JP4596127B2

JP4596127B2 - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP4596127B2
Application number: JP2004164188A
Authority: JP
Inventors: 哲也五郎畑; 隆熊倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: US7088026B2; US20060238043A1; DE102005025217A1; FR2871307B1; JP2005348496A; US20050269890A1; FR2871307A1; US7439645B2

Description

自動車やトラックに搭載される電動機や発電機等の回転電機の固定子に関する。

従来から、固定子鉄心のスロットに挿通されたＵ字状の多数のセグメント導体を順次接合して形成された固定子巻線を備えた回転電機が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１に開示された回転電機では、固定子巻線の近傍に円盤状の部材が配置されており、円周状に規則正しく配置された複数のセグメント導体についてはこの円盤状の部材の固定子巻線側対向面に設けられた溝でターン部が拘束されており、その他の円周状の渡り線を有する異種セグメント導体についてはこの円盤状の部材を貫通させた状態でターン部が拘束されている。また、特許文献２に開示された回転電機では、異種セグメント導体については、長い渡り線部分の頂部を予捻り工程にてあらかじめ径方向に整形することにより、それ以外のセグメント導体とこの異種セグメント導体の両方についてその後の本捻り工程において各頂部を拘束しやすくする工夫がなされている。
国際公開第ＷＯ９２／０６５２７号パンフレット（第４−９頁、図１−６）特開２００３−１９９３０４号公報（第４−９頁、図１−１６）

ところで、特許文献１に開示された回転電機では、異種セグメント導体のターン部を円盤状の部材に通す必要があるため、その分だけ軸方向に沿った高さが高くなって、固定子巻線を構成する導線の長さが長くなるという問題があった。導線の長さが長くなると固定子巻線の抵抗値が増えて発熱量が増大するとともに、セグメント導体の材料である銅の使用量が増えるため材料費や重量の増加につながるため好ましくない。

また、特許文献２に開示された回転電機では、本捻り工程における拘束を容易にするために異種セグメント導体のターン部の頂部があらかじめ捻られており、頂部のみを径方向に延在させたＳ字形状に渡り線部分がなるために無駄な蛇行部分が生じ、固定子巻線を構成する導線の長さが長くなるという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、固定子巻線の導線長を短くすることができる回転電機の固定子を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の回転電機の固定子は、直線部とターン部とを有するＵ字状のセグメント導体を複数本直列接続することによって形成される固定子巻線と、複数本のセグメント導体に含まれる直線部が収容される複数のスロットを有する固定子鉄心とを有しており、セグメント導体は、固定子鉄心の円周方向に沿ってほぼ均等に規則正しく配置されて固定子鉄心の異なる２つのスロットに挿入される通常セグメント導体と、通常セグメント導体が挿入される固定子鉄心のスロットピッチと異なるスロットピッチで固定子鉄心のスロットに挿入される異種セグメント導体とを含んでおり、異種セグメント導体のターン部は、通常セグメント導体のターン部を越え、かつ、この越える通常セグメント導体のターン部に対して固定子鉄心の中心軸に沿ってほぼ接する位置に配置されているとともに接合部を含まない。これにより、異種セグメント導体のターン部の高さを低くすることができ、固定子巻線の導線長を短くすることが可能になる。また、異種セグメント導体のターン部に接合部が含まれないことから、ターン部側における接合作業を省略することができ、工程の簡略化によるコスト低減が可能になる。

また、上述した異種セグメント導体のターン部は、固定子鉄心の中心軸方向の投影面上でほぼ直線状に延在することが望ましい。これにより、異種セグメント導体のターン部の長さを短くすることができ、固定子巻線の導線長をさらに短くすることが可能になる。

また、本発明の回転電機の固定子は、直線部とターン部とを有するＵ字状のセグメント導体を複数本直列接続することによって形成される固定子巻線と、複数本のセグメント導体に含まれる直線部が収容される複数のスロットを有する固定子鉄心とを有しており、セグメント導体は、固定子鉄心の円周方向に沿ってほぼ均等に規則正しく配置される通常セグメント導体と、通常セグメント導体が挿入される固定子鉄心のスロットピッチと異なるスロットピッチで固定子鉄心のスロットに挿入される異種セグメント導体とを含んでおり、異種セグメント導体のターン部は、通常セグメント導体のターン部を越え、かつ、この固定子鉄心の中心軸方向の投影面上でほぼ直線状に延在する。これにより、異種セグメント導体に含まれる２つの直線部間を最短でつなぐことができるため、固定子巻線の導線長を短くすることが可能になる。

