以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
〔実施形態1〕
実施形態1に係る固定子20が搭載された回転電機1は、車両用電動機として使用されるものである。この回転電機1は、図1に示すように、有底筒状の一対のハウジング部材10a,10bが開口部同士で接合されてなるハウジング10と、ハウジング10に軸受け11,12を介して回転自在に支承される回転軸13に固定された回転子14と、ハウジング10内の回転子14を包囲する位置でハウジング10に固定された固定子20と、を備えている。
回転子14は、固定子20の内周側と径方向に対向する外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子14の所定位置に埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子14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。実施形態1では、8極(N極:4、S極:4)の回転子が用いられている。
次に、図2〜図12を参照して固定子20について説明する。固定子20は、図2及び図3に示すように、周方向に配列された複数のスロット31を有する円環状の固定子コア30と、固定子コア30のスロット31に巻装された三相(U相、V相、W相)の固定子巻線40と、を備えている。
固定子コア30は、円環状の複数の電磁鋼板を固定子コア30の軸方向に積層して形成された一体型のものである。この固定子コア30は、円環状のバックコア33と、バックコア33から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース34とからなり、隣り合うティース34の間にスロット31が形成されている。固定子コア30に形成されたスロット31の数は、回転子の磁極数(8磁極)に対し、固定子巻線40の一相あたり2個の割合で形成されている。実施形態1では、8×3×2=48より、スロット数は48個とされている。即ち、48個のスロット31は、周方向に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロット(U1,U2)、V相スロット(V1,V2)及びW相スロット(W1,W2)よりなり(図3参照)、スロット倍数が2とされている。
固定子巻線40は、U字形状をなす複数の導体セグメントを接続して、固定子コア30の各スロット31に収容されて巻装されたセグメントタイプのものである。U字形状の導体セグメントは、互いに平行な一対の直線部と、一対の直線部の一端同士を連結するターン部とからなり、断面が長方形の導体と、導体の外周面を被覆する絶縁被膜とからなる平角線で形成されている。
この固定子巻線40は、U字形状をなす複数の導体セグメントを固定子コア30の軸方向一端側からスロット31に挿入して、軸方向他端側に延出した一対の開放端部を互いに周方向反対側へ捻った後、所定の捻り部の先端部同士が溶接により接合されて所定のパターンで電気的に接続されている。実施形態1の場合、各スロット31には、各相巻線が径方向1列に2×N本(N=2で4本)ずつ収容されている(図11参照)。
固定子巻線40の軸方向一方側(図2の上方側)には、固定子コア30の軸方向一方側の端面から突出した多数のターン部により第1コイルエンド部40aが形成されている。また、固定子巻線40の軸方向他方側(図2の下方側)には、固定子コア30の軸方向他方側の端面から突出した多数の捻り部及び接合部により第2コイルエンド部40bが形成されている。
この固定子巻線40は、4Tと2Tの中間の3Tの特性を有する固定子巻線を実現させたものであって、図4に示すように、それぞれ2本の並列巻線41U,41V,41Wが並列接続された各相巻線(U相,V相,W相)の巻線端が星型結線(Y結線)で結線されている。なお、固定子巻線40を構成する三相の相巻線は、電気的位相が異なるだけで巻線仕様が同じであるため、以下、それらの代表としてU相巻線の巻線仕様を説明する。
U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、図5に示すように、4個の第1〜第4部分巻線A1,A2〜D1,D2により構成されている。各並列巻線41U1,41U2は、第2部分巻線B1,B2と第3部分巻線C1,C2が並列接続されて部分並列巻線を構成し、その部分並列巻線の上流側に第1部分巻線A1,A2が直列接続され、その部分並列巻線の下流側に第4部分巻線D1,D2が直列接続されている。
図6は、固定子コア30の各U相スロットU1,U2に巻装された一方の並列巻線41U1のスロット収容位置を示す巻線配置図である。また、図7〜図10は、図6に記載された並列巻線41U1の巻回状態を容易に理解できるようにするために、並列巻線41U1を構成する第1〜第4部分巻線A1〜D1のそれぞれの巻回状態を単独で記載した巻線配置図である。
なお、図6〜図10において、第1〜第4部分巻線A1〜D1の第1コイルエンド部40a側の結線構造が実線で記載され、第1〜第4部分巻線A1〜D1の第2コイルエンド部40b側の結線構造が破線で記載されている。また、各U相スロットU1,U2に収容される4本のU相巻線は、固定子コア30の内周側から順番に、第1層、第2層、第3層、第4層とする。また、各U相スロットU1,U2に収容される第1〜第4部分巻線A1〜D1のスロット収容部は、始端側から終端側に向かって順番に第1スロット収容部、第2スロット収容部、・・・・・、とする。
第1部分巻線A1は、図7に示すように、時計の12時の位置にあるU相スロットU1の第1層に始端側の第1スロット収容部が収容され、第2スロット収容部が反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第2層に収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第1層と第2層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層に収容されている。
第1部分巻線A1と直列接続された第2部分巻線B1は、図8に示すように、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層から、反時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU2の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第4層と第3層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第4層に収容されている。そして、次の第5スロット収容部が、時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU1の第4層に収容されて、第4層から第4層に渡る外−外渡りとなっている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第3層と第4層に交互に収容されて、最終端の第9スロット収容部が、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第2層に収容されている。
また、第1部分巻線A1と直列接続されて第2部分巻線B1と並列接続された第3部分巻線C1は、図9に示すように、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第4層と第3層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層に収容されている。そして、次の第5スロット収容部が、時計回り方向に7スロット離れたU相スロットU2の第4層に収容されて、第4層から第4層に渡る外−外渡りとなっている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第3層と第4層に交互に収容されて、最終端の第9スロット収容部が、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第2層に収容されている。
