回転電機の固定子およびそれを用いた回転電機
【課題】 固定子コアから突出する固定子巻線のコイルエンドの高さを低減する回転電機の固定子を提供する。
【解決手段】 固定子巻線２０を形成する線材３０は、固定子コア１２のスロット１４、１５内に設置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロット１４、１５に設置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有している。ターン部４２は固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４２の略中央部にはねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２の突出箇所に段部４６が形成されている。さらに、線材３０のターン部４２には、略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成した段部４６との間に、それぞれ２個の段部４８が形成されている。
【解決手段】 固定子巻線２０を形成する線材３０は、固定子コア１２のスロット１４、１５内に設置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロット１４、１５に設置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有している。ターン部４２は固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４２の略中央部にはねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２の突出箇所に段部４６が形成されている。さらに、線材３０のターン部４２には、略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成した段部４６との間に、それぞれ２個の段部４８が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子およびそれを用いた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機および発電機を兼ねているか、あるいは電動機または発電機として専用に使用される回転電機として、特許文献１、２に開示されるものが公知である。特許文献１、２ともに、略Ｕ字状に形成された所謂セグメント導体(Segment Conductor；ＳＣ)を固定子コアのスロットに設置し、セグメント導体の開放端部を電気的に接続して固定子巻線を形成している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、セグメント導体のターン部の中央をねじって周方向に異なるスロットにセグメント導体を設置しているので、図２４に示すように固定子コア３００の軸方向両端側に突出する固定子巻線３１０の部分（以下、固定子コアから軸方向に突出している固定子巻線の部分を「コイルエンド」という。）の高さｈが高く、固定子コア３００から固定子巻線３１０が大きく突出するという問題がある。図２５に示すように、コイルエンドの高さｈは、セグメント導体３２０が設置されているスロット３０２の間隔と、コイルエンドにおけるセグメント導体３２０の曲げ角とにより規定される。セグメント導体３２０の曲げ角はセグメント導体３２０の太さやコイル間隔により規定される。言い換えれば、コイルエンドの高さｈは、セグメント導体３２０が設置されているスロット３０２の間隔を底辺とし、セグメント導体３２０の曲げ角を底角とする三角形の高さにより規定される。
【０００４】
これに対し、特許文献２では、図２５に示すようにセグメント導体３２０のターン部の略中央部にねじりを伴わないクランク形状部３２２を形成して平坦にすることにより、コイルエンドの高さを低くしようとしている。
しかしながら、セグメント導体３２０が設置されているスロット３０２の間隔と、セグメント導体３２０の太さとがそれぞれ同じであれば、特許文献１および特許文献２において、コイルエンドでセグメント導体３２０が形成する三角形の底辺と底角の大きさは等しい。したがって、特許文献２のセグメント導体を採用してもコイルエンドの高さを低くすることには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８５２１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、固定子コアから突出する固定子巻線のコイルエンドの高さを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、スロットに設置されている固定子巻線とを備える。固定子巻線は、スロットに収容されているスロット収容部及び、ターン部を有する。ターン部は、周方向の異なるスロットに収容されているスロット収容部同士を、スロットの外部で接続する部分である。
【０００８】
ここで特に、本発明では、ターン部が、固定子コアの端面に平行な複数の段部を、固定子コアの軸方向における異なる位置に有している。例えば請求項４に示すように、段部によって、ターン部が階段形状に形成されているという具合である。これにより、段部を備えないターン部と比べ、端面に平行な段部を備えた分だけ、コイルエンドの高さが小さくなる。
【０００９】
具体的には請求項２に示すように、ターン部が、固定子コアの軸方向における異なる位置に、少なくとも３つの段部を有する構成とすることが例示される。
【００１０】
また、請求項３に示すように、固定子コアの端面に平行な段部の長さは、周方向に隣り合うスロットの間隔以下となっていることが好ましい。このようにすれば、例えばスロットからの突出箇所に段部を設ける場合など、周方向に隣り合うスロットから突出するターン部同士の干渉を防止することができる。結果として、干渉を避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいは、コイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。
【００１１】
ところで、固定子巻線の相数がｋ、回転子の１極当たりの各相のスロットの数がｎである場合、周方向に隣接しているｋ相の固定子巻線が巻回されている１極当たりのスロットの総数はｋ×ｎとなる。
【００１２】
したがって、周方向の異なるスロットにまたがって設置されている固定子巻線は、周方向にｋ×ｎ個離れたスロットに設置される。そのため、周方向に隣接しているスロットから突出するターン部同士の干渉を避けるためには、（ｋ×ｎ）個の階段形状の段部がターン部に必要になる。
【００１３】
そこで、請求項５に示すように、固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極当たりの各相のスロットの数をｎとしたとき、ターン部に形成されている階段形状の段部の数を、（ｋ×ｎ）にするとよい。このようにすれば、ターン部同士の干渉を防止することができ、結果として、コイルエンドの高さを、さらに低くすることができる。
【００１４】
なお、請求項６に示すように、上記ターン部が、固定子コアから最も離れた位置にクランク部を有することとしてもよい。このクランク部は、クランク形状を形成する。このとき請求項７に示すように、クランク部を、固定子コアの端面に平行に形成することが例示される。このようにすれば、例えばターン部の略中央部がねじられている形状に比べ、固定子コア端面からのターン部の高さが低くなるため、コイルエンドの高さが低くなる。
【００１５】
また、請求項８に示すように、クランク部が、固定子巻線を形成する線材の幅分だけ固定子コアの径方向にずれている構成としてもよい。このようにすれば、線材同士を径方向に線材の幅分ずらして隙間なく巻回して固定子巻線を形成できる。その結果、固定子巻線の径方向の幅を小さくすることができる。なお、「幅分」とは線材の略幅分ずれている場合を含む。
【００１６】
さらにまた、ターン部は、請求項９に示すように、周方向に隣接した別のターン部と軸方向に重なるように配置することが例示される。このようにすれば、コイルエンドの高さを抑えることができる。
【００１７】
上述した固定子巻線には、例えば請求項１０に示すように、断面形状が矩形状のものを採用することが考えられる。また、請求項１１に示すように、固定子巻線を、固定子コアの全周にわたって連続して形成するとよい。このようにすれば、固定子巻線の電気的接続箇所を極力減少させることができる。その結果、固定子巻線の製造コストが低減するとともに、腐食等の接続不良が発生する虞のある電気的接続箇所を減らすことができる。
【００１８】
請求項１２では、固定子巻線が、導体及び当該導体の外周を覆う絶縁被覆を有している。このとき、絶縁被覆は１００〜２００μｍの厚みとなっている。このように１００〜２００μｍの厚みの絶縁被覆で導体の外周を覆えば、固定子巻線の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない、という点で有利である。
【００１９】
このとき、請求項１３に示すように、上記絶縁被覆が、内層及び、当該内層の外周を覆い内層よりもガラス転移温度の低い外層を有していることとしてもよい。このようにすれば、回転電機に発生する熱により外層が内層よりも早く結晶化するため、外層の表面硬度が高くなり、固定子巻線に傷がつきにくくなる。結果として、たとえ複数の段部をターン部に形成するような加工を施したとしても、固定子巻線の絶縁を十分に確保することができる。
【００２０】
また、固定子巻線が、請求項１４に示すように、さらに絶縁被覆の外周を覆う融着材を有することとしてもよい。ここで「融着材」とは、加熱することにより溶融し、冷却することにより凝固する材料をいう。このようにすれば、同じスロットに設置されているスロット収容部同士を融着材により容易に熱接着することができる。その結果、同じスロットに設置されている複数のスロット収容部が一体化し、スロット内の固定子巻線の機械的強度が向上する。
【００２１】
以上、回転電機の固定子の発明として説明してきたが、請求項１５に示すような、上述の固定子を備える回転電機の発明として実現することもできる。この場合であっても、上述したのと同様の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）第１実施形態の線材の形状を示す斜視図、（Ｂ）固定子コアに巻回された固定子巻線を示す斜視図。
【図２】（Ａ）線材の断面図、（Ｂ）線材の断面図。
【図３】（Ａ）固定子を示す斜視図、（Ｂ）固定子を側方から見た図。
【図４】（Ａ）固定子巻線の入力部および中性点を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）のＢ方向矢視図。
【図５】線材のコイルエンドの形状を示す模式図。
【図６】回転電機の磁極およびスロットの構成を示す模式図。
【図７】１相当たりのスロットの配置を示す説明図。
【図８】１相当たりの巻線仕様図。
【図９】（Ａ）第２実施形態の線材の形状を示す斜視図、（Ｂ）固定子コアに巻回された固定子巻線を示す斜視図。
【図１０】第４実施形態の回転電機の構成を示した図である。
【図１１】第４実施形態の回転電機のコイルの斜視図である。
【図１２】第４実施形態の回転電機の固定子のコアを示した図である。
【図１３】第４実施形態の回転電機の固定子のコアを構成する分割コアを示した図である。
【図１４】第４実施形態の回転電機のコイルを構成する各相巻線の構成を示す断面図である。
【図１５】第４実施形態の回転電機のコイルの結線を示した図である。
【図１６】第４実施形態の回転電機の固定子のターン部を示した図である。
【図１７】ターン部における干渉を示した図である。
【図１８】第４実施形態の回転電機のコイルの結線を示した図である。
【図１９】第４実施形態の回転電機のコイルのＵ相の結線を示した図である。
【図２０】第４実施形態の回転電機のコイルを形成する固定子巻線の成形体を示した図である。
【図２１】第４実施形態の回転電機のコイルにおけるＵ相の結線状態を示した図である。
【図２２】第４実施形態の回転電機の巻線のスロットへの収容位置を示した図である。
【図２３】第４実施形態の回転電機の巻線のスロットへの収容位置を示した図である。
【図２４】（Ａ）従来の固定子を示す斜視図、（Ｂ）固定子を側方から見た図。
【図２５】従来の線材のコイルエンドの形状を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による固定子を図３に示す。図３に示す固定子１０は、例えば車両の電動機および発電機を兼ねる回転電機に使用される。固定子１０は、内周側に回転子６０（図６参照）を回転自在に収容する。回転子６０は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を固定子１０の内周側と向き合う外周側に複数形成している。固定子コア１２は、所定厚さの磁性鋼板を軸方向に積層して環状に形成されている。図１に示すように、固定子コア１２には、軸方向に沿い周方向に隣接するスロット１４、１５を一組として固定子コア１２の内周側の周方向に複数組のスロットが形成されている。固定子巻線２０は三相巻線であり、周方向に隣接する一組のスロット１４、１５に各相の固定子巻線２０が設置されている。そして、スロット１４、１５を一組として周方向に隣接する三組のスロット１４、１５に異なる相の固定子巻線２０が設置されている。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、固定子巻線２０の線材３０は、銅製の導体３２と、導体３２の外周を覆い導体３２を絶縁する内層３４および外層３６からなる絶縁被覆とから形成されている。内層３４は導体３２の外周を覆い、外層３６は内層３４の外周を覆っている。内層３４および外層３６を合わせた絶縁被覆の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。絶縁被膜の厚みを１００μｍ以上とすることで自動車の駆動用モータ等の高電圧回転電機に適用した場合でも線材３０同士の絶縁を確保でき、絶縁被膜の厚みを２００μｍ以下とすることで固定子の占積率を確保できる。このように、内層３４および外層３６からなる絶縁被覆の厚みが厚いので、線材３０同士を絶縁するために線材３０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない。
【００２５】
外層３６はナイロン等の絶縁材、内層３４は外層よりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機に発生する熱により外層３６は内層３４よりも早く結晶化するため、外層３６の表面硬度が高くなり、線材３０に傷がつきにくくなる。このため、線材３０の絶縁を確保できる。
【００２６】
さらに、図２（Ｂ）に示すように、固定子巻線２０の線材３０は、内層３４および外層３６からなる絶縁被覆の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材３７により覆われている。これにより、回転電機に発生する熱により融着材３７は絶縁被膜よりも早く溶融するので、同じスロット１４に設置されている複数の線材３０同士が融着材３７同士により熱接着する。その結果、同じスロット１４に設置されている複数の線材３０が一体化することで、スロット１４の線材３０の機械的強度が向上する。もちろん、融着材３７で覆われない構成としてもよい。
