JP2008109829A - 回転電機の固定子構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巻線の巻き崩れや嵩張りがなく循環電流等の損失を低減すること。
【解決手段】回転電機の固定子１は、２本の導線Ａ，Ｂが整列巻きされた集中巻タイプの巻線体７を複数個含む。ここで、各巻線体７に供給する導線数：Ｐ、固定子１の全体のスロット数（巻線体７の数）：Ｔ、中性点数（スター数）：Ｓ、としたときに、Ｔ＝３×Ｓ×Ｐ×Ｎの関係を満たすＮ個置き（Ｎは自然数）の間隔で、巻線体７の間の巻線４に捻りを付与している。各巻線体７は、２本の導線Ａ，Ｂが整列巻きされたパラ巻線をなし、第１の導線Ａ，Ｂを内側に巻き付け、第２の導線Ｂ，Ａを外側に積層して巻き付け、内側及び外側が同じターンのパラ巻線となるように巻き付けられる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気自動車等に使用される回転電機に係り、詳しくは、回転電機を構成する固定子構造、並びに、その固定子構造の製造方法に関する。

従来、この種の固定子構造として、例えば、下記の特許文献１に記載される集中巻コイルが挙げられる。この集中巻コイルは、断面平角形状をもつコイル線（導線）が複数の層をつくるように巻かれ、各層にて導線が列をつくるように整列に巻かれる。このコイルにおいて、導線が隣の列に移る列替り部及び導線が隣の層に移る層替り部での導線断面形状は丸形をなしている。

特開２０００−１９７２９４号公報

ところが、特許文献１に記載の集中巻コイルでは、各相において複数本の導線が１つのスロットに巻かれることになるが、パラ線等の複数本の導線を整列巻きすることにより、その巻き方によっては、スロット中において各導線に生じる漏れ磁束のアンバランス、あるいは、個々の導線周長の違いによるインダクタンスの差が、同一ターン内にて発生することとなる。その結果、循環電流等の損失が発生したり、絶縁性の問題が発生したりすることとなった。この問題に対処するために、コイルエンド上において１コイル巻線中に数回だけ２線を捻って巻線を入れ替えることが考えられる。しかし、この種の巻線の入れ替えは、巻き崩れやコイルエンドの嵩張りなどの弊害を生じさせる懸念があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、巻線の巻き崩れや嵩張りがなく循環電流等の損失を低減することを可能とした回転電機の固定子構造及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数本の導線が整列巻きされた集中巻タイプの巻線体を含む回転電機の固定子構造において、各巻線体に供給する導線数：Ｐ、固定子全体のスロット数（巻線体数）：Ｔ、中性点数（スター数）：Ｓ、としたときに、Ｔ＝３×Ｓ×Ｐ×Ｎの関係を満たすＮ個置き（Ｎ：自然数）の間隔で、巻線体の間の巻線を捻ったことを趣旨とする。

上記発明の構成において、複数本の導線が整列巻きされた集中巻タイプの巻線体では、各相にて複数本の導線が１つのスロットに巻かれるが、スロット中における各導線の漏れ磁束のアンバランスによる影響、あるいは、個々の導線周長の違いによるインダクタンスの差が、同一ターン内にて発生し、その結果として循環電流等の損失が発生してしまう懸念がある。上記発明の構成によれば、所定条件を満たすＮ個置き間隔で巻線体の間の巻線が捻られるので、一つの巻線体内で発生した各導線間の漏れ磁束差によるインダクタンス差が、同一相にて巻線に捻りが付与される前後の巻線体にて相殺されることとなる。ここで、巻線を「捻る」とは、例えば、２本の導線の場合、２本の導線を平行のまま１８０°回転させて２本の導線の位置を相互に入れ替えることを意味する。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数本の導線は、第１の導線と第２の導線からなる２本の導線であって、２本の導線が整列巻きされたパラ巻線をなし、第１の導線を内側に巻き付け、第２の導線を外側に積層して巻き付け、内側及び外側が同じターンのパラ巻線となるように巻き付けた巻線体を備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、２本の導線が内側及び外側で同一ターンのパラ巻線となるように巻き付けられるので、それら２本の導線が同一ターンの組み合わせで接触することとなる。従って、ターン間の必要電圧がほぼターン割りした耐電圧となり、従来比で半分以下の被膜耐電圧となる。また、２本の導線がパラ巻線となるように巻き付けられるので、各導線を巻き付けるときの荷重負荷が低減する。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、巻線体の間の巻線の接続を捻り付きバスバーで構成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、巻線体の間の巻線が捻り付きバスバーで接続されるので、巻線体の間の巻線を捻る必要がなく、そのための設備が不要となる。ここで、「捻り付きバスバー」は、例えば、２本の導線用の場合、バスバーの一端と他端において、２つの接続端子の位置が相互に入れ替えられたものである。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、導線は丸線であって、外側に巻き付けられる導線が内側に巻き付けられる導線の間に配置されるようにずらしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、従前の一般的な丸線を導線として使用できる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、２本の導線を共通の絶縁被膜で覆ったことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、２本の導線が共通の絶縁被膜で覆われるので、２本の導線が絶縁被膜で接着される状態となる。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数本の導線は、第１の導線と第２の導線からなる２本の導線であって、２本の導線が整列巻きされたパラ巻線をなし、パラ巻線を内側から順に巻き付けると共に、内側に巻き付けたパラ巻線の上に外側のパラ巻線を重ねて巻き付けることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、巻き重ねられる層毎に巻線のまとまりがよい。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の回転電機の固定子構造のための巻線装置であって、複数本の導線をそれぞれ供給する導線供給装置を備え、内側の導線がターン分巻かれる以前にその外側に積層される導線を供給するように構成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、内側の導線の上に外側の導線を巻くときに、外側の導線と共に内側の導線についてもテンション調整が可能となる。内側の導線と外側の導線を個別に巻かないので、その分だけ必要巻き付け回数が少なくなる。