第2及び第3部分巻線B1,C1と直列接続された第4部分巻線D1は、図10に示すように、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第2層から、時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第1層に第1スロット収容部が収容されている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第2層と第1層に交互に収容されて、最終端の第7スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第1層に収容されている。
U相巻線の一方の並列巻線41U1は、上記のようにして固定子コア30の各U相スロットU1,U2に巻装されている。即ち、実施形態1の並列巻線41U1は、前半と後半が、並列接続された第2及び第3部分巻線B1,C1の長さ方向中央部で時計回り反対方向に外−外渡りで折り返されるタイプのものである。
そして、他方の並列巻線41U2も、一方の並列巻線41U1と同様にして固定子コア30の各相スロットU1,U2に巻装される。この場合、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2の巻回開始位置は、例えば、一方の並列巻線41U1の第1部分巻線A1の巻回開始位置(図6において時計の12時の位置)と約180°位相がずれた位置(図6において時計の6時の位置)にあるU相スロットU2にされている。
また、他方の並列巻線41U2が収容されるU相スロットは、一方の並列巻線41U1が収容されるU相スロットと逆にされる。例えば、一方の並列巻線41U1の第1部分巻線A1がU相スロットU1に収容されていれば、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2はU相スロットU2に収容される。このようにして各U相スロットU1,U2には、図11に示すように、U相巻線が径方向1列に2×N本(N=2で4本)ずつ収容されている。
図11は、固定子コア30のU相スロットU1,U2内における第1〜第4部分巻線A1,A2〜D1,D2の配置位置の一例を示すものである。図11に例示された2個のU相スロットU1,U2は、図6において時計の10時30分の位置にあるものである。なお、図11において、U相スロットU1の第1層には、他方の並列巻線41U2の第4部分巻線D2が収容され、U相スロットU2の第2層には、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2が収容されている。
上記のように巻装された並列巻線41U1,41U2は、各相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容される第一の部分巻線群(A1,A2,D1,D2)と、各相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容される第二の部分巻線群(B1,B2,C1,C2)との2種類の部分巻線群に分類される。即ち、スロット内での収容位置が異なるN種類の部分巻線群に分類されており、実施形態1の場合には、N=2で2種類の部分巻線群に分類される。
そして、N種類(N=2で2種類)のうちの(N−1)種類(N=2で1種類)である第一の部分巻線群を構成する第1及び第4部分巻線A1,A2,D1,D2は、直列接続のみで接続されている。これらの直列接続のみで接続される第1及び第4部分巻線A1,A2,D1,D2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。
また、残りの1種類の第二の部分巻線群を構成する第2及び第3部分巻線B1,B2,C1,C2は、直列接続と並列接続の両方で接続されている。これらの直列接続と並列接続の両方で接続される第2及び第3部分巻線B1,B2,C1,C2も、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。したがって、U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。
以上のように結線された実施形態1に係る固定子巻線40は、4Tと2Tの中間の3Tの特性を有する。即ち、ターン数Tは、各相巻線の入り口の電流をAとし、一極当たりに入っている電流をA’としたときに、T=A’/A から求められる。実施形態1の場合、図5に示すように、例えばU相巻線において、第1部分巻線A1,A2にはA/2の電流が流れ、第2及び第3部分巻線B1,B2,C1,C2にはA/4の電流が流れ、第4部分巻線D1,D2にはA/2の電流が流れる。したがって、A’=4×(A/2)+4×(A/4)=3Aとなり、T=3A/Aから、ターン数Tは3となる。
以上のように構成された実施形態1の固定子20によれば、スロット倍数が2とされ、各相スロットに各相巻線が径方向1列に4本ずつ収容され、各相巻線がそれぞれ並列接続された2本の並列巻線41U,41V,41Wにより構成されている仕様の固定子20において、3Tの特性を有する固定子巻線40を実現することができる。この固定子巻線40は、循環電流が流れるΔ結線がなく、Y結線のみで結線されるので、循環電流が発生しない。
また、実施形態1では、直列接続と並列接続の両方で接続される第二の部分巻線群を構成する第2及び第3部分巻線B1,B2,C1,C2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置された各相スロットの両方に均等に配置されている。そのため、第2及び第3部分巻線B1,B2,C1,C2を両方の相スロットにバランス良く配置することで、例えば図12に示すU相巻線において、第2部分巻線B1,B2と第3部分巻線C1,C2間の小ループにおける循環電流の発生を防止することができる。
また、実施形態1では、各相巻線の各並列巻線41U,41V,41Wは、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置された各相スロットの両方に均等に配置されている。そのため、第1及び第4部分巻線A1,A2,D1,D2を両方の相スロットにバランス良く配置することで、例えば図12に示すU相巻線において、両並列巻線41U1,41U2間の大ループにおける循環電流の発生を防止することができる。
〔変形例1〕
上記実施形態1において、例えばU相巻線の並列巻線41U1の第2部分巻線B1と第3部分巻線C1は、並列接続されているため、図14に示すように、第1及び第4部分巻線A1,D1を流れる電流Iの半分の電流しか流れない。そのため、図13に示すように、第2及び第3部分巻線B1,C1の断面積を、第1及び第4部分巻線A1,D1の断面積の概ね半分にすることができる。これにより、各スロットの径方向長さを小さくすることができるので、固定子20の小型化が可能となる。
〔実施形態2〕
実施形態2に係る回転電機の固定子(図示せず)は、基本的構成が実施形態1のものと同じであり、固定子巻線40を構成する各相巻線の巻線仕様が実施形態1のものと異なる。よって、実施形態1と共通する部材や構成については、同じ符号を付して詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点について説明する。
実施形態2の固定子巻線40は、実施形態1と同様に、4Tと2Tの中間の3Tの特性を有する固定子巻線を実現させたものであるが、実施形態1の固定子巻線40が外−外渡りタイプのものであるのに対して、外−内渡りタイプのものである点で実施形態1のものと異なる。実施形態2の固定子巻線40は、図15に示すように、それぞれ2本の並列巻線41U,41V,41Wが並列接続された各相巻線(U相,V相,W相)の巻線端が星型結線(Y結線)で結線されている。なお、固定子巻線40を構成する三相の相巻線は、実施形態1と同様に、電気的位相が異なるだけで巻線仕様が同じであるため、以下、それらの代表としてU相巻線の巻線仕様を説明する。