また、上述した異種セグメント導体のターン部は、固定子鉄心の周方向に沿って延在することが望ましい。あるいは、上述した異種セグメント導体のターン部は、固定子鉄心の周方向に対して傾斜した向きに延在することが望ましい。

また、上述した通常セグメント導体のターン部は、中央部に近づくほど固定子鉄心の軸方向端面からの高さが高くなる凸形状を有しており、異種セグメント導体のターン部は、凸形状の頂部と重複しない径方向位置に配置されている。これにより、異種セグメント導体のターン部の高さを低くしつつ、このターン部を直線状に延在させることが可能になる。

また、上述した通常セグメント導体は、同心円状多層に配列されており、異種セグメント導体のターン部は、同心円状に配置された頂部に対して径方向中間位置に配置されていることが望ましい。これにより、異種セグメント導体のターン部を固定子巻線の径方向内側あるいは外側に突出することなく配置することが容易となる。

また、上述した同心円多層の内層を構成する通常セグメント導体のターン部の中心軸に沿った高さは、同心円多層の外層を構成する通常セグメント導体のターン部の中心軸に沿った高さよりも高いことが望ましい。これにより、捻り加工等の都合でターン部が径方向に広がった場合であっても、径方向が広がる部分の高さをずらすことで、固定子巻線全体としての径方向の広がりを抑えることが可能になる。

また、上述した内層を構成する通常セグメント導体のターン部の外周側側面と、外層を構成する通常セグメント導体のターン部の内周側側面とを互いに接触させることが望ましい。これにより、固定子巻線全体としての径方向の広がりをさらに抑えることが可能になる。

また、上述した通常セグメント導体のターン部は、固定子鉄心の軸方向端面から斜め方向に突出した第１の斜行部を有し、異種セグメント導体のターン部は、通常セグメント導体のターン部を越える渡り線と、固定子鉄心の軸方向端面から渡り線に連続するように突出した第２の斜行部とを有し、互いに隣接する第２の斜行部と第１の斜行部とがほぼ平行であることが望ましい。これにより、通常セグメント導体の中に異種セグメント導体を含ませたときに生じる干渉を抑えるとともに、規則正しいセグメント導体間の隙間を確保することによる冷却性の向上が可能になる。

また、上述した異種セグメント導体のターン部と固定子鉄心の軸方向端面との間には、複数本の通常セグメント導体のターン部が配置されており、これら複数本の通常セグメント導体のターン部の周方向間隔は、それ以外の隣接する通常セグメント導体のターン部の周方向間隔よりも狭いことが望ましい。これにより、異種セグメント導体近傍の隙間を他の部分よりも大きくすることが可能になり、異種セグメント導体が挿入されたことによって生じる冷却性の悪化を防止するとともに、異種セグメント導体を挿入する際の作業性を向上させることが可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用回転電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態の車両用の回転電機としてのモータの軸方向断面図である。また、図２は固定子巻線の一部をなすセグメントの斜視図である。図３は、固定子鉄心に設けられたスロット内におけるセグメントの収容状態を示す部分断面図である。

図１に示すように、本実施形態のモータ１００は、固定子鉄心１、回転子２、固定子巻線３、ハウジング５、回転軸７を含んで構成されている。固定子鉄心１は、円環形状を有しており、ハウジング５によって固定される。固定子巻線３は、固定子鉄心１の各スロットに巻装されている。これらの固定子鉄心１と固定子巻線３によって、回転子２の径方向外側に配置された固定子が構成されている。また、固定子鉄心１の一方の軸方向端面からは固定子巻線３の一方のコイルエンド部３１が回転軸７に沿った方向に沿って突出しており、他方の軸方向端面からは固定子巻線３の他方のコイルエンド部３２が回転軸７に沿った方向に突出している。回転子２は、ハウジング５に回転自在に支持された回転軸７に固定されたＩＰＭ型ロータであり、固定子鉄心１の内径側に配置されている。固定子巻線３は、三相巻線であって、外部のバッテリに接続された三相インバータ制御回路（図示せず）から給電されている。

