JP5533913B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコアに複数配列されたティース間のスロットにコイルが巻装され、各相のコイルが各極において複数設けられるとともに、各相それぞれ複数のコイルが並列接続されている回転電機の固定子に関する。

回転電機においては、回転子と固定子とが偏芯する場合がある。このとき、コイルを並列に接続した固定子においては、偏芯による起電力のアンバランスにより、並列回路内に循環電流が生じ、回転電機の駆動時の振動、ノイズが増大する場合がある。この循環電流を抑えるために、例えば、特許文献１の回転電機の巻線構造が提案されている。

特許文献１におけるステータ巻線は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のコイルを有する。図１０に示すように、Ｕ相コイル１１０Ｕの一端は、三相ケーブルのＵ相端子１２０Ｕに接続され、他端は中性点Ｎとなっている。Ｕ相コイル１１０Ｕは、直列に接続されたＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１５Ｕ，１１６Ｕからなる第１コイル群Ａと、直列に接続されたＵ相コイル１１３Ｕ，１１４Ｕ，１１７Ｕ，１１８Ｕからなる第２コイル群Ｂとを有する。第１コイル群Ａと第２コイル群Ｂは並列接続されている。

第１コイル群ＡのＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕと、Ｕ相コイル１１５Ｕ，１１６Ｕとは、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、ステータコア１００の径方向に対向するように配設されている。また、第２コイル群ＢのＵ相コイル１１３Ｕ，１１４Ｕと、Ｕ相コイル１１７Ｕ，１１８Ｕとは、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、ステータコア１００の径方向に対向するように配設されている。このため、並列接続された第１コイル群Ａと第２コイル群Ｂの間での循環電流が抑制されるようになっている。

また、第１コイル群Ａにおいて、Ｕ相コイル１１２Ｕ，１１５Ｕを接続する配線（渡り線）の一部が、図１０の破線に示すように、第２コイル群ＢのＵ相コイル１１３Ｕと同じティースに巻付けられている。一方、第２コイル群Ｂにおいて、Ｕ相コイル１１４Ｕ，１１７Ｕを接続する配線の一部が、図１０の破線に示すように、第１コイル群ＡのＵ相コイル１１６Ｕと同じティースに巻付けられている。よって、渡り線がコイルの一部としてスロット内に通され、ステータのコイルエンドが小型化されている。

特開２００６−３１１７１６号公報

ところが、特許文献１においては、循環電流を抑えるために、第１コイル群Ａと第２コイル群ＢそれぞれのＵ相コイルを分離し、対向配置しているが、この対向配置のために、分離されたＵ相コイル同士を接続する配線が長くなってしまい、コイルの生産性が悪いという問題がある。

本発明は、並列接続されたコイル間での循環電流の発生を防止することができ、しかも、コイルの生産性を向上させ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。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステータコアに複数配列されたティース間のスロットにコイルが巻装され、各相の前記コイルが各極において複数設けられるとともに、各相はそれぞれ互いに並列接続された複数の前記コイルで構成されており、前記スロットの数を極数で除算した値をコイルピッチとするコイルの巻き方を全節巻きとし、前記全節巻きのコイルピッチより大きいコイルピッチでの巻き方を長節巻きとするとともに、前記全節巻きのコイルピッチより小さいコイルピッチでの巻き方を短節巻きとすると、前記長節巻きと、前記短節巻きとを前記ステータコアの周方向に沿って交互に繰り返して波巻きされている前記コイルを有する。

これによれば、相を構成するものであって互いに並列接続された各コイルそれぞれが、長節巻きと短節巻きを交互に繰り返しながらステータコアを１周している。そして、ステータコアを１周したコイルそれぞれでは、各極全てで短節巻きと長節巻きとが対応しており、各コイルに発生する鎖交磁束量が同一となっている。すなわち、並列接続されたコイル同士の間では、その鎖交磁束は変化せず同一となる。このため、並列接続されたコイル同士の間で、鎖交磁束量の大小差が無くなり、並列接続されたコイル間の誘起電圧に差ができることもなく、循環電流が発生することが防止できる。そして、並列接続されたコイルは、ステータコアの周方向に沿って１周波巻きされている。よって、背景技術のように、循環電流を防止するために、コイルを分離して対向配置する必要がなく、対向配置のために、分離されたコイル同士を接続する配線が長くなることがない。

また、前記互いに並列接続された複数のコイルはそれぞれ、継ぎ目無しの連続線で構成され、前記短節巻きを形成する部位から引き出される一対の引出線のうち、少なくとも一方の引出線の長さは、前記短節巻きのコイルピッチ以下に設定されていてもよい。

これによれば、引出線の長さを設定することにより、インサータでコイルをスロットに挿入する際に、スロットに同時挿入される、互いに並列接続されたコイル同士の干渉を防ぐようにしても、当該引出線の端縁がスロット内に入り込まず、引出線をステータコアの端面から引き出した状態にすることができる。