U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、図16に示すように、第1〜第4部分巻線A1,A2〜D1,D2により構成されている。但し、実施形態2では、並列接続された第2部分巻線B1,B2と第3部分巻線C1,C2が長さ方向において2分割されている。そして、一方の分割第2部分巻線B1−1,B2−1と一方の分割第3部分巻線C1−1,C2−1同士が並列接続されて、第1分割部分並列巻線を構成し、他方の分割第2部分巻線B1−2,B2−2と他方の分割第3部分巻線C1−2,C2−2同士が並列接続されて、第2分割部分並列巻線を構成している。実施形態2の各並列巻線41U1,41U2は、第1部分巻線A1,A2の下流側に第1分割部分並列巻線が直列接続され、その下流側に第4部分巻線D1,D2が直列接続され、更にその下流側に第2分割部分並列巻線が直列接続されている。
図17は、固定子コア30の各U相スロットU1,U2に巻装された一方の並列巻線41U1のスロット収容位置を示す巻線配置図である。また、図18〜図21は、図17に記載された並列巻線41U1の巻回状態を容易に理解できるようにするために、並列巻線41U1を構成する第1〜第4部分巻線A1〜D1のそれぞれの巻回状態を単独で記載した巻線配置図である。
なお、実施形態1の場合と同様に、図17〜図21において、第1〜第4部分巻線A1〜D1の第1コイルエンド部40a側の結線構造が実線で記載され、第1〜第4部分巻線A1〜D1の第2コイルエンド部40b側の結線構造が破線で記載されている。また、各U相スロットU1,U2に収容される4本のU相巻線は、固定子コア30の内周側から順番に、第1層、第2層、第3層、第4層とする。また、各U相スロットU1,U2に収容される第1〜第4部分巻線A1〜D1のスロット収容部は、始端側から終端側に向かって順番に第1スロット収容部、第2スロット収容部、・・・・・、とする。
第1部分巻線A1は、図18に示すように、時計の12時の位置にあるU相スロットU1の第1層に始端側の第1スロット収容部が収容され、第2スロット収容部が反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第2層に収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第1層と第2層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層に収容されている。
第1部分巻線A1と直列接続された第2部分巻線B1−1は、図19に示すように、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層から、反時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU2の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第4層と第3層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第4層に収容されている。そして、次の最終端の第5スロット収容部が、反時計回り方向に6スロット離れた時計の6時の位置にあるU相スロットU2の第1層に収容されて、第4層から第1層に渡る外−内渡りとなっている。
また、第1部分巻線A1と直列接続されて第2部分巻線B1−1と並列接続された第3部分巻線C1−1は、図20に示すように、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第4層と第3層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層に収容されている。そして、次の最終端の第5スロット収容部が、反時計回り方向に5スロット離れた時計の6時の位置にあるU相スロットU2の第1層に収容されて、第4層から第1層に渡る外−内渡りとなっている。
第2及び第3部分巻線B1−1,C1−1と直列接続された第4部分巻線D1は、図21に示すように、時計の6時の位置にあるU相スロットU2の第1層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第2層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第1層と第2層に交互に収容されて、最終端の第7スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第2層に収容されている。
第4部分巻線D1と直列接続された第2部分巻線B1−2は、図19に示すように、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第2層から、反時計回り方向に7スロット離れたU相スロットU1の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第3層と第4層に交互に収容されて、最終端の第4スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層に収容されている。
また、第4部分巻線D1と直列接続されて第2部分巻線B1−2と並列接続された第3部分巻線C1−2は、図20に示すように、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第2層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第4層と第3層に交互に収容されて、最終端の第4スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第4層に収容されている。
U相巻線の一方の並列巻線41U1は、上記のようにして固定子コア30の各U相スロットU1,U2に巻装されている。即ち、実施形態2の並列巻線41U1は、前半の最終端となる第2及び第3部分巻線B1−1,C1−1の最終端部が、各U相スロットU1,U2の第4層から第1層に渡る外−内渡りとなっているタイプのものである。
そして、他方の並列巻線41U2も、一方の並列巻線41U1と同様にして固定子コア30の各相スロットU1,U2に巻装される。この場合、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2の巻回開始位置は、例えば、一方の並列巻線41U1の第1部分巻線A1の巻回開始位置(図17において時計の12時の位置)から反時計回り方向に約45°位相がずれた位置(図17において時計の10時30分の位置)にあるU相スロットU2にされている。
また、他方の並列巻線41U2が収容されるU相スロットU1,U2は、一方の並列巻線41U1が収容されるU相スロットU1,U2と逆にされる。例えば、一方の並列巻線41U1の第1部分巻線A1がU相スロットU1に収容されていれば、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2はU相スロットU2に収容される。このようにして各U相スロットU1,U2には、図22に示すように、U相巻線が径方向1列に2×N本(N=2で4本)ずつ収容されている。
図22は、固定子コア30のU相スロットU1,U2内における第1〜第4部分巻線A1,A2〜D1,D2の配置位置の一例を示すものである。図22に例示された2個のU相スロットU1,U2は、図17において時計の10時30分の位置にあるものである。なお、図11において、U相スロットU1の第1層には、他方の並列巻線41U2の第4部分巻線D2が収容され、U相スロットU2の第2層には、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2が収容されている。
