形態と異なり、径方向にずれた両側部分が段差部で連結される形状ではない。このため、第１ＶＷバスバーＣｖｗは周方向バスバー配置部３８の径方向の３列目の外側に配置され、径方向の列が多くなってしまう。
【００７０】
また、図３１に示すように、第２中性点Ｎ２を形成するための上側の外側列５０に配置される第２ＵＷバスバーＢｕｗのさらに径方向外側に第２ＵＶバスバーＢｕｖが配置されている。この構成では、第２ＵＷバスバーＢｕｗも第２ＵＶバスバーＢｕｖのいずれも周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は単なる周方向に伸びる形状であり、図２１，２２に示した実施形態と異なり、径方向または軸方向にずれた部分が段差部で連結される形状ではない。このため、第２ＵＶバスバーＢｕｖ及び第２ＵＷバスバーＢｕｗが径方向に重なる部分で周方向バスバー配置部３８の径方向の列は３列となっている。このような構成では、周方向バスバー配置部３８の一部で径方向の列が３列となり、上記の図１〜１３，１７〜２６に示した実施形態の場合に比べて、ステータ１０の小型化を図る面では劣る。ただし、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗは階段形状に形成されており、周方向バスバー配置部３８の多くの部分で、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向の列を多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列以内に少なくできる。その他の構成及び作用は、上記の実施形態と同様である。
【００７１】
なお、上記の図１４に示したシングルスター結線の構成、または上記の図１５、図１６に示したダブルスター結線の構成で、少なくとも一部のバスバーを階段形状に形成することもできる。また、図示は省略するが、上記の図１〜１３，１７〜２６に示した実施形態において、第１群９４及び第２群９６を、いずれも各相で入力端ＩＮ側から中性点Ｎ１，Ｎ２側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向一方向に並んで配置され、入力端ＩＮ及び中性点Ｎ１，Ｎ２の位置が第１群９４及び第２群９６で互いに周方向にずれる構成とする場合に、少なくとも一部のバスバーを階段形状に形成することもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ ステータ、１２ スロット、１４ ステータコア、１６ 導体カセットコイル、１８，２０，２２ カセット環状部、２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ 同相バスバー、３０ 中性点バスバー、３２ ロータ、３４ 永久磁石、３６ 連結部、３８ 周方向バスバー配置部、４０，４２ 接続部、４４ 第１部分、４６ 第２部分、４８ 内側列、５０ 外側列、５２ 接続部、５４ 第１部分、５６ 第２部分、５８ 連結部，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、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 第１群、９６ 第２群、９８ 接続部、１００ 第１部分、１０２ 第２部分、１０４ 連結部、１０６ 接続部、１１０ 第２部分、１１２ 連結部、１１４ 接続部、１１６ 第１部分、１１８ 第２部分、１２０ 連結部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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と、ステータコアに軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置される複数相のカセット環状部とを備える同芯カセット式回転電機ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータまたは発電機として使用される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に複数設けたステータコアを備え、互いに周方向に離れた２ずつのスロットに挿入するように、ステータコアにステータコイルを分布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、それぞれ２組ずつのＵ相、Ｖ相、Ｗ相巻線と、ステータ鉄心とを備え、各相巻線がステータ鉄心に分布巻きにより巻かれて、複数の各相巻線が電気的に直列に接続された２列のコイル列を構成し、２列の各相コイル列はダブルスター型結線されているモータ用ステータが記載されている。このように各相コイルの結線をダブルスター結線とすることでモータを駆動する際の印加電圧を低く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２００５−１２９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、ステータの１種として、ステータコアに軸方向に装着可能で、それぞれ複数のステータコイルを含み、各相同士で同芯に配置される略環状に形成された複数相のカセット環状部を備える同芯カセット式回転電機ステータが考えられる。ただし、この同芯カセット式回転電機ステータで、外周部にステータコイルとバスバーとの溶接等による接続部を設ける場合には、バスバーの配置部での径方向寸法（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。）が大きくなるため、バスバーを含むステータの小型化を図る面から改良の余地がある。すなわち、この構成では、ステータの外周部であって、ステータコイルとバスバーとの接続部の径方向内側に、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部が設けられる。ただし、周方向バスバー配置部におけるバスバーが単に円弧形に形成されていると、周方向バスバー配置部でのバスバーの径方向の列が大きくなる可能性がある。さらに、バスバーでの絶縁被膜の熱的保護の面からは、ステータコイル及びバスバーの接続部と、周方向バスバー配置部との間の距離は大きくする必要がある。このため、ステータコイルとバスバーとの接続部のステータ中心からの距離が大きくなり、ステータが大型化する可能性がある。
【０００６】
また、周方向バスバー配置部でのバスバーの軸方向（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。）の列を多くすることで、バスバーの径方向の列を少なくすることも考えられるが、この場合には、バスバーを含むステータの軸方向寸法が大きくなり、やはりステータが大型化する可能性がある。
【０００７】
また、複数相のカセット環状部を２つのＹ結線で結線する、すなわちダブルスター結線する等、複数のＹ結線で結線する場合に周方向（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。）同位置に設けられるバスバーの数が多くなり、ステータがさらに大型化する可能性もある。このため、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部で、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を少なくすることが望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、同芯カセット式回転電機ステータにおいて、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部の多くの部分または全部でバスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を少なくして、小型化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータは、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と、ステータコアに軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置される複数相のカセット環状部とを備え、各相のカセット環状部は、ステータコアに巻装され、互いに環状に接続される複数のステータコイルを含み、各相のカセット環状部において、複数のステータコイルの径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた径方向導出部は、外周部に設けられた複数の同相バスバーにより接続されており、複数相のカセット環状部は、外周部に設けられた複数の中性点バスバーにより接続されており、外周部で周方向に伸びて複数の同相バスバー及び中性点バスバーが配置される周方向バスバー配置部において、同相バスバー及び中性点バスバーの少なくとも一部のバスバーは、階段形状に形成されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータである。
【００１０】
本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータによれば、周方向に伸びて複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部において、同相バスバー及び中性点バスバーの少なくとも一部のバスバーが階段形状に形成されているので、周方向の多くの個所で、複数のバスバーの配置の自由度を大きくでき、周方向バスバー配置部の多くの部分または全部で、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を、例えば２列以内にできる等、少なくできる。このため、ステータの小型化を図れる。