【００２７】
図１に示すように、線材３０は、固定子コア１２のスロット１４、１５内に設置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロット１４、１５に設置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有しており、固定子コア１２に波巻されることにより固定子巻線２０を形成している。ターン部４２は固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４２の略中央部にはねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。クランク部４４は、ターン部４２の固定子コアから最も離れた位置にクランク形状に形成されており、固定子コア１２の端面１３に平行に形成されている。このクランク部４４のクランク形状によるずれ量は、線材３０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している線材３０のターン部４２同士を密に巻回できる。その結果、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるため、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００２８】
また、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２の突出箇所に、線材３０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に沿って段部４６が形成されている。これにより、図５に示すように、スロット１４、１５から突出している線材３０のターン部４２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部４２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、線材３０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さｈが低くなる。しかも、すべてターン部４２の突出箇所に、固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に沿った段部４６が形成されている。これにより、固定子コア１２から突出している線材３０の形状全体が小さくなる。
【００２９】
また、固定子コア１２の端面１３に沿った段部４６の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。したがって、線材３０の段部４６が周方向に隣り合うスロットから突出する線材３０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロットから突出する線材３０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるため、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００３０】
さらに、線材３０には、ターン部４２の略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成した段部４６との間に、それぞれ２個の段部４８が形成されている。つまり、固定子コア１２の一方の軸方向の端面１３側の線材３０のターン部４２には、合計６個の段部と１個のクランク部とが形成されている。これにより、段部およびクランク部を形成しない三角形状のターン部３３０の高さに比べ、ターン部４２の高さｈが低くなる。段部４８の形状も、段部４６と同様に、固定子コア１２の端面１３に平行に形成されている。したがって、線材３０のターン部４２は、クランク部４４を挟んで両側に固定子コア１２の軸方向に段部を複数有する階段形状に形成されている。このとき、固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に平行な段部４８の長さはいずれも、周方向に隣り合うスロット１４，１５の間隔以下の長さとなっている。これにより、ターン部４２の突出箇所が周方向に隣り合うスロット１４，１５から突出するターン部４２と干渉することを防止できる。結果として、干渉を避けるために、コイルエンドの高さｈが大きくなったり、あるいは、コイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。
【００３１】
ここで、第１実施形態の三相の固定子巻線２０において、回転子の１極当たり各相の線材３０は２個のスロット１４、１５に設置されている。つまり、周方向に連続して隣接している三相固定子巻線２０の回転子の１極当たりのスロットの総数は３×２＝６である。その結果、周方向の異なるスロット１４、１５にまたがって設置されている線材３０は、周方向に６個離れたスロット同士に設置されるので、線材３０の略中央部の１個のクランク部４４を加え、周方向に隣接しているスロットから突出する線材３０同士の干渉を避けるため、第１実施形態のように（３×２）個の段部と１個のクランク部とをターン部４２に形成することが望ましい。
【００３２】
第１実施形態では、このように固定子コア１２の一方の軸方向側のコイルエンドで線材３０に６個の段部と１個のクランク部とを形成したことにより、コイルエンドの高さを低くし、コイルエンドの径方向の幅を小さくすることができる。
【００３３】
次に、固定子巻線２０の巻回の仕方を図６〜図８に基づいて説明する。図６〜図８では、説明を簡単にするために、回転子６０の磁極数、固定子コア１２のスロットの総数を減らしている。各相においてスロット１４、１５を一組とし、図７に示すように、４組のスロット１４、１５が９０°間隔に固定子コア１２に形成されているものとする。したがって、スロット１４、１５を一組とした相の異なる組同士は３０°間隔で固定子コア１２に形成されている。各スロット１４、１５にはそれぞれ線材３０の４本のスロット収容部４０が合計８本設置されている。各組のスロット１４の径方向外側から内側に向けて線材３０が設置されている位置に１〜４の番号を付し、各組のスロット１５の径方向外側から内側に向けて線材３０が設置されている位置に５〜８の符号を付す。
【００３４】
そして図８において、一相の固定子巻線２０について巻線仕様を説明する。図８において、例えば（１−４）とは、図７の＃１の４の位置に設置されている線材３０を表している。図８に示すように、スロット１４、１５の８箇所の位置に設置されている線材は、まず、以下に示す位置の線材が連続して接続し８グループを形成している。（１−１）、（１−５）の位置の線材は入力部５０（図４参照）と接続している。また、一相の固定子巻線２０は、（４−１）、（４−５）の２個の巻端をそれぞれ中性点５２（図４参照）としている。三相の固定子巻線２０の合計６個の中性点５２は図４に示すように１箇所に集められている。つまり、第１実施形態の三相固定子巻線２０はスター結線されている。
（グループ１） （１−１）−（２−２）−（３−１）−（４−２）
（グループ２） （１−２）−（２−１）−（３−２）−（４−１）
（グループ３） （１−３）−（２−４）−（３−３）−（４−４）
（グループ４） （１−４）−（２−３）−（３−４）−（４−３）
（グループ５） （１−５）−（２−６）−（３−５）−（４−６）
（グループ６） （１−６）−（２−５）−（３−６）−（４−５）
（グループ７） （１−７）−（２−８）−（３−７）−（４−８）
（グループ８） （１−８）−（２−７）−（３−８）−（４−７）
【００３５】
そして、これら８グループの連続する線材は、（１−２）と（４−３）、（１−３）と（４−２）、（１−４）と（４−８）、（１−６）と（４−７）、（１−７）と（４−６）、（１−８）と（４−４）を接続することにより、以下に示す入力部５０から中性点５２に至る図８において点線と実線とで示された連続した線材３０により、並列に接続された固定子巻線２０（＃１）および固定子巻線２０（＃２）を一組形成している。他の二相の固定子巻線２０も同様に、入力部５０から中性点５２に至る連続した線材３０により、並列に接続された固定子巻線２０をそれぞれ一組形成している。図８に示す（１−４）と（４−８）、（１−８）と（４−４）の接続部５４は図４において、三相分が同じ符号５４で示されている。
・固定子巻線＃１
（入力部）−（グループ１）−（グループ３）−（グループ８）−（グループ６）−（中性点）
・固定子巻線＃２
（入力部）−（グループ５）−（グループ７）−（グループ４）−（グループ２）−（中性点）
【００３６】
このように、固定子コア１２の全周にわたり連続した線材３０により入力部５０から中性点５２まで一相の固定子巻線を形成しているので、公知のセグメント導体を溶接等により電気的に接続して入力部５０から中性点５２までの固定子巻線を形成する構成に比べ、電気的接続箇所を極力減らすことができる。これにより、固定子巻線２０の製造コストが低下するとともに、固定子巻線２０の電気的接続不良を極力低減できる。
また、第１実施形態では、コイルエンドの径方向の幅が小さくなりコイルエンドが径方向外側に張り出さないので、中性点５２をコイルエンドの径方向外側に取り出すことができる。
【００３７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
【００３８】
第２実施形態の線材７０には、第１実施形態の線材３０と同様に、ターン部７４の略中央部にはねじりを伴わないクランク部７６が形成されており、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部７４の突出箇所に、スロット収容部７２が設置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の端面１３に沿った段部７８が形成されている。ただし、第２実施形態の線材７０には、ターン部７４の略中央部のクランク部７６とターン部７４の突出箇所に形成した段部７８との間は直線状に形成されており、段部は形成されていない。
【００３９】
この線材７０の構成においても、スロット１４、１５から突出している線材７０が形成する三角形状部分の底辺の長さは、線材７０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さｈが低くなる。
【００４０】
（第３実施形態）
上記実施形態では、固定子巻線２０の線材３０、７０は銅から形成される導体３２からなる回転電機の固定子について説明した。これに対し、本実施形態の線材３０、７０はアルミニウムから形成する。アルミニウムは銅に比べて電気抵抗が大きい材料である。しかし、ターン部の突出箇所の間隔を線材が設置されているスロット同士の間隔より狭くすることで、固定子コアから突出している線材の形状が全体に小さくなり、固定子巻線全体の電気抵抗が小さくなる。このため、アルミニウムから線材３０、７０を形成しても固定子巻線全体の電気抵抗は従来の回転電機の固定子の固定子巻線と同程度にすることができる。導体３２をアルミニウムから形成することにより、線材の加工が容易にできる。
【００４１】
（第４実施形態）
本第４実施形態の回転電機４０１の構成を図１０に示した。本実施形態の回転電機４０１は、略有底筒状の一対のハウジング部材４１０ａ，４１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング４１０と、ハウジング４１０に軸受け５１０，５１１を介して回転自在に支持される回転軸４２０に固定された回転子４０２と、ハウジング４１０の内部で回転子４０２を包囲する位置でハウジング４１０に固定された固定子４０３と、を備えている。
【００４２】
回転子４０２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子４０３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子４０２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子４０２が用いられている。
【００４３】
固定子４０３は、図１１に示した複数の各相巻線から形成される三相のコイル４０４と、図１２に示した固定子コア４３０と、を備えた構成を有している。
【００４４】
固定子コア４３０は、図１２に示したように、内周に複数のスロット４３１が形成された円環状を有している。複数のスロット４３１は、その深さ方向が固定子コア４３０の径方向と一致するように形成されている。固定子コア４３０に形成されたスロット４３１の数は、回転子４０２の磁極数に対し、コイル４０４の一相あたり２個の割合で形成されている。すなわち、８×３×２＝４８個のスロット４３１が形成されている。
【００４５】
固定子コア４３０は、図１３に示した分割コア４３２を２４個、周方向に配設して形成されている。分割コア４３２は、ひとつのスロット４３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア４３２との間でひとつのスロット４３１を区画する形状（径方向内方に伸びるティース部４３２ａと、ティース部４３２ａを支持するコアバック部４３２ｂ）に形成されている。
【００４６】
固定子コア４３０を構成する分割コア４３２は、０．３ｍｍの厚さの電磁鋼板を４１０枚積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。なお、固定子コア４３０は、この電磁鋼板の積層体から形成することに限定されず、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。
【００４７】
コイル４０４は、複数の固定子巻線４４０を所定の巻回方法で巻回してなる。コイル４０４を構成する固定子巻線４４０は、図１４（Ａ）に示したように、銅製の導体４４１と、導体４４１の外周を覆い導体４４１を絶縁する内層４４２ａ及び外層４４２ｂからなる絶縁被覆４４２とから形成されている。内層４４２ａおよび外層４４２ｂを合わせた絶縁被覆４４２の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層４４２ａおよび外層４４２ｂからなる絶縁被覆４４２の厚みが大きいので、固定子巻線４４０同士を絶縁するために固定子巻線４４０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がなくなっている。なお、線材同士を絶縁するために絶縁紙４０５を配してもよい。
【００４８】
さらに、コイル４０４の固定子巻線４４０は、図１４（Ｂ）に示したように、内層４４２ａおよび外層４４２ｂからなる絶縁被覆４４２の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材４４８で被覆してもよい。これにより、回転電機に発生する熱により融着材４４８は絶縁被覆４４２よりも早く溶融するので、同じスロット４３１に設置されている複数の固定子巻線４４０同士が融着材４４８同士により熱接着する。その結果、同じスロット４３１に設置されている複数の固定子巻線４４０が一体化することで、スロット４３１の固定子巻線４４０の機械的強度が向上する。