上記のように巻装された並列巻線41U1,41U2は、各相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容される第一の部分巻線群(A1,A2,D1,D2)と、各相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容される第二の部分巻線群(B1−1,B1−2,B2−1,B2−2,C1−1,C1−2,C2−1,C2−2)との2種類の部分巻線群に分類される。即ち、スロット内での収容位置が異なるN種類の部分巻線群に分類されており、実施形態1の場合には、N=2で2種類の部分巻線群に分類される。
そして、N種類(N=2で2種類)のうちの(N−1)種類(N=2で1種類)である第一の部分巻線群を構成する第1及び第4部分巻線A1,A2,D1,D2は、直列接続のみで接続されている。これらの直列接続のみで接続される第1及び第4部分巻線A1,A2,D1,D2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。
また、残りの1種類の第二の部分巻線群を構成する第2及び第3部分巻線B1−1,B1−2,B2−1,B2−2,C1−1,C1−2,C2−1,C2−2は、直列接続と並列接続の両方で接続されている。これらの直列接続と並列接続の両方で接続される第2及び第3部分巻線B1−1,B1−2,B2−1,B2−2,C1−1,C1−2,C2−1,C2−2も、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。したがって、U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットの両方に均等に配置されている。
以上のように結線された実施形態2の固定子巻線40は、4Tと2Tの中間の3Tの特性を有する。即ち、実施形態2の場合には、例えば図16に示すU相巻線において、第1部分巻線A1,A2にはA/2の電流が流れ、第1分割部分並列巻線B1−1,B2−1,C1−1,C2−1にはA/4の電流が流れ、第4部分巻線D1,D2にはA/2の電流が流れ、第1分割部分並列巻線B1−2,B2−2,C1−2,C2−2にはA/4の電流が流れる。したがって、一極当たりに入っている電流A’=4×(A/2)+4×(A/4)=3Aとなり、T=3A/Aから、ターン数Tは3となる。
以上のように構成された実施形態2の固定子によれば、スロット倍数が2とされ、各相スロットに各相巻線が径方向1列に4本ずつ収容され、各相巻線がそれぞれ並列接続された2本の並列巻線41U,41V,41Wにより構成されている仕様の固定子において、循環電流が発生することのない3Tの特性を有する固定子巻線40を実現することができるなど、実施形態1と同様の効果を奏する。
なお、実施形態2の場合にも、変形例1のように、直列接続と並列接続の両方で接続される第2及び第3部分巻線B,Cの断面積を、直列接続のみで接続される第1及び第4部分巻線A,Dの断面積の概ね半分にすることができる。
〔実施形態3〕
実施形態3に係る回転電機の固定子(図示せず)は、基本的構成が実施形態1のものと同じであり、固定子巻線40を構成する各相巻線の巻線仕様が実施形態1のものと異なる。よって、実施形態1と共通する部材や構成については、同じ符号を付して詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点について説明する。
実施形態3の固定子巻線40は、実施形態1では3Tの特性を有するものであるのに対して、6Tと4Tの中間の5Tの特性を有する固定子巻線を実現させたものである。この固定子巻線40は、図23に示すように、それぞれ2本の並列巻線41U,41V,41Wが並列接続された各相巻線(U相,V相,W相)の巻線端が星型結線(Y結線)で結線されている。なお、固定子巻線40を構成する三相の相巻線は、実施形態1と同様に、電気的位相が異なるだけで巻線仕様が同じであるため、以下、それらの代表としてU相巻線の巻線仕様を説明する。
U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、図24に示すように、6個の第1〜第6部分巻線A1,A2〜F1,F2により構成されている。各並列巻線41U,41U2は、第3部分巻線C1,C2と第4部分巻線D1,D2が並列接続されて部分並列巻線を構成し、その部分並列巻線の上流側に第1部分巻線A1,A2及び第2部分巻線B1,B2が直列接続され、その部分並列巻線の下流側に第5部分巻線E1,E2及び第6部分巻線F1,F2が直列接続されている。
図25は、固定子コア30の各U相スロットU1,U2に巻装された一方の並列巻線41U1のスロット収容位置を示す巻線配置図である。なお、実施形態3の場合にも、図25において、第1〜第6部分巻線A1,A2〜F1,F2の第1コイルエンド部40a側の結線構造が実線で記載され、第1〜第6部分巻線A1,A2〜F1,F2の第2コイルエンド部40b側の結線構造が破線で記載されている。また、実施形態3の場合、各U相スロットU1,U2には、U相巻線が径方向1列に2×N本(N=3で6本)ずつ収容されている(図26参照)。そして、各U相スロットU1,U2に収容されたU相巻線のスロット内収容位置は、固定子コア30の内周側から順番に、第1層、第2層、・・・、第6層とする。
実施形態3の並列巻線41U1は、実施形態1と同様に、第1部分巻線A1の始端側の第1スロット収容部が、時計の12時の位置にあるU相スロットU1の第1層に収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第2層と第1層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層に収容されている。
第1部分巻線A1と直列接続された第2部分巻線B1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第4層と第3層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層に収容されている。
第2部分巻線B1と直列接続された第3部分巻線C1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層から、反時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU2の第5層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第6層と第5層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第6層に収容されている。そして、次の第5スロット収容部が、時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU1の第6層に収容されて、第6層から第6層に渡る外−外渡りとなっている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第5層と第6層に交互に収容されて、最終端の第9スロット収容部が、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第4層に収容されている。
また、第2部分巻線B1と直列接続されて第3部分巻線C1と並列接続された第4部分巻線D1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第5層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第6層と第5層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU1の第6層に収容されている。そして、次の第5スロット収容部が、時計回り方向に7スロット離れたU相スロットU2の第6層に収容されて、第6層から第6層に渡る外−外渡りとなっている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第5層と第6層に交互に収容されて、最終端の第9スロット収容部が、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第4層に収容されている。