固定子巻線３は、図２に示す所定形状のセグメント（セグメント導体）３３を固定子鉄心１の一方の軸方向端面側から固定子鉄心１の各スロットに挿通し、スロットから各セグメント３３の飛び出し端部を固定子鉄心１の他方の軸方向端面側に必要な長さだけ突出させ、各セグメント３３の飛び出し端部を周方向にほぼ電気角でπ／２だけそれぞれ捻り、各セグメント３３の飛び出し端部の先端部（接合部）を所定の組み合わせで溶接して構成されている。セグメント３３は、溶接部分すなわち上記飛び出し端部の先端部（端部先端部ともいう）を除いて樹脂皮膜（絶縁皮膜）で被覆されたＵ字形状を有している。

なお、図１および図３に示すように、本実施形態の固定子巻線３では、内周側に配置された４本の導体からなるセグメントセットＳ１が図２に示す大小のセグメント３３を組み合わせた構造を有しており、外周側に配置された２本の導体からなるセグメントセットＳ２は１本のセグメント３３からなる構造を有している。

次に、２本のセグメント３３からなるセグメントセットＳ１の詳細を更に詳しく説明する。セグメントセットＳ１は、ほぼＶ字状（凸形状）のターン部としての頭部と、この頭部の両端から直線的に伸びてスロット３５に収容されている一対の直線部としてのスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれぞれ伸びる一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する２つのセグメント３３からなっている。これら２つのセグメント３３において、小さい方を小セグメント３３２、この小セグメント３３２を囲む大きい方を大セグメント３３１と称する。なお、固定子鉄心１の各スロット３５に挿入される前の状態では飛び出し端部が形成されておらず、スロット導体部と飛び出し端部に相当する部分が直線部を形成している。

固定子巻線３は、固定子鉄心１の一方の軸方向端面側に全体として同心円状に存在する第一のコイルエンド部（頭部側コイルエンド部）３１と、固定子鉄心１の他方の軸方向端面側に全体として同心円状に存在する第二のコイルエンド部（端部側コイルエンド部）３２と、スロット３５内に存在するスロット導体部とに区分される。つまり、図１において、頭部側コイルエンド部３１は、各セグメント３３の上記頭部により構成され、端部側コイルエンド部３２は各セグメント３３の上記飛び出し端部により構成されている。

大セグメント３３１は、スロット導体部３３１ａ、３３１ｂと、頭部３３１ｃと、飛び出し端部３３１ｆ、３３１ｇとを有する。飛び出し端部３３１ｆ、３３１ｇの先端部３３１ｄ、３３１ｅは、接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。

小セグメント３３２は、スロット導体部３３２ａ、３３２ｂと、頭部３３２ｃと、飛び出し端部３３２ｆ、３３２ｇとを有する。飛び出し端部３３２ｆ、３３２ｇの先端部３３２ｄ、３３２ｅは、接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。

符号「’」は、図示しない大セグメント３３１または小セグメント３３２の符号「’」がない部分と同じ部分を示す。したがって、図２では、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｄと接合部３３１ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｅと接合部３３１ｅ’とが溶接されている。

図２では、最内層のスロット導体部３３１ａと中内層のスロット導体部３３２ａが、固定子鉄心１の一のスロット３５に収容される場合、同じ大セグメント３３１および小セグメント３３２の最外層のスロット導体部３３１ｂと中外層のスロット導体部３３２ｂは、この一のスロット３５から所定奇数磁極ピッチＴ（たとえば１磁極ピッチ（電気角度π））離れた他のスロット３５に収容される。小セグメント３３２の頭部３３２ｃは大セグメント３３１の頭部３３１ｃに囲まれるようにして配置されている。