【００４９】
コイル４０４は、図１５に示したように、三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。より具体的には、Ｕ１相を形成する固定子巻線４４０ａとＵ２相を形成する固定子巻線４４０ｂが直列接続され、Ｕ２相を形成する固定子巻線４４０ｃとＵ１相を形成する固定子巻線４４０ｄが直列接続され、固定子巻線４４０ａ、４４０ｂと固定子巻線４４０ｃ、４４０ｄとが並列接続されてＵ相巻線が形成されている。Ｖ相およびＷ相も同様に巻線が形成されている。
【００５０】
図１１に示したように、コイル４０４を構成する固定子巻線４４０は、固定子コア４３０の内周側で周方向に沿って波巻きされている。そして、固定子コア４３０に形成されたスロット４３１に収容される直線状のスロット収容部４４３と、隣り合ったスロット収容部４４３同士を接続するターン部４４４と、を備えている。スロット収容部４４３は、所定のスロット数（本実施形態では３相×２個（倍スロット）＝６個）ごとのスロット４３１に収容されている。ターン部４４４は、固定子コア４３０の軸方向の端面から突出して形成されている。
【００５１】
コイル４０４において、ターン部４４４は固定子コア４３０の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４４４の略中央部は、ねじりを伴わないクランク状をなすように成形されている。
【００５２】
図１６に示したように、スロット４３１から固定子コア４３０の外に突出するターン部４４４のすべての突出箇所には、固定子コア４３０の端面に沿った段部４４４Ｄが形成されている。図１６において、段部４４４Ｄは固定子コア４３０から離れて設けられているが、固定子コア４３０と接するように配置しても良い。また、ターン部４４４は、固定子コア４３０の端面に平行な段部を固定子コアの軸方向に複数有する階段形状に形成されたことで、固定子巻線４４０の階段状のターン部４４４が周方向に隣り合うスロット４３１から突出する固定子巻線４４０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロット４３１から突出する固定子巻線４４０同士が互いに干渉することを避けるために、コイル４０４の固定子コア４３０の端面から突出したコイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル４０４が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００５３】
階段状のターン部４４４は、その固定子コア４３０から最も離れた位置（最も高い部分）が、クランク部４４４Ａとなっている。クランク部４４４Ａは、固定子コア４３０の端面に平行に形成されており、固定子コアの径方向へのずれ量は固定子巻線４４０の略幅分である。具体的には、固定子巻線４４０の幅の１．０倍〜１．３倍のずれ量としている。固定子巻線４４０のターン部４４４は、クランク部４４４Ａを挟んで両側を階段状に形成されている。そして、クランク部４４４Ａでは、隣接したスロット４３１に収容された固定子巻線４４０のターン部４４４と上下方向に重なっている。
【００５４】
ターン部４４４は、４段の階段状に形成されている。つまり、ターン部４４４は、固定子コア４３０の端面に平行にのびる段部が固定子コア４３０の軸方向に向ってそれぞれ異なる位置に３段（４４４Ｂ〜４４４Ｄ）形成されている。ここで、段部４４４Ｂ〜４４４Ｄは固定子コアの端面に平行となるように形成されているが、厳密な意味で平行である必要はなく、コイルエンドの高さを低くできる範囲内で略平行であれば良い。本実施形態においては、固定子コア４３０の端面から最も離れたクランク部４４４Ａを除き、最も離れた段部を最上段部４４４Ｂ、その次に離れた段部を第二段部４４４Ｃ、固定子コア４３０の端面に最も近接した段部を第三段部４４４Ｄと称する。ここで、最上段部４４４Ｂ、第二段部４４４Ｃ、第三段部４４４Ｄの固定子コア４３０の端面に平行な部分の長さは、周方向に隣り合うスロット４３１の間隔以下となっている。
【００５５】
本実施形態において、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂの距離をｌ1、最上段部４４４Ｂと第二段部４４４Ｃの距離をｌ2、第二段部４４４Ｃと第三段部４４４Ｄとの間の距離をｌ3としたときに、ｌ1＞ｌ2＝ｌ3となっている。例えば、ｌ1がｌ2の１．０２〜１．３倍の距離となっている。ここで、この各距離は、ｌ1≧ｌ2＝ｌ3であってもよい。そして、段部４４４Ｂ〜４４４Ｄの一段の高さは、固定子巻線４４０を形成する線材の略高さ分である。具体的には、線材の高さの１．０倍〜１．３倍の高さとしている。なお、本実施形態においてターン部４４４のクランク部４４４Ａおよび各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間の距離は、図１６に模式的に示したように、クランク部４４４Ａおよび各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄの固定子コア４３０に背向する表面に基づいて決定した。本実施形態では、ターン部４４４が階段状に形成されたことで、すき間を生じることなくターン部４４４同士を重ね合わせることができ、ターン部４４４を密に巻回できる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、ターン部４４４のクランク部４４４Ａおよび各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間のそれぞれの距離のうち、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂとの距離ｌ1が他の段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間のそれぞれの距離ｌ2，ｌ3よりも長くなっている。これにより、ターン部４４４のクランク部４４４Ａが別のターン部４４４と重なるときに別のターン部４４４の固定子巻線４４０と干渉を生じなくなっている。このとき、ターン部４４４のうち、クランク部４４４Ａの端部と最上段部４４４Ｂの端部とを接続する接続部の傾斜は、最上段部４４４Ｂの端部と第二段部４４４Ｃの端部とを接続する接続部の傾斜よりも急な傾斜となっている。
【００５７】
これに対して、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂとの距離ｌ1が他の段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間のそれぞれの距離ｌ2，ｌ3よりも短い場合（ｌ1＜ｌ2＝ｌ3）には、図１７に示したように、乗り越えるターン部４４４を構成する固定子巻線４４０の矩形状の断面での角部同士が接触して干渉が生じる。
【００５８】
本実施形態において、ターン部４４４の第三段部４４４Ｄと固定子コア４３０の端面との距離は、特に限定されるものではないが、固定子巻線４４０を形成する線材の略高さ分であることが好ましい。
【００５９】
コイル４０４は、ターン部４４４が固定子コア４３０から突出したコイルエンドの高さの範囲内で、コイル４０４を構成する各固定子巻線４４０の端部が径方向外方に向かって突出している。そして、各固定子巻線４４０の端部であって、中性点側の端部は、他方の端部よりも高い位置で径方向外方に突出している。
【００６０】
次に、本実施形態におけるコイル４０４を構成する固定子巻線４４０の巻回状態を図１８〜２３を用いてより具体的に説明する。
【００６１】
本実施形態のコイル４０４は、それぞれ二組の三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。図１８に、三相巻線のそれぞれの結線の状態を示した。図１８におけるスロット番号は、Ｕ１相をなす固定子巻線４４０の中性点側の端部に最も近接したスロット収容部４４３が収容されるスロット４３１を１番とし、以後、固定子巻線４４０が巻回される周方向にそって２番、３番‥と便宜的につけた番号である。また、図１９に、図１８のＵ相（Ｕ１，Ｕ２）をなす固定子巻線４４０のみの結線の状態を示した。なお、図１８および図１９において、上下方向に直線状に形成された部分がスロット収容部４４３に相当し、上方側および下方側の傾斜した部分がターン部４４４に相当する。
【００６２】
本実施形態のコイル４０４の展開図を図２０に示した。図２０に示したように、コイル４０４は、固定子巻線４４０ａと４４０ｃの端部を接続して中性点側とするとともに，固定子巻線４４０ｂと４４０ｄの端部を接続して相端子側としている。
【００６３】
各相の結線方法は同様であり、コイル４０４の固定子巻線４４０の巻回の仕方をＵ相を用いて説明する。Ｕ相における固定子巻線４４０の結線の状態を図２１に示した。図２１（a）は４４０ａ，４４０ｂの結線状態、図２１（ｂ）は４４０ｃ，４４０ｄの結線状態を示す。また、各固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット４３１内の深さ方向での位置とターン部４４４の位置との関係を図２２に示し、各固定子巻線４４０ｃ，４４０ｄのスロット４３１内の深さ方向での位置とターン部４４４の位置との関係を図２３に示した。
【００６４】
まず、固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの結線状態を図２１（ａ）および図２２を用いて説明する。Ｕ相をなす固定子巻線４４０が収容されるスロット４３１は、回転子４０２が８極であり、固定子コア４３０に１６個（４４０ａ−１，４４０ａ−２，・・・，４４０ａ−８，４４０ｂ−１，４４０ｂ−２，・・・，４４０ｂ−８）が形成されている。スロット４３１には８本のスロット収容部４４３が深さ方向に重なって収容される。スロット４３１の深さ方向でスロット収容部４４３が収容される位置を、開口部から深さ方向に進むにつれて、８番、７番、６、…１番と呼ぶ。
【００６５】
固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは直列接続されており、固定子巻線４４０ａ−１の端部が固定子４０３の中性点に接続され、固定子巻線４４０ｂ−１の端部が固定子巻線４４０ｄと接続されてＵ相端子に接続される。
【００６６】
固定子巻線４４０ａは、中性点に最も近いスロット収容部４４３となるスロット４４０ａ−１の１番に収容される。固定子巻線４４０ｂは、固定子巻線４４０ｂの端部に最も近いスロット収容部４４３となるスロット４４０ｂ−１の１番に収容される。
【００６７】
固定子巻線４４０ａのスロット４４０ａ−１に収容されたスロット収容部４４３にターン部４４４を介して接続されたスロット収容部４４３（次のスロット収容部４４３）は、固定子コア４３０の軸方向で中性点に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の１番とスロット４４０ａ−２の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の１番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の２番とスロット４４０ａ−３の１番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の２番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の１番とスロット４４０ａ−４の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００６８】
固定子巻線４４０ｂのスロット４４０ｂ−１に収容されたスロット収容部４４３にターン部４４４を介して接続されたスロット収容部４４３（次のスロット収容部４４３）は、固定子コア４３０の軸方向でＵ相に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の１番とスロット４４０ｂ−２の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の１番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の２番とスロット４４０ｂ−３の１番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の２番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の１番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００６９】
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の２番と１番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の１番と２番とを、接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、２番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
【００７０】
そして、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の２番目にスロット収容部４４３が収容された固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、スロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の３番に収容される。このように、ターン部４４４ＶＩＩＩ（上），４４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の２番とスロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の３番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００７１】
スロット４４０ａ−１の３番に接続された固定子巻線４４０ａはターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の３番とスロット４４０ａ−２の４番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の４番とスロット４４０ａ−３の３番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
【００７２】