第3及び第4部分巻線C1,D1と直列接続された第5部分巻線E1は、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第4層から、時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第4層と第3層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第3層に収容されている。
第5部分巻線E1と直列接続された第6部分巻線F1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第3層から、時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第2層に第1スロット収容部が収容されている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第1層と第2層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第1層に収容されている。
そして、実施形態3の場合にも、実施形態1と同様に、他方の並列巻線41U2が、一方の並列巻線41U1と同様にして固定子コア30の各相スロットU1,U2に巻装される。図26は、固定子コア30のU相スロットU1,U2内における第1〜第6部分巻線A1,A2〜F1,F2の配置位置の一例を示すものである。図26に例示された2個のU相スロットU1,U2は、図25において時計の10時30分の位置にあるものである。なお、図26において、U相スロットU1の第1層には、他方の並列巻線41U2の第6部分巻線F2が収容され、U相スロットU1の第3層には、他方の並列巻線41U2の第5部分巻線E2が収容されている。また、U相スロットU2の第2層には、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2が収容され、U相スロットU2の第4層には、他方の並列巻線41U2の第2部分巻線B2が収容されている。
上記のように巻装された並列巻線41U1,41U2は、各相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容される第一の部分巻線群(A1,A2,F1,F2)と、各相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容される第二の部分巻線群(B1,B2,E1,E2)と、各相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容される第三の部分巻線群(C1,C2,D1,D2)との3種類の部分巻線群に分類される。即ち、スロット内での収容位置が異なるN種類の部分巻線群に分類されており、実施形態3の場合には、N=3で3種類の部分巻線群に分類される。
そして、N種類(N=3で3種類)のうちの(N−1)種類(N=3で2種類)である第一及び第二の部分巻線群を構成する第1及び第4部分巻線A1,A2,B1,B2,E1,E2,F1,F2は、直列接続のみで接続されている。これらの直列接続のみで接続される第1、第2、第5及び第6部分巻線A1,A2,B1,B2,E1,E2,F1,F2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。
また、残りの1種類の第三の部分巻線群を構成する第3及び第4部分巻線C1,C2,D1,D2は、直列接続と並列接続の両方で接続されている。これらの直列接続と並列接続の両方で接続される第3及び第4部分巻線C1,C2,D1,D2も、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。したがって、U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットの両方に均等に配置されている。
以上のように結線された実施形態3の固定子巻線40は、6Tと4Tの中間の5Tの特性を有する。即ち、実施形態3の場合には、例えば図24に示すU相巻線において、第1部分巻線A1,A2にはA/2の電流が流れ、第2部分巻線B1,B2にはA/2の電流が流れ、第3及び第4部分巻線C1,C2,D1,D2にはA/4の電流が流れ、第5部分巻線E1,E2にはA/2の電流が流れ、第6部分巻線F1,F2にはA/2の電流が流れる。したがって、一極当たりに入っている電流A’=8×(A/2)+4×(A/4)=5Aとなり、T=5A/Aから、ターン数Tは5となる。
以上のように構成された実施形態3の固定子によれば、スロット倍数が2とされ、各相スロットに各相巻線が径方向1列に6本ずつ収容され、各相巻線がそれぞれ並列接続された2本の並列巻線41U,41V,41Wにより構成されている仕様の固定子において、循環電流が発生することのない5Tの特性を有する固定子巻線40を実現することができる。
なお、実施形態3の場合にも、変形例1のように、直列接続と並列接続の両方で接続される第3及び第4部分巻線C,Dの断面積を、直列接続のみで接続される第1、第2、第5及び第6部分巻線A,B,E,Fの断面積の概ね半分にすることができる。
〔実施形態4〕
実施形態4に係る回転電機の固定子(図示せず)は、基本的構成が実施形態3のものと同じであり、固定子巻線40を構成する各相巻線の巻線仕様が実施形態3のものと異なる。よって、実施形態3と共通する部材や構成については、同じ符号を付して詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点について説明する。
実施形態4の固定子巻線40は、実施形態3と同様に、5Tの特性を有する固定子巻線を実現させたものであるが、実施形態3の固定子巻線40が外−外渡りタイプであるのに対して、実施形態2と同様の外−内渡りタイプである点で実施形態3のものと異なる。この固定子巻線40は、図27に示すように、それぞれ2本の並列巻線41U,41V,41Wが並列接続された各相巻線(U相,V相,W相)の巻線端が星型結線(Y結線)で結線されている。以下、実施形態3の場合と同様に、それらの代表としてU相巻線の巻線仕様を説明する。
実施形態4のU相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、図28に示すように、実施形態3と同様に、第1〜第6部分巻線A1,A2〜F1,F2により構成されている。但し、実施形態3において、並列接続された第3部分巻線C1,C2と第4部分巻線D1,D2が、実施形態4では長さ方向において2分割されている。そして、一方の分割第3部分巻線C1−1,C2−1と一方の分割第4部分巻線D1−1,D2−1同士が並列接続されて、第1分割部分並列巻線を構成し、他方の分割第3部分巻線C1−2,C2−2と他方の分割第4部分巻線D1−2,D2−2同士が並列接続されて、第2分割部分並列巻線を構成している。
実施形態4の各並列巻線41U1,41U2は、第1部分巻線A1,A2の下流側に、第2部分巻線B1,B2、第1分割部分並列巻線、第5部分巻線E1,E2、第6部分巻線F1,F2、第2分割部分並列巻線が順番に直列接続されている。
実施形態4の並列巻線41U1,41U2の巻回方法は、実施形態2と同じ外−内渡りタイプであるため、以下、一方の並列巻線41U1について実施形態2の巻回方法と比較しつつ説明する。実施形態4の並列巻線41U1の第1部分巻線A1は、実施形態2の並列巻線41U1の第1部分巻線A1と同様に、各U相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容されて巻回される。実施形態4の第1部分巻線A1と直列接続された第2部分巻線B1は、第1部分巻線A1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容されて巻回される。