また、３相の固定子であって、各相のコイルそれぞれの前記一対の引出線は、３極分の機械角度内に位置していてもよい。
これによれば、各相の一対の引出線が、ステータコアの周方向の長さの半分以下の領域に纏まって配置される。よって、一対の引出線のうちの一方同士とその接続先（例えば、インバータ）との接続、及び他方の引出線のうちの他方同士の接続を容易に行うことができる。

また、極数が４〜１６であってもよい。
これによれば、回転電機を、車両駆動用に適した回転電機として利用することができる。

また、前記一対の引出線のうち、中性点用引出線は、前記ステータコアの内周側に位置していてもよい。
これによれば、中性点用引出線がステータコアの内周側に集まる。中性点用引出線がステータコアの外周側に位置する場合と比べると、全ての中性点用引出線が並んだ領域のステータコアの周方向に沿った長さを短くすることができ、中性点用引出線を中性点で結線するための配線の長さを短くすることができる。

並列接続されたコイル間での循環電流の発生を防止することができ、しかも、コイルの生産性を向上させることができる。

実施形態の回転電機を示す全体側断面図。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、本実施形態のステータコアを示す部分拡大概略図。 波巻きを説明するための簡略図。 第１Ｕ相コイル及び第２Ｕ相コイルを示す斜視図。 （ａ）はインサータに第１Ｕ相コイルを載置した状態を示す平面図、（ｂ）は第１Ｕ相コイルの内側に第２Ｕ相コイルを挿入した状態を示す平面図。 別例の固定子を示す簡略図。 別例の固定子を示す簡略図。 別例の固定子を示す簡略図。 別例の固定子を示す簡略図。 背景技術を示す図。

以下、本発明の回転電機の固定子を具体化した一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、回転電機Ｍを構成する回転子１１は、回転軸１２に止着されており、回転電機Ｍを構成する固定子１３は、モータハウジング１４の内周面に嵌合して固定されている。また、固定子１３を冷却するためのオイルが、回転子１１が浸からない位置までモータハウジング１４内に封入されている。

図２（ａ）に示すように、回転電機Ｍを構成する固定子１３は、環状のステータコア２２と、ステータコア２２の内周に複数配列されたティース２３間のスロット２４に通されコイル２５とからなる。本実施形態の回転電機Ｍの固定子１３は、相数が３、極数Ｐが８、スロット２４の数Ｓが４８（３相８極４８スロット）である。スロット２４に通されたコイル２５は、波巻きで各ティース２３に巻かれている。なお、図２（ａ）は各コイル２５のコイルエンドの図示を省略している。

図１に示すように、ステータコア２２は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板３３を積層して構成されている。なお、ステータコア２２の軸方向に沿った長さ、具体的にはステータコア２２におけるコア板３３の積厚をＴとする。回転電機Ｍを構成する回転子１１は、ロータコア３４と、ロータコア３４内に埋設された複数の永久磁石３５とからなる。ロータコア３４は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板３６を積層して構成されている。ロータコア３４の中心部には軸孔３４１が貫設されており、軸孔３４１には回転軸１２が通されて固定されている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分破断した部位のスロット２４とコイル結線を模式的に示している。図２（ｂ）に示すように、コイル２５は、複数の導線を用いて形成されている。また、コイル２５は、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２と、第１Ｖ相コイル２５Ｖ１及び第２Ｖ相コイル２５Ｖ２と、第１Ｗ相コイル２５Ｗ１及び第２Ｗ相コイル２５Ｗ２とからなる。なお、各コイル２５のコイルエンドは、ステータコア２２の外周側から内周側に向けて第１Ｕ相コイル２５Ｕ１、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２、第１Ｖ相コイル２５Ｖ１、第２Ｖ相コイル２５Ｖ２、第１Ｗ相コイル２５Ｗ１、及び第２Ｗ相コイル２５Ｗ２の順で配列されている。また、スロット２４内は各コイル２５が充填され、各コイル２５は回転軸１２の中心軸に対して同心円状に配列されている。

第１Ｕ相コイル２５Ｕ１が通されたスロット２４を、スロット２４Ｕ１１，２４Ｕ１２とし、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２が通されたスロット２４を、スロット２４Ｕ２１，２４Ｕ２２とする。また、第１Ｖ相コイル２５Ｖ１が通されたスロット２４を、スロット２４Ｖ１１，２４Ｖ１２とし、第２Ｖ相コイル２５Ｖ２が通されたスロット２４を、スロット２４Ｖ２１，２４Ｖ２２とする。さらに、第１Ｗ相コイル２５Ｗ１が通されたスロット２４を、スロット２４Ｗ１１，２４Ｗ１２とし、第２Ｗ相コイル２５Ｗ２が通されたスロット２４を、スロット２４Ｗ２１，２４Ｗ２２とする。