【００１１】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、階段形状に形成されたバスバーは、ステータの軸方向である高さ方向または径方向にずれた第１部分及び第２部分と、第１部分及び第２部分を連結する段差部とを有する。
【００１２】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、複数相のカセット環状部は、複数のＹ結線で結線されている。
【００１３】
上記構成によれば、周方向バスバー配置部で周方向同位置に設けられるバスバーの数が多くなりやすいのにもかかわらず、周方向バスバー配置部の多くの部分または全部で、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を、例えば２列以内にできる等、少なくできるので、ステータの小型化を図れる効果が顕著になる。しかも大電流化に容易に対応できる。
【００１４】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、各相のカセット環状部は、周方向複数個所に配置されたステータコイルである複数の導体カセットコイルを含み、各導体カセットコイルは、両端部に設けられた径方向導出部と、各径方向導出部に連結され、互いに離れたスロットに挿入される複数のスロット挿入部とを有し、各相のカセット環状部において、複数の導体カセットコイルの径方向導出部は、別の導体カセットコイルの端部に設けられた径方向導出部に同相バスバーにより接続されている。
【００１５】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、各導体カセットコイルは、周方向片側に設けられた片側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第１要素と、周方向他側に設けられた他側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第２要素とを含み、第１要素の片側径方向導出部に対する反対側端部と、第２要素の他側径方向導出部に対する反対側端部とが接続されており、第１要素のスロット挿入部と第２要素のスロット挿入部とが周方向にずれたスロットに挿入されている。
【００１６】
また、本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータにおいて、好ましくは、複数相のカセット環状部は、第１中性点及び第２中性点でそれぞれＹ結線されており、各相のカセット環状部において、周方向に配置された複数の導体カセットコイルのうち、周方向１つおきの複数の導体カセットコイルが直列接続され、第１中性点に接続される第１群が形成され、第１群と周方向に隣り合う複数の導体カセットコイルが直列接続され、第２中性点に接続される第２群が形成され、第１群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第１中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向一方向に並んで配置されており、第２群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第２中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向他方向に並んで配置されている。
【００１７】
上記の構成によれば、複数相のカセット環状部は、２つのＹ結線で結線されるのにもかかわらず、周方向バスバー配置部の多くの部分または全部で、より有効に、バスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を、例えば２列以内にできる等、少なくできるので、より有効にステータの小型化を図れる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る同芯カセット式回転電機ステータによれば、周方向に伸びる複数のバスバーが配置される周方向バスバー配置部の多くの部分または全部でバスバーの軸方向の列を多くすることなく、バスバーの径方向の列を少なくして、小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の同芯カセット式回転電機ステータを示す概略斜視図である。
【図２】図１のステータの具体的構造を軸方向に見た図である。
【図３】図２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。
【図４】図２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に見た図である。
【図５】図４の導体カセットコイルの斜視図である。
【図６】図４の導体カセットコイルを構成する第１要素を径方向に見た図である。
【図７】図６の第１要素を示す斜視図である。
【図８】図４の導体カセットコイルを構成する第２要素を径方向に見た図である。
【図９】図８の第２要素を示す斜視図である。
【図１０】図５のＡ部において、導体カセットコイルの端部を径方向外側から径方向内側に見た拡大図である。
【図１１】本発明の実施の形態の同芯カセット式回転電機ステータを含む回転電機において、Ｕ相分の複数の導体カセットコイルの接続構成を示す模式図である。
【図１２】図２のステータにおいて、Ｕ相分のカセット環状部を取り出して、バスバー及び一部の要素を省略して示す図である。
【図１３】図１１の回転電機でロータが図１１の左上に寄った場合に、第１群と第２群との導体カセットコイルでの電圧変化を説明するための単相分の複数の導体カセットコイルの回路図である。
【図１４】複数相の導体カセットコイルをシングルスター結線で接続する場合の回転電機を示す、図１１に対応する図である。
【図１５】複数相の導体カセットコイルをダブルスター結線で接続する場合の回転電機の別例を示す、図１１に対応する図である。
【図１６】図１５の回転電機でロータが図１５の左上に寄った場合に、第１群と第２群とのステータコイルでの電圧変化を説明するための単相分の複数のステータコイルの回路図である。
【図１７】図１２のＵ相のカセット環状部でバスバーを結合して示す、図１２の矢印Ｂ方向に見た斜視図である。
【図１８】図１２のＵ相のカセット環状部でバスバーを結合して示す、図１２の矢印Ｃ方向に見た斜視図である。
【図１９】図２のステータにおいて、図２のＤ部と径方向反対側の周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【図２０】図１９のＥ−Ｅ断面図である。
【図２１】図２のステータにおいて、図２のＤ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。
【図２２】図２１の上方から見た斜視図である。
【図２３】図２１のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。
【図２４】図２のステータにおいて、図２のＦ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。
【図２５】図２４の上方から見た斜視図である。
【図２６】図２４のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。
【図２７】複数相の導体カセットコイルをダブルスター結線で接続する場合の回転電機の別例を示す、図１１に対応する図である。
【図２８】図２７の回転電機でロータが図２７の左上に寄った場合に、第１群と第２群との導体カセットコイルでの電圧変化を説明するための単相分の複数の導体カセットコイルの回路図である。
【図２９】本発明の実施の形態の別例のステータを示す、図２に対応する図である。
【図３０】図２９のステータにおいて、図２９のＧ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【図３１】図２９のステータにおいて、図２９のＨ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下において、図１〜１３，１７〜２６を用いて本発明に係る実施の形態を説明する。図１〜３に示すように、本実施の形態の同芯カセット式回転電機ステータ（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は、本実施の形態のステータを示す概略斜視図である。図２は、図１のステータの具体的構造を軸方向に見た図である。図３は、図２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。
【００２１】
ステータ１０は、周方向複数個所に設けられたスロット１２を有する環状の磁性材料製のステータコア１４と、ステータコア１４に分布巻きで巻装された複数のステータコイルである導体カセットコイル１６をそれぞれ含む、複数相であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のカセット環状部１８，２０，２２とを備える。各相のカセット環状部１８，２０，２２では、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。）１６が略環状に接続、すなわち連結されている。
【００２２】
３相のカセット環状部１８，２０，２２は、ステータコア１４に軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置されている。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。