上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１、２、４乃至７の何れかに記載の回転電機の固定子構造の製造方法であって、同一相の巻線体を構成する複数のボビンを同一回転軸上に保持可能な保持装置を備え、保持装置の端部位置に１つのボビンを保持して導線の巻き付けを行う工程と、ボビンへの導線の巻き付けを終えた後に固定子構成時の渡り長さ分の導線を引き出す工程と、渡り長さ分の導線が引き出された後にそのボビンを回転軸方向に移動させて保持すると共に、次のボビンを保持装置の端部位置に保持する工程とからなる一連の工程を備え、その一連の工程を繰り返して同一相の巻線体を構成する複数のボビンに導線の巻き付けを行うことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、１つのボビンが保持されて導線が巻き付けられ、その導線の巻き付けが終わった後に、渡り長さ分の導線が引き出され、その導線の巻き付けを終えたボビンが移動してから、次のボビンが導線を巻き付けるために保持され、これら一連の工程が連続的に繰り返される。従って、少なくとも１相分を構成する複数の巻線体が連続的に形成され、各巻線体の間で巻線を接続する必要がない。

上記目的を達成するために、請求項９に記載の発明における固定子の製造方法は、分割した固定子コアからボビンを構成し、請求項８に記載の製造方法で製造された各相の巻線体を１相分ずらして重ね合わせ、円環状に位置決めして一体化することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、分割した固定子コアからボビンが構成され、それらボビンを使用して、少なくとも１相分を構成する複数の巻線体が連続的に形成される。そして、各相の連続した巻線体が１相分ずらして重ね合わせられ、最後に円環状に位置決めされることで固定子として一体化される。従って、各巻線体をそれぞれコア本体に固定する必要がなく、各巻線体の間で巻線を接続する必要がない。

請求項１に記載の発明によれば、回転電機の固定子として循環電流等の損失を低減することができ、併せて、巻線の巻き崩れを低減でき、巻線をコンパクトにすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、各ターン間の電位差を低減することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数のボビンに導線を巻き付けるための巻線装置を簡素化することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、固定子を比較的安価に製造することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、巻線の巻き崩れを防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、巻線の巻き崩れを防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、巻き付けによる導線へのダメージを低減することができ、導線巻き付けのための所要時間を短縮することができる。

請求項８に記載の発明によれば、各巻線体の間で巻線を接続しない分だけ、固定子の製造工程を簡素化することができる。

請求項９に記載の発明によれば、各巻線体をコア本体に固定せず、各巻線体の間で巻線を接続しない分だけ、固定子の製造を簡素化することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明における回転電機の固定子構造及びその製造方法を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、回転電機の固定子１の概略構成等を正面図により示す。この固定子１は、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相、１２極、１８コイルのシングルスター（１中性点）よりなる集中巻タイプのものである。固定子１は、円環状をなす固定子コア２を備え、このコア２のスロット３には、巻線４が設けられる。固定子１の内部空間５に回転子（図示略）が組み付けられることにより、回転電機が製造される。