ステータコア２２の一端面側では、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１は、スロット２４Ｕ１１から６つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｕ１２に通され、コイルピッチが７スロットピッチとなっている。また、図２（ｂ）の破線に示すように、ステータコア２２の他端面側では、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１は、スロット２４Ｕ１１から４つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｕ１２に通され、コイルピッチが５スロットピッチになっている。一方、ステータコア２２の一端面側では、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、スロット２４Ｕ２１から４つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｕ２２に通され、コイルピッチが５スロットピッチとなっている。また、図２（ｂ）の破線に示すように、ステータコア２２の他端面側では、スロット２４Ｕ２１から６つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｕ２２に通され、コイルピッチが７スロットピッチになっている。

ここで、スロット２４の数Ｓを、極数Ｐで除算した値（Ｓ／Ｐ）をコイルピッチとするコイルを全節巻きとした場合、本実施形態では、４８／８である６スロットピッチとなる巻き方が全節巻きとなる。そして、６スロットピッチよりよりコイルピッチが大きい巻き方を長節巻きとし、６ピッチよりコイルピッチが小さい巻き方を短節巻きとする。この場合、第１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２は、５スロットピッチと７スロットピッチが繰り返し交互に繰り返すようにステータコア２２に波巻きされている。第１Ｕ相コイル２５Ｕ１は、ステータコア２２の一端面側では長節巻きとなり、ステータコア２２の他端面側では短節巻きとなっている。一方、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、ステータコア２２の一端面側では短節巻きとなり、ステータコア２２の他端面側では長節巻きとなっている。そして、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２とは、ステータコア２２の一端面側では、長節巻きと短節巻きが対となり、他端面側では短節巻きと長節巻きとが対となるようにティース２３に巻装されている。

同様に、ステータコア２２の一端面側では、第１Ｖ相コイル２５Ｖ１は、スロット２４Ｖ１１から６つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｖ１２に通され、コイルピッチが７スロットピッチ（長節巻き）となっている。また、図２（ｂ）の破線に示すように、第１Ｖ相コイル２５Ｖ１は、ステータコア２２の他端面側では、スロット２４Ｖ１１から４つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｖ１２に通され、コイルピッチが５スロットピッチ（短節巻き）になっている。

一方、第２Ｖ相コイル２５Ｖ２は、ステータコア２２の一端面側では、スロット２４Ｖ２１から４つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｖ２２に通され、コイルピッチが５スロットピッチ（短節巻き）となっている。また、図２（ｂ）の破線に示すように、ステータコア２２の他端面側では、第２Ｖ相コイル２５Ｖ２は、スロット２４Ｖ２１から６つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｖ２２に通され、コイルピッチが７スロットピッチ（長節巻き）になっている。そして、第１及び第２Ｖ相コイル２５Ｖ１，２５Ｖ２は、短節巻きと長節巻きが繰り返し交互に繰り返すようにステータコア２２に波巻きされている。第１Ｖ相コイル２５Ｖ１と第２Ｖ相コイル２５Ｖ２とは、ステータコア２２の一端面側では、長節巻きと短節巻きが対となり、他端面側では短節巻きと長節巻きとが対となるようにティース２３に巻装されている。

さらに、ステータコア２２の一端面側では、第１Ｗ相コイル２５Ｗ１は、スロット２４Ｗ１１から６つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｗ１２に通され、コイルピッチが７スロットピッチ（長節巻き）となっている。また、図２（ｂ）の破線に示すように、ステータコア２２の他端面側では、第１Ｗ相コイル２５Ｗ１は、スロット２４Ｗ１１から４つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｗ１２に通され、コイルピッチが５スロットピッチ（短節巻き）になっている。

一方、第２Ｗ相コイル２５Ｗ２は、ステータコア２２の一端面側では、スロット２４Ｗ２１から４つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｗ２２に通され、コイルピッチが５スロットピッチ（短節巻き）となっている。また、図２（ｂ）の破線に示すように、ステータコア２２の他端面側では、第２Ｗ相コイル２５Ｗ２は、スロット２４Ｗ２１から６つのスロット２４を飛ばしてスロット２４Ｗ２２に通され、コイルピッチが７スロットピッチ（長節巻き）になっている。そして、この場合、第１及び第２Ｗ相コイル２５Ｗ１，２５Ｗ２は、短節巻きと長節巻きが繰り返し交互に繰り返すようにステータコア２２に波巻きされている。第１Ｗ相コイル２５Ｗ１と第２Ｗ相コイル２５Ｗ２とは、ステータコア２２の一端面側では、長節巻きと短節巻きが対となり、他端面側では短節巻きと長節巻きとが対となるようにティース２３に巻装されている。