【００２３】
まず、図４〜９を用いて、各相のカセット環状部１８，２０，２２（図１）を構成するカセットコイル１６を説明する。図４は、図２のステータを構成する１のカセットコイルを径方向に見た図である。図５は、図４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１６は、絶縁被膜により被覆された断面矩形の平角線の導体線からなるコイル素線をコイル状に形成することにより構成される。各カセットコイル１６は、ステータコア１４（図２）の周方向に離れた複数のスロット１２（図３）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１６は、各スロット挿入部６０，６２，６４，６６の軸方向一端部（図５の下端部）に設けられる片側コイルエンド部６８と、片側径方向導出部７０と、他側径方向導出部９０とを含んでいる。片側径方向導出部７０は、１のスロット１２から導出されるカセットコイル１６の一端部に設けられ、周方向片側（図４、図５の左側）に伸びてから径方向外側（図４、図５の上側）に伸びてステータコア１４（図２）の軸方向外側で別の相のカセットコイルをまたぐ。他側径方向導出部９０は、カセットコイル１６の別の１のスロット１２から導出される他端部に設けられ、周方向他側（図４、図５の右側）に伸びてから径方向外側（図４、図５の上側）に伸びてステータコア１４の軸方向外側で別の相のカセットコイルをまたぐ。
【００２４】
また、各カセットコイル１６は、図６、図７に示す第１要素７２と、図８、図９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６は、第１要素を径方向に見た図である。図７は、図６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６、図７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６、図７の左側）に伸びてから径方向外側（図６の上側）に伸びる。
【００２５】
また、第１要素７２は、周方向他側（図６、図７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の軸方向外側に導出して、周方向片側（図６、図７の右側）に伸びてから径方向外側（図６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。
【００２６】
さらに、第１要素７２は、片側コイルエンド部６８（図４、図５）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の径方向と一致する方向に伸びる。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。
【００２７】
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３）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２）の軸方向片側から軸方向に後述するカセット環状部１８，２０，２２（図１）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１８，２０，２２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、周方向に離れた２つのスロット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）巻回される。
【００２８】
次に、第２要素７４を説明する。図８は、第２要素を径方向に見た図である。図９は、図８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８、図９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８、図９の左側）に伸びてから径方向外側（図８の上側）に伸びる。
【００２９】
また、第２要素７４は、周方向他側（図８、図９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８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。
【００３０】
さらに、第２要素７４は、片側コイルエンド部６８（図４、図５）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１２２を有する。各第２連結要素１２２は、両端部に設けられる第２スロット通過部１２４，１２６と、第２内側連結部１２８とを有する。第２スロット通過部１２４，１２６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の径方向と一致する方向に伸びる。第２内側連結部１２８は、両第２スロット通過部１２４，１２６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１２２、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。
【００３１】
また、各第２スロット通過部１２４，１２６は、対応する複数のスロット１２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の軸方向片側から軸方向に後述するカセット環状部１８，２０，２２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１２８は、ステータコア１４にカセット環状部１８，２０，２２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、周方向に離れた２つのスロット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）巻回される。
【００３２】
図１０は、図５のＡ部において、カセットコイル１６の端部を径方向外側から径方向内側に見た拡大図である。図１０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との先端部が重ね合わされた状態でＴＩＧ溶接等の溶接等により接合されることで、第１要素７２及び第２要素７４が組み合わされ、一体のカセットコイル１６が形成されている。すなわち、第１要素７２の片側径方向導出部７０に対する反対側端部と、第２要素７４の他側径方向導出部９０（図８、図９）に対する反対側端部とが接続されている。また、図４、図５に示す、第１要素７２の片側スロット挿入部６０及び他側中間スロット挿入部６４と、第２要素７４の片側中間スロット挿入部６２及び他側スロット挿入部６６とは、周方向にずれたスロット１２（図３）に挿入される。また、第１要素７２の片側径方向導出部７０と第２要素７４の他側径方向導出部９０との軸方向（図５の上下方向）位置はずれている。後述する図１９、図２４等に示すように、カセットコイル１６を、ステータコア１４の周方向複数個所に配置した状態で片側径方向導出部７０は、ステータコア１４の軸方向端面から大きく離れて配置され、他側径方向導出部９０は、ステータコア１４の軸方向端面から近い位置に配置される。
【００３３】
このように形成される複数のカセットコイル１６は、各相で環状に連結することで３相のカセット環状部１８，２０，２２（図１）を形成する。すなわち、図１、図２に戻り、本実施の形態のステータ１０は、「同芯カセット式」と呼ばれるもので、各相のカセット環状部１８，２０，２２は、ステータコア１４の周方向複数個所に配置された複数のカセットコイル１６を含んでいる。また、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、各相の複数のカセットコイル１６が直列接続された第１群がＹ結線される構成と、各相の複数のカセットコイル１６が直列接続された第２群がＹ結線される構成とを含んでいる。これについて、図１１を用いてＵ相分のカセット環状部１８で代表して説明する。
【００３４】
図１１は、本実施の形態のステータを含む回転電機において、Ｕ相分の複数のカセットコイルの接続構成を示す模式図である。Ｕ相のカセット環状部１８において、ステータコア１４の周方向複数個所に配置された複数のカセットコイル１６のうち、周方向１つおきの複数のカセットコイル１６がそれぞれ直列接続され、第１群９４と第２群９６とが形成されている。
【００３５】
図１１では、Ａ１，Ａ２・・・が第１群９４のカセットコイル１６を構成する要素を表している。また、Ｂ１，Ｂ２・・・が第２群９６のカセットコイル１６を構成する要素を表している。また、Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７と、Ｂ２、Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８とは、第１要素７２（図６、図７）を示している。また、Ａ２、Ａ４，Ａ６，Ａ８と、Ｂ１、Ｂ３，Ｂ５，Ｂ７とは、第２要素７４（図８、図９）を示している。Ａ１とＡ２、Ａ３とＡ４、Ａ５とＡ６、Ａ７とＡ８が、それぞれ第１群９４の４つのカセットコイル１６を示している。また、Ｂ１とＢ２、Ｂ３とＢ４、Ｂ５とＢ６、Ｂ７とＢ８が、それぞれ第２群９６の４つのカセットコイル１６を示している。以下、Ａ１，Ａ２・・・Ａ８、Ｂ１，Ｂ２・・・Ｂ８の符号をカセットコイル１６の要素として説明する場合がある。すなわち、図示しない電源及び駆動部であるインバータ側に接続された動力線側の入力端ＩＮからカセットコイル１６の巻き始めの要素Ａ１から、Ａ２、Ａ３・・・Ａ８の順に電気的に直列接続され、巻き終わりの要素Ａ８が第１中性点Ｎ１に接続されることで、第１群９４が形成されている。