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の３番とスロット４４０ａ−４の４番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−１の３番に接続された固定子巻線４４０ｂはターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の３番とスロット４４０ｂ−２の４番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７３】
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の４番とスロット４４０ｂ−３の３番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の３番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７４】
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の３番と４番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の３番と４番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、４番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
そして、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の４番目にスロット収容部４４３が収容された固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、スロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の５番に収容される。このように、ターン部４４４ＶＩＩＩ（上），４４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の４番とスロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の５番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００７５】
スロット４４０ａ−１の５番に接続された固定子巻線４４０ａはターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の５番とスロット４４０ａ−２の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の６番とスロット４４０ａ−３の５番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
【００７６】
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の５番とスロット４４０ａ−４の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−１の５番に接続された固定子巻線４４０ｂはターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の５番とスロット４４０ｂ−２の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７７】
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の６番とスロット４４０ｂ−３の５番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の５番とスロット４４０ｂ−４の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の５番と６番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の５番と６番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、６番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
【００７８】
そして、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の６番目にスロット収容部４４３が収容された固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、スロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の７番に収容される。このように、ターン部４４４ＶＩＩＩ（上），４４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の６番とスロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の７番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
スロット４４０ａ−１の７番に接続された固定子巻線４４０ａはターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の７番とスロット４４０ａ−２の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７９】
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の８番とスロット４４０ａ−３の７番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の７番とスロット４４０ａ−４の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００８０】
スロット４４０ｂ−１の７番に接続された固定子巻線４４０ｂはターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の７番とスロット４４０ｂ−２の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の８番とスロット４４０ｂ−３の７番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
【００８１】
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の７番とスロット４４０ｂ−４の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の７番と８番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の７番と８番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、８番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
【００８２】
そして、このスロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の８番目に収容されたスロット収容部４４３が接続される。このように、固定子巻線４４０ａ，４４０ｂが固定子コア４３０に巻装される。
【００８３】
次に、固定子巻線４４０ｃ，４４０ｄの結線状態は、図２１（ｂ）および図２３に示したとおりであり、固定子巻線４４０ａ，４４０ｂと同様に結線しているため、詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施形態では、ターン部４４４のクランク部４４４Ａ及び各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間の距離がｌ1＞ｌ2＝ｌ3（あるいはｌ1≧ｌ2＝ｌ3）をなすことで、異なるターン部４４４を構成する固定子巻線４４０同士の干渉が抑えられ、干渉によるすき間を生じることなくターン部４４４同士を重ね合わせることができ、ターン部４４４を密に巻回できる。
さらに、本実施形態では、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂとの間の距離が長く形成されており、ターン部が別のターン部と重なるときにターン部同士の干渉を防止できる。
【００８５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、電動機および発電機を兼ねている回転電機の固定子について説明した。これに対し、電動機または発電機のいずれかの専用の回転電機の固定子として上記実施形態の固定子を適用してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、固定子コア１２の全周にわたって連続した線材により各相の固定子巻線を形成した。これに対し、Ｕ字状のセグメント導体を互いに溶接等により接続し、このセグメント導体に第１実施形態または第２実施形態に示したクランク部および段部を形成して固定子巻線を形成してもよい。
【００８７】
また、固定子巻線は三相に限らず、多相であればよい。この場合、多相固定子巻線の相数をｋ、回転子の１極当たりの各相のスロットの数をｎとすると、線材のターン部に形成される階段部の数は（ｋ×ｎ）であることが望ましい。
また上記実施形態では、ターン部の略中央部にクランク部を形成した。これに対し、スロットから突出するターン部の突出箇所に段部が形成されるのであれば、ターン部の略中央部にクランク部を形成しない形状でもよい。
また、上記実施形態では、固定子の内周側に回転子を設置し固定子が内周側で回転子と向き合う構成について説明した。これに対し、固定子の外周側に回転子を設置し固定子が外周側で回転子と向き合う構成を採用してもよい。
【００８８】
上記実施形態では、三相固定子巻線２０をスター結線にした。これに対し、三相固定子巻線を環状のデルタ結線にしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０：固定子、１２：固定子コア、１３：端面、１４，１５：スロット、２０：固定子巻線、３０：線材、３２：導体、３４：内層、３６：外層、３７：融着材、４０：スロット収容部、４２：ターン部、４４：クランク部、４６：階段部、４８：階段部、５０：入力部、５２：中性点、５４：接続部、６０：回転子、７０：線材、７２：スロット収容部
、７４：ターン部、７６：クランク部、７８：階段部、３００：固定子コア、３０２：スロット、３１０：固定子巻線、３２０：セグメント導体、３２２：クランク形状部、３３０：ターン部、４０１：回転電機、４０２：回転子、４０３：固定子、４０４：コイル、４１０：ハウジング、４２０：回転軸、４３０：固定子コア、４３１：スロット、４３２：分割コア、４４０：巻線、４４１：導体、４４２：絶縁被覆、４４２ａ：内層、４４２ｂ：外層、４４３：スロット収容部、４４４：ターン部、４４４Ａ：クランク部、４４４Ｂ：最上段部、４４４Ｃ：第二段部、４４４Ｄ：第三段部、４４８：融着材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子およびそれを用いた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機および発電機を兼ねているか、あるいは電動機または発電機として専用に使用される回転電機として、特許文献１、２に開示されるものが公知である。特許文献１、２ともに、略Ｕ字状に形成された所謂セグメント導体(Segment Conductor；ＳＣ)を固定子コアのスロットに設置し、セグメント導体の開放端部を電気的に接続して固定子巻線を形成している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、セグメント導体のターン部の中央をねじって周方向に異なるスロットにセグメント導体を設置しているので、図２４に示すように固定子コア３００の軸方向両端側に突出する固定子巻線３１０の部分（以下、固定子コアから軸方向に突出している固定子巻線の部分を「コイルエンド」という。）の高さｈが高く、固定子コア３００から固定子巻線３１０が大きく突出するという問題がある。図２５に示すように、コイルエンドの高さｈは、セグメント導体３２０が設置されているスロット３０２の間隔と、コイルエンドにおけるセグメント導体３２０の曲げ角とにより規定される。セグメント導体３２０の曲げ角はセグメント導体３２０の太さやコイル間隔により規定される。言い換えれば、コイルエンドの高さｈは、セグメント導体３２０が設置されているスロット３０２の間隔を底辺とし、セグメント導体３２０の曲げ角を底角とする三角形の高さにより規定される。
【０００４】
これに対し、特許文献２では、図２５に示すようにセグメント導体３２０のターン部の略中央部にねじりを伴わないクランク形状部３２２を形成して平坦にすることにより、コイルエンドの高さを低くしようとしている。
しかしながら、セグメント導体３２０が設置されているスロット３０２の間隔と、セグメント導体３２０の太さとがそれぞれ同じであれば、特許文献１および特許文献２において、コイルエンドでセグメント導体３２０が形成する三角形の底辺と底角の大きさは等しい。したがって、特許文献２のセグメント導体を採用してもコイルエンドの高さを低くすることには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８５２１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、固定子コアから突出する固定子巻線のコイルエンドの高さを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、スロットに設置されている固定子巻線とを備える。固定子巻線は、スロットに収容されているスロット収容部及び、ターン部を有する。ターン部は、周方向の異なるスロットに収容されているスロット収容部同士を、スロットの外部で接続する部分である。
【０００８】
ここで特に、本発明では、ターン部が、固定子コアの端面に平行な複数の段部を、固定子コアの軸方向における異なる位置に有している。例えば請求項４に示すように、段部によって、ターン部が階段形状に形成されているという具合である。これにより、段部を備えないターン部と比べ、端面に平行な段部を備えた分だけ、コイルエンドの高さが小さくなる。
【０００９】
具体的には請求項２に示すように、ターン部が、固定子コアの軸方向における異なる位置に、少なくとも３つの段部を有する構成とすることが例示される。
【００１０】
また、請求項３に示すように、固定子コアの端面に平行な段部の長さは、周方向に隣り合うスロットの間隔以下となっていることが好ましい。このようにすれば、例えばスロットからの突出箇所に段部を設ける場合など、周方向に隣り合うスロットから突出するターン部同士の干渉を防止することができる。結果として、干渉を避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいは、コイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。
【００１１】
