JP2011135733A

JP2011135733A - 回転電機

Info

Publication number: JP2011135733A
Application number: JP2009294782A
Authority: JP
Inventors: Masashi Sakuma; 昌史佐久間
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】従来設計の考え方に拠る場合よりも小形化が可能であり、とりわけインナーロータ回転磁石形にあっては軸方向長を低減できるとともに、軽量化・低コスト化された回転電機を提供する。
【解決手段】周方向に並ぶ複数の磁心部１４をもつ略円筒状のコア（ステータコア１６）および各磁心部１４に導体１２を巻回したコイル（波巻きコイル１１）を、ステータおよびロータの少なくとも一方に有する回転電機１であって、コイル１１は、単一断面積の導体を巻回した等断面積コイル２１と比較して磁心部１４の間のスロット部１３の導体１２の断面積が単一断面積よりも小さく、磁心部１４の軸方向外側のエンド部の導体１２の断面積が単一断面積よりも大きく、かつ等断面積コイル２１と同程度の抵抗値を有する異断面積コイルであることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は回転電機に関し、より詳細には、回転電機を構成するコイルの導体構造に関する。

ハイブリッド車や電気自動車に搭載される発電電動機には、コイルを有するステータを外周側に配置し、磁石を有するロータを内周側に配置したインナーロータ回転磁石形のものが多用されている。この種の発電電動機を構成するコイルには、長い電線を所定のターン数だけ連続的に巻回した集中巻コイルや、１ターン分または所定の複数ターン分に相当する単位コイルを順次接合して重ね巻きあるいは波巻きした分布巻コイルが用いられる。例えば、特許文献１の電磁誘導加熱装置には分布巻きコイルの例として、基準パターン部を順次重ね合わせて積層した積層平面コイルが開示されている。

上記特許文献１のコイルに限らず一般的に、回転電機のコイルは、導体を所定のターン数だけ磁心の周りに配置して構成する。導体の断面積は、通電する電流の大きさを考慮して発熱量や温度上昇が過大とならないように、許容される最小断面積以上を確保する必要がある。このため、導体の全長にわたり最小断面積以上の一定の断面積を確保してコイルを構成するのが一般的となっている。一方、コイルが巻回された中心に配置される磁心も、所定の強さの磁界を所定の領域範囲に形成する必要上、その大きさが定まる。また、隣り合う磁心間のスロット部の間隙長も、最小断面積以上の導体を配置する必要から定まる。このようにコイルと磁心の設計上の制約から、おのずと回転電機の大きさが決まる。

特開２００１−１６７８６４号公報

ところで、ハイブリッド車では、従来のエンジンに加えて発電電動機を搭載する必要があり、搭載スペースは厳しく制約されている。また、エンジンおよび発電電動機の出力を効率的に利用できるように動力伝達経路を構成することが好ましく、配置の制約もある。このため、発電電動機の小形化が強く要望されている。とりわけ、搭載性を向上するために、発電電動機の外径を大きくすることなく軸方向長を低減する薄形化が要望されている。また、発電電動機の小形化に伴う軽量化や低コスト化も期待されている。しかしながら、コイルの発熱量や温度上昇の制約などの従来設計の考え方に拠っている限り、発電電動機の小形化、薄形化は難しい。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、従来設計の考え方に拠る場合よりも小形化が可能であり、とりわけインナーロータ回転磁石形にあっては軸方向長を低減できるとともに、軽量化・低コスト化された回転電機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る回転電機の発明は、周方向に並ぶ複数の磁心部をもつ略円筒状のコアおよび各前記磁心部に導体を巻回したコイルを、ステータおよびロータの少なくとも一方に有する回転電機であって、前記コイルは、単一断面積の導体を巻回した等断面積コイルと比較して前記磁心部の間のスロット部の前記導体の断面積が前記単一
断面積よりも小さく、前記磁心部の軸方向外側のエンド部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも大きく、かつ前記等断面積コイルと同程度の抵抗値を有する異断面積コイルであることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記異断面積コイルの前記スロット部の前記導体の断面積の前記単一断面積に対する減少比率を基にして、前記スロット部と前記エンド部の導体長比率に基づき、前記異断面積コイルの前記エンド部の前記導体の断面積の前記単一断面積に対する増加比率を定めたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記コアおよび前記異断面積コイルを有するステータを外周側に配置し、磁極を有するロータを内周側に配置し、前記異断面積コイルの前記スロット部の前記導体の半径方向寸法を前記等断面積コイルの半径方向寸法よりも小さくしたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記異断面積コイルは分布巻コイルであることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記異断面積コイルは、１ターン分または所定の複数ターン分に相当するとともに前記スロット部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも小さく、前記エンド部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも大きい単位コイルが所定数電気的に接合されて形成されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５において、前記単位コイルは打ち抜き加工により形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る回転電機の発明は、ステータおよびロータの少なくとも一方に異断面積コイルを有する。異断面積コイルは、従来の単一断面積の導体を巻回した等断面積コイルと比較して、スロット部の導体の断面積が単一断面積よりも小さく、エンド部の導体の断面積が単一断面積よりも大きく、かつ等断面積コイルと同程度の抵抗値を有している。したがって、従来よりもスロット部のコイル収容容積を低減でき、エンド部の導体配置を適正化することで、ステータおよびロータの少なくとも一方を小形化でき、回転電機を小形化できる。また、小形化に伴い、回転電機を軽量化できるとともに、材料コストを低減できる。なお、異断面積コイルの抵抗値は従来の等断面積コイルと同程度であるため、発熱量や温度上昇に対して従来設計の考え方を適用できる。