図３に示すように、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１の引出線２５ＵＨ１、及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２の引出線２５ＵＨ２は、それぞれインバータ４０のＵ相の端子４０Ｕに接続されている。第１Ｖ相コイル２５Ｖ１の引出線２５ＶＨ１、及び第２Ｖ相コイル２５Ｖ２の引出線２５ＶＨ２は、それぞれインバータ４０のＶ相の端子４０Ｖに接続されている。第１Ｗ相コイル２５Ｗ１の引出線２５ＷＨ１、及び第２Ｗ相コイル２５Ｗ２の引出線２５ＷＨ２は、それぞれインバータ４０のＷ相の端子４０Ｗに接続されている。

第１Ｕ相コイル２５Ｕ１の中性点用引出線２５ＵＴ１、及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２の中性点用引出線２５ＵＴ２は、中性点Ｎで結線されている。また、第１Ｖ相コイル２５Ｖ１の中性点用引出線２５ＶＴ１、及び第２Ｖ相コイル２５Ｖ２の中性点用引出線２５ＶＴ２は、中性点Ｎで結線されている。さらに、第１Ｗ相コイル２５Ｗ１の中性点用引出線２５ＷＴ１、及び第２Ｗ相コイル２５Ｗ２の中性点用引出線２５ＷＴ２は、中性点Ｎで結線されている。

両Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２の引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２と、両Ｖ相コイル２５Ｖ１，２５Ｖ２の引出線２５ＶＨ１，２５ＶＨ２と、両Ｗ相コイル２５Ｗ１，２５Ｗ２の引出線２５ＷＨ１，２５ＷＨ２は、連続する１０個のスロット２４の範囲内に纏めて配置されている。また、両Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２の中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２と、両Ｖ相コイル２５Ｖ１，２５Ｖ２の中性点用引出線２５ＶＴ１，２５ＶＴ２と、両Ｗ相コイル２５Ｗ１，２５Ｗ２の中性点用引出線２５ＷＴ１，２５ＷＴ２は、連続する１０個のスロット２４の範囲内に纏めて配置されている。よって、本実施形態では、全ての引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２，２５ＶＨ１，２５ＶＨ２，２５ＷＨ１，２５ＷＨ２と、全ての中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２は、３極分の機械角度（１３５度）内に纏めて配置されている。そして、各引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２，２５ＶＨ１，２５ＶＨ２，２５ＷＨ１，２５ＷＨ２と、各中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２は、図１において上側になるように配置され、モータハウジング１４内でオイルに浸からない位置に配置されている。

次に、固定子１３の作用を説明する。
固定子１３のＵ相において、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２とは並列接続されている。そして、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１は短節巻きと長節巻きとが交互に繰り返されるようにティース２３に波巻きされるとともに、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１の短節巻きに対しては長節巻きが対応するように、短節巻きと長節巻きとが交互に繰り返されるようにティース２３に波巻きされている。このため、第１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２が長節巻きと短節巻きを交互に繰り返しながらステータコア２２を１周することで、並列接続された第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２との間では、その鎖交磁束は変化せず同一となる。このため、並列接続された第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２との間で、鎖交磁束量の大小差が無くなり、誘起電圧に差ができることもなく、循環電流が発生することが防止できる。なお、上記作用はＶ相及びＷ相においても同様である。

図５に示すように、上記コイル２５は、各スロット２４に対し、インサータ５０を用いて挿入される。なお、コイル２５をスロット２４に挿入する方法は、各相で同じであるため、Ｕ相の第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２をスロット２４Ｕ１１，２４Ｕ１２，２４Ｕ２１，２４Ｕ２２に挿入する場合について説明する。

図４に示すように、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１は、予め成形された第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１をスロット２４Ｕ１１，２４Ｕ１２に挿入して形成されている。一方、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、予め成形された第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２をスロット２４Ｕ２１，２４Ｕ２２に挿入して形成されている。第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１は、継ぎ目の無い連続線の導線を環状に形成するとともに、十字状をなすように形成されている。また、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１は、導線の一端側である巻き始め端部（以下、始端部ＵＳ１とする）が下側に位置し、導線の他端側である巻き終わり端部（以下、終端部ＵＥ１とする）が上側に位置するように整列して形成されている。