この実施形態で、固定子コア２は予め分割形成された合計１８個の分割コア６により構成される。図２に、１個の分割コア６からなる１個の巻線体７を正面図により示す。図２において、便宜上、巻線４は、その巻き付け状態を説明するために断面が示される。各分割コア６は、固定子コア２の外周を構成するヨーク部６ａと、コア２の中心へ向かって突出するティース部６ｂとを含み、それぞれ本発明のボビンを構成する。各分割コア６のスロット３（ティース部６ｂ）には、２本の導線Ａ，Ｂが整列巻きされて巻線４が設けられる（図２において、導線Ａ，Ｂは「１Ａ〜４Ａ，１Ｂ〜４Ｂ」と記載される。）。この実施形態で、各導線Ａ，Ｂは、略四角形の平角形状をなす。このように一つの分割コア６と、その分割コア６に設けられた巻線４により、１つの巻線体７が構成される。この実施形態で、図１に示すように、固定子１は、Ｕ相を構成するＵ１〜Ｕ６の６個の巻線対７と、Ｖ相を構成するＶ１〜Ｖ６の６個の巻線体７と、Ｗ相を構成するＷ１〜Ｗ６の６個の巻線体７とを含む。各分割コア６は、図１に示すように円環状の固定子コア２の一部を構成可能な形状を有し、互いに同一形状をなす。各分割コア６の表面は絶縁処理される。円環状に形成された固定子コア２の外周は、全ての分割コア６、つまり全ての巻線体７を一体的に固定するために固定リング８により締め付けられる。

この実施形態で、図２に示す巻線体７は、２本の導線Ａ，Ｂを４ターンさせることで巻線４が形成される。すなわち、巻線体７は、第１の導線Ａと第２の導線Ｂが整列巻きされたパラ巻線をなす。図２に示す巻線体７では、第１の導線Ａを内側に巻き付け、第２の導線Ｂを外側に積層して巻き付け、内側及び外側が同じターンのパラ巻線となるように巻き付けられる。つまり、図２において、１ターン目は、第１の導線１Ａが内側に巻き付けられ、その外側に第２の導線１Ｂが巻き付けられ、２ターン目は、第１の導線２Ａが内側に巻き付けられ、その外側に第２の導線２Ｂが巻き付けられ、以下同様に３ターン目の導線３Ａ，３Ｂと、４ターン目の導線４Ａ，４Ｂが順次巻き付けられる。図２において、巻線Ａ，Ｂに便宜的に付された「１〜４」の数字は、それぞれターン回数を示す（他の図も同様。）。

図１において、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の巻線体７は、異なる相が隣り合うように順次配置される。すなわち、「Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１」の順番で各相の巻線体７が並び、続いて「Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２」の順番で各相の巻線体７が並び、以下同様に順次配置される。ここで、同一相を構成する６個の巻線体７、例えば、Ｕ１〜Ｕ６の巻線体７は、隣り同士が巻線４の続きである２本の導線Ａ，Ｂにより接続される。

図３に、この実施形態における固定子１の電気的構成を電気回路図により示す。Ｕ相を構成するＵ１〜Ｕ６の６個の巻線４、Ｖ相を構成するＶ１〜Ｖ６の６個の巻線４、並びに、Ｗ相を構成するＷ１〜Ｗ６の６個の巻線４は、それぞれ直列に接続される。Ｕ〜Ｗの各相の一端に位置するＵ６、Ｖ６及びＷ６の３つの巻線４は、２本の導線Ａ，Ｂの端が互いに中性点ＭＰにて接続される。この実施形態では、例えば、Ｕ相において、中性点ＭＰから３個の巻線４を置いた間隔、すなわち、Ｕ４の巻線４とＵ３の巻線４との間の捻り位置ＴＰにて、パラ巻線、すなわち２本の導線Ａ，Ｂが捻られる。これにより、図１に２つの鎖線円の中に拡大して示すように、Ｕ３とＵ４の巻線体７では、２本の導線Ａ，Ｂの内外の位置が入れ替えられる。図４に、Ｕ相につき、一連の６個の巻線体７を正面図により示す。図４から明らかなように、Ｕ３の巻線体７とＵ４の巻線体７との間で、パラ巻線である２本の導線Ａ，Ｂに捻りが付与され、これによってＵ１〜Ｕ３の３個の巻線体７と、Ｕ４〜Ｕ６の３個の巻線体７との間で、２本の導線Ａ，Ｂの内外位置が相互に違うことが分かる。Ｖ相及びＷ相をそれぞれ構成する６個の巻線体７についても、パラ巻線（導線Ａ，Ｂ）につき上記と同様に捻りが付与される。ここで、「捻る」とは、２本の導線Ａ，Ｂを平行のまま１８０°回転させて２本の導線Ａ，Ｂの位置を相互に入れ替えることを意味する。