請求項２に係る発明では、異断面積コイルのスロット部の導体の断面積の減少比率を基にして、スロット部とエンド部の導体長比率に基づき、エンド部の導体の断面積の増加比率を定めている。つまり、異断面積コイルの抵抗値を従来の等断面積コイルの抵抗値と同程度にする条件のもとでは、スロット部の導体の断面積の減少比率とエンド部の導体の断面積の増加比率との間には相関関係が生じるので、スロット部とエンド部の導体長比率に基づき、前者の減少比率から後者の増加比率を演繹的に定めることができる。定性的には、前者の減少比率を顕著に小さくするほど、後者の増加比率をより大きくする必要が生じる。したがって、多大な開発費用と労力が必要な試作検証を行うことなく、前者の減少比率と後者の増加比率の適正な組み合わせを定めることができる。

請求項３に係る発明では、コアおよび異断面積コイルを有するステータを外周側に配置し、磁極を有するロータを内周側に配置し、異断面積コイルのスロット部の導体の半径方向寸法を等断面積コイルの半径方向寸法よりも小さくしている。これにより、スロット部
のコイル収容容積を低減し、スロット部の半径方向寸法を低減できる。ここで、外周側ステータの外径を一定とすれば内径を拡大でき、内周側ロータの外径を拡大できて、軸方向単位長さ当たりのロータとステータの対向面積が増加し、発生トルクが増加する。したがって、ロータおよびステータの軸方向長を短縮して、回転電機を薄形化できる。

請求項４に係る発明では、異断面積コイルは分布巻コイルとされている。重ね巻きまたは波巻きの分布巻コイルでは、導体は或るスロット部を出た後エンド部を経て所定数離れたスロット部に入るように巻回されている。これに対し、集中巻コイルでは、磁心の両側のスロット部、つまり隣接するスロット部の間で導体が巻回されている。つまり、導体のスロット部に対するエンド部の導体長比率は、分布巻コイルで大きく、集中巻コイルで小さくなっている。したがって、スロット部での導体の断面積減少に伴う抵抗増加分をエンド部でキャンセルする際に、分布巻コイルのほうが集中巻コイルよりも導体の断面積の増加比率が小さくなり、好適である。

請求項５に係る発明では、異断面積コイルは、１ターン分または所定の複数ターン分に相当するとともにスロット部の導体の断面積が単一断面積よりも小さく、エンド部の導体の断面積が単一断面積よりも大きい単位コイルが所定数電気的に接合されて形成されている。さらに、請求項６に係る発明では、単位コイルは打ち抜き加工により形成されている。したがって、従来の製造方法を踏襲して異断面積コイルを製造でき、加工や組立に要する作業コストは増加しない。

本発明の実施が好適なインナーロータ回転磁石形の発電電動機の構造例を説明する図であり、（１）は側面断面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視断面図である。（１）は第１実施形態の回転電機のスロット部１箇所の拡大図、（２）は従来の回転電機のスロット部１箇所の拡大図である。第１実施形態の回転電機の薄形化の効果を従来と比較して説明する側面断面図である。第１実施形態における回転電機の軸方向長の低減効果を３通り試算した結果の表である。第１実施形態とは仕様が異なる回転電機を対象として、図４と同様の手法により軸方向長の低減効果を３通り試算した結果の表である。第１実施形態における波巻きコイルの製造方法を説明する図であり、（１）は単位コイルの図、（２）は単位コイルを電気的に接合した波巻きコイルの一部を示す図である。第２実施形態の回転電機を構成する重ね巻きコイルの製造方法を概念的に説明する図であり、（１）は単位コイルの図、（２）は単位コイルを電気的に接合した重ね巻きコイルの一部を示す図である。