第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１には、４本の突部２７が形成されるとともに、各突部２７は直線状に延びる直線部２７ａと、この直線部２７ａの先端側に形成された先端側円弧部２７ｂとからなる。また、隣り合う突部２７の間には、基端側円弧部２７ｃが形成されている。そして、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１において、直線部２７ａは、スロット２４Ｕ１１とスロット２４Ｕ１２に挿入されるとともに、先端側円弧部２７ｂは、長節巻きのコイルエンドを形成し、基端側円弧部２７ｃは短節巻きのコイルエンドを形成する。なお、直線部２７ａの長さは、ステータコア２２の軸方向に沿った長さ（積厚Ｔ）と同じか、カフス高さ等の余裕を持って積厚Ｔ以上になっている。また、先端側円弧部２７ｂに沿った長さは、ステータコア２２の周方向に沿った７スロットピッチ（長節巻きのコイルピッチ）に対応した長さになっており、基端側円弧部２７ｃに沿った長さは、ステータコア２２の周方向に沿った５スロットピッチ（短節巻きのコイルピッチ）に対応した長さとなっている。

第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２は、継ぎ目の無い連続線の導線を環状に形成するとともに、十字状をなすように形成されている。また、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２は、導線の一端側である巻き始め端部（以下、始端部ＵＳ２とする）が下側に位置し、導線の他端側である巻き終わり端部（以下、終端部ＵＥ２とする）が上側に位置するように整列して形成されている。第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２には、４本の突部２８が形成されるとともに、各突部２８は直線状に延びる直線部２８ａと、この直線部２８ａの先端側に形成された先端側円弧部２８ｂとからなる。また、隣り合う突部２８の間には、基端側円弧部２８ｃが形成されている。そして、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２において、直線部２８ａは、スロット２４Ｕ２１とスロット２４Ｕ２２に挿入されるとともに、先端側円弧部２８ｂは、短節巻きのコイルエンドを形成し、基端側円弧部２８ｃは長節巻きのコイルエンドを形成する。

なお、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１と同様に、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の直線部２８ａの長さは、ステータコア２２の軸方向に沿った長さ（積厚Ｔ）と同じか、カフス高さ等の余裕を持って積厚Ｔ以上になっている。また、先端側円弧部２８ｂに沿った長さは、ステータコア２２の周方向に沿った５スロットピッチ（短節巻きのコイルピッチ）に対応した長さになっており、基端側円弧部２８ｃに沿った長さは、ステータコア２２の周方向に沿った７スロットピッチ（長節巻きのコイルピッチ）に対応した長さとなっている。

また、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２は、先端側円弧部２８ｂが第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の先端側円弧部２７ｂより小さく、かつ、基端側円弧部２８ｃが第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の基端側円弧部２７ｃより大きく形成され、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１より一回り小さく形成されている。そして、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の内側に第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２を挿入できるようになっている。

第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の始端部ＵＳ２を、直線部２８ａから引き出された部位とすると、この始端部ＵＳ２の長さは、５スロットピッチ（短節巻きのコイルピッチ）分の長さ以下、すなわち、先端側円弧部２８ｂの長さ以下になっている。よって、始端部ＵＳ２は、基端側円弧部２８ｃから直線部２８ａに沿いながら先端側円弧部２８ｂに沿うように配置され、本実施形態では、始端部ＵＳ２の先端縁は、先端側円弧部２８ｂ上に位置している。つまり、始端部ＵＳ２と終端部ＵＥ２は、共に短節巻きを形成する先端側円弧部２８ｂから引き出され、本実施形態において、そのうちの一方である始端部ＵＳ２の長さが、短節巻きのコイルピッチ分の長さ以下に設定されている。

図５（ａ）に示すように、インサータ５０は、基台５１に棒状をなすインサーダブレード５２が複数本等間隔おきに円周上に配置されるとともに、この円周上には上下動可能なストリッパ５３が設置されている。本実施形態では、３本のインサーダブレード５２が１組となるように、各組が等間隔おきに配置されている。また、各組でも、３本のインサーダブレード５２同士の間には隙間が設けられている。これら３本のインサーダブレード５２は、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１用のスロット２４Ｕ１１、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２用のスロット２４Ｕ２１を形成するティース２３、及び第１Ｕ相コイル２５Ｕ１用のスロット２４Ｕ１２、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２用のスロット２４Ｕ２２を形成するティース２３に対応している。

そして、第１及び第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１，２６Ｕ２をスロット２４に挿入するには、まず、基台５１上に第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１を載置させる。このとき、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の導線は、各突部２７の直線部２７ａが隣り合う一対の組のインサーダブレード５２のうち、外側と中央に位置するインサーダブレード５２の間を通るように載置される。また、基端側円弧部２７ｃは、インサーダブレード５２で囲まれる円（ストリッパ５３）の内側に位置する。さらに、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の始端部ＵＳ１は、先端側円弧部２７ｂよりも外側に向けて引き出されるとともに、終端部ＵＥ１は、先端側円弧部２７ｂよりも外側に向けて引き出されている。