上記したように各相の一連の６個の巻線体７において、その途中で２本の導線Ａ，Ｂに捻りを付与するのは、パラ巻線の間で異常損失を防ぐためである。図３，４に示すように、この実施形態で、捻り位置ＴＰを、Ｕ４の巻線体７とＵ３の巻線体７との間にしたのは、以下の式（１）の関係を満たすＮ個置きの間隔で、巻線体７の間のパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）を捻ったことによる。
Ｔ＝３×Ｓ×Ｐ×Ｎ ・・・（１）
ここで、「Ｐ」は、各巻線体７に供給する導線数を意味し、この実施形態では「２」となる。「Ｔ」は、固定子１の全体のスロット数（巻線体数）を意味し、この実施形態では「１８」となる。「Ｓ」は、中性点数（スター数）を意味し、この実施形態では「１」となる。「Ｎ」は無次元数であり自然数である。

上記式（１）に従えば、「１８＝３×１×２×Ｎ」となり、「Ｎ＝３」となる。従って、図４に示すように、３個置きの間隔で巻線体７の間のパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）に捻りを付与することとなる。

図５に、上記式（１）の関係に係る「Ｔ，Ｓ，Ｐ，Ｎ］の数値の組み合わせを一覧表に示す。この表は、本実施形態と同様、モータ極数を「１２」とし、スロット数（巻線体数）を「Ｔ＝１８」として特定した場合を示す。この表において、上記式（１）の関係を「満足」する場合を丸印で示し、「満足」しない場合を罰点印で示す。表中、下から５段目の数値の組み合わせが、本実施形態の固定子１の場合に相当する。この他、図５の表によれば、「Ｔ＝１８、Ｓ＝３、Ｐ＝２」のときには「Ｎ＝１」となり、１個置きの間隔で巻線体の間のパラ巻線に捻りを付与することとなる。「Ｔ＝１８、Ｓ＝２、Ｐ＝３」のときには「Ｎ＝１」となり、１個置きの間隔で巻線体の間のパラ巻線に捻りを付与することとなる。また、「Ｔ＝１８、Ｓ＝１、Ｐ＝３」のときには「Ｎ＝２」となり、２個置きの間隔で巻線体の間のパラ巻線に捻りを付与することとなる。「Ｔ＝１８、Ｓ＝１、Ｐ＝６」のときには「Ｎ＝１」となり、１個置きの間隔で巻線体の間のパラ巻線に捻りを付与することとなる。

図６に、その他の場合において、上記式（１）の関係を「満足」する条件につき、「Ｔ，Ｓ，Ｐ，Ｎ］の数値の組み合わせを一覧表に示す。図６から明らかなように、種々の条件下で式（１）の関係を「満足」する場合が存在することが分かる。

次に、図４に示すように各相の一連の６個の巻線体７の製造方法について以下に説明する。図７に、その製造方法をフローチャートに示す。図８〜図１３に、それぞれ各工程の説明図を示す。

先ず、ステップ１では、各分割コア６の表面に絶縁材料により絶縁処理を施す。

次に、ステップ２で、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相分につき６個の巻線体７を連続に巻き付ける。この連続巻き付けは、図８に示す連続巻付装置２１を使用して行われる。図８には、連続巻付装置２１を概略図により示す。この連続巻付装置２１は、巻線体７と分割コア６を保持するための保持装置２２と、保持装置２２に分割コア６を供給するためのコア供給装置２３と、保持装置２２に保持された分割コア６に２本の導線Ａ，Ｂをそれぞれ供給するための一対の導線供給装置２４Ａ，２４Ｂとを備える。

図８に示すように、保持装置２２は、軸線Ｌ１を中心に対称形状をなした一対の挟み枠２５Ａ，２５Ｂと、両挟み枠２５Ａ，２５Ｂの一端部にて軸線Ｌ１と同軸に設けられた回転軸２６とを備える。挟み枠２５Ａ，２５Ｂの内側には、合計６個の分割コア６を軸線Ｌ１に沿って等間隔に一列に並べて挟み持つことのできる挟み形２５ａが形成される。両挟み枠２５Ａ，２５Ｂは、分割コア６を保持したり離したりするために開閉可能に構成される。両挟み枠２５Ａ，２５Ｂは、分割コア６等を保持した状態で、回転軸２６を中心に回転可能に構成される。コア供給装置２３は、複数の分割コア６を一列に保持しながら、保持装置２２に対し分割コア６を１個ずつ供給できるように構成される。