固定子鉄心１の各スロット３５におけるセグメント３３の配置状態を図３を用いて説明する。各スロット３５には径方向に沿って６個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ６が設定され、各導体収容位置Ｐ１〜Ｐ６にはそれぞれ１個のスロット導体部が収容されている。各スロット３５は、２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２が径方向へ順番に収容され、導体収容位置Ｐ１〜Ｐ４はセグメントセットＳ１を、導体収容位置Ｐ５、Ｐ６はセグメントセットＳ２を収容している。

この内径側のセグメントセットＳ１を一例として詳しく説明すると、最内層のスロット導体部３３１ａは固定子鉄心１のスロット３５の径方向最内側に配置され、以下、径方向外側へ順に、中内層のスロット導体部３３２ａ、中外層のスロット導体部３３２ｂ’、最外層のスロット導体部３３１ｂ’の順に配置され、結局、各スロット３５は４本のスロット導体部を４層１列に収容する。図３において、スロット導体部３３１ｂ’、３３２ｂ’は、スロット導体部３３１ａ、３３２ａをもつ大セグメント３３１、小セグメント３３２とは異なる大セグメント３３１、小セグメント３３２に属している。他のセグメントセットＳ２については上記の配置から一方のセグメント３３（例えば小セグメント３３２）のみを抜き出した配置を有している。

ところで、このように各スロット３５には６個のスロット導体部が収納されているため、固定子巻線３の一の相巻線（例えばＸ相巻線）に着目すると、大セグメント３３１あるいは小セグメント３３２を固定子鉄心１の円周方向に沿って３周巻回することにより形成されている。図２に示すように、周方向に隣接する大セグメント３３１は互いに接合部３３１ｄ同士あるいは接合部３３１ｅ同士を接合することにより固定子鉄心１の円周方向に一周巻回することができ、同様に、周方向に隣接する小セグメント３３２は互いに接合部３３２ｄ同士あるいは接合部３３２ｅ同士を接合することにより固定子鉄心１の円周方向に一周巻回することができる。このようにして固定子鉄心１の円周方向に沿ってほぼ均等に規則正しく配置されて固定子鉄心１の異なる２つのスロット３５に挿入されるセグメント３３を通常セグメント導体と称する。

ところが、これらの大セグメント３３１と小セグメント３３２とを直列に接続するためには、上述した通常セグメント導体が挿入されるスロットピッチと異なるスロットピッチで２つのスロット３５に挿入されるセグメントが必要になる。本明細書では、通常セグメント導体と異なるこのようなセグメントを異種セグメント導体と称する。

図４は、固定子巻線３に含まれる異種セグメント導体のレイアウト（変則線レイアウト）を示す図である。図４において、内径側に配置された同心円状４列の矩形枠が導体収容位置Ｐ１〜Ｐ４を示しており、外径側に配置された同心円状２列の矩形枠が導体収容位置Ｐ５、Ｐ６を示している。また、内径側に付された数字は導体収容位置Ｐ１、３、５に挿入されるセグメント３３の捻り後のスロット番号を、外径側に付された数字は導体収容位置Ｐ２、４、６に挿入されるセグメント３３の捻り後のスロット番号をそれぞれ示している。図５は、異種セグメント導体の渡り線部分の外観を示す部分的な平面図である。図６は、異種セグメント導体の渡り先部分の軸方向位置を示す固定子の断面図である。図７は、異種セグメント導体の頭部の外観を示す頭部側コイルエンド３１の内径側から見た展開図である。

図４に示すように、本実施形態では、２種類の異種セグメント導体が用いられている。一方は、導体収容位置Ｐ１、Ｐ３間をつなぐ内周側に配置された３本の異種セグメント導体１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃであり、他方は、導体収容位置Ｐ４、Ｐ５間をつなぐ外周側に配置された３本の異種セグメント導体１３３Ｄ、１３３Ｅ、１３３Ｆである。