次に、図５（ｂ）に示すように、基台５１上に第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２を載置させるとともに、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の内側に挿入する。このとき、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の導線は、各突部２８の直線部２８ａが隣り合う一対の組のインサーダブレード５２のうち、内側と中央に位置するインサーダブレード５２の間を通るように載置される。また、基端側円弧部２８ｃは、インサーダブレード５２で囲まれる円より内側に配置される。第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の始端部ＵＳ２は、突部２８の先端側円弧部２８ｂに沿うように曲げられて、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１との干渉を防止している。また、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の終端部ＵＥ２は、先端側円弧部２８ｂよりも外側に向けて引き出されている。

そして、ステータコア２２（図５では図示せず）に向けて、ストリッパ５３が押し上げられる。すると、第１及び第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１，２６Ｕ２の基端側円弧部２７ｃ，２８ｃを引き上げると、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の直線部２７ａがスロット２４Ｕ１１，２４Ｕ１２に挿入されて第１Ｕ相コイル２５Ｕ１が形成されるとともに、ステータコア２２に巻き付けられる。また、同時に第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の直線部２８ａがスロット２４Ｕ２１，２４Ｕ２２に挿入されて第２Ｕ相コイル２５Ｕ２が形成されるとともに、ステータコア２２に巻き付けられる。

図２（ａ）に示すように、ステータコア２２に第１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２が巻き付けられた結果、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１においては、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の下側に位置していた始端部ＵＳ１が、スロット２４Ｕ１１の先端側（ステータコア２２の内周側）に位置する。この始端部ＵＳ１が中性点用引出線２５ＵＴ１と接続されている。また、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１においては、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の上側に位置していた終端部ＵＥ１が、スロット２４Ｕ１２の奥側に位置するとともに、この終端部ＵＥ１が引出線２５ＵＨ１と接続されている。

一方、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２においては、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の下側に位置していた始端部ＵＳ２が、スロット２４Ｕ２１の先端側（ステータコア２２の内周側）に位置するとともに、この始端部ＵＳ２が第２Ｕ相コイル２５Ｕ２の中性点用引出線２５ＵＴ２と接続されている。また、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２においては、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の上側に位置していた終端部ＵＥ２が、スロット２４Ｕ２２の奥側に位置するとともに、この終端部ＵＥ２が第２Ｕ相コイル２５Ｕ２の引出線２５ＵＨ２と接続されている。

本実施形態では以下の効果が得られる。
（１）回転電機Ｍの固定子１３において、Ｕ相では第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２とが並列接続されている。第１Ｕ相コイル２５Ｕ１は、引出線２５ＵＨ１から短節巻きで始まり、その後、長節巻きと短節巻きとが、ステータコア２２の周方向に沿って交互に繰り返されるように波巻きされ、長節巻きで終了している。また、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、引出線２５ＵＨ２から長節巻きで始まり、その後、短節巻きと長節巻きとが交互に繰り返される用に波巻きされ、短節巻きで終了している。そして、ステータコア２２を１周した第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２とでは、各極全てで短節巻きと長節巻きとが対応しており、各コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２に発生する鎖交磁束量が同一となっている。よって、回転子１１が偏芯したとしても、１周全体でみた第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２の鎖交磁束は変化せず、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２との間に循環電流が発生することが防止できる。なお、Ｖ相及びＷ相においても、Ｕ相と同じように、並列接続された２つのコイルに循環電流が発生することが防止できる。

（２）第１Ｕ相コイル２５Ｕ１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、それぞれ短節巻きと長節巻きとが交互に繰り返されるように波巻きされている。すなわち、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、ステータコア２２の周方向に沿って１周波巻きされている。よって、背景技術のように、循環電流の発生を防止するために、コイルを分離して対向配置する必要がなく、本実施形態では、背景技術のようにコイル同士を接続する配線が長くなってしまうことがない。よって、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２を単に波巻きするだけの本実施形態では、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２の生産性が向上できる。同様に、Ｖ相及びＷ相においても、Ｕ相と同じように、コイルの生産性が向上できる。

（３）第１Ｕ相コイル２５Ｕ１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ２は、それぞれ短節巻きと長節巻きとが交互に繰り返されるように波巻きされている。そして、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１においては、引出線２５ＵＨ１と中性点用引出線２５ＵＴ１とを、７スロットピッチ離れた位置から引き出すことができ、第２Ｕ相コイル２５Ｕ２においては引出線２５ＵＨ２と中性点用引出線２５ＵＴ２とを、５スロットピッチ離れた位置から引き出すことができる。よって、第１Ｕ相コイル２５Ｕ１と第２Ｕ相コイル２５Ｕ２とが並列接続されても、引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２と中性点用引出線２５ＵＴ２，２５ＵＴ２とを互いに近くに配置することができる。例えば、背景技術のように、引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２と中性点用引出線２５ＵＴ２，２５ＵＴ２とが、ステータコア２２の径方向に対向する位置に配線されているとする。この場合、回転電機Ｍが横置きされると、一方（例えば、中性点用引出線２５ＵＴ２，２５ＵＴ２）がモータハウジング１４内のオイルに漬かってしまうため、これを防止するために、中性点用引出線２５ＵＴ２，２５ＵＴ２を上側まで引き回す必要がある。しかし、本実施形態では、回転電機Ｍが横置きされるとともに、モータハウジング１４内にオイルが封入されても、引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２と中性点用引出線２５ＵＴ２，２５ＵＴ２が、上側に纏めて配置されるため、引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２と中性点用引出線２５ＵＴ２，２５ＵＴ２がオイルに漬かることがない。同様に、Ｖ相及びＷ相においても、Ｕ相と同じように、引出線２５ＶＨ１，２５ＶＨ２，２５ＷＨ１，２５ＷＨ２と中性点用引出線２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２とを近くに配置し、オイルに浸かることがない。