図９に、各導線供給装置２４Ａ，２４Ｂを概略図により示す。図８，９に示すように、導線供給装置２４Ａ，２４Ｂは、保持装置２２の一端部に保持されて回転される１個の分割コア６に対して２本の導線Ａ，Ｂをそれぞれ供給するように構成される。図９に示すように、各導線供給装置２４Ａ，２４Ｂは、分割コア６の内側の導線Ａ又はＢがターン分巻かれる以前にその外側に積層される導線Ｂ又はＡを供給するように構成される。具体的には、各導線Ａ，Ｂに応じて独立した導線供給装置２４Ａ，２４Ｂは、保持装置２２により分割コア６が１回転する前に（図９では、内側の導線Ａが１ターン巻かれる前に）、外側の導線Ｂが導線Ａの上に巻き付けられるように、それぞれ導線Ａ，Ｂを繰り出すようになっている。反対に、導線Ｂが内側に巻かれる場合は、分割コア６の回転軸及び回転方向に対する導線供給装置２４Ａ，２４Ｂの相対位置を上下逆に入れ替えるようになっている。この実施形態では、２つの導線供給装置２４Ａ，２４Ｂと保持装置２２とにより、本発明の巻線装置が構成される。

ここで、このステップ２は、巻き付け工程と、引き出し工程と、保持工程とを含む。巻き付け工程では、連続巻付装置２１を使用することで、保持装置２２の端部位置ＥＰに１つの分割コア６を保持してその分割コア６に導線Ａ，Ｂの巻き付けを行う。その後、引き出し工程では、分割コア６への導線Ａ，Ｂの巻き付けを終えた後に、固定子構成時の渡り長さ分の導線Ａ，Ｂを引き出す。図４に示すように、隣り合う巻線体７の間をつなぐ導線Ａ，Ｂが渡り長さ分に相当する。その後、保持工程では、渡り長さ分の導線Ａ，Ｂが引き出された後に、保持装置２２の両挟み枠２５Ａ，２５Ｂを一旦開いて、分割コア６を回転軸２６の方向へ移動させてから、再び両挟み枠２５Ａ，２５Ｂを閉じることで、分割コア６を保持装置２２に再び保持すると共に、次の分割コア６を保持装置２２の端部位置ＥＰに保持する。ステップ２では、このように一連の巻き付け工程、引き出し工程及び保持工程を繰り返して、同一相Ｕ，Ｖ，Ｗの巻線体７を構成する６個の分割コア６に導線Ａ，Ｂの巻き付けを行うようになっている。

次に、ステップ３では、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相につき、一連の巻線体７を、図１０に示すように１列に展開する。図１０は、例えば、Ｕ相の一連の巻線体７について示す。

その後、ステップ４で、図１１に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相につき一連の６個の巻線体７を相互に１相分ずらして重ね合わせる。図１１において、左端部が中性点ＭＰに相当する。

そして、ステップ５で、相互に１相分ずらして重ね合わせた３相の巻線体７の集合を、図１２に示すように、円形化して固定子コア２を作製する。

その後、ステップ６で、円形化した固定子コア２の外周に分割固定リング８を装着して各巻線体７を固定し、円環状に位置決めして一体化する。そして、それらに焼きバメを行い、固定子１の基本構成の作製を完了する。

その後、ステップ７で、焼きバメした固定子１の端末を処理する。そして、ステップ８で、完成後の品質管理の一貫として、総合検査を行う。このようにして固定子１の製造を完了する。

以上説明したこの実施形態におけるの回転電機の固定子構造及びその製造方法によれば、２本の導線Ａ，Ｂが整列巻きされた集中巻タイプの巻線体７では、各相にて２本の導線Ａ，Ｂが１つのスロット３に巻かれるが、スロット３の中における各導線Ａ，Ｂの漏れ磁束のアンバランスによる影響、あるいは、個々の導線Ａ，Ｂの周長の違いによるインダクタンスの差が、同一ターン内にて発生し、その結果として循環電流等の損失が発生してしまう懸念がある。これに対し、この実施形態の固定子１の構造によれば、上記式（１）の条件を満たすＮ個置き間隔で巻線体７の間のパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）が捻られるので、一つの巻線体７内で発生した各導線Ａ，Ｂの間の漏れ磁束差によるインダクタンス差が、同一相にてパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）に捻りが付与される前後の巻線体７にて相殺されることとなる。この実施形態では、例えば、Ｕ相につき、Ｕ３の巻線体７で発生したインダクタンス差が、次のＵ４の巻線体７にて相殺される。このため、回転電機の固定子１として、循環電流等の損失を低減することができる。