内周側に配置された一方の異種セグメント導体１３３Ａは、スロット番号２２の導体収容位置Ｐ１に対応するスロット３５とスロット番号２４の導体収容位置Ｐ３に対応するスロット３５とに各スロット導体部が挿入されている。図５に示すように、異種セグメント導体１３３Ａの頭部には、セグメントセットＳ１に含まれる大セグメント３３１の頭部３３１ｃ中央の先端（頂部）位置よりも内径側に配置された渡り線１３４Ａが含まれている。この渡り線１３４Ａは、途中に接合部を含まず、固定子鉄心１の中心軸方向（回転軸７に沿った方向）の投影面上で（図５に示す状態）でほぼ直線状であって、周方向に対して傾斜した向きに延在している。図６に示すように、渡り線１３４Ａは、固定子鉄心１の中心軸に沿ってセグメントセットＳ１の大セグメント３３１とほぼ接する位置に配置されている。また、異種セグメント導体１３３Ａの頭部は、上述した渡り線１３４Ａ以外に、スロット３５内に収容されたスロット導体部に向かって渡り線１３４Ａから斜行する斜行部（第２の斜行部）１３５Ａを含んでいるが、この斜行部１３５Ａは、図７に示すように、隣接する通常セグメント導体の斜行部（第１の斜行部）とほぼ平行になるように配置されている。なお、内周側に配置された他の異種セグメント導体１３３Ｂ、１３３Ｃについては上述した異種セグメント導体１３３Ａと基本的に同じ特徴を有しており、詳細な説明は省略する。

また、外周側に配置された他方の異種セグメント導体１３３Ｄは、スロット番号２２の導体収容位置Ｐ５に対応するスロット３５とスロット番号３３の導体収容位置Ｐ４に対応するスロット３５とに各スロット導体部が挿入されている。図５に示すように、異種セグメント導体１３３Ｄの頭部には、セグメントセットＳ１に含まれる大セグメント３３１の頭部３３１ｃ中央の先端（頂部）位置とセグメントセットＳ２に含まれる小セグメント３３２の頭部３３２ｃ中央の先端（頂部）位置との間に配置された渡り線１３４Ｄが含まれている。この渡り線１３４Ｄは、途中に接合部を含まず、固定子鉄心１の中心軸方向（回転軸７に沿った方向）の投影面上で（図５に示す状態）でほぼ直線状であって、周方向に沿った向きに延在している。図６に示すように、渡り線１３４Ｄは、固定子鉄心１の中心軸に沿ってセグメントセットＳ１の大セグメント３３１とセグメントセットＳ２の小セグメント３３２の両方にほぼ接する位置に配置されている。また、異種セグメント導体１３３Ｄの頭部は、上述した渡り線１３４Ｄ以外に、スロット３５内に収容されたスロット導体部に向かって渡り線１３４Ｄから斜行する斜行部（第２の斜行部）を含んでいるが、この斜行部は、隣接する通常セグメント導体の斜行部（第１の斜行部）とほぼ平行になるように配置されている。なお、外周側に配置された他の異種セグメント導体１３３Ｅ、１３３Ｆについては上述した異種セグメント導体１３３Ｄと基本的に同じ特徴を有しており、詳細な説明は省略する。

ところで、本実施形態の固定子巻線３には、セグメントセットＳ１に含まれる大小セグメント３３１、３３２としての通常セグメント導体と、セグメントセットＳ２に含まれる小セグメント３３２としての通常セグメント導体が備わっており、これらが同心円状２列に配置されているが、図６に示すように、それぞれの頭部の固定子鉄心１の軸方向端面からの高さについては、セグメントセットＳ１に対応する高さＨ１の方がセグメントセットＳ２に対応する高さＨ２よりも高くなっている。しかも、セグメントセットＳ１の大セグメント３３１の頭部の外周側側面と、セグメントセットＳ２の小セグメント３３２の頭部の内周側側面とが互いに接触するように、これら２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２が密着配置されている。

また、図５に示すように、ほぼ同じ周方向位置に配置された２種類の異種セグメント導体１３３Ａ、１３３Ｄの各渡り線と固定子鉄心１との間には２本の通常セグメント導体が配置されているが、これらの通常セグメント導体の周方向間隔は、異種セグメント導体１３３Ａ、１３３Ｄの各渡り線の外部に配置された他の通常セグメント導体の周方向間隔よりも狭くなっている。