実施形態4の第2部分巻線B1と直列接続された第3部分巻線C1−1は、実施形態2の第2部分巻線B1−1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容されて巻回される。また、実施形態4の第2部分巻線B1と直列接続され第3部分巻線C1−1と並列接続された第4部分巻線D1−1は、実施形態2の第3部分巻線C1−1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容されて巻回される。
実施形態4の第3及び第4部分巻線C1−1,D1−1と直列接続された第5部分巻線E1は、実施形態2の第4部分巻線D1−1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容されて巻回される。実施形態4の第5部分巻線E1と直列接続された第6部分巻線F1は、第5部分巻線E1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容されて巻回される。
実施形態4の第6部分巻線F1と直列接続された第3部分巻線C1−2は、実施形態2の第2部分巻線B1−2の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容されて巻回される。また、実施形態4の第6部分巻線F1と直列接続され第3部分巻線C1−2と並列接続された第4部分巻線D1−2は、実施形態2の第3部分巻線C1−2の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容されて巻回される。
なお、実施形態4の他方の並列巻線41U2は、実施形態2の他方の並列巻線41U2に準じて、各U相スロットU1,U2に収容されて巻回される。このようにして各U相スロットU1,U2には、U相巻線が径方向1列に2×N本(N=3で6本)ずつ収容される。
そして、実施形態4の各並列巻線41U1,41U2は、各U相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容される第一の部分巻線群(A1,A2,E1,E2)と、各U相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容される第二の部分巻線群(B1,B2,F1,F2)と、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容される第三の部分巻線群(C1−1,C1−2,C2−1,C2−2,D1−1,D1−2,D2−1,D2−2)との3種類の部分巻線群に分類される。即ち、スロット内での収容位置が異なるN種類の部分巻線群に分類されており、実施形態4の場合には、N=3で3種類の部分巻線群に分類される。
以上のように結線された実施形態4の固定子巻線40は、6Tと4Tの中間の5Tの特性を有する。即ち、実施形態4の場合には、例えば図28に示すU相巻線において、第1部分巻線A1,A2にはA/2の電流が流れ、第2部分巻線B1,B2にはA/2の電流が流れ、第1分割部分並列巻線C1−1,C2−1,D1−1,D2−1にはA/4の電流が流れ、第5部分巻線E1,E2にはA/2の電流が流れ、第6部分巻線F1,F2にはA/2の電流が流れ、第2分割部分並列巻線C1−2,C2−2,D1−2,D2−2にはA/4の電流が流れる。したがって、一極当たりに入っている電流A’=8×(A/2)+4×(A/4)=5Aとなり、T=5A/Aから、ターン数Tは5となる。
以上のように構成された実施形態4の固定子によれば、スロット倍数が2とされ、各相スロットに各相巻線が径方向1列に6本ずつ収容され、各相巻線がそれぞれ並列接続された2本の並列巻線41U,41V,41Wにより構成されている仕様の固定子において、循環電流が発生することのない5Tの特性を有する固定子巻線40を実現することができるなど、実施形態3と同様の効果を奏する。
なお、実施形態4の場合にも、変形例1のように、直列接続と並列接続の両方で接続される第3及び第4部分巻線C,Dの断面積を、直列接続のみで接続される第1、第2、第5及び第6部分巻線A,B,E,Fの断面積の概ね半分にすることができる。
〔実施形態5〕
実施形態5に係る回転電機の固定子(図示せず)は、基本的構成が実施形態1のものと同じであり、固定子巻線40を構成する各相巻線の巻線仕様が実施形態1のものと異なる。よって、実施形態1と共通する部材や構成については、同じ符号を付して詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点について説明する。
実施形態5の固定子巻線40は、実施形態1では3Tの特性を有するものであるのに対して、8Tと6Tの中間の7Tの特性を有する固定子巻線を実現させたものである。この固定子巻線40は、図29に示すように、それぞれ2本の並列巻線41U,41V,41Wが並列接続された各相巻線(U相,V相,W相)の巻線端が星型結線(Y結線)で結線されている。なお、固定子巻線40を構成する三相の相巻線は、実施形態1と同様に、電気的位相が異なるだけで巻線仕様が同じであるため、以下、それらの代表としてU相巻線の巻線仕様を説明する。
U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、図30に示すように、8個の第1〜第8部分巻線A1,A2〜H1,H2により構成されている。各並列巻線41U,41U2は、第4部分巻線D1,D2と第5部分巻線E1,E2が並列接続されて部分並列巻線を構成し、その部分並列巻線の上流側に第1部分巻線A1,A2と第2部分巻線B1,B2と第3部分巻線C1,C2が直列接続され、その部分並列巻線の下流側に第6部分巻線F1,F2と第7部分巻線G1,G2と第8部分巻線H1,H2が直列接続されている。
図31は、固定子コア30の各U相スロットU1,U2に巻装された一方の並列巻線41U1のスロット収容位置を示す巻線配置図である。なお、実施形態5の場合にも、図31において、第1〜第8部分巻線A1,A2〜H1,H2の第1コイルエンド部40a側の結線構造が実線で記載され、第1〜第6部分巻線A1,A2〜H1,H2の第2コイルエンド部40b側の結線構造が破線で記載されている。また、実施形態5の場合、各U相スロットU1,U2には、U相巻線が径方向1列に2×N本(N=4で8本)ずつ収容されている(図32参照)。そして、各U相スロットU1,U2に収容されたU相巻線のスロット内収容位置は、固定子コア30の内周側から順番に、第1層、第2層、・・・・・、第8層とする。
実施形態5の並列巻線41U1は、実施形態1と同様に、第1部分巻線A1の始端側の第1スロット収容部が、時計の12時の位置にあるU相スロットU1の第1層に収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第2層と第1層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層に収容されている。
第1部分巻線A1と直列接続された第2部分巻線B1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第2層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第3層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第4層と第3層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層に収容されている。
第2部分巻線B1と直列接続された第3部分巻線C1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第4層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第5層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第6層と第5層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第6層に収容されている。