本発明の第１実施形態の回転電機について、図１〜図４、および図６を参考にして説明する。図１は、本発明の実施が好適なインナーロータ回転磁石形の発電電動機９の構造例を説明する図であり、（１）は側面断面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視断面図である。発電電動機９は、軸線ＡＸを中心とする概ね軸対称構造であり、略円筒状のケース９９の内部に、同軸内外にロータ９１およびステータ９５を備えている。

図１（１）に示されるように、ロータ９１は、軸線ＡＸ上のシャフト９２と、シャフト９２の周りに固定されたロータコア９３とを有している。シャフト９２は、ケース９９に設けられた２個の軸受９９１、９９２により回転自在に軸支されている。ロータコア９３は、薄板状の多数枚の電磁鋼板が軸線ＡＸ方向に積み重ねられて構成されており、ロータ
３の外径Ｄ１で、軸線ＡＸ方向のコア積高さＨ１となっている。さらに、各電磁鋼板には複数の孔部が周方向に並んで形成され、各孔部を軸線ＡＸ方向に貫通して図略の永久磁石が埋め込まれている。

一方、ステータ９５は、略円筒状のステータコア９６と、波巻きコイル９７とを有している。ステータコア９６は、ケース９９の内側に薄板状の多数枚の電磁鋼板が軸線ＡＸ方向に積み重ねられて構成されており、ステータの内径Ｄ２、外径Ｄ３で、軸線ＡＸ方向のコア積高さＨ１はロータコア９３のそれと同じである。さらに、ステータコア９６は、その内周から内向きに周方向に並んで突出する１２極の磁心９６１を有している。隣接する磁心９６１の間に形成された１２個の軸線ＡＸ方向の溝がスロット部９６２である。磁心９６１の半径方向寸法Ｒ１は、スロット部９６２の半径方向の溝深さに一致している。磁心９６１の内向き先端で定まるステータ９５の内径Ｄ２は、ロータ９１の外径Ｄ１から間隙Ｇを空けて配置される。また、各磁心９６１の軸線ＡＸ方向外側の空間がエンド部９６３である。

波巻きコイル９７は、複数の導体９７１が適宜接合されて構成されている。各導体９７１は、スロット部９６２およびエンド部９６３を通り、周方向に並ぶ磁心９６１を順次波状に巻回するように配置されている。図１（２）には、１つのスロット部９６２に４本の導体９７１が配置されているが、実際には１２個のスロット部９６２全部にそれぞれ４本の導体９７１が配置され、エンド部９６３でつながっている。なお、導体９７１の巻数すなわち並行する本数は４本に限定されない。導体９７１には、銅線などの金属線材の外面に絶縁を施したものを使用する。導体９７１の断面形状は面取りを有する略矩形で、スロット部９６２内における半径方向辺長Ａで、周方向辺長Ｂとなっている。したがって、導体９７１のおおよその断面積Ｓは、半径方向辺長Ａと周方向辺長Ｂとの積で求められる（Ｓ≒Ａ×Ｂ）。また、エンド部９６３における波巻きコイル９７の軸線ＡＸ方向のコイルエンド高さＨ２である。

次に、本発明の第１実施形態の回転電機１について、図２を参考にして説明する。図２において、（１）は第１実施形態の回転電機１のスロット部１箇所の拡大図、（２）は従来の回転電機２のスロット部１箇所の拡大図である。第１実施形態の回転電機１および従来の回転電機２は図１と類似の構造を有し、スロット部１３、２３およびエンド部に導体１２、２２が１０本配置されている点が異なる。

図２（２）の従来の回転電機２において、波巻きコイル２１を構成する導体２２のスロット部２３内における半径方向辺長Ａ２、周方向辺長Ｂ２であり、導体２２の断面積Ｓ２はおおよそ両辺長Ａ２、Ｂ２の績で求められる（Ｓ２≒Ａ２×Ｂ２）。また、磁心２４の半径方向寸法Ｒ１２は、概ね導体２２の１０本分の半径方向辺長Ａ２の総和に相当する（Ｒ１２≒１０×Ａ２）。また、ロータコア２７の外径Ｄ２１、ステータコア２６の内径Ｄ２２および外径Ｄ２３となっている。従来の回転電機２では、波巻きコイル２１を構成する導体２２は単一断面積とされており、エンド部の導体２２の断面積Ｓ２はスロット部２３の断面積Ｓ２に一致している。