また、１個の巻線体７において、巻線４の中で２本の導線Ａ，Ｂを捻って入れ替える必要がないので、その意味で、巻線４の巻き崩れを低減することができ、巻線端（コイルエンド）の嵩張りをなくし、巻線４をコンパクトにすることができる。

この実施形態によれば、２本の導線Ａ，Ｂが内側及び外側で同一ターンのパラ巻線となるように巻き付けられるので、それら２本の導線Ａ，Ｂが同一ターンの組み合わせで接触することとなる。従って、ターン間の必要電圧がほぼターン割りした耐電圧となり、従来比で半分以下の被膜耐電圧となる。このため、各ターン間の電位差を低減することができる。また、２本の導線Ａ，Ｂがパラ巻線となるように別々に巻き付けられるので、各導線Ａ，Ｂをそれぞれ巻き付けるときに分割コア６に掛かる荷重負荷が低減する。具体的には、２本の導線分を一体に形成した平角の導線に比べ、本実施形態のパラ巻線では、分割コア６に掛かる荷重負荷が約１／４に低減する。このため、荷重負荷を低減した分だけ分割コア６の剛性を下げることができ、延いては分割コア６を安価に製造することができる。

この実施形態のによれば、連続巻付装置２１の保持装置２２にコア供給装置２３から１個の分割コア６が供給されて保持されてから、その保持された分割コア６に２本の導線Ａ，Ｂが巻き付けられる。そして、２本の導線Ａ，Ｂの巻き付けが終わった後に、渡り長さ分の導線Ａ，Ｂが引き出されてから、２本の導線Ａ，Ｂの巻き付けを終えた分割コア６が保持装置２２の中で軸線Ｌ１に沿って移動させられ、次の分割コア６と共に保持装置２２に保持される。そして、次の分割コア６には、新たに導線Ａ，Ｂが巻き付けられる。このように一連の工程が連続的に繰り返される。従って、各相を構成する一連の６個の巻線体７が連続的に形成され、各巻線体７の間でパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）を別途接続する必要がない。このため、固定子１の製造工程を簡素化することができる。

この実施形態では、２本の導線Ａ，Ｂをそれぞれ供給する２つの導線供給装置２４Ａ，２４Ｂを備え、内側の導線Ａ，Ｂがターン分巻かれる以前にその外側に積層される導線Ｂ，Ａを供給するように構成される。従って、内側の導線Ａ，Ｂの上に外側の導線Ｂ，Ａを巻き付けるときに、外側の導線Ｂ，Ａと共に内側の導線Ａ，Ｂについてもテンションを調整することが可能となる。また、内側の導線Ａ，Ｂと外側の導線Ｂ，Ａを個別に巻かないので、その分だけ必要巻き付け回数が少なくなる。このため、各導線Ａ，Ｂに与える巻き付けによるダメージを低減することができ、導線Ａ，Ｂを巻き付けるための所要時間を短縮することができる。

この実施形態の製造方法によれば、分割した固定子コア２から分割コア６が構成され、それら分割コア６を使用して、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相につき一連の６個の巻線体７が連続的に形成される。そして、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の連続した巻線体７が１相分ずらして重ね合わせられ、最後に円環状に位置決めされることで、円環状の固定子１として一体化される。従って、各巻線体７をそれぞれコア本体に固定する必要がなく、各巻線体７の間でパラ巻線（導線Ａ，Ｂ）を接続する必要もない。このため、各巻線体７をコア本体に固定せず、各巻線体７の間で巻線を接続する必要がなく、その分だけ固定子１の製造を簡素化することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明における回転電機の固定子構造を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する各実施形態（第２実施形態を含む）において、第１実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

図１４に、巻線体７を図２に準ずる平面図により示す。図１４に示すように、この実施形態では、２本の導線Ａ，Ｂを共通の絶縁被膜１１で覆った点で第１実施形態と構成が異なる。従って、２本の導線Ａ，Ｂが共通の絶縁被膜１１で覆われるので、２本の導線Ａ，Ｂが絶縁被膜１１で接着される状態となり、各導線Ａ，Ｂの間のまとまりがよくなる。このため、巻線４の巻き崩れを防止することができる。その他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

［第３実施形態］
次に、本発明における回転電機の固定子構造を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、パラ巻線をなす２本の導線Ａ，Ｂの分割コア６に対する巻き付け方の点で、前記各実施形態と構成が異なる。図１５，１６に、Ｕ相を構成する巻線体７を図２に準ずる平面図により示す。図１５は、Ｕ３の巻線体７を示し、図１６は、Ｕ４の巻線体を示す。これらＵ３，Ｕ４の巻線体７は、図４に準ずる一連の６個の巻線体７を構成する。