【００３６】
また、入力端ＩＮからカセットコイル１６の巻き始めの要素Ｂ１から、Ｂ２、Ｂ３・・・Ｂ８の順に電気的に直列接続され、巻き終わりの要素Ｂ８が第２中性点Ｎ２に接続されることで、第２群９６が形成されている。したがって、Ｕ相のカセット環状部１８において、ステータコア１４の周方向複数個所に配置された複数のカセットコイル１６のうち、周方向１つおきの複数のカセットコイル１６がそれぞれ直列接続され、第１中性点Ｎ１に接続される第１群９４が形成される。また、第１群９４と周方向に隣り合う複数のカセットコイル１６が直列接続され、第２中性点Ｎ２に接続される第２群９６が形成される。第１群９４と第２群９６とは、動力線側の入力端ＩＮ及び第１中性点Ｎ１の間と、入力端ＩＮ及び第２中性点Ｎ２の間とにそれぞれ接続されている。以上は、Ｕ相カセット環状部１８を説明したが、Ｖ相カセット環状部２０（図１）、Ｗ相カセット環状部２２（図１）の場合も同様である。このため、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、２つの中性点である第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２で、それぞれＹ結線されている。
【００３７】
このように構成するために、複数のカセットコイル１６は、図１２にＵ相カセット環状部１８で代表して示すように、第１要素７２と第２要素７４との一部同士が軸方向に重なるように環状に組み合わされる。また、各相で、後述する複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ（図１７〜１９）で複数のカセットコイル１６を連結することで、カセット環状部１８，２０，２２（図１７〜１９）を形成している。具体的には、後述する図１７、図１８でＵ相のカセット環状部１８で代表して説明するように、各カセットコイル１６の径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた片側径方向導出部７０と、別のカセットコイル１６の径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた他側径方向導出部９０とは、外周部に設けられた複数の同相バスバー２４ｕにより接続されている。
【００３８】
また、図１１に戻って、Ｕ相のカセット環状部１８で代表して示すように、第１群９４において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の片側径方向導出部７０（図１７、図１８）及び他側径方向導出部９０（図１７、図１８）同士が、同相バスバー２４ｕにより接続され、入力端ＩＮ側から第１中性点Ｎ１側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向一方向（図１１の反時計方向）に並んで配置されている。また、同じく第２群９６において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の片側径方向導出部７０及び他側径方向導出部９０同士が、同相バスバー２４ｕにより接続され、入力端ＩＮ側から第２中性点Ｎ２側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向他方向（図１１の時計方向）に並んで配置されている。
【００３９】
上記ではＵ相のカセット環状部１８を説明したが、Ｖ相、Ｗ相のカセット環状部２０，２２（図１）も同様に構成される。そして、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２のそれぞれに対応する、外周部に設けられた複数の中性点バスバー３０（図２）により接続されている。なお、第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２は、同一のすなわち単一の中性点とすることもできる。
【００４０】
図３の結線図では、図１１をより具体化して示している。図３は、Ｕ相分のカセット環状部１８の結線状態を示す図である。図３のＡ１、Ａ２・・・Ａ８、Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ８の符号の意味は、図１１の場合と同様である。図３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」は動力線側の入力端に接続されることを示しており、「Ｎ１，Ｎ２」は第１中性点、第２中性点をそれぞれ示している。また、Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ・・・、Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂ・・・でそれぞれ第１群９４、第２群９６のカセットコイル１６のコイル番号を示している。以下、カセットコイル１６をコイル番号を付して説明する場合がある。カセット環状部１８は、第１群９４で入力端ＩＮ側である巻き始めのカセットコイルＣ１ＡにカセットコイルＣ２Ａが接続され、以下、同様に、Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａが順に接続され、巻き終わりのカセットコイルＣ４Ａが第１中性点Ｎ１に接続されている。また、第２群９６で入力端ＩＮ側である巻き始めのカセットコイルＣ１ＢにカセットコイルＣ２Ｂが接続され、以下、同様に、Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂが順に接続され、巻き終わりのカセットコイルＣ４Ｂが第２中性点Ｎ２に接続されている。以上は、Ｕ相のカセット環状部１８の場合を説明したが、Ｖ相、Ｗ相の場合も同様に構成されている。このように各相で周方向１つおきのカセットコイル１６を直列接続する構成は、「隔極巻き」と呼ばれる。
【００４１】
またＵ相カセット環状部１８の各カセットコイル１６において、第１要素Ａ１，Ａ３・・・、Ｂ２，Ｂ４・・・の周方向両側のスロット挿入部６０，６４（図５）は、第２要素Ａ２，Ａ４・・・、Ｂ１、Ｂ３・・・の周方向両側のスロット挿入部６２，６６（図５）と１つずつずれたスロット１２に挿入されている。また、Ｖ相カセット環状部２０（図１）の各カセットコイル１６の４つのスロット挿入部は、Ｕ相カセット環状部１８のスロット挿入部６０，６４，６２，６６が挿入されるスロット１２の周方向片側に１つまたは２つずれたスロット１２に挿入される。
【００４２】
また、Ｗ相カセット環状部２２（図１）の各カセットコイル１６の４つのスロット挿入部は、Ｕ相カセット環状部１８のスロット挿入部６０，６４，６２，６６が挿入されるスロット１２の周方向片側にさらに１つまたは２つずれたスロット１２に挿入される。
【００４３】
このような構成では、図１１に示す回転電機で、ステータ１０に対し内側のロータ３２が偏心する場合でも、循環電流の発生を防止でき、高調波ノイズである８次ノイズの発生を防止できる。図１３は、図１１の回転電機でロータが図１１の左上に寄った場合に、第１群９４と第２群９６とのカセットコイル１６での電圧変化を説明するための単相分の複数のカセットコイル１６の回路図である。図１３のＡ１、Ａ２・・・Ａ８、Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ８の符号の意味は、図１１の場合と同様である。例えば、図１１に示すように、ステータ１０の内側に永久磁石３４付きのロータ３２を対向配置している場合に、ロータ３２の中心軸Ｏが図１１の左上（図１１の矢印α方向）に寄って、ステータ１０に対し偏心した場合を考える。この場合、図１３に示すように、第１群９４の要素Ａ１，Ａ２でロータ３２（図１１）が近づくため、電圧（誘起電圧）が上昇し、逆に要素Ａ５，Ａ６でロータ３２が離れるため、電圧が低下する。一方、第２群９６の要素Ｂ３，Ｂ４でロータ３２が離れるため、電圧が低下し、逆に要素Ｂ７，Ｂ８で電圧が上昇する。このため、第１群９４と第２群９６とでの合計の電圧が同じとなるため、第１群９４と第２群９６との間で大きな電圧差が生じることがなく、第１群９４と第２群９６との間で電流が循環する循環電流が発生することがない。このため、回転電機の性能向上を図れる。また、図１１に示す構成では、複数相のカセットコイル１６を２つのＹ結線で結線するダブルスター結線型としているため、大電流を流す場合でも容易に対応できる。
【００４４】
これに対して、図１４のように、本実施の形態と同様の構成において、各相で周方向に隣り合うカセットコイル１６を直列接続して、単一の中性点Ｎで単一のＹ結線で結線するシングルスター結線型とする場合には、本実施の形態と同様に循環電流が発生することはない。ただし、本実施の形態と異なり、大電流を流す場合に巻線断面を変える等、特別な対応をしないと、大電流に対する対応が困難になる。
【００４５】