一方、図２（１）の実施形態の回転電機１において、波巻きコイル１１を構成する導体１２のスロット部１３における半径方向辺長Ａ１は、従来のそれよりも３０％減少している（Ａ１＝０．７×Ａ２）。導体１２の周方向辺長Ｂ１は従来の周方向辺長Ｂ２と同じであり（Ｂ１＝Ｂ２）、導体１２の断面積Ｓ１は従来よりも減少比率３０％だけ減少している（Ｓ１＝０．７×Ｓ２）。また、これに伴い、磁心１４の半径方向寸法Ｒ１１も従来よりも３０％減少している（Ｒ１１＝０．７×Ｒ１２）。ここで、ステータコア１６の外径Ｄ１３を従来と同じにすれば（Ｄ１３＝Ｄ２３）、磁心１４の半径方向寸法Ｒ１１が減少した変化分△Ｄ（＝Ｒ１２−Ｒ１１）だけステータコア１６の内径Ｄ１２を拡大でき（
Ｄ１２＝Ｄ２２＋２×△Ｄ）、同じだけロータコア１７の外径Ｄ１１を拡大できる（Ｄ１１＝Ｄ２１＋２×△Ｄ）。

図３は、第１実施形態の回転電機１の薄形化の効果を従来と比較して説明する側面断面図であり、第１実施形態の回転電機１および従来の回転電機２を左右に並べて示している。図示されるように、第１実施形態の回転電機１では、ステータコア１６の内径Ｄ１２およびロータコア１７の外径Ｄ１１はそれぞれ、従来の回転電機２よりも変化分△Ｄの２倍だけ大きい。このため、第１実施形態では、軸線ＡＸ方向単位長さ当たりのロータコア１７とステータコア１６の対向面積が増加し、発生トルクが増加する。したがって、従来のロータコア２７およびステータコア２６の軸方向長Ｈ２１を短縮して、第１実施形態の回転電機１で軸方向長Ｈ１１とすることができる。

また、第１実施形態の回転電機１では、スロット部１３における導体１２の断面積Ｓ１２を従来よりも減少比率３０％だけ減少させたので、当該部分の抵抗値が約１．４倍に増加する。これをキャンセルして波巻きコイル１１の抵抗値を従来と同程度にするためには、エンド部１８の導体１２の断面積を増加させる必要が生じる。エンド部１８の導体１２の配置を適正化すると、従来の波巻きコイル２１の軸線ＡＸ方向のコイルエンド高さＨ２２は、第１実施形態の波巻きコイル１１のコイルエンド高さＨ１２に拡がる。

ここで、図３に示されるように、回転電機１の軸方向長ＨＭ１は、ロータコア１７およびステータコア１６の軸方向長Ｈ１１と２個の軸受１９１、１９２の軸方向長に依存して決まり、波巻きコイル１１のコイルエンド高さＨ１２には殆ど影響されない。したがって、ロータコア１７およびステータコア１６の軸方向長Ｈ１１が短縮された分だけ、回転電機１の軸方向長ＨＭ１は従来の軸方向長ＨＭ２から短縮され、薄形化できる。

なお、第１実施形態における回転電機１の軸方向長の低減効果は、回転電機１の構造および仕様と、スロット部１３における導体１２断面積の低減比率およびエンド部１８における導体１２断面積の増加比率の組み合わせに依存する。

図４は、第１実施形態における回転電機１の軸方向長の低減効果を３通り試算した結果の表である。図４の試算では、まず、単一断面積の導体２２を巻回した等断面積の波巻きコイル２１を有する従来の回転電機２を基準に選定する。波巻きコイル２１のスロット部２３とエンド部の導体長比率は５０：５０であり、単一断面積の導体２２の断面形状は長方形で半径方向辺長＝ａ、周方向辺長＝２・ａである。また、コイル抵抗値ｒ１であり、ロータコア２７およびステータコア２６の軸方向長Ｈ２１＝ｈ１である。

次の試算では、導体１２スロット部１３における周方向辺長は変えずに、半径方向辺長を低減比率９０％、８０％、および７０％として、断面積を同じ低減比率で低減し、異断面積の波巻きコイル１１の抵抗値が従来の抵抗値ｒ１と同程度になるようにエンド部１８の導体断面積を試算した。さらに、ロータコア１７およびステータコア１６の軸方向長Ｈ１１を試算した。