ところで、固定子巻線の相数がｋ、回転子の１極当たりの各相のスロットの数がｎである場合、周方向に隣接しているｋ相の固定子巻線が巻回されている１極当たりのスロットの総数はｋ×ｎとなる。
【００１２】
したがって、周方向の異なるスロットにまたがって設置されている固定子巻線は、周方向にｋ×ｎ個離れたスロットに設置される。そのため、周方向に隣接しているスロットから突出するターン部同士の干渉を避けるためには、（ｋ×ｎ）個の階段形状の段部がターン部に必要になる。
【００１３】
そこで、請求項５に示すように、固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極当たりの各相のスロットの数をｎとしたとき、ターン部に形成されている階段形状の段部の数を、（ｋ×ｎ）にするとよい。このようにすれば、ターン部同士の干渉を防止することができ、結果として、コイルエンドの高さを、さらに低くすることができる。
【００１４】
なお、請求項６に示すように、上記ターン部が、固定子コアから最も離れた位置にクランク部を有することとしてもよい。このクランク部は、クランク形状を形成する。このとき請求項７に示すように、クランク部を、固定子コアの端面に平行に形成することが例示される。このようにすれば、例えばターン部の略中央部がねじられている形状に比べ、固定子コア端面からのターン部の高さが低くなるため、コイルエンドの高さが低くなる。
【００１５】
また、請求項８に示すように、クランク部が、固定子巻線を形成する線材の幅分だけ固定子コアの径方向にずれている構成としてもよい。このようにすれば、線材同士を径方向に線材の幅分ずらして隙間なく巻回して固定子巻線を形成できる。その結果、固定子巻線の径方向の幅を小さくすることができる。なお、「幅分」とは線材の略幅分ずれている場合を含む。
【００１６】
さらにまた、ターン部は、請求項９に示すように、周方向に隣接した別のターン部と軸方向に重なるように配置することが例示される。このようにすれば、コイルエンドの高さを抑えることができる。
【００１７】
上述した固定子巻線には、例えば請求項１０に示すように、断面形状が矩形状のものを採用することが考えられる。また、請求項１１に示すように、固定子巻線を、固定子コアの全周にわたって連続して形成するとよい。このようにすれば、固定子巻線の電気的接続箇所を極力減少させることができる。その結果、固定子巻線の製造コストが低減するとともに、腐食等の接続不良が発生する虞のある電気的接続箇所を減らすことができる。
【００１８】
請求項１２では、固定子巻線が、導体及び当該導体の外周を覆う絶縁被覆を有している。このとき、絶縁被覆は１００〜２００μｍの厚みとなっている。このように１００〜２００μｍの厚みの絶縁被覆で導体の外周を覆えば、固定子巻線の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない、という点で有利である。
【００１９】
このとき、請求項１３に示すように、上記絶縁被覆が、内層及び、当該内層の外周を覆い内層よりもガラス転移温度の低い外層を有していることとしてもよい。このようにすれば、回転電機に発生する熱により外層が内層よりも早く結晶化するため、外層の表面硬度が高くなり、固定子巻線に傷がつきにくくなる。結果として、たとえ複数の段部をターン部に形成するような加工を施したとしても、固定子巻線の絶縁を十分に確保することができる。
【００２０】
また、固定子巻線が、請求項１４に示すように、さらに絶縁被覆の外周を覆う融着材を有することとしてもよい。ここで「融着材」とは、加熱することにより溶融し、冷却することにより凝固する材料をいう。このようにすれば、同じスロットに設置されているスロット収容部同士を融着材により容易に熱接着することができる。その結果、同じスロットに設置されている複数のスロット収容部が一体化し、スロット内の固定子巻線の機械的強度が向上する。
【００２１】
以上、回転電機の固定子の発明として説明してきたが、請求項１５に示すような、上述の固定子を備える回転電機の発明として実現することもできる。この場合であっても、上述したのと同様の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）第１実施形態の線材の形状を示す斜視図、（Ｂ）固定子コアに巻回された固定子巻線を示す斜視図。
【図２】（Ａ）線材の断面図、（Ｂ）線材の断面図。
【図３】（Ａ）固定子を示す斜視図、（Ｂ）固定子を側方から見た図。
【図４】（Ａ）固定子巻線の入力部および中性点を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）のＢ方向矢視図。
【図５】線材のコイルエンドの形状を示す模式図。
【図６】回転電機の磁極およびスロットの構成を示す模式図。
【図７】１相当たりのスロットの配置を示す説明図。
【図８】１相当たりの巻線仕様図。
【図９】（Ａ）第２実施形態の線材の形状を示す斜視図、（Ｂ）固定子コアに巻回された固定子巻線を示す斜視図。
【図１０】第４実施形態の回転電機の構成を示した図である。
【図１１】第４実施形態の回転電機のコイルの斜視図である。
【図１２】第４実施形態の回転電機の固定子のコアを示した図である。
【図１３】第４実施形態の回転電機の固定子のコアを構成する分割コアを示した図である。
【図１４】第４実施形態の回転電機のコイルを構成する各相巻線の構成を示す断面図である。
【図１５】第４実施形態の回転電機のコイルの結線を示した図である。
【図１６】第４実施形態の回転電機の固定子のターン部を示した図である。
【図１７】ターン部における干渉を示した図である。
【図１８】第４実施形態の回転電機のコイルの結線を示した図である。
【図１９】第４実施形態の回転電機のコイルのＵ相の結線を示した図である。
【図２０】第４実施形態の回転電機のコイルを形成する固定子巻線の成形体を示した図である。
【図２１】第４実施形態の回転電機のコイルにおけるＵ相の結線状態を示した図である。
【図２２】第４実施形態の回転電機の巻線のスロットへの収容位置を示した図である。
【図２３】第４実施形態の回転電機の巻線のスロットへの収容位置を示した図である。
【図２４】（Ａ）従来の固定子を示す斜視図、（Ｂ）固定子を側方から見た図。
【図２５】従来の線材のコイルエンドの形状を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による固定子を図３に示す。図３に示す固定子１０は、例えば車両の電動機および発電機を兼ねる回転電機に使用される。固定子１０は、内周側に回転子６０（図６参照）を回転自在に収容する。回転子６０は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を固定子１０の内周側と向き合う外周側に複数形成している。固定子コア１２は、所定厚さの磁性鋼板を軸方向に積層して環状に形成されている。図１に示すように、固定子コア１２には、軸方向に沿い周方向に隣接するスロット１４、１５を一組として固定子コア１２の内周側の周方向に複数組のスロットが形成されている。固定子巻線２０は三相巻線であり、周方向に隣接する一組のスロット１４、１５に各相の固定子巻線２０が設置されている。そして、スロット１４、１５を一組として周方向に隣接する三組のスロット１４、１５に異なる相の固定子巻線２０が設置されている。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、固定子巻線２０の線材３０は、銅製の導体３２と、導体３２の外周を覆い導体３２を絶縁する内層３４および外層３６からなる絶縁被覆とから形成されている。内層３４は導体３２の外周を覆い、外層３６は内層３４の外周を覆っている。内層３４および外層３６を合わせた絶縁被覆の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。絶縁被膜の厚みを１００μｍ以上とすることで自動車の駆動用モータ等の高電圧回転電機に適用した場合でも線材３０同士の絶縁を確保でき、絶縁被膜の厚みを２００μｍ以下とすることで固定子の占積率を確保できる。このように、内層３４および外層３６からなる絶縁被覆の厚みが厚いので、線材３０同士を絶縁するために線材３０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がない。
【００２５】
外層３６はナイロン等の絶縁材、内層３４は外層よりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機に発生する熱により外層３６は内層３４よりも早く結晶化するため、外層３６の表面硬度が高くなり、線材３０に傷がつきにくくなる。このため、線材３０の絶縁を確保できる。
【００２６】
さらに、図２（Ｂ）に示すように、固定子巻線２０の線材３０は、内層３４および外層３６からなる絶縁被覆の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材３７により覆われている。これにより、回転電機に発生する熱により融着材３７は絶縁被膜よりも早く溶融するので、同じスロット１４に設置されている複数の線材３０同士が融着材３７同士により熱接着する。その結果、同じスロット１４に設置されている複数の線材３０が一体化することで、スロット１４の線材３０の機械的強度が向上する。もちろん、融着材３７で覆われない構成としてもよい。
【００２７】
図１に示すように、線材３０は、固定子コア１２のスロット１４、１５内に設置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロット１４、１５に設置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有しており、固定子コア１２に波巻されることにより固定子巻線２０を形成している。ターン部４２は固定子コア１２の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４２の略中央部にはねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。クランク部４４は、ターン部４２の固定子コアから最も離れた位置にクランク形状に形成されており、固定子コア１２の端面１３に平行に形成されている。このクランク部４４のクランク形状によるずれ量は、線材３０の略幅分である。これにより、径方向に隣接している線材３０のターン部４２同士を密に巻回できる。その結果、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるため、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００２８】
また、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２の突出箇所に、線材３０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に沿って段部４６が形成されている。これにより、図５に示すように、スロット１４、１５から突出している線材３０のターン部４２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部４２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、線材３０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さｈが低くなる。しかも、すべてターン部４２の突出箇所に、固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に沿った段部４６が形成されている。これにより、固定子コア１２から突出している線材３０の形状全体が小さくなる。
【００２９】
また、固定子コア１２の端面１３に沿った段部４６の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。したがって、線材３０の段部４６が周方向に隣り合うスロットから突出する線材３０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロットから突出する線材３０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるため、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００３０】
さらに、線材３０には、ターン部４２の略中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成した段部４６との間に、それぞれ２個の段部４８が形成されている。つまり、固定子コア１２の一方の軸方向の端面１３側の線材３０のターン部４２には、合計６個の段部と１個のクランク部とが形成されている。これにより、段部およびクランク部を形成しない三角形状のターン部３３０の高さに比べ、ターン部４２の高さｈが低くなる。段部４８の形状も、段部４６と同様に、固定子コア１２の端面１３に平行に形成されている。したがって、線材３０のターン部４２は、クランク部４４を挟んで両側に固定子コア１２の軸方向に段部を複数有する階段形状に形成されている。このとき、固定子コア１２の軸方向両側の端面１３に平行な段部４８の長さはいずれも、周方向に隣り合うスロット１４，１５の間隔以下の長さとなっている。これにより、ターン部４２の突出箇所が周方向に隣り合うスロット１４，１５から突出するターン部４２と干渉することを防止できる。結果として、干渉を避けるために、コイルエンドの高さｈが大きくなったり、あるいは、コイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。
【００３１】
ここで、第１実施形態の三相の固定子巻線２０において、回転子の１極当たり各相の線材３０は２個のスロット１４、１５に設置されている。つまり、周方向に連続して隣接している三相固定子巻線２０の回転子の１極当たりのスロットの総数は３×２＝６である。その結果、周方向の異なるスロット１４、１５にまたがって設置されている線材３０は、周方向に６個離れたスロット同士に設置されるので、線材３０の略中央部の１個のクランク部４４を加え、周方向に隣接しているスロットから突出する線材３０同士の干渉を避けるため、第１実施形態のように（３×２）個の段部と１個のクランク部とをターン部４２に形成することが望ましい。
【００３２】
第１実施形態では、このように固定子コア１２の一方の軸方向側のコイルエンドで線材３０に６個の段部と１個のクランク部とを形成したことにより、コイルエンドの高さを低くし、コイルエンドの径方向の幅を小さくすることができる。
【００３３】
次に、固定子巻線２０の巻回の仕方を図６〜図８に基づいて説明する。図６〜図８では、説明を簡単にするために、回転子６０の磁極数、固定子コア１２のスロットの総数を減らしている。各相においてスロット１４、１５を一組とし、図７に示すように、４組のスロット１４、１５が９０°間隔に固定子コア１２に形成されているものとする。したがって、スロット１４、１５を一組とした相の異なる組同士は３０°間隔で固定子コア１２に形成されている。各スロット１４、１５にはそれぞれ線材３０の４本のスロット収容部４０が合計８本設置されている。各組のスロット１４の径方向外側から内側に向けて線材３０が設置されている位置に１〜４の番号を付し、各組のスロット１５の径方向外側から内側に向けて線材３０が設置されている位置に５〜８の符号を付す。