このように、本実施形態のモータ１００に含まれる固定子巻線３では、異種セグメント導体のターン部（頭部）は、通常セグメント導体の頭部を越え、かつ、この越える通常セグメント導体の頭部に対して固定子鉄心１の中心軸に沿ってほぼ接する位置に配置されているとともに接合部を含まないようになっている。これにより、異種セグメント導体の頭部の高さを低くすることができ、固定子巻線３の導線長を短くすることが可能になる。特に、特許文献１で示された円盤状の部材２５を用いる場合のようにこの部材２５を貫通させる導体部分をなくすことができるため、その分だけコイルエンド高さを低くするとともに導体長さを短くすることができる。また、異種セグメント導体の頭部に接合部が含まれないことから、頭部側における接合作業を省略することができ、工程の簡略化によるコスト低減が可能になる。

また、異種セグメント導体の頭部に含まれる渡り線は、固定子鉄心の中心軸方向の投影面上でほぼ直線状に延在しているため、異種セグメント導体の頭部の長さを短くすることができ、固定子巻線３の導線長をさらに短くすることが可能になる。

また、通常セグメント導体の頭部は、中央部に近づくほど固定子鉄心１の軸方向端面からの高さが高くなる凸形状を有しており、異種セグメント導体の頭部は、この凸形状の頂部と重複しない径方向位置にずらして配置されているため、異種セグメント導体の頭部の高さを低くしつつ、この頭部に含まれる渡り線を直線状に延在させることが可能なる。

また、固定子巻線３に含まれる通常セグメント導体は、同心円状多層（２列）に配列されており、異種セグメント導体の頭部は、同心円状に配置された頂部に対して径方向中間位置に配置されているため、この異種セグメント導体の頭部を固定子巻線３の径方向内側あるいは外側に突出することなく配置することが容易となる。

また、同心円多層の内層を構成する通常セグメント導体の頭部の高さは、外層を構成する通常セグメント導体の頭部の高さよりも高く設定されている。捻り加工等の都合で頭部が径方向に広がった場合であっても、径方向が広がる部分の高さをずらすことで、固定子巻線３全体としての径方向の広がりを抑えることが可能になる。特に、内層を構成する通常セグメント導体の頭部の外周側側面と、外層を構成する通常セグメント導体の頭部の内周側側面とを互いに接触させているため、固定子巻線３全体としての径方向の広がりをさらに抑えることが可能になる。

また、通常セグメント導体の頭部は、固定子鉄心１の軸方向端面から斜め方向に突出した第１の斜行部を有し、異種セグメント導体の頭部は、通常セグメント導体の頭部を越える渡り線と、固定子鉄心１の軸方向端面から渡り線に連続するように突出した第２の斜行部とを有しており、互いに隣接する第１および第２の斜行部がほぼ平行となるように異種セグメント導体が形成されている。これにより、通常セグメント導体の中に異種セグメント導体を含ませたときに生じる干渉を抑えるとともに、規則正しいセグメント導体間の隙間を確保することによる冷却性の向上が可能になる。

また、異種セグメント導体の頭部と固定子鉄心１の軸方向端面との間には、２本の通常セグメント導体の頭部が配置されており、これら２本の頭部の周方向間隔が、それ以外の通常セグメント導体の頭部の周方向間隔よりも狭く設定されている。これにより、異種セグメント導体近傍の隙間を他の部分よりも大きくすることが可能になり、異種セグメント導体が挿入されたことによって生じる冷却性の悪化を防止するとともに、異種セグメント導体を挿入する際の作業性を向上させることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、径方向に沿って内径側（あるいは外径側）から見た異種セグメント導体の渡り線形状をほぼ直線としたが、図８に示すように、渡り線の中央近傍の高さが次第に低く、両端部分が高くなる形状を採用してもよい。図８に示すように渡り線の中央近傍の高さを次第に低くすることにより、角部における渡り線と斜行部とのなす角を９０度に近づけることができるため、角部における曲げストレスの発生を抑えることが可能になる。また、渡り線全体をなだらかに曲げることにより、渡り線の途中において過大な曲げストレスが加わることを防止することもできる。