図４の実施形態（ア）欄に示されるように、異断面積の波巻きコイル１１のスロット部１３における導体断面積の低減比率９０％のとき、エンド部１８における導体断面積の増加比率１１０％とすれば、波巻きコイル１１の抵抗値は０．９９・ｒ１と従来と同程度になり、ロータコア１７およびステータコア１６の軸方向長Ｈ１１を９５％に低減できることが判明した。同様に（イ）欄に示されるように、スロット部１３における低減比率８０％のとき、エンド部１８における増加比率１２０％とすれば、波巻きコイル１１の抵抗値を従来と同程度として、ロータコア１７およびステータコア１６の軸方向長Ｈ１１を９１％に低減できることが判明した。さらに（ウ）欄に示されるように、スロット部１３にお
ける低減比率７０％のとき、エンド部１８における増加比率１３０％とすれば、波巻きコイル１１の抵抗値を従来と同程度として、ロータコア１７およびステータコア１６の軸方向長Ｈ１１を８７％に低減できることが判明した。また、スロット部１３における低減比率を６０％以下にしたとき、エンド部１８における増加比率が過大になり実用的でないことが判明した。

また、図５は、第１実施形態とは仕様が異なる回転電機を対象として、図４と同様の手法によりロータコアおよびステータコアの軸方向長の低減効果を３通り試算した結果の表である。基準となる等断面積の波巻きコイルを有する従来の回転電機の波巻きコイルのスロット部とエンド部の導体長比率は５０：５０であり、単一断面積の導体の断面形状は正方形で半径方向辺長＝周方向辺長＝ｂである。また、コイル抵抗値ｒ２であり、ロータコアおよびステータコアのエンド部の軸方向長＝ｈ２である。

実施形態（エ）〜（カ）欄にそれぞれ示されるように、異断面積の波巻きコイルのスロット部における導体断面積の低減比率９０％、８０％、および７０％に対応して、エンド部における導体断面積の増加比率１１０％、１２０％、および１４０％とすれば、波巻きコイルの抵抗値を従来と同程度として、ロータおよびステータの軸方向長を９７％、９４％、および９１％にそれぞれ低減できることが判明した。

なお、図４および図５で試算した実施形態の波巻きコイル１１の抵抗値は従来の等断面積コイル２１と同程度であるため、コイル全体の発熱量や温度上昇に対して従来設計の考え方を適用できる。ただし、スロット部１３内に限っては発熱量が増加するので、局所的な過熱が生じないことを確認した。

次に、第１実施形態の回転電機１の異断面積の波巻きコイル１１の製造方法について、図６を参考にして説明する。図６は、第１実施形態における波巻きコイル１１の製造方法を説明する図であり、（１）は単位コイル３の図、（２）は単位コイル３を電気的に接合した波巻きコイル１１の一部を示す図である。

図６（１）に示されるように、単位コイル３は、断面矩形で長い第１のエンド部導体３１、第１のスロット部導体３２、第２のエンド部導体３３、および第２のスロット部導体３４がそれぞれ直交して連続するように形成されている。単位コイル３は、１ターン分に相当している。第１および第２のエンド部導体３１、３３の断面積ＳＥ１は、第１および第２のスロット部導体３２、３４の断面積ＳＳ１よりも大きくなっている。また、第１および第２のスロット部導体３２、３４の間隔Ｄ１は、所定数の磁心１４だけ離れたスロット部１３に嵌入して巻回されるように形成されている。単位コイル３は、打ち抜き加工により形成することができる。

また、図６（２）に示されるように、単位コイル３の第１のエンド部導体３１の図中左端と、隣の単位コイル３の第２のスロット部導体３４の図中下端とに接合箇所３１Ａ、３４Ａが設けられて、電気的に接合される。これにより、多数の単位コイル３が連結され、巻回されて波巻きコイル１１が形成される。なお、電気的な接合は、溶接やカシメなどにより行われる。

次に、異断面積の重ね巻きコイル４について説明する。回転電機を構成するコイルが重ね巻きコイルであっても、図１〜図５で説明した異断面積コイルの考え方はそのまま適用できる。ただし、重ね巻きコイル４の巻き方が異なる。図７は、第２実施形態の回転電機を構成する重ね巻きコイル４の製造方法を概念的に説明する図であり、（１）は単位コイル５の図、（２）は単位コイル５を電気的に接合した重ね巻きコイル４の一部を示す図である。