ここで、２本の導線Ａ，Ｂが整列巻きされたパラ巻線をなし、そのパラ巻線を一体的に内側から順に分割コア６に巻き付けると共に、内側に巻き付けたパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）の上に外側のパラ巻線（２本の導線Ａ，Ｂ）を重ねて巻き付けている。具体的には、図１５に示すように、分割コア６の上に１ターン目の２本のパラ巻線（導線１Ａ，１Ｂ）を一体的に内側に巻き付け、その後、２ターン目の２本のパラ巻線（導線２Ａ，２Ｂ）を一体的に内側に巻き付ける。次に、内側に巻き付けた２ターン目のパラ巻線（導線２Ａ，２Ｂ）の上に外側の３ターン目のパラ巻線（導線３Ａ，３Ｂ）を巻き重ね、最後に、内側に巻き付けた１ターン目のパラ巻線（導線１Ａ，１Ｂ）の上に外側の４ターン目のパラ巻線（導線４Ａ，４Ｂ）を巻き重ねる。このようにして、Ｕ３の巻線体７を作製する。

そして、Ｕ３の巻線対７を作製した後、パラ巻線に捻りを付与した後、上記と同様に２本の導線Ａ，Ｂからなるパラ巻線を分割コア６に巻き付ける。すなわち、図１６に示すように、分割コア６の上に１ターン目の２本のパラ巻線（導線１Ｂ，１Ａ）を一体的に内側に巻き付け、その後、２ターン目の２本のパラ巻線（導線２Ｂ，２Ａ）を一体的に内側に巻き付ける。次に、内側に巻き付けた２ターン目のパラ巻線（導線２Ｂ，２Ａ）の上に外側の３ターン目のパラ巻線（導線３Ｂ，３Ａ）を巻き重ね、その後、内側に巻き付けた１ターン目のパラ巻線（導線１Ｂ，１Ａ）の上に外側の４ターン目のパラ巻線（導線４Ｂ，４Ａ）を巻き重ねる。このようにして、Ｕ４の巻線体７を作製する。

従って、この実施形態では、２本の導線Ａ，Ｂからなるパラ巻線を内側から順に巻き付けると共に、内側に巻き付けたパラ巻線の上に外側のパラ巻線を重ねて巻き付けるので、巻き重ねられる層毎に巻線４のまとまりがよい。この意味で、巻線４の巻き崩れを防止することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明における回転電機の固定子構造を具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、パラ巻線を構成する２本の導線Ａ，Ｂの形状と、その分割コア６に対する巻き付け方の点で、前記第１実施形態と構成が異なる。図１７に、巻線体７を図２に準ずる平面図により示す。

この実施形態では、パラ巻線を構成する２本の導線Ａ，Ｂが、平角線ではなく丸線より構成される。そして、外側に巻き付けられる各導線Ｂが、内側に複数列巻き付けられる導線Ａの間に配置されるようにずらしている。この実施形態では、内側に巻き付けられる導線Ａに対しマイナス１ターンの方向へ巻き位置をずらして導線Ｂが巻き付けられる。

従って、この実施形態では、従前の一般的な丸線を導線Ａ，Ｂとして使用できるので、固定子１を比較的安価に製造することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明における回転電機の固定子構造を具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、Ｕ３の巻線体７とＵ４の巻線体７との間のパラ巻線の接続を捻り付きバスバー１２で行っている点で、第１実施形態と構成が異なる。すなわち、この実施形態では、固定子１を構成する各相の一連の６個の巻線体７につき、パラ巻線である２本の導線Ａ，Ｂに捻りを付与する位置では、隣り合う巻線体７の巻線４が捻り付きのバスバー１２を介して接続される。ここで、２本の導線用の捻り付きバスバー１２は、バスバー１２の一端と他端において、２つの接続端子の位置が相互に入れ替えられている。このため、隣り合う巻線体７の間で２本の導線Ａ，Ｂに捻りを付与することなく、バスバー１２で接続することで、２本の導線Ａ，Ｂに捻りを付与したと同じ状態が得られる。

従って、この実施形態では、捻りを付与すべき隣り合う巻線体７の間が捻り付きバスバー１２で接続されるので、巻線体７の間の導線Ａ，Ｂを捻る必要がなく、そのため捻りの設備が不要となる。このため、一連の６個の分割コア６に導線Ａ，Ｂを巻き付けるための巻線装置を簡素化することができる。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。