また、図１５のように、本実施の形態と同様の構成において、各相でそれぞれ周方向に隣り合うカセットコイル１６を約半周分のみ直列接続した第１群９４と第２群９６とを形成し、２つの中性点Ｎ１，Ｎ２で２つのＹ結線で結線するダブルスター結線型とすることも考えられる。ただし、この構成では、ロータ３２の中心軸Ｏが図１５の左上（図１５の矢印α方向）に寄って、ステータ１０に対し偏心した場合に、図１６に示すように、第１群９４の要素Ａ１〜Ａ４でロータ３２（図１５）が近づくため、電圧が上昇する。一方、第２群９６の要素Ｂ５〜Ｂ８でロータ３２が離れるため、電圧が低下する。このため、第１群９４と第２群９６との間で大きな電圧差が生じて、図１６に矢印βで示すような、第１群９４と第２群９６との間で電流が循環する循環電流が発生する可能性がある。これに対して、上記の実施形態によれば、このような不都合をいずれも解消でき、性能向上を有効に図れる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、外周部に設けられる周方向バスバー配置部に配置される複数のバスバーにおいて、少なくとも一部のバスバーが略階段形状に形成されている。すなわち、図１７〜１８に示すように、各相のカセット環状部１８，２０，２２において、外周部に設けられた各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの長さ方向中間部に、周方向に対し傾斜する段差部である連結部３６が設けられている。これについて、図１７〜２０を用いて詳しく説明する。図１７は、図１２のＵ相のカセット環状部１８でバスバー２４ｕを結合して示す、図１２の矢印Ｂ方向に見た斜視図である。図１８は、図１２のＵ相のカセット環状部１８でバスバー２４ｕを結合して示す、図１２の矢印Ｃ方向に見た斜視図である。図１９は、図２のステータ１０において、図２のＤ部と径方向反対側の周方向一部を、径方向外側から見た図である。図２０は、図１９のＥ−Ｅ断面図である。
【００４７】
図１７、図１８に示すように、Ｕ相カセット環状部１８では、外周部に、周方向に１つおきで離れた２つのカセットコイル１６の他側径方向導出部９０と片側径方向導出部７０とを接続する同相バスバー２４ｕが設けられている。また、複数の同相バスバー２４ｕは、第１群９４のカセットコイルを連結するために設けられる、図１７，１８でＰで示す径方向内側の同相バスバー２４ｕと、第２群９６のカセットコイルを連結するために設けられる、図１７，１８でＱで示す径方向外側の同相バスバー２４ｕとを含む。上記の図１１を参照して理解されるように、第１群９４の同相バスバー２４ｕと第２群９６の同相バスバー２４ｕとは、少なくともＵ相カセット環状部１８の周方向一部で周方向同位置に配置される。このため、本実施形態では、第１群９４の同相バスバー２４ｕの両端部である、カセットコイル１６との接続部を除く中間部は、外周部で周方向に伸びて複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ（図１９）が配置される周方向バスバー配置部３８の径方向内側である内側列に周方向に配置されている。
【００４８】
また、第２群９６の同相バスバー２４ｕの両端部である、カセットコイル１６との接続部を除く中間部は、周方向バスバー配置部３８のうち、第１群９４の同相バスバー２４ｕよりも径方向外側である外側列に周方向に配置されている。また、各同相バスバー２４ｕは、両端部に径方向に伸びるように曲げ形成され、カセットコイル１６の両端部に重ね合わされて接合される接続部４０，４２を有する。また、各同相バスバー２４ｕは、中間部に設けられ、互いにステータの軸方向である高さ方向（図１７、図１８の上下方向）にずれた第１部分４４及び第２部分４６と、第１部分４４及び第２部分４６を連結する段差部である連結部３６とを有する。各第１部分４４及び第２部分４６は、周方向バスバー配置部３８内で周方向に伸び、連結部３６は、周方向に対し傾斜している。また、図１９に示すように、Ｖ相カセット環状部２０及びＷ相カセット環状部２２の同相バスバー２４ｖ、２４ｗも、Ｕ相カセット環状部１８の同相バスバー２４ｕと同様に形成されている。
【００４９】
そして、図１９、図２０に示すように、各相の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが、周方向バスバー配置部３８の内側列４８と外側列５０とでそれぞれ互いに干渉しないように、すなわち、傾斜部３６（図１９）により別の相の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗを避けるように配置されている。例えば、図１９において、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕにおいて、ステータコア１４から遠い第２部分４６が外側列５０の上側（「上側」とは、ステータコア１４から軸方向に遠い側をいい、図１９の上側をいう。逆に、「下側」とは、ステータコア１４に軸方向に近い側をいい、図１９の下側をいう。以下同じである。）に配置されている。また、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕにおいて、ステータコア１４に近い第１部分４４が外側列５０の下側に配置されている。Ｖ相及びＷ相の場合も同様である。
【００５０】
また、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕの第１部分４４の上側に、Ｗ相の第２群９６の同相バスバー２４ｗの第２部分４６が軸方向に重なるように配置され、Ｖ相の第２群９６の同相バスバー２４ｖの第１部分４４の上側に、Ｕ相の第２群９６の同相バスバー２４ｕの第２部分４６が軸方向に重なるように配置されている。また、Ｗ相の第２群９６の同相バスバー２４ｗの第１部分４４の上側に、Ｖ相の第２群９６の同相バスバー２４ｖの第２部分４６が軸方向に重なるように配置されている。
【００５１】
また、各相の第１群９４の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗは、内側列４８（図２０）で、外側列５０の第２群９６の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの場合と周方向位置がずれるだけで同様に配置されている。このため、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにおいて、図２０に示す周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は、内側列４８及び外側列５０の径方向の２列において、上側及び下側の高さ方向の２列の合計４列内に配置される。また、周方向バスバー配置部３８は、ステータ１０の外周部において、カセットコイル１６の両端部である片側径方向導出部７０（図１９）及び他側径方向導出部９０の先端部よりも径方向に関して内側（図２０の左側）に配置されている。また、周方向バスバー配置部３８は、周方向に伸びて複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び後述する中性点バスバー３０（図２１，２２，２４，２５）が配置される。
【００５２】
次に、図２１〜２６を用いて中性点バスバー３０について説明する。３相のカセット環状部１８，２０，２２は、周方向に離れた第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２の２個所でそれぞれ複数の中性点バスバー３０によりＹ結線で結線されている。まず、第２群９６の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ（２４ｗは図１９参照）で形成される第２群９６の第２中性点Ｎ２について、図２１〜２３により説明する。図２１は、図２のステータにおいて、図２のＤ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。図２２は、図２１の上方から見た斜視図である。
【００５３】
第２群９６の第２中性点Ｎ２を形成するために、２つの中性点バスバー３０である、第２ＵＶバスバーＢｕｖと第２ＵＷバスバーＢｕｗとが設けられている。以下、中性点バスバー３０をＢｕｖ、Ｂｕｗの符号を付して説明する場合がある。図２１、図２２に示すように、第２ＵＶバスバーＢｕｖ及び第２ＵＷバスバーＢｕｗの中間部は、周方向バスバー配置部３８のうち、外側列５０と内側列４８との周方向一部で同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが配置されない部分に設けられている。第２ＵＶバスバーＢｕｖは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部５２と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分５４及び第２部分５６と、第１部分５４及び第２部分５６同士を連結する段差部である連結部５８とを含んでいる。第１部分５４及び第２部分５６は、互いにステータ１０の径方向にずれている。第１部分５４は、周方向バスバー配置部３８の上側の内側列４８に配置され、第２部分４６は、周方向バスバー配置部３８の上側の外側列５０に配置されている。第２ＵＶバスバーＢｕｖの片側（図２１，２２の左側）の接続部５２は、第２群９６のＵ相の最終コイルであるカセットコイル１６の片側径方向導出部７０に下側から重ね合わされ接合されている。第２ＵＶバスバーＢｕｖの他側（図２１，２２の右側）の接続部５２は、第２群９６のＶ相の最終コイルであるカセットコイル１６の片側径方向導出部７０に下側から重ね合わされ接合されている。
【００５４】
第２ＵＷバスバーＢｕｗは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部９８と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分１００及び第２部分１０２と、第１部分１００及び第２部分１０２同士を連結する段差部である連結部１０４とを含んでいる。第１部分１００及び第２部分１０２は、互いにステータ１０の軸方向である高さ方向にずれている。第１部分１００は、周方向バスバー配置部３８の下側の外側列５０に配置され、第２部分１０２は、周方向バスバー配置部３８の上側の外側列５０に配置されている。第２ＵＷバスバーＢｕｗの第１部分１００の一部は第２ＵＶバスバーＢｕｖの第２部分５６と高さ方向に重なっている。