【００３４】
そして図８において、一相の固定子巻線２０について巻線仕様を説明する。図８において、例えば（１−４）とは、図７の＃１の４の位置に設置されている線材３０を表している。図８に示すように、スロット１４、１５の８箇所の位置に設置されている線材は、まず、以下に示す位置の線材が連続して接続し８グループを形成している。（１−１）、（１−５）の位置の線材は入力部５０（図４参照）と接続している。また、一相の固定子巻線２０は、（４−１）、（４−５）の２個の巻端をそれぞれ中性点５２（図４参照）としている。三相の固定子巻線２０の合計６個の中性点５２は図４に示すように１箇所に集められている。つまり、第１実施形態の三相固定子巻線２０はスター結線されている。
（グループ１） （１−１）−（２−２）−（３−１）−（４−２）
（グループ２） （１−２）−（２−１）−（３−２）−（４−１）
（グループ３） （１−３）−（２−４）−（３−３）−（４−４）
（グループ４） （１−４）−（２−３）−（３−４）−（４−３）
（グループ５） （１−５）−（２−６）−（３−５）−（４−６）
（グループ６） （１−６）−（２−５）−（３−６）−（４−５）
（グループ７） （１−７）−（２−８）−（３−７）−（４−８）
（グループ８） （１−８）−（２−７）−（３−８）−（４−７）
【００３５】
そして、これら８グループの連続する線材は、（１−２）と（４−３）、（１−３）と（４−２）、（１−４）と（４−８）、（１−６）と（４−７）、（１−７）と（４−６）、（１−８）と（４−４）を接続することにより、以下に示す入力部５０から中性点５２に至る図８において点線と実線とで示された連続した線材３０により、並列に接続された固定子巻線２０（＃１）および固定子巻線２０（＃２）を一組形成している。他の二相の固定子巻線２０も同様に、入力部５０から中性点５２に至る連続した線材３０により、並列に接続された固定子巻線２０をそれぞれ一組形成している。図８に示す（１−４）と（４−８）、（１−８）と（４−４）の接続部５４は図４において、三相分が同じ符号５４で示されている。
・固定子巻線＃１
（入力部）−（グループ１）−（グループ３）−（グループ８）−（グループ６）−（中性点）
・固定子巻線＃２
（入力部）−（グループ５）−（グループ７）−（グループ４）−（グループ２）−（中性点）
【００３６】
このように、固定子コア１２の全周にわたり連続した線材３０により入力部５０から中性点５２まで一相の固定子巻線を形成しているので、公知のセグメント導体を溶接等により電気的に接続して入力部５０から中性点５２までの固定子巻線を形成する構成に比べ、電気的接続箇所を極力減らすことができる。これにより、固定子巻線２０の製造コストが低下するとともに、固定子巻線２０の電気的接続不良を極力低減できる。
また、第１実施形態では、コイルエンドの径方向の幅が小さくなりコイルエンドが径方向外側に張り出さないので、中性点５２をコイルエンドの径方向外側に取り出すことができる。
【００３７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９に示す。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
【００３８】
第２実施形態の線材７０には、第１実施形態の線材３０と同様に、ターン部７４の略中央部にはねじりを伴わないクランク部７６が形成されており、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部７４の突出箇所に、スロット収容部７２が設置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の端面１３に沿った段部７８が形成されている。ただし、第２実施形態の線材７０には、ターン部７４の略中央部のクランク部７６とターン部７４の突出箇所に形成した段部７８との間は直線状に形成されており、段部は形成されていない。
【００３９】
この線材７０の構成においても、スロット１４、１５から突出している線材７０が形成する三角形状部分の底辺の長さは、線材７０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さｈが低くなる。
【００４０】
（第３実施形態）
上記実施形態では、固定子巻線２０の線材３０、７０は銅から形成される導体３２からなる回転電機の固定子について説明した。これに対し、本実施形態の線材３０、７０はアルミニウムから形成する。アルミニウムは銅に比べて電気抵抗が大きい材料である。しかし、ターン部の突出箇所の間隔を線材が設置されているスロット同士の間隔より狭くすることで、固定子コアから突出している線材の形状が全体に小さくなり、固定子巻線全体の電気抵抗が小さくなる。このため、アルミニウムから線材３０、７０を形成しても固定子巻線全体の電気抵抗は従来の回転電機の固定子の固定子巻線と同程度にすることができる。導体３２をアルミニウムから形成することにより、線材の加工が容易にできる。
【００４１】
（第４実施形態）
本第４実施形態の回転電機４０１の構成を図１０に示した。本実施形態の回転電機４０１は、略有底筒状の一対のハウジング部材４１０ａ，４１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング４１０と、ハウジング４１０に軸受け５１０，５１１を介して回転自在に支持される回転軸４２０に固定された回転子４０２と、ハウジング４１０の内部で回転子４０２を包囲する位置でハウジング４１０に固定された固定子４０３と、を備えている。
【００４２】
回転子４０２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子４０３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子４０２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子４０２が用いられている。
【００４３】
固定子４０３は、図１１に示した複数の各相巻線から形成される三相のコイル４０４と、図１２に示した固定子コア４３０と、を備えた構成を有している。
【００４４】
固定子コア４３０は、図１２に示したように、内周に複数のスロット４３１が形成された円環状を有している。複数のスロット４３１は、その深さ方向が固定子コア４３０の径方向と一致するように形成されている。固定子コア４３０に形成されたスロット４３１の数は、回転子４０２の磁極数に対し、コイル４０４の一相あたり２個の割合で形成されている。すなわち、８×３×２＝４８個のスロット４３１が形成されている。
【００４５】
固定子コア４３０は、図１３に示した分割コア４３２を２４個、周方向に配設して形成されている。分割コア４３２は、ひとつのスロット４３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア４３２との間でひとつのスロット４３１を区画する形状（径方向内方に伸びるティース部４３２ａと、ティース部４３２ａを支持するコアバック部４３２ｂ）に形成されている。
【００４６】
固定子コア４３０を構成する分割コア４３２は、０．３ｍｍの厚さの電磁鋼板を４１０枚積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。なお、固定子コア４３０は、この電磁鋼板の積層体から形成することに限定されず、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。
【００４７】
コイル４０４は、複数の固定子巻線４４０を所定の巻回方法で巻回してなる。コイル４０４を構成する固定子巻線４４０は、図１４（Ａ）に示したように、銅製の導体４４１と、導体４４１の外周を覆い導体４４１を絶縁する内層４４２ａ及び外層４４２ｂからなる絶縁被覆４４２とから形成されている。内層４４２ａおよび外層４４２ｂを合わせた絶縁被覆４４２の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層４４２ａおよび外層４４２ｂからなる絶縁被覆４４２の厚みが大きいので、固定子巻線４４０同士を絶縁するために固定子巻線４４０同士の間に絶縁紙等を挟み込んで絶縁する必要がなくなっている。なお、線材同士を絶縁するために絶縁紙４０５を配してもよい。
【００４８】
さらに、コイル４０４の固定子巻線４４０は、図１４（Ｂ）に示したように、内層４４２ａおよび外層４４２ｂからなる絶縁被覆４４２の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材４４８で被覆してもよい。これにより、回転電機に発生する熱により融着材４４８は絶縁被覆４４２よりも早く溶融するので、同じスロット４３１に設置されている複数の固定子巻線４４０同士が融着材４４８同士により熱接着する。その結果、同じスロット４３１に設置されている複数の固定子巻線４４０が一体化することで、スロット４３１の固定子巻線４４０の機械的強度が向上する。
【００４９】
コイル４０４は、図１５に示したように、三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。より具体的には、Ｕ１相を形成する固定子巻線４４０ａとＵ２相を形成する固定子巻線４４０ｂが直列接続され、Ｕ２相を形成する固定子巻線４４０ｃとＵ１相を形成する固定子巻線４４０ｄが直列接続され、固定子巻線４４０ａ、４４０ｂと固定子巻線４４０ｃ、４４０ｄとが並列接続されてＵ相巻線が形成されている。Ｖ相およびＷ相も同様に巻線が形成されている。
【００５０】
図１１に示したように、コイル４０４を構成する固定子巻線４４０は、固定子コア４３０の内周側で周方向に沿って波巻きされている。そして、固定子コア４３０に形成されたスロット４３１に収容される直線状のスロット収容部４４３と、隣り合ったスロット収容部４４３同士を接続するターン部４４４と、を備えている。スロット収容部４４３は、所定のスロット数（本実施形態では３相×２個（倍スロット）＝６個）ごとのスロット４３１に収容されている。ターン部４４４は、固定子コア４３０の軸方向の端面から突出して形成されている。
【００５１】
コイル４０４において、ターン部４４４は固定子コア４３０の軸方向両側にそれぞれ形成されている。ターン部４４４の略中央部は、ねじりを伴わないクランク状をなすように成形されている。
【００５２】
図１６に示したように、スロット４３１から固定子コア４３０の外に突出するターン部４４４のすべての突出箇所には、固定子コア４３０の端面に沿った段部４４４Ｄが形成されている。図１６において、段部４４４Ｄは固定子コア４３０から離れて設けられているが、固定子コア４３０と接するように配置しても良い。また、ターン部４４４は、固定子コア４３０の端面に平行な段部を固定子コアの軸方向に複数有する階段形状に形成されたことで、固定子巻線４４０の階段状のターン部４４４が周方向に隣り合うスロット４３１から突出する固定子巻線４４０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロット４３１から突出する固定子巻線４４０同士が互いに干渉することを避けるために、コイル４０４の固定子コア４３０の端面から突出したコイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、コイル４０４が径方向外側に張り出すことを防止できる。
【００５３】
階段状のターン部４４４は、その固定子コア４３０から最も離れた位置（最も高い部分）が、クランク部４４４Ａとなっている。クランク部４４４Ａは、固定子コア４３０の端面に平行に形成されており、固定子コアの径方向へのずれ量は固定子巻線４４０の略幅分である。具体的には、固定子巻線４４０の幅の１．０倍〜１．３倍のずれ量としている。固定子巻線４４０のターン部４４４は、クランク部４４４Ａを挟んで両側を階段状に形成されている。そして、クランク部４４４Ａでは、隣接したスロット４３１に収容された固定子巻線４４０のターン部４４４と上下方向に重なっている。
【００５４】
ターン部４４４は、４段の階段状に形成されている。つまり、ターン部４４４は、固定子コア４３０の端面に平行にのびる段部が固定子コア４３０の軸方向に向ってそれぞれ異なる位置に３段（４４４Ｂ〜４４４Ｄ）形成されている。ここで、段部４４４Ｂ〜４４４Ｄは固定子コアの端面に平行となるように形成されているが、厳密な意味で平行である必要はなく、コイルエンドの高さを低くできる範囲内で略平行であれば良い。本実施形態においては、固定子コア４３０の端面から最も離れたクランク部４４４Ａを除き、最も離れた段部を最上段部４４４Ｂ、その次に離れた段部を第二段部４４４Ｃ、固定子コア４３０の端面に最も近接した段部を第三段部４４４Ｄと称する。ここで、最上段部４４４Ｂ、第二段部４４４Ｃ、第三段部４４４Ｄの固定子コア４３０の端面に平行な部分の長さは、周方向に隣り合うスロット４３１の間隔以下となっている。
【００５５】
本実施形態において、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂの距離をｌ1、最上段部４４４Ｂと第二段部４４４Ｃの距離をｌ2、第二段部４４４Ｃと第三段部４４４Ｄとの間の距離をｌ3としたときに、ｌ1＞ｌ2＝ｌ3となっている。例えば、ｌ1がｌ2の１．０２〜１．３倍の距離となっている。ここで、この各距離は、ｌ1≧ｌ2＝ｌ3であってもよい。そして、段部４４４Ｂ〜４４４Ｄの一段の高さは、固定子巻線４４０を形成する線材の略高さ分である。具体的には、線材の高さの１．０倍〜１．３倍の高さとしている。なお、本実施形態においてターン部４４４のクランク部４４４Ａおよび各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間の距離は、図１６に模式的に示したように、クランク部４４４Ａおよび各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄの固定子コア４３０に背向する表面に基づいて決定した。本実施形態では、ターン部４４４が階段状に形成されたことで、すき間を生じることなくターン部４４４同士を重ね合わせることができ、ターン部４４４を密に巻回できる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、ターン部４４４のクランク部４４４Ａおよび各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間のそれぞれの距離のうち、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂとの距離ｌ1が他の段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間のそれぞれの距離ｌ2，ｌ3よりも長くなっている。これにより、ターン部４４４のクランク部４４４Ａが別のターン部４４４と重なるときに別のターン部４４４の固定子巻線４４０と干渉を生じなくなっている。このとき、ターン部４４４のうち、クランク部４４４Ａの端部と最上段部４４４Ｂの端部とを接続する接続部の傾斜は、最上段部４４４Ｂの端部と第二段部４４４Ｃの端部とを接続する接続部の傾斜よりも急な傾斜となっている。