図７（１）に示されるように、単位コイル５は、第１のエンド部導体５１、第１のスロット部導体５２、第２のエンド部導体５３、第２のスロット部導体５４、および第３のエンド部導体５５がこの順番に連続して、両端が開いた環状の１ターン分に相当するように形成されている。第１および第３のエンド部導体５１、５５は、第２のエンド部導体５３の略半分の長さで、それぞれの開いた端部に接合部５１１、５５１が形成されている。第１〜第３のエンド部導体５１、５３、５５の断面積ＳＥ２は、第１および第２のスロット部導体５２、５４の断面積ＳＳ２よりも大きくなっている。また、第１および第２のスロット部導体５２、５４の間隔Ｄ２は、所定数の磁心だけ離れたスロット部に嵌合されるように形成されている。単位コイル５は、打ち抜き加工により形成することができる。

また、図７（２）に示されるように、単位コイル５の第１および第３のエンド部導体５１、５５の各接合部５１１、５５１を互いに電気的に接合することができる。これにより、多数の単位コイル５がスロット部をずらしながら接続される。さらに、両端の接合部５１１、５５１には必要に応じて、外部への引き出しのための引き出し導体５６や、離れた単位コイル５に接続するための渡り導体５７が接合され、重ね巻きコイル４が形成される。電気的な接合は、溶接やカシメなどにより行われる。

以上説明した異断面積の波巻きコイル１１または重ね巻きコイル４の製造方法によれば、従来の製造方法を踏襲することができ、加工や組立に要する作業コストは増加しない。

なお、実施形態において回転電機はインナーロータ回転磁石形の発電電動機９が好適であると説明したが、形式の異なる回転電機、あるいは単機能の発電機や電動機に本発明を適用できるのは当然である。例えば、インナーロータ回転コイル形電動機では、インナーロータのコイルを異断面績コイルとして、ロータ外径および電動機外径を小さくできる。本発明は、その他様々な応用が可能である。

１：第１実施形態の回転電機
１１：波巻きコイル１２：導体１３スロット部１４磁心
１６：ステータコア１７：ロータコア１８：エンド部
１９１、１９２：軸受
２：従来の回転電機
２１：波巻きコイル２２：導体２３スロット部２４磁心
２６：ステータコア２７：ロータコア
３：（波巻きコイル）の単位コイル
４：重ね巻きコイル
５：（重ね巻きコイルの）単位コイル
９：発電電動機（回転電機）
９１：ロータ９２：シャフト９３：ロータコア
９５：ステータ
９６：ステータコア９６１：磁心９６２：スロット部９６３エンド部
９７：波巻きコイル９７１：導体
９９：ケース９９１、９９２：軸受

Claims

周方向に並ぶ複数の磁心部をもつ略円筒状のコアおよび各前記磁心部に導体を巻回したコイルを、ステータおよびロータの少なくとも一方に有する回転電機であって、
前記コイルは、単一断面積の導体を巻回した等断面積コイルと比較して前記磁心部の間のスロット部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも小さく、前記磁心部の軸方向外側のエンド部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも大きく、かつ前記等断面積コイルと同程度の抵抗値を有する異断面積コイルであることを特徴とする回転電機。
請求項１において、前記異断面積コイルの前記スロット部の前記導体の断面積の前記単一断面積に対する減少比率を基にして、前記スロット部と前記エンド部の導体長比率に基づき、前記異断面積コイルの前記エンド部の前記導体の断面積の前記単一断面積に対する増加比率を定めたことを特徴とする回転電機。
請求項１または２において、前記コアおよび前記異断面積コイルを有するステータを外周側に配置し、磁極を有するロータを内周側に配置し、前記異断面積コイルの前記スロット部の前記導体の半径方向寸法を前記等断面積コイルの半径方向寸法よりも小さくしたことを特徴とする回転電機。
請求項１〜３のいずれか一項において、前記異断面積コイルは分布巻コイルであることを特徴とする回転電機。
請求項１〜４のいずれか一項において、前記異断面積コイルは、１ターン分または所定の複数ターン分に相当するとともに前記スロット部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも小さく、前記エンド部の前記導体の断面積が前記単一断面積よりも大きい単位コイルが所定数電気的に接合されて形成されていることを特徴とする回転電機。
請求項５において、前記単位コイルは打ち抜き加工により形成されていることを特徴とする回転電機。