第3部分巻線C1と直列接続された第4部分巻線D1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第6層から、反時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU2の第7層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第8層と第7層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU2の第8層に収容されている。そして、次の第5スロット収容部が、時計回り方向に5スロット離れたU相スロットU1の第8層に収容されて、第8層から第8層に渡る外−外渡りとなっている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第7層と第8層に交互に収容されて、最終端の第9スロット収容部が、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第6層に収容されている。
また、第3部分巻線C1と直列接続されて第4部分巻線D1と並列接続された第5部分巻線E1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU1の第6層から、反時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU1の第7層に第1スロット収容部が収容されている。その後、反時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU1の第8層と第7層に交互に収容されて、第4スロット収容部が、時計の7時30分の位置にあるU相スロットU1の第8層に収容されている。そして、次の第5スロット収容部が、時計回り方向に7スロット離れたU相スロットU2の第8層に収容されて、第8層から第8層に渡る外−外渡りとなっている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第7層と第8層に交互に収容されて、最終端の第9スロット収容部が、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第6層に収容されている。
第4及び第5部分巻線D1,E1と直列接続された第6部分巻線F1は、時計の3時の位置にあるU相スロットU2の第6層から、時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第5層に第1スロット収容部が収容されている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第6層と第5層に交互に収容されて、最終端の第7スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第5層に収容されている。
第6部分巻線F1と直列接続された第7部分巻線G1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第5層から、時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第4層に第1スロット収容部が収容されている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第3層と第4層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第3層に収容されている。
第7部分巻線G1と直列接続された第8部分巻線H1は、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第3層から、時計回り方向に6スロット離れたU相スロットU2の第2層に第1スロット収容部が収容されている。その後、時計回り方向に6スロットずつ離れたU相スロットU2の第1層と第2層に交互に収容されて、最終端の第8スロット収容部が、時計の1時30分の位置にあるU相スロットU2の第1層に収容されている。
そして、実施形態5の場合にも、実施形態1と同様に、他方の並列巻線41U2が、一方の並列巻線41U1と同様にして固定子コア30の各相スロットU1,U2に巻装される。
図32は、固定子コア30のU相スロットU1,U2内における第1〜第8部分巻線A1,A2〜H1,H2の配置位置の一例を示すものである。図32に例示された2個のU相スロットU1,U2は、図31において時計の10時30分の位置にあるものである。なお、図26において、U相スロットU1の第1層には、他方の並列巻線41U2の第6部分巻線F2が収容され、U相スロットU1の第3層には、他方の並列巻線41U2の第5部分巻線E2が収容されている。また、U相スロットU2の第2層には、他方の並列巻線41U2の第1部分巻線A2が収容され、U相スロットU2の第4層には、他方の並列巻線41U2の第2部分巻線B2が収容されている。
上記のように巻装された並列巻線41U1,41U2は、各相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容される第一の部分巻線群(A1,A2,H1,H2)と、各相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容される第二の部分巻線群(B1,B2,G1,G2)と、各相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容される第三の部分巻線群(C1,C2,F1,F2)と、各相スロットU1,U2内の第7層と第8層に交互に収容される第四の部分巻線群(D1,D2,E1,E2)と、の4種類の部分巻線群に分類される。即ち、スロット内での収容位置が異なるN種類の部分巻線群に分類されており、実施形態5の場合には、N=4で4種類の部分巻線群に分類される。
そして、N種類(N=4で4種類)のうちの(N−1)種類(N=4で3種類)である第一乃至第三の部分巻線群を構成する第1〜第3,第6〜第8部分巻線A1,A2〜C1,C2,F1,F2〜H1,H2は、直列接続のみで接続されている。これらの直列接続のみで接続される第1〜第3,第6〜第8部分巻線A1,A2〜C1,C2,F1,F2〜H1,H2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。
また、残りの1種類の第四の部分巻線群を構成する第4及び第5部分巻線D1,D2,E1,E2は、直列接続と並列接続の両方で接続されている。これらの直列接続と並列接続の両方で接続される第5及び第6部分巻線D1,D2,E1,E2も、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2の両方に均等に配置されている。したがって、U相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、固定子コア30に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットの両方に均等に配置されている。
以上のように結線された実施形態5の固定子巻線40は、8Tと6Tの中間の7Tの特性を有する。即ち、実施形態5の場合には、例えば図30に示すU相巻線において、第1部分巻線A1,A2にはA/2の電流が流れ、第2部分巻線B1,B2にはA/2の電流が流れ、第3部分巻線C1,C2にはA/2の電流が流れ、第4及び第5部分巻線D1,D2,E1,E2にはA/4の電流が流れ、第6部分巻線F1,F2にはA/2の電流が流れ、第7部分巻線G1,G2にはA/2の電流が流れ、第8部分巻線H1,H2にはA/2の電流が流れる。したがって、一極当たりに入っている電流A’=12×(A/2)+4×(A/4)=7Aとなり、T=7A/Aから、ターン数Tは7となる。
以上のように構成された実施形態5の固定子によれば、スロット倍数が2とされ、各相スロットに各相巻線が径方向1列に8本ずつ収容され、各相巻線がそれぞれ並列接続された2本の並列巻線41U,41V,41Wにより構成されている仕様の固定子において、循環電流が発生することのない7Tの特性を有する固定子巻線40を実現することができる。