（４）インサータ５０を用いて第１及び第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１，２６Ｕ２をスロット２４Ｕ１１，２４Ｕ１２，２４Ｕ２１，２４Ｕ２２に挿入した。そして、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の始端部ＵＳ２の長さを、５スロットピッチ（短節巻きのコイルピッチ）分の長さ以下にした。第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１との干渉を防ぐために、始端部ＵＳ２を、基端側円弧部２８ｃから直線部２８ａに沿いながら先端側円弧部２８ｂに沿うように配置しても、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２がスロット２４Ｕ２１，２４Ｕ２２に挿入された後、始端部ＵＳ２の先端縁が、スロット２４Ｕ２１，２４Ｕ２２内に入り込まない。ステータコア２２の端面から引き出した状態にすることができる。なお、Ｖ相及びＷ相も同様である。

（５）全ての引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２，２５ＶＨ１，２５ＶＨ２，２５ＷＨ１，２５ＷＨ２と、全ての中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２は、３極分の機械角度（１３５度）内に纏めて配置されている。よって、引出線２５ＵＨ１，２５ＵＨ２，２５ＶＨ１，２５ＶＨ２，２５ＷＨ１，２５ＷＨ２とインバータ４０との接続、及び中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２の中性点Ｎでの結線を容易に行うことができる。

（６）全ての中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２は、ステータコア２２の内周側に集まっている。例えば、中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２がステータコア２２の外周側に配置される場合と比べると、全ての中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２が並んだ領域のステータコアの周方向に沿った長さを短くすることができる。よって、中性点用引出線２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２を中性点Ｎで結線するための配線の長さを短くすることができる。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○ 実施形態では、回転電機Ｍの固定子１３を３相８極４８スロットに形成したが、図６に示すように、３相６極５４スロットに形成してもよい。この場合、スロット２４の数Ｓ（５４）を、極数Ｐ（６）で除算した値（Ｓ／Ｐ）をコイルピッチとするコイルを全節巻きとした場合、本実施形態では、５４／６である９スロットピッチとなる巻き方が全節巻きとなる。そして、９スロットピッチよりよりコイルピッチが大きい巻き方を長節巻きとし、９スロットピッチよりコイルピッチが小さい巻き方を短節巻きとする。この場合、毎相毎極スロット数が３であるので、各相３つの波巻コイルが用いられる。例えば、順に第１コイル、第２コイル、第３コイルとすると、第１及び第２Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ２と、第１及び第２Ｖ相コイル２５Ｖ１，２５Ｖ２と、第１及び第２Ｗ相コイル２５Ｗ１，２５Ｗ２とは、それぞれ７スロットピッチ（短節巻き）と１１スロットピッチ（長節巻き）が繰り返し交互に繰り返すようにステータコア２２に波巻きされる。また、第３Ｕ相コイル２５Ｕ３、第３Ｖ相コイル２５Ｖ３、及び第３Ｗ相コイル２５Ｗ３は、９スロットピッチ（全節巻き）で波巻きされている。

また、図７に示すように、回転電機Ｍの固定子１３を３相４極３６スロットに形成してもよい。この場合、９スロットピッチになる巻き方が全節巻きとなる。毎相毎極スロット数が３であり、図６の３相６極５４スロットと同様に波巻されている。

さらに、図８に示すように、回転電機Ｍの固定子１３を３相６極３６スロットに形成してもよい。この場合、６スロットピッチとなる巻き方が全節巻きとなる。毎相毎極スロット数が２であり、実施の形態と同様に波巻されている。