また、上述した実施形態では、回転電機の一実施形態としてモータについて説明したが、その他の回転電機、例えば発電機についても本発明を適用することができる。

一実施形態の車両用の回転電機としてのモータの軸方向断面図である。固定子巻線の一部をなすセグメントの斜視図である。固定子鉄心に設けられたスロット内におけるセグメントの収容状態を示す部分断面図である。固定子巻線に含まれる異種セグメント導体のレイアウトを示す図である。異種セグメント導体の渡り線部分の外観を示す部分的な平面図である。異種セグメント導体の渡り先部分の軸方向位置を示す固定子の断面図である。異種セグメント導体の頭部の外観を示す頭部側コイルエンドの内径側から見た展開図である。異種セグメント導体の変形例を示す図である。

符号の説明

１固定子鉄心
２回転子
３固定子巻線
５ハウジング
６ターミナル
７回転軸
３１、３２コイルエンド部
３３セグメント
１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３３Ｄ、１３３Ｅ、１３３Ｆ異種セグメント導体
１３４Ａ、１３４Ｄ渡り線
１３５Ａ、１３５Ｄ斜行部

Claims

直線部とターン部とを有するＵ字状のセグメント導体を複数本直列接続することによって形成される固定子巻線と、複数本の前記セグメント導体に含まれる前記直線部が収容される複数のスロットを有する固定子鉄心とを有する回転電機の固定子において、
前記セグメント導体は、前記固定子鉄心の円周方向に沿ってほぼ均等に規則正しく配置されて前記固定子鉄心の異なる２つのスロットに挿入される通常セグメント導体と、前記通常セグメント導体が挿入される前記固定子鉄心のスロットピッチと異なるスロットピッチで前記固定子鉄心のスロットに挿入される異種セグメント導体とを含んでおり、
前記異種セグメント導体のターン部は、前記通常セグメント導体のターン部を越え、かつ、この越える前記通常セグメント導体のターン部に対して前記固定子鉄心の中心軸に沿ってほぼ接する位置に配置されているとともに接合部を含まず、
前記通常セグメント導体のターン部は、中央部に近づくほど前記固定子鉄心の軸方向端面からの高さが高くなる凸形状を有しており、
前記異種セグメント導体のターン部は、前記凸形状の頂部と重複しない径方向位置に配置されており、
前記異種セグメント導体のターン部は、前記通常セグメント導体のターン部を越える渡り線と、前記固定子鉄心の軸方向端面から前記渡り線に連続するように突出した斜行部とを有し、前記渡り線の中央近傍の高さが次第に低く、両端部分が高くなる形状であることを特徴とする回転電機の固定子。
請求項１において、
前記異種セグメント導体のターン部は、前記固定子鉄心の周方向に沿って延在することを特徴とする回転電機の固定子。
請求項１または２において、
前記異種セグメント導体のターン部は、前記固定子鉄心の周方向に対して傾斜した向きに延在することを特徴とする回転電機の固定子。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記通常セグメント導体は、同心円状多層に配列されており、
前記異種セグメント導体のターン部は、同心円状に配置された前記頂部に対して径方向中間位置に配置されていることを特徴とする回転電機の固定子。
請求項４において、
前記同心円多層の内層を構成する前記通常セグメント導体のターン部の前記中心軸に沿った高さは、前記同心円多層の外層を構成する前記通常セグメント導体のターン部の前記中心軸に沿った高さよりも高いことを特徴とする回転電機の固定子。
請求項５において、
前記内層を構成する前記通常セグメント導体のターン部の外周側側面と、前記外層を構成する前記通常セグメント導体のターン部の内周側側面とを互いに接触させることを特徴とする回転電機の固定子。
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記通常セグメント導体のターン部は、前記固定子鉄心の軸方向端面から斜め方向に突出した第１の斜行部を有し、
前記異種セグメント導体のターン部は、前記通常セグメント導体のターン部を越える渡り線と、前記固定子鉄心の軸方向端面から前記渡り線に連続するように突出した第２の斜行部とを有し、
互いに隣接する前記第２の斜行部と前記第１の斜行部とがほぼ平行であることを特徴とする回転電機の固定子。
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記異種セグメント導体のターン部と前記固定子鉄心の軸方向端面との間には、複数本の前記通常セグメント導体のターン部が配置されており、これら複数本の前記通常セグメント導体のターン部の周方向間隔は、それ以外の隣接する前記通常セグメント導体のターン部の周方向間隔よりも狭いことを特徴とする回転電機の固定子。