【００５５】
第２ＵＷバスバーＢｕｗの連結部１０４は、周方向に対し傾斜し、第２群９６のＵ相の同相バスバー２４ｕの第１部分４４を避けて、この第１部分４４の上側に配置される。第２ＵＷバスバーＢｕｗの片側（図２１，２２の左側）の接続部９８は、第２ＵＶバスバーＢｕｖの片側の接続部５２に下側から重ね合わされ接合されている。第２ＵＷバスバーＢｕｗの他側（図２１，２２の右側）の接続部９８は、第２群９６のＷ相の最終コイルであるカセットコイル１６の片側径方向導出部７０に下側から重ね合わされ接合されている。第２ＵＶバスバーＢｕｖ、第２ＵＷバスバーＢｕｗ、及び第２群９６のＵ相の最終コイルであるカセットコイル１６の接続部は、第２中性点Ｎ２を形成する。
【００５６】
図２３は、図２１のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。図２３では、上側のブロックにより第２群９６の中性点Ｎ２の結線部を示しており、下側のブロックにより周方向バスバー配置部３８での上下の内側列４８及び外側列５０を示している。上記のように第２群９６の中性点Ｎ２の結線部は、２つのバスバーＢｕｖ、Ｂｕｗにより形成されており、「Ｕ−Ｖ相（中）」は、第２ＵＶバスバーＢｕｖを示している。「Ｕ−Ｗ相（中）」は、第２ＵＷバスバーＢｕｗを示している。また、第２ＵＶバスバーＢｕｖでは、中間部で内側列４８及び外側列５０でずれる内外オフセットがされている。また、第２ＵＷバスバーＢｕｗでは、中間部で上側列及び下側列にずれる上下オフセットがされている。この結果、中性点バスバーである第２ＵＶバスバーＢｕｖ及び第２ＵＷバスバーＢｕｗの周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は、内側列４８及び外側列５０の径方向の２列において、上側及び下側の高さ方向の２列の合計４列内に配置される。
【００５７】
次に、図２４〜２６を用いて、第１群９４の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗで形成される第１群９４の第１中性点Ｎ１について説明する。図２４は、図２のステータにおいて、図２のＦ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た斜視図である。図２５は、図２４の上方から見た斜視図である。
【００５８】
第１群９４の第１中性点Ｎ１を形成するために、２つの中性点バスバー３０である、第１ＵＷバスバーＣｕｗと第１ＶＷバスバーＣｖｗとが設けられている。以下、中性点バスバー３０をＣｕｗ、Ｃｖｗの符号を付して説明する場合がある。図２４、図２５に示すように、第１ＵＷバスバーＣｕｗ及び第１ＶＷバスバーＣｖｗの中間部は、周方向バスバー配置部３８のうち、外側列５０と内側列４８との周方向一部で同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗが配置されない部分に設けられている。第１ＵＷバスバーＣｕｗは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部１０６と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分（図示せず）及び第２部分１１０と、第１ＵＷバスバーＣｕｗの第１部分及び第２部分１１０同士を連結する段差部である連結部１１２とを含んでいる。第１ＵＷバスバーＣｕｗの第１部分及び第２部分１１０は、互いにステータ１０の上下方向である高さ方向にずれている。第１部分は、周方向バスバー配置部３８の下側の内側列４８に配置され、第２部分１１０は、周方向バスバー配置部３８の上側の内側列４８に配置されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗの連結部１１２は、周方向に対し傾斜し、第１群９４の他の同相バスバーを避けて配置される。第１ＵＷバスバーＣｕｗの片側（図２４，２５の左側）の接続部１０６は、第１群９４のＵ相の最終コイルであるカセットコイル１６の他側径方向導出部９０に上側から重ね合わされ接合されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗの他側（図２４，２５の右側）の接続部１０６は、第１群９４のＷ相の最終コイルであるカセットコイル１６の他側径方向導出部９０に上側から重ね合わされ接合されている。
【００５９】
第１ＶＷバスバーＣｖｗは、両端部に設けられ径方向に伸びる接続部１１４と、中間部に設けられ、周方向に伸びる第１部分１１６及び第２部分１１８と、第１部分１１６及び第２部分１１８同士を連結する段差部である連結部１２０とを含んでいる。第１部分１１６及び第２部分１１８は、互いにステータ１０の径方向にずれている。第１部分１１６は、周方向バスバー配置部３８の下側の内側列４８に配置され、第２部分１１８は、周方向バスバー配置部３８の下側の外側列５０に配置されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗの第１部分１１６の一部は第１ＶＷバスバーＣｖｗの第１部分１１６と高さ方向に重なっている。第１ＶＷバスバーＣｖｗの片側（図２４，２５の左側）の接続部１１４は、第１群９４のＶ相の最終コイルであるカセットコイル１６の他側径方向導出部９０に上側から重ね合わされ接合されている。第１ＶＷバスバーＣｖｗの他側（図２４，２５の右側）の接続部１１４は、第１ＵＷバスバーＣｕｗの他側の接続部１０６に上側から重ね合わされ接合されている。第１ＵＷバスバーＣｕｗ、第１ＶＷバスバーＣｖｗ、及び第１群９４のＷ相の最終コイルであるカセットコイル１６の接続部は、第１中性点Ｎ１を形成する。
【００６０】
図２６は、図２４のバスバー配置部におけるバスバー配置構成と、各相の径方向導出部及び中性点バスバーの接続部とを示す模式図である。図２６では、下側のブロックにより第１群９４の中性点Ｎ１の結線部を示しており、上側のブロックにより周方向バスバー配置部３８での上下の内側列４８及び外側列５０を示している。上記のように第１群９４の中性点Ｎ１の結線部は、２つのバスバーＣｕｗ、Ｃｖｗにより形成されており、「Ｕ−Ｗ相（中）」は、第１ＵＷバスバーＣｕｗを示している。「Ｖ−Ｗ相（中）」は、第１ＶＷバスバーＣｖｗを示している。また、第１ＵＷバスバーＣｕｗでは、中間部で上側列及び下側列でずれる上下オフセットがされ、第１ＶＷバスバーＣｖｗでは、中間部で内側列４８及び外側列５０にずれる内外オフセットがされている。この結果、中性点バスバーである第１ＵＷバスバーＣｕｗ及び第１ＶＷバスバーＣｖｗの周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は、内側列４８及び外側列５０の径方向の２列において、上側及び下側の高さ方向の２列の合計４列内に配置される。
【００６１】
このようなステータ１０では、上記のようなカセットコイル１６を複数連結した環状構成としているため、ステータコア１４に各相のカセット環状部１８，２０，２２を軸方向に装着可能である。すなわち、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（図４、図５）を先にして、図１に示すステータコア１４の複数のスロット１２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（図１の下側）から軸方向に挿入することで、ステータコア１４に組み付けられる。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（図４，５）及び第２スロット通過部１２４，１２６（図４，５）は、カセット環状部１８，２０，２２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（図４，５）及び第２内側連結部１２８（図４，５）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。
【００６２】
さらに、このようなステータ１０によれば、周方向に伸びて複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０が配置される周方向バスバー配置部３８において、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び各中性点バスバー３０が階段形状に形成されている。このため、周方向の多くの個所で、複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の配置の自由度を大きくでき、周方向バスバー配置部３８の全部で、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向、すなわち高さ方向の列を２列よりも多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列に少なくできる。このため、上記の図２０に示すように、周方向バスバー配置部３８の径方向寸法を小さくでき、周方向バスバー配置部３８から各カセットコイル１６の両端部の先端部の溶接による接合部までの距離を確保できるので、ステータ１０の小型化を図れる。
【００６３】
また、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、複数のＹ結線で結線され、ダブルスター結線とされている。このため、周方向バスバー配置部３８で周方向同位置に設けられるバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の数が多くなりやすいのにもかかわらず、周方向バスバー配置部３８の全部で、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向の列を多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列以内に少なくできる。このため、ステータ１０の小型化を図れる効果が顕著になる。しかも大電流化に容易に対応できる。また、渦損低減とカセットコイル１６の加工性の向上とを図れる。