なお、実施形態5の場合にも、変形例1のように、直列接続と並列接続の両方で接続される第4及び第5部分巻線D,Eの断面積を、直列接続のみで接続される第1〜第3、第6〜第8部分巻線A〜C,F〜Hの断面積の概ね半分にすることができる。
〔実施形態6〕
実施形態6に係る回転電機の固定子(図示せず)は、基本的構成が実施形態5のものと同じであり、固定子巻線40を構成する各相巻線の巻線仕様が実施形態5のものと異なる。よって、実施形態5と共通する部材や構成については、同じ符号を付して詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点について説明する。
実施形態6の固定子巻線40は、実施形態5と同様に、7Tの特性を有する固定子巻線を実現させたものであるが、実施形態5の固定子巻線40が外−外渡りタイプであるのに対して、実施形態2,4と同様の外−内渡りタイプである点で実施形態5のものと異なる。この固定子巻線40は、図33に示すように、それぞれ2本の並列巻線41U,41V,41Wが並列接続された各相巻線(U相,V相,W相)の巻線端が星型結線(Y結線)で結線されている。以下、実施形態5の場合と同様に、それらの代表としてU相巻線の巻線仕様を説明する。
実施形態6のU相巻線の各並列巻線41U1,41U2は、図34に示すように、実施形態5と同様に、第1〜第8部分巻線A1,A2〜H1,H2により構成されている。但し、実施形態5において、並列接続された第4部分巻線D1,D2と第5部分巻線E1,E2が、実施形態6では長さ方向において2分割されている。そして、一方の分割第4部分巻線D1−1,D2−1と一方の分割第5部分巻線E1−1,E2−1同士が並列接続されて、第1分割部分並列巻線を構成し、他方の分割第4部分巻線D1−2,D2−2と他方の分割第5部分巻線E1−2,E2−2同士が並列接続されて、第2分割部分並列巻線を構成している。
実施形態6の各並列巻線41U1,41U2は、第1部分巻線A1,A2の下流側に、第2部分巻線B1,B2、第3部分巻線C1,C2、第1分割部分並列巻線、第6部分巻線F1,F2、第7部分巻線G1,G2、第2分割部分並列巻線が順番に直列接続されている。
実施形態6の並列巻線41U1,41U2の巻回方法は、実施形態2,4と同じ外−内渡りタイプであるため、以下、一方の並列巻線41U1について実施形態4の巻回方法と比較しつつ説明する。実施形態6の並列巻線41U1の第1部分巻線A1は、実施形態4の並列巻線41U1の第1部分巻線A1と同様に、各U相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容されて巻回される。実施形態6の第1部分巻線A1と直列接続された第2部分巻線B1は、第1部分巻線A1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容されて巻回される。また、実施形態6の第2部分巻線B1と直列接続された第3部分巻線C1は、第2部分巻線B1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容されて巻回される。
実施形態6の第3部分巻線C1と直列接続された第4部分巻線D1−1は、実施形態4の第3部分巻線C1−1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第7層と第8層に交互に収容されて巻回される。また、実施形態6の第3部分巻線C1と直列接続され第4部分巻線D1−1と並列接続された第5部分巻線E1−1は、実施形態4の第4部分巻線D1−1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第7層と第8層に交互に収容されて巻回される。
実施形態6の第4及び第5部分巻線D1−1,E1−1と直列接続された第6部分巻線F1は、実施形態4の第5部分巻線E1−1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容されて巻回される。実施形態6の第6部分巻線F1と直列接続された第7部分巻線G1は、第6部分巻線F1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容されて巻回される。また、実施形態6の第7部分巻線G1と直列接続された第8部分巻線H1は、第7部分巻線G1の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容されて巻回される。
実施形態6の第8部分巻線H1と直列接続された第4部分巻線D1−2は、実施形態4の第3部分巻線C1−2の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第7層と第8層に交互に収容されて巻回される。また、実施形態6の第8部分巻線H1と直列接続され第4部分巻線D1−2と並列接続された第5部分巻線E1−2は、実施形態4の第4部分巻線D1−2の巻回方法に準じて、各U相スロットU1,U2内の第7層と第8層に交互に収容されて巻回される。
なお、実施形態6の他方の並列巻線41U2は、実施形態4の他方の並列巻線41U2に準じて、各U相スロットU1,U2に収容されて巻回される。このようにして各U相スロットU1,U2には、U相巻線が径方向1列に2×N本(N=4で8本)ずつ収容される。
そして、実施形態6の各並列巻線41U1,41U2は、各U相スロットU1,U2内の第1層と第2層に交互に収容される第一の部分巻線群(A1,A2,F1,F2)と、各U相スロットU1,U2内の第3層と第4層に交互に収容される第二の部分巻線群(B1,B2,G1,G2)と、各U相スロットU1,U2内の第5層と第6層に交互に収容される第三の部分巻線群(C1,C2,F1,F2)と、各U相スロットU1,U2内の第7層と第8層に交互に収容される第四の部分巻線群(D1−1,D1−2,D2−1,D2−2,E1−1,E1−2,E2−1,E2−2)との4種類の部分巻線群に分類される。即ち、スロット内での収容位置が異なるN種類の部分巻線群に分類されており、実施形態6の場合には、N=4で4種類の部分巻線群に分類される。
以上のように結線された実施形態6の固定子巻線40は、8Tと6Tの中間の7Tの特性を有する。即ち、実施形態6の場合には、例えば図34に示すU相巻線において、第1部分巻線A1,A2にはA/2の電流が流れ、第2部分巻線B1,B2にはA/2の電流が流れ、第3部分巻線C1,C2にはA/2の電流が流れ、第1分割部分並列巻線D1−1,D2−1,E1−1,E2−1にはA/4の電流が流れ、第6部分巻線F1,F2にはA/2の電流が流れ、第7部分巻線G1,G2にはA/2の電流が流れ、第8部分巻線H1,H2にはA/2の電流が流れ、第2分割部分並列巻線D1−2,D2−2,E1−2,E2−2にはA/4の電流が流れる。したがって、一極当たりに入っている電流A’=12×(A/2)+4×(A/4)=7Aとなり、T=7A/Aから、ターン数Tは7となる。
以上のように構成された実施形態6の固定子によれば、スロット倍数が2とされ、各相スロットに各相巻線が径方向1列に8本ずつ収容され、各相巻線がそれぞれ並列接続された2本の並列巻線41U,41V,41Wにより構成されている仕様の固定子において、循環電流が発生することのない7Tの特性を有する固定子巻線40を実現することができるなど、実施形態5と同様の効果を奏する。
なお、実施形態6の場合にも、変形例1のように、直列接続と並列接続の両方で接続される第4及び第5部分巻線D,Eの断面積を、直列接続のみで接続される第1〜第3、第6〜第8部分巻線A〜C,F〜Hの断面積の概ね半分にすることができる。
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、上記の実施形態では、本発明に係る回転電機の固定子を車両用電動機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機としての発電機あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機にも適用することができる。