加えて、図９に示すように、３相４極４８スロットに形成してもよい。この場合、１２スロットピッチとなる巻き方が全節巻きとなる。毎相毎極スロット数が４であるので、各相４つの波巻コイルが用いられる。例えば、順に第１コイル、第２コイル、第３コイル、及び第４コイルとする。この場合、第１及び第４Ｕ相コイル２５Ｕ１，２５Ｕ４と、第１及び第４Ｖ相コイル２５Ｖ１，２５Ｖ４と、第１及び第４Ｗ相コイル２５Ｗ１，２５Ｗ４とは、それぞれ９スロットピッチ（短節巻き）と１５スロットピッチ（長節巻き）が繰り返し交互に繰り返すようにステータコア２２に波巻されている。一方、第２及び第３Ｕ相コイル２５Ｕ２，２５Ｕ３と、第２及び第３Ｖ相コイル２５Ｖ２，２５Ｖ３と、第２及び第３Ｗ相コイル２５Ｗ２，２５Ｗ３とは、それぞれ１１スロットピッチ（短節巻き）と１３スロットピッチ（長節巻き）が繰り返し交互に繰り返すようにステータコア２２に波巻されている。

つまり、毎相毎極スロット数が３，５，７，・・・の場合は全節巻きのコイルが含まれ、毎相毎極スロット数が４以上の場合は、短節巻きのスロットピッチと長節巻きのスロットピッチを繰り返す組合せが２種類以上になる。

○ 実施形態では、回転電機Ｍの固定子１３を３相で形成したが、４相以上で形成してもよい。
○ 本発明は、極数は４極、６極や８極以外であってもよい。しかし、車両駆動用に回転電機Ｍを適用する場合は、回転電機Ｍの体格や性能、コストの面から４〜１６極にするのが好ましい。

○ 実施形態では、インサータ５０に第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１を載置させた状態で、その第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１の内側に第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２を挿入したが、逆でもよい。すなわち、インサータ５０に第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２を載置させた状態で、その第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の外側に第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１を配置してもよい。この場合、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の終端部ＵＥ２が、第１Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ１に干渉するのを防止するため、その終端部ＵＥ２を基端側円弧部２８ｃから直線部２８ａに沿いながら先端側円弧部２８ｂに沿うように配置する。このとき、終端部ＵＥ２の長さを、直線部２８ａ（積厚Ｔ）から、５スロットピッチ（短節巻きのコイルピッチ）分の長さ以下にする。なお、この場合、第２Ｕ相プリフォームコイル２６Ｕ２の終端部ＵＥ２は、スロット２４Ｕ２２の奥側に位置する。

○ 固定子１３の周囲で回転子１１が回転する回転電機（アウターロータ）の固定子に本発明を適用してもよい。
○ 本発明を、回転電機Ｍを永久磁石を用いた永久磁石式回転電機ではなく、誘導式、リラクタンス式の回転電機に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記コイルは、プリフォームコイルを前記スロットに挿入して形成され、前記プリフォームコイルは、前記スロットに挿入される直線部と、該直線部の先端に形成された先端側円弧部と、前記直線部の基端に形成された基端側円弧部とを備え、前記引出線は、前記先端側円弧部に沿って配置される請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の回転電機の固定子。

Ｍ…回転電機、１３…固定子、２２…ステータコア、２３…ティース、２４…スロット、２５…コイル、２５Ｕ１…第１Ｕ相コイル、２５Ｕ２…第２Ｕ相コイル、２５Ｖ１…第１Ｖ相コイル、２５Ｖ２…第２Ｖ相コイル、２５Ｗ１…第１Ｗ相コイル、２５Ｗ２…第２Ｗ相コイル、２５ＵＨ１，２５ＵＨ２，２５ＶＨ１，２５ＶＨ２，２５ＷＨ１，２５ＷＨ２…引出線、２５ＵＴ１，２５ＵＴ２，２５ＶＴ１，２５ＶＴ２，２５ＷＴ１，２５ＷＴ２…中性点用引出線。

Claims (5)

1. ステータコアに複数配列されたティース間のスロットにコイルが巻装され、各相の前記コイルが各極において複数設けられるとともに、各相はそれぞれ互いに並列接続された複数の前記コイルで構成されており、
   前記スロットの数を極数で除算した値をコイルピッチとするコイルの巻き方を全節巻きとし、前記全節巻きのコイルピッチより大きいコイルピッチでの巻き方を長節巻きとするとともに、前記全節巻きのコイルピッチより小さいコイルピッチでの巻き方を短節巻きとすると、
   前記長節巻きと、前記短節巻きとを前記ステータコアの周方向に沿って交互に繰り返して波巻きされている前記コイルを有する回転電機の固定子。
2. 前記互いに並列接続された複数のコイルはそれぞれ、継ぎ目無しの連続線で構成され、前記短節巻きを形成する部位から引き出される一対の引出線のうち、少なくとも一方の引出線の長さは、前記短節巻きのコイルピッチ以下に設定されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. ３相の固定子であって、各相のコイルそれぞれの前記一対の引出線は、３極分の機械角度内に位置している請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 極数が４〜１６である請求項３に記載の回転電機の固定子。
5. 前記一対の引出線のうち、中性点用引出線は、前記ステータコアの内周側に位置している請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の回転電機の固定子。