【００６４】
また、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、第１中性点Ｎ１及び第２中性点Ｎ２でそれぞれＹ結線されており、各相のカセット環状部１８，２０，２２において、周方向に配置された複数のカセットコイル１６のうち、周方向１つおきの複数のカセットコイル１６が直列接続され、第１中性点Ｎ１に接続される第１群９４が形成され、第１群９４と周方向に隣り合う複数のカセットコイル１６が直列接続され、第２中性点Ｎ２に接続される第２群９６が形成されている。また、第１群９４において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の径方向導出部７０，９０同士が、複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにより接続され、入力端ＩＮ側から第１中性点Ｎ１側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向一方向に並んで配置されている。また、第２群９６において、周方向に隣り合うカセットコイル１６の径方向導出部７０，９０同士が、複数の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗにより接続され、入力端ＩＮ側から第２中性点Ｎ２側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向他方向に並んで配置されている。このため、３相のカセット環状部１８，２０，２２は、２つのＹ結線で結線されるのにもかかわらず、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗを短くできるので、周方向バスバー配置部３８の全部で、より有効に、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向の列を多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列以内に少なくできる。このため、より有効にステータ１０の小型化を図れる。さらに、各カセットコイル１６が隔極巻きで連結されているため、高調波ノイズの発生を低減でき、低騒音化及び低振動化を図れる。また、各カセットコイル１６は、第１要素７２と第２要素７４とが接合された同形状で構成できるので、低コスト化を図れる。
【００６５】
なお、本実施形態では、第１群９４の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの中間部が周方向バスバー配置部３８の内側列４８に配置され、第２群９６の同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗの中間部が周方向バスバー配置部３８の外側列５０に配置される場合を説明したが、内側列４８及び外側列５０に配置される要素は互いに逆にすることもできる。また、本実施形態では、すべての同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び中性点バスバー３０が階段形状に形成された場合を説明したが、一部のバスバーのみ階段形状に形成することもできる。ただし、同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ及び中性点バスバー３０の両方を階段形状に形成することが、周方向バスバー配置部３８でのバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の列を少なくする面から好ましい。また、複数のバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０は、径方向にずれる階段形状のバスバーと、軸方向にずれる階段形状のバスバーとを含むように構成することが、周方向バスバー配置部３８でのバスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の列を有効に少なくする面から好ましい。
【００６６】
次に、図２７は、複数相のカセットコイルをダブルスター結線で接続する場合の回転電機の別例を示す、図１１に対応する図である。図２８は、図２７の回転電機でロータが図２７の左上に寄った場合に、第１群９４と第２群９６とのカセットコイル１６での電圧変化を説明するための単相分の複数のカセットコイル１６の回路図である。図２７に示すように、上記の実施形態において、各相のカセットコイル１６をダブルスター結線で接続する場合に、１／４周分で分けて、第１群９４及び第２群９６のそれぞれで半分のカセットコイル１６同士を径方向に対向配置することも考えられる。この場合、第１群９４の要素Ａ４が径方向反対側の第１群９４の要素Ａ５に同相バスバー２４ｕで接続され、第２群９６の要素Ｂ４が径方向反対側の第２群９６の要素Ｂ５に同相バスバー２４ｕで接続される。
【００６７】
このような構成では、例えば、図２７に示すように、ステータ１０の内側に永久磁石３４付きのロータ３２を対向配置している場合に、ロータ３２の中心軸Ｏが図２７の左上（図２７の矢印α方向）に寄って、ステータ１０に対し偏心した場合に、図２８に示すように、第１群９４の要素１Ａ〜４Ａでロータ３２が近づくため、電圧（誘起電圧）が上昇し、逆に要素５Ａ〜８Ａでロータ３２が離れるため、電圧が低下する。ただし、第１群９４の合計の電圧が第２群９６と同じとなるため、第１群９４と第２群９６との間で大きな電圧差が生じることがなく、第１群９４と第２群９６との間で循環電流が発生しない。一方、この構成では、一部の同相バスバー２４ｕがかなり長くなり、周方向バスバー配置部３８での複数のバスバー２４ｕが一部で径方向に３列となり、径方向寸法が大きくなる可能性がある。このため、ステータ１０の小型化を図る面では上記の本実施の形態の場合よりも劣る。ただし、バスバー２４ｕの少なくとも一部を階段形状に形成することで、周方向一部で周方向バスバー配置部３８の径方向の列を少なくできる可能性はある。その他の構成及び作用は、上記の実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図２９は、本発明の実施の形態の別例のステータを示す、図２に対応する図である。図３０は、図２９のステータにおいて、図２９のＧ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。図３１は、図２９のステータにおいて、図２９のＨ部を含む周方向一部を、径方向外側から見た図である。
【００６９】
本実施の形態のステータ１０では、上記の図１〜１３，１７〜２６に示した実施形態において、一部の中性点バスバー３０の周方向バスバー配置部３８に配置される中間部が階段形状に形成されていない。例えば、図３０に示すように、第１中性点Ｎ１を形成するための第１ＶＷバスバーＣｖｗの中間部は、単に周方向に伸びる形状であり、図２４，２５に示した実施形態と異なり、径方向にずれた両側部分が段差部で連結される形状ではない。このため、第１ＶＷバスバーＣｖｗは周方向バスバー配置部３８の径方向の３列目の外側に配置され、径方向の列が多くなってしまう。
【００７０】
また、図３１に示すように、第２中性点Ｎ２を形成するための上側の外側列５０に配置される第２ＵＷバスバーＢｕｗのさらに径方向外側に第２ＵＶバスバーＢｕｖが配置されている。この構成では、第２ＵＷバスバーＢｕｗも第２ＵＶバスバーＢｕｖのいずれも周方向バスバー配置部３８に配置される中間部は単なる周方向に伸びる形状であり、図２１，２２に示した実施形態と異なり、径方向または軸方向にずれた部分が段差部で連結される形状ではない。このため、第２ＵＶバスバーＢｕｖ及び第２ＵＷバスバーＢｕｗが径方向に重なる部分で周方向バスバー配置部３８の径方向の列は３列となっている。このような構成では、周方向バスバー配置部３８の一部で径方向の列が３列となり、上記の図１〜１３，１７〜２６に示した実施形態の場合に比べて、ステータ１０の小型化を図る面では劣る。ただし、各同相バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗは階段形状に形成されており、周方向バスバー配置部３８の多くの部分で、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の軸方向の列を多くすることなく、バスバー２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、３０の径方向の列を２列以内に少なくできる。その他の構成及び作用は、上記の実施形態と同様である。
【００７１】