【００５７】
これに対して、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂとの距離ｌ1が他の段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間のそれぞれの距離ｌ2，ｌ3よりも短い場合（ｌ1＜ｌ2＝ｌ3）には、図１７に示したように、乗り越えるターン部４４４を構成する固定子巻線４４０の矩形状の断面での角部同士が接触して干渉が生じる。
【００５８】
本実施形態において、ターン部４４４の第三段部４４４Ｄと固定子コア４３０の端面との距離は、特に限定されるものではないが、固定子巻線４４０を形成する線材の略高さ分であることが好ましい。
【００５９】
コイル４０４は、ターン部４４４が固定子コア４３０から突出したコイルエンドの高さの範囲内で、コイル４０４を構成する各固定子巻線４４０の端部が径方向外方に向かって突出している。そして、各固定子巻線４４０の端部であって、中性点側の端部は、他方の端部よりも高い位置で径方向外方に突出している。
【００６０】
次に、本実施形態におけるコイル４０４を構成する固定子巻線４４０の巻回状態を図１８〜２３を用いてより具体的に説明する。
【００６１】
本実施形態のコイル４０４は、それぞれ二組の三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。図１８に、三相巻線のそれぞれの結線の状態を示した。図１８におけるスロット番号は、Ｕ１相をなす固定子巻線４４０の中性点側の端部に最も近接したスロット収容部４４３が収容されるスロット４３１を１番とし、以後、固定子巻線４４０が巻回される周方向にそって２番、３番‥と便宜的につけた番号である。また、図１９に、図１８のＵ相（Ｕ１，Ｕ２）をなす固定子巻線４４０のみの結線の状態を示した。なお、図１８および図１９において、上下方向に直線状に形成された部分がスロット収容部４４３に相当し、上方側および下方側の傾斜した部分がターン部４４４に相当する。
【００６２】
本実施形態のコイル４０４の展開図を図２０に示した。図２０に示したように、コイル４０４は、固定子巻線４４０ａと４４０ｃの端部を接続して中性点側とするとともに，固定子巻線４４０ｂと４４０ｄの端部を接続して相端子側としている。
【００６３】
各相の結線方法は同様であり、コイル４０４の固定子巻線４４０の巻回の仕方をＵ相を用いて説明する。Ｕ相における固定子巻線４４０の結線の状態を図２１に示した。図２１（a）は４４０ａ，４４０ｂの結線状態、図２１（ｂ）は４４０ｃ，４４０ｄの結線状態を示す。また、各固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット４３１内の深さ方向での位置とターン部４４４の位置との関係を図２２に示し、各固定子巻線４４０ｃ，４４０ｄのスロット４３１内の深さ方向での位置とターン部４４４の位置との関係を図２３に示した。
【００６４】
まず、固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの結線状態を図２１（ａ）および図２２を用いて説明する。Ｕ相をなす固定子巻線４４０が収容されるスロット４３１は、回転子４０２が８極であり、固定子コア４３０に１６個（４４０ａ−１，４４０ａ−２，・・・，４４０ａ−８，４４０ｂ−１，４４０ｂ−２，・・・，４４０ｂ−８）が形成されている。スロット４３１には８本のスロット収容部４４３が深さ方向に重なって収容される。スロット４３１の深さ方向でスロット収容部４４３が収容される位置を、開口部から深さ方向に進むにつれて、８番、７番、６、…１番と呼ぶ。
【００６５】
固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは直列接続されており、固定子巻線４４０ａ−１の端部が固定子４０３の中性点に接続され、固定子巻線４４０ｂ−１の端部が固定子巻線４４０ｄと接続されてＵ相端子に接続される。
【００６６】
固定子巻線４４０ａは、中性点に最も近いスロット収容部４４３となるスロット４４０ａ−１の１番に収容される。固定子巻線４４０ｂは、固定子巻線４４０ｂの端部に最も近いスロット収容部４４３となるスロット４４０ｂ−１の１番に収容される。
【００６７】
固定子巻線４４０ａのスロット４４０ａ−１に収容されたスロット収容部４４３にターン部４４４を介して接続されたスロット収容部４４３（次のスロット収容部４４３）は、固定子コア４３０の軸方向で中性点に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の１番とスロット４４０ａ−２の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の１番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の２番とスロット４４０ａ−３の１番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の２番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の１番とスロット４４０ａ−４の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００６８】
固定子巻線４４０ｂのスロット４４０ｂ−１に収容されたスロット収容部４４３にターン部４４４を介して接続されたスロット収容部４４３（次のスロット収容部４４３）は、固定子コア４３０の軸方向でＵ相に接続される端部が突出した側（以下、上方側）に背向した端部側（以下、下方側）のターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の２番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の１番とスロット４４０ｂ−２の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の１番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の２番とスロット４４０ｂ−３の１番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の２番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の１番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００６９】
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の２番と１番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の１番と２番とを、接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、２番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
【００７０】
そして、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の２番目にスロット収容部４４３が収容された固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、スロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の３番に収容される。このように、ターン部４４４ＶＩＩＩ（上），４４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の２番とスロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の３番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００７１】
スロット４４０ａ−１の３番に接続された固定子巻線４４０ａはターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の３番とスロット４４０ａ−２の４番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の４番とスロット４４０ａ−３の３番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
【００７２】
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の３番とスロット４４０ａ−４の４番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−１の３番に接続された固定子巻線４４０ｂはターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の４番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の３番とスロット４４０ｂ−２の４番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７３】
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の３番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の４番とスロット４４０ｂ−３の３番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の４番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の３番とスロット４４０ｂ−４の２番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７４】
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の３番と４番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の３番と４番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、４番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
そして、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の４番目にスロット収容部４４３が収容された固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、スロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の５番に収容される。このように、ターン部４４４ＶＩＩＩ（上），４４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の４番とスロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の５番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
【００７５】
スロット４４０ａ−１の５番に接続された固定子巻線４４０ａはターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の５番とスロット４４０ａ−２の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の６番とスロット４４０ａ−３の５番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
【００７６】
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の５番とスロット４４０ａ−４の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−１の５番に接続された固定子巻線４４０ｂはターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の６番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の５番とスロット４４０ｂ−２の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７７】
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の５番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の６番とスロット４４０ｂ−３の５番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の６番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の５番とスロット４４０ｂ−４の６番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の５番と６番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の５番と６番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、６番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
【００７８】
そして、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の６番目にスロット収容部４４３が収容された固定子巻線４４０ａ，４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、スロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の７番に収容される。このように、ターン部４４４ＶＩＩＩ（上），４４４Ｉ（上）は、スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の６番とスロット４４０ａ−１，４４０ｂ−１の７番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。つまり、周方向で１周したら、径内方向に、接合体が巻回して１層分内径側にずれている。
スロット４４０ａ−１の７番に接続された固定子巻線４４０ａはターン部４４４Ｉ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４４Ｉ（下）は、スロット４４０ａ−１の７番とスロット４４０ａ−２の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００７９】