例えば、前記各実施形態では、パラ巻線を２本の導線Ａ，Ｂで構成したが、３本以上の導線でパラ巻線を構成することもできる。

また、固定子を構成するスロット数（Ｔ）、中性点数（Ｓ）、導線数（Ｐ）及び無次元数（Ｎ）の数値の組み合わせは、図５，６の表に示すように、上記式（１）の関係を満足する関係であればよい。

回転電機の固定子の概略構成等を示す正面図。 １個の巻線体を示す正面図。 固定子の電気的構成を示す電気回路図。 一連の６個の巻線体を示す正面図。 式（１）のパラメータの数値の組み合わせを示す一覧表。 式（１）のパラメータの数値の組み合わせを示す一覧表。 製造方法を示すフローチャート。 個々の工程を示す説明図。 個々の工程を示す説明図。 個々の工程を示す説明図。 個々の工程を示す説明図。 個々の工程を示す説明図。 個々の工程を示す説明図。 １個の巻線体を示す正面図。 １個の巻線体を示す正面図。 １個の巻線体を示す正面図。 １個の巻線体を示す正面図。 回転電機の固定子の概略構成等を示す正面図。

符号の説明

１ 固定子
２ 固定子コア
３ スロット
４ 巻線
６ 分割コア（ボビン）
７ 巻線体
８ 固定リング
１１ 絶縁被覆
１２ バスバー
２２ 保持装置（巻線装置）
２４Ａ 導線供給装置（巻線装置）
２４Ｂ 導線供給装置（巻線装置）
Ａ 導線
Ｂ 導線
ＭＰ 中性点
ＴＰ 捻り位置
ＥＰ 端部位置

Claims (9)

1. 複数本の導線が整列巻きされた集中巻タイプの巻線体を含む回転電機の固定子構造において、
   前記各巻線体に供給する導線数：Ｐ、固定子全体のスロット数（巻線体数）：Ｔ、中性点数（スター数）：Ｓ、としたときに、Ｔ＝３×Ｓ×Ｐ×Ｎの関係を満たすＮ個置き（Ｎは自然数）の間隔で、前記巻線体の間の巻線を捻ったことを特徴とする回転電機の固定子構造。
2. 前記複数本の導線は、第１の導線と第２の導線からなる２本の導線であって、前記２本の導線が整列巻きされたパラ巻線をなし、前記第１の導線を内側に巻き付け、前記第２の導線を外側に積層して巻き付け、内側及び外側が同じターンのパラ巻線となるように巻き付けた巻線体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子構造。
3. 前記巻線体の間の巻線の接続を捻り付きバスバーで構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子構造。
4. 前記導線は丸線であって、外側に巻き付けられる導線が内側に巻き付けられる導線の間に配置されるようにずらしたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子構造。
5. 前記２本の導線を共通の絶縁被膜で覆ったことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子構造。
6. 前記複数本の導線は、第１の導線と第２の導線からなる２本の導線であって、前記２本の導線が整列巻きされたパラ巻線をなし、前記パラ巻線を内側から順に巻き付けると共に、内側に巻き付けたパラ巻線の上に外側のパラ巻線を重ねて巻き付け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構造。
7. 請求項１乃至４の何れかに記載の回転電機の固定子構造のための巻線装置であって、
   複数本の導線をそれぞれ供給する導線供給装置を備え、内側の導線がターン分巻かれる以前にその外側に積層される導線を供給するように構成したことを特徴とする巻線装置。
8. 請求項１、２、４乃至７の何れかに記載の回転電機の固定子構造の製造方法であって、
   同一相の巻線体を構成する複数のボビンを同一回転軸上に保持可能な保持装置を備え、前記保持装置の端部位置に１つのボビンを保持して導線の巻き付けを行う工程と、
   前記ボビンへの導線の巻き付けを終えた後に固定子構成時の渡り長さ分の導線を引き出す工程と、
   前記渡り長さ分の導線が引き出された後にそのボビンを回転軸方向に移動させて保持すると共に、次のボビンを前記保持装置の前記端部位置に保持する工程と
   からなる一連の工程を備え、前記一連の工程を繰り返して前記同一相の巻線体を構成する前記複数のボビンに前記導線の巻き付けを行うことを特徴とする回転電機の固定子構造の製造方法。
9. 分割した固定子コアから前記ボビンを構成し、請求項８に記載の製造方法で製造された各相の巻線体を１相分ずらして重ね合わせ、円環状に位置決めして一体化することを特徴とする固定子の製造方法。

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