なお、上記の図１４に示したシングルスター結線の構成、または上記の図１５、図１６に示したダブルスター結線の構成で、少なくとも一部のバスバーを階段形状に形成することもできる。また、図示は省略するが、上記の図１〜１３，１７〜２６に示した実施形態において、第１群９４及び第２群９６を、いずれも各相で入力端ＩＮ側から中性点Ｎ１，Ｎ２側に向かって複数のカセットコイル１６が周方向一方向に並んで配置され、入力端ＩＮ及び中性点Ｎ１，Ｎ２の位置が第１群９４及び第２群９６で互いに周方向にずれる構成とする場合に、少なくとも一部のバスバーを階段形状に形成することもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ ステータ、１２ スロット、１４ ステータコア、１６ 導体カセットコイル、１８，２０，２２ カセット環状部、２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ 同相バスバー、３０ 中性点バスバー、３２ ロータ、３４ 永久磁石、３６ 連結部、３８ 周方向バスバー配置部、４０，４２ 接続部、４４ 第１部分、４６ 第２部分、４８ 内側列、５０ 外側列、５２ 接続部、５４ 第１部分、５６ 第２部分、５８ 連結部，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、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 第１群、９６ 第２群、９８ 接続部、１００ 第１部分、１０２ 第２部分、１０４ 連結部、１０６ 接続部、１１０ 第２部分、１１２ 連結部、１１４ 接続部、１１６ 第１部分、１１８ 第２部分、１２０ 連結部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、
ステータコアに軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置される複数相のカセット環状部とを備え、
各相のカセット環状部は、ステータコアに巻装され、互いに環状に接続される複数のステータコイルを含み、
各相のカセット環状部において、複数のステータコイルの径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた径方向導出部は、外周部に設けられた複数の同相バスバーにより接続されており、
複数相のカセット環状部は、外周部に設けられた複数の中性点バスバーにより接続されており、
外周部で周方向に伸びて複数の同相バスバー及び中性点バスバーが配置される周方向バスバー配置部において、同相バスバー及び中性点バスバーの少なくとも一部のバスバーは、階段形状に形成されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
階段状に形成されたバスバーは、ステータの軸方向である高さ方向または径方向にずれた第１部分及び第２部分と、第１部分及び第２部分を連結する段差部とを有することを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
複数相のカセット環状部は、複数のＹ結線で結線されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
各相のカセット環状部は、周方向複数個所に配置されたステータコイルである複数の導体カセットコイルを含み、
各導体カセットコイルは、両端部に設けられた径方向導出部と、各径方向導出部に連結され、互いに離れたスロットに挿入される複数のスロット挿入部とを有し、
各相のカセット環状部において、複数の導体カセットコイルの径方向導出部は、別の導体カセットコイルの端部に設けられた径方向導出部に同相バスバーにより接続されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項５】
請求項４に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
各導体カセットコイルは、周方向片側に設けられた片側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第１要素と、周方向他側に設けられた他側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第２要素とを含み、第１要素の片側径方向導出部に対する反対側端部と、第２要素の他側径方向導出部に対する反対側端部とが接続されており、
第１要素のスロット挿入部と第２要素のスロット挿入部とが周方向にずれたスロットに挿入されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項６】
請求項５に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
複数相のカセット環状部は、第１中性点及び第２中性点でそれぞれＹ結線されており、
各相のカセット環状部において、
周方向に配置された複数の導体カセットコイルのうち、周方向１つおきの複数の導体カセットコイルが直列接続され、第１中性点に接続される第１群が形成され、第１群と周方向に隣り合う複数の導体カセットコイルが直列接続され、第２中性点に接続される第２群が形成され、
第１群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第１中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向一方向に並んで配置されており、
第２群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第２中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向他方向に並んで配置されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項１】
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と、
ステータコアに軸方向に装着され、各相同士で同芯に配置される複数相のカセット環状部とを備え、
各相のカセット環状部は、ステータコアに巻装され、互いに環状に接続される複数のステータコイルを含み、
各相のカセット環状部において、複数のステータコイルの径方向外端部に径方向に伸びるように設けられた径方向導出部は、外周部に設けられた複数の同相バスバーにより接続されており、
複数相のカセット環状部は、外周部に設けられた複数の中性点バスバーにより接続されており、
外周部で周方向に伸びて複数の同相バスバー及び中性点バスバーが配置される周方向バスバー配置部において、同相バスバー及び中性点バスバーの少なくとも一部のバスバーは、階段形状に形成されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項２】
請求項１に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
階段状に形成されたバスバーは、ステータの軸方向である高さ方向または径方向にずれた第１部分及び第２部分と、第１部分及び第２部分を連結する段差部とを有することを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
複数相のカセット環状部は、複数のＹ結線で結線されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
各相のカセット環状部は、周方向複数個所に配置されたステータコイルである複数の導体カセットコイルを含み、
各導体カセットコイルは、両端部に設けられた径方向導出部と、各径方向導出部に連結され、互いに離れたスロットに挿入される複数のスロット挿入部とを有し、
各相のカセット環状部において、複数の導体カセットコイルの径方向導出部は、別の導体カセットコイルの端部に設けられた径方向導出部に同相バスバーにより接続されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項５】
請求項４に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
各導体カセットコイルは、周方向片側に設けられた片側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第１要素と、周方向他側に設けられた他側径方向導出部を有し、周方向に離れた２つのスロットに挿入されるように複数回ステータコアの周方向一部に巻回される第２要素とを含み、第１要素の片側径方向導出部に対する反対側端部と、第２要素の他側径方向導出部に対する反対側端部とが接続されており、
第１要素のスロット挿入部と第２要素のスロット挿入部とが周方向にずれたスロットに挿入されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【請求項６】
請求項５に記載の同芯カセット式回転電機ステータにおいて、
複数相のカセット環状部は、第１中性点及び第２中性点でそれぞれＹ結線されており、
各相のカセット環状部において、
周方向に配置された複数の導体カセットコイルのうち、周方向１つおきの複数の導体カセットコイルが直列接続され、第１中性点に接続される第１群が形成され、第１群と周方向に隣り合う複数の導体カセットコイルが直列接続され、第２中性点に接続される第２群が形成され、
第１群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第１中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向一方向に並んで配置されており、
第２群において、周方向に隣り合う導体カセットコイルの径方向導出部同士が、複数の同相バスバーにより接続され、入力端側から第２中性点側に向かって複数の導体カセットコイルが周方向他方向に並んで配置されていることを特徴とする同芯カセット式回転電機ステータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１２−２４９３４４（Ｐ２０１２−２４９３４４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６６２１（Ｐ２０１１−１１６６２１）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]