スロット４４０ａ−２に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ａ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（上）は、スロット４４０ａ−２の８番とスロット４４０ａ−３の７番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
スロット４４０ａ−３に収容された固定子巻線４４０ａの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ａ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（下）は、スロット４４０ａ−３の７番とスロット４４０ａ−４の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
【００８０】
スロット４４０ｂ−１の７番に接続された固定子巻線４４０ｂはターン部４４４ＩＩ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−２の８番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩ（下）は、スロット４４０ｂ−１の７番とスロット４４０ｂ−２の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
スロット４４０ｂ−２に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＩＩ（上）を介して接続され、スロット４４０ｂ−３の７番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＩＩ（上）は、スロット４４０ｂ−２の８番とスロット４４０ｂ−３の７番とを固定子コア４３０の上方側で接続する。
【００８１】
スロット４４０ｂ−３に収容された固定子巻線４４０ｂの次のスロット収容部４４３は、ターン部４４４ＩＶ（下）を介して接続され、スロット４４０ｂ−４の８番に収容される。このように、ターン部４４４ＩＶ（下）は、スロット４４０ｂ−３の７番とスロット４４０ｂ−４の８番とを固定子コア４３０の下方側で接続する。
このように、２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂは、固定子コア４３０の上方側に位置するターン部４４４ＩＩ（上）〜４４４ＶＩＩ（上）が隣接するスロット収容部４４３の７番と８番とを、下方側に位置するターン部４４４Ｉ（下）〜４４４ＶＩＩＩ（下）が隣接するスロット収容部４４３の７番と８番とを接続する。この接続方法で周方向に１周して、スロット４４０ａ−１からスロット４４０ａ−８, スロット４４０ｂ−１からスロット４４０ｂ−８まで２本の固定子巻線４４０ａ，４４０ｂのスロット収容部４４３が設置される。スロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８では、８番目に固定子巻線４４０ａのスロット収容部４４３が収容される。
【００８２】
そして、このスロット４４０ａ−８，４４０ｂ−８の８番目に収容されたスロット収容部４４３が接続される。このように、固定子巻線４４０ａ，４４０ｂが固定子コア４３０に巻装される。
【００８３】
次に、固定子巻線４４０ｃ，４４０ｄの結線状態は、図２１（ｂ）および図２３に示したとおりであり、固定子巻線４４０ａ，４４０ｂと同様に結線しているため、詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施形態では、ターン部４４４のクランク部４４４Ａ及び各段部４４４Ｂ〜４４４Ｄ間の距離がｌ1＞ｌ2＝ｌ3（あるいはｌ1≧ｌ2＝ｌ3）をなすことで、異なるターン部４４４を構成する固定子巻線４４０同士の干渉が抑えられ、干渉によるすき間を生じることなくターン部４４４同士を重ね合わせることができ、ターン部４４４を密に巻回できる。
さらに、本実施形態では、クランク部４４４Ａと最上段部４４４Ｂとの間の距離が長く形成されており、ターン部が別のターン部と重なるときにターン部同士の干渉を防止できる。
【００８５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、電動機および発電機を兼ねている回転電機の固定子について説明した。これに対し、電動機または発電機のいずれかの専用の回転電機の固定子として上記実施形態の固定子を適用してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、固定子コア１２の全周にわたって連続した線材により各相の固定子巻線を形成した。これに対し、Ｕ字状のセグメント導体を互いに溶接等により接続し、このセグメント導体に第１実施形態または第２実施形態に示したクランク部および段部を形成して固定子巻線を形成してもよい。
【００８７】
また、固定子巻線は三相に限らず、多相であればよい。この場合、多相固定子巻線の相数をｋ、回転子の１極当たりの各相のスロットの数をｎとすると、線材のターン部に形成される階段部の数は（ｋ×ｎ）であることが望ましい。
また上記実施形態では、ターン部の略中央部にクランク部を形成した。これに対し、スロットから突出するターン部の突出箇所に段部が形成されるのであれば、ターン部の略中央部にクランク部を形成しない形状でもよい。
また、上記実施形態では、固定子の内周側に回転子を設置し固定子が内周側で回転子と向き合う構成について説明した。これに対し、固定子の外周側に回転子を設置し固定子が外周側で回転子と向き合う構成を採用してもよい。
【００８８】
上記実施形態では、三相固定子巻線２０をスター結線にした。これに対し、三相固定子巻線を環状のデルタ結線にしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０：固定子、１２：固定子コア、１３：端面、１４，１５：スロット、２０：固定子巻線、３０：線材、３２：導体、３４：内層、３６：外層、３７：融着材、４０：スロット収容部、４２：ターン部、４４：クランク部、４６：階段部、４８：階段部、５０：入力部、５２：中性点、５４：接続部、６０：回転子、７０：線材、７２：スロット収容部
、７４：ターン部、７６：クランク部、７８：階段部、３００：固定子コア、３０２：スロット、３１０：固定子巻線、３２０：セグメント導体、３２２：クランク形状部、３３０：ターン部、４０１：回転電機、４０２：回転子、４０３：固定子、４０４：コイル、４１０：ハウジング、４２０：回転軸、４３０：固定子コア、４３１：スロット、４３２：分割コア、４４０：巻線、４４１：導体、４４２：絶縁被覆、４４２ａ：内層、４４２ｂ：外層、４４３：スロット収容部、４４４：ターン部、４４４Ａ：クランク部、４４４Ｂ：最上段部、４４４Ｃ：第二段部、４４４Ｄ：第三段部、４４８：融着材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、前記スロットに設置されている固定子巻線とを備える回転電機の固定子において、
前記固定子巻線は、前記スロットに収容されているスロット収容部と、周方向の異なる前記スロットに収容されている前記スロット収容部同士を、前記スロットの外部で接続しているターン部とを有し、
前記ターン部は、前記固定子コアの端面に平行な複数の段部を、前記固定子コアの軸方向における異なる位置に有すること
を特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記ターン部は、前記段部を、前記固定子コアの軸方向における異なる位置に、少なくとも３つ有すること
を特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記段部は、前記固定子コアの端面に平行な長さが、周方向に隣り合う前記スロットの間隔以下となっていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記ターン部は、前記段部によって、階段形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極当たりの各相の前記スロットの数をｎとすると、前記ターン部に形成されている前記段部の数は（ｋ×ｎ）であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記ターン部は、前記固定子コアから最も離れた位置にクランク形状を形成するクランク部を有すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記クランク部は、前記固定子コアの端面に平行に形成されていること
を特徴とする請求項６に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記クランク部は、前記固定子巻線を形成する線材の幅分だけ前記固定子コアの径方向にずれていること
を特徴とする請求項６又は７に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記ターン部は、周方向に隣接した別のターン部と軸方向に重なるように配置されていること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
前記固定子巻線は、断面形状が矩形状であること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１１】
前記固定子巻線は、前記固定子コアの全周にわたって連続して形成されていること
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１２】
前記固定子巻線は、導体及び、当該導体の外周を覆う絶縁被覆を有し、
前記絶縁被覆は、１００〜２００μｍの厚みであること
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１３】
前記絶縁被覆は、内層及び、当該内層の外周を覆い前記内層よりもガラス転移温度の低い外層を有すること
を特徴とする請求項１２に記載の回転電機の固定子。
【請求項１４】
前記固定子巻線は、さらに前記絶縁被覆の外周を覆う融着材を有すること
を特徴とする請求項１２又は１３に記載の回転電機の固定子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子と、
前記固定子の内周側または外周側に、周方向に交互に異なる磁極を形成している回転子と
を備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項１】
周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、前記スロットに設置されている固定子巻線とを備える回転電機の固定子において、
前記固定子巻線は、前記スロットに収容されているスロット収容部と、周方向の異なる前記スロットに収容されている前記スロット収容部同士を、前記スロットの外部で接続しているターン部とを有し、
前記ターン部は、前記固定子コアの端面に平行な複数の段部を、前記固定子コアの軸方向における異なる位置に有すること
を特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記ターン部は、前記段部を、前記固定子コアの軸方向における異なる位置に、少なくとも３つ有すること
を特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記段部は、前記固定子コアの端面に平行な長さが、周方向に隣り合う前記スロットの間隔以下となっていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記ターン部は、前記段部によって、階段形状に形成されていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極当たりの各相の前記スロットの数をｎとすると、前記ターン部に形成されている前記段部の数は（ｋ×ｎ）であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記ターン部は、前記固定子コアから最も離れた位置にクランク形状を形成するクランク部を有すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記クランク部は、前記固定子コアの端面に平行に形成されていること
を特徴とする請求項６に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記クランク部は、前記固定子巻線を形成する線材の幅分だけ前記固定子コアの径方向にずれていること
を特徴とする請求項６又は７に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
前記ターン部は、周方向に隣接した別のターン部と軸方向に重なるように配置されていること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】
前記固定子巻線は、断面形状が矩形状であること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１１】
前記固定子巻線は、前記固定子コアの全周にわたって連続して形成されていること
を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１２】
前記固定子巻線は、導体及び、当該導体の外周を覆う絶縁被覆を有し、
前記絶縁被覆は、１００〜２００μｍの厚みであること
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項１３】
前記絶縁被覆は、内層及び、当該内層の外周を覆い前記内層よりもガラス転移温度の低い外層を有すること
を特徴とする請求項１２に記載の回転電機の固定子。
【請求項１４】
前記固定子巻線は、さらに前記絶縁被覆の外周を覆う融着材を有すること
を特徴とする請求項１２又は１３に記載の回転電機の固定子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子と、
前記固定子の内周側または外周側に、周方向に交互に異なる磁極を形成している回転子と
を備えたことを特徴とする回転電機。
【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】
【公開番号】特開２０１０−１１９２９４（Ｐ２０１０−１１９２９４Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１４３３（Ｐ２０１０−４１４３３）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【分割の表示】特願２００８−５２５２８（Ｐ２００８−５２５２８）の分割
【原出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【分割の表示】特願２００８−５２５２８（Ｐ２００８−５２５２８）の分割
【原出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]