JP4756353B2 - 回転電機用電機子、回転電機及びコイル - Google Patents

Description

本発明は、電動機又は発電機として用いられる回転電機、並びにその電機子及びコイルに関する。

近年、電動機又は発電機として用いられる回転電機の出力を高めるために、電機子巻線に印加する電圧の高電圧化が要求されるようになっている。このような電機子巻線の高電圧化に伴い、電機子巻線を構成するコイルにおける電機子鉄心の端面から突出したコイル端部の絶縁性を確保するための技術が必要とされている。これまでにも、コイル端部の絶縁性を確保するために、コイル端部の湾曲部分の内側に形成される空間に帯状の絶縁シートを配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術を用いた電機子１０１の構成の一例を図１３に示す。この電機子１０１では、電機子巻線を構成する複数のコイル１０２は、それぞれ一対のコイル辺部を電機子鉄心１０３の異なるスロット１０４に挿入して配置される。また、コイル端部１０２ｃは、その中間に設けられた折返し部１０２ｂで折り返されて一対のコイル辺部間を接続する構成となっている。そして、折返し部１０２ｂの両側（図における下方）のコイル端部１０２ｃの斜行部分の間に形成される空間に帯状の絶縁シート１０５を配置している。

特開２００５−２２４０４０号公報（第２−７頁、第７−９図）

上記のように、電機子鉄心の端面から突出したコイル端部の絶縁性の確保が必要となる。すなわち、図１３に示すように、一のコイル端部１０２ｃの斜行部分は、他のコイル１０２を構成するコイル端部１０２ｃの斜行部分と紙面奥行き方向に近接して交差するように配置される。そして、一般に、異なるスロットに配置されるコイル１０２は異なる電位を有している。このため、異なるコイル１０２のコイル端部１０２ｃ同士が交差する部分では、絶縁シート１０５を配置することにより高い絶縁性を確保していた。

しかし、上記の電機子の構成では、コイル端部１０２ｃの斜行部分の間に形成される空間に絶縁シート１０５を配置するための製造上の工夫や手間が必要であり、製造コストの上昇要因となるという問題があった。また、上記のように絶縁シート１０５を配置する場合であっても、今後、電機子巻線に印加する電圧のより一層の高電圧化に対応するためには、両コイル端部間の電位差を小さくして絶縁性の確保を容易にすることが要求される。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一のコイル端部の斜行部分が、他のコイルを構成するコイル端部の斜行部分と近接して交差する部分において、両コイル端部間の電位差を小さくすることによって絶縁性の確保を容易にすることができる回転電機用電機子及びコイル、並びにそれを用いた回転電気を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る、複数のスロットを有する電機子鉄心と、互いに異なる前記スロット内に配置される一対のコイル辺部を有し、巻数が２以上のコイルを複数接続してなる電機子巻線と、を備える回転電機用電機子の特徴構成は、前記電機子巻線は、各相の巻線間が中性点を有して接続されるとともに、同じ相の巻線を構成する複数のコイルの全部又は一部が並列接続されてなり、前記各スロットの深さ方向の上層及び下層にそれぞれ１つのコイル辺部が配置される二層巻構造とされ、前記各コイルは、前記一対のコイル辺部の一方が上層用コイル辺部、他方が下層用コイル辺部とされ、一対のコイル辺部間を接続するとともにその中間に折返し部を有するコイル端部を備え、前記各コイルを構成する複数ターンの中における前記中性点に最も近いターンのみが、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記上層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記下層用コイル辺部側に最も近い最下層側に配置され、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記下層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記上層用コイル辺部側に最も近い最上層側に配置されている点にある。

この特徴構成では、電機子巻線が二層巻構造であって、各コイルの一対のコイル辺部の一方が上層用コイル辺部、他方が下層用コイル辺部とされ、一対のコイル辺部間を接続するコイル端部の中間に折返し部が設けられている。このため、電機子鉄心の端面から突出するコイル端部に関して、一のコイルのコイル端部における折返し部よりも上層用コイル辺部側の部分が、他のコイルのコイル端部における折返し部よりも下層用コイル辺部側の部分と近接して交差することになる。そして、各コイルを構成する複数ターンの中における中性点に最も近いターンのみが、コイル端部における折返し部よりも上層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で最下層側に配置され、コイル端部における折返し部よりも下層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で最上層側に配置されている。これにより、前記コイル端部が交差する部分において、各コイルの中性点に最も近いターン同士が最も近接するように配置されることになる。ここで、電機子巻線を構成する各相の巻線は中性点で同じ電位となるので、中性点に最も近いターン同士が最も近接するように配置することにより、前記交差する部分の電位差を小さく抑えることができる。したがって、これまで高い絶縁性の確保が必要であった部分の絶縁性の確保を容易にすることができる。

ここで、毎極毎相当りのスロット数が２以上であり、前記電機子巻線は、同じ相かつ同じ極の巻線を構成する複数のコイルが直列接続され、前記同じ相の巻線を構成する前記直列接続されたコイルの組同士が並列接続されてなる構成とすると好適である。

このように構成すれば、毎極毎相当りのスロット数が２以上である場合において、同じ相かつ同じ極の巻線を構成する複数のコイル間で循環電流が生じることを抑制しつつ、前記コイル端部が交差する部分の絶縁性の確保を容易にすることができる。すなわち、同じ相かつ同じ極の巻線を構成する複数のコイルを直列接続しているので、これらの複数のコイル間で循環電流が生じることを抑制することができる。また、この構成によれば、前記コイル端部が交差する部分において、各コイルにおける中性点に最も近いターン同士が最も近接するように配置されることになる。ここで、中性点に最も近いターンは、各コイルを構成する複数ターンの中で電位が最も低い。このため、各コイルにおける電位が最も低いターン同士が、前記コイル端部が交差する部分において最も近接するように配置されることになる。したがって、前記コイル端部が交差する部分の電位差を、少なくとも各コイルにおける電位が最も高いターンと最も低いターンとの間の電位差分以上小さくすることができる。よって、当該部分の絶縁性の確保を容易にすることができる。

また、毎極毎相当りのスロット数が１であり、前記電機子巻線は、前記同じ相の巻線を構成する複数のコイルの全部が並列接続されてなる構成としても好適である。

このように構成すれば、前記コイル端部が交差する部分において、各コイルにおける中性点に直接接続されるターン同士が最も近接するように配置されることになる。ここで、各コイルの中性点に直接接続されるターンは、相によって異なるがいずれも中性点の電位に近い電位となる。したがって、前記コイル端部が交差する部分の電位差を非常に小さくすることができる。よって、当該部分の絶縁性の確保を非常に容易にすることができる。

また、毎極毎相当りのスロット数が１であり、前記電機子巻線は、同じ相かつ異なる極の巻線を構成する複数のコイルが直列接続され、前記直列接続されたコイルの組同士が並列接続されてなる構成としても好適である。

このように構成すれば、前記コイル端部が交差する部分において、各コイルにおける中性点に最も近いターン同士が最も近接するように配置されることになる。ここで、中性点に最も近いターンは、各コイルを構成する複数ターンの中で電位が最も低い。このため、各コイルにおける電位が最も低いターン同士が、前記コイル端部が交差する部分において最も近接するように配置されることになる。したがって、前記コイル端部が交差する部分の電位差を、少なくとも各コイルにおける電位が最も高いターンと最も低いターンとの間の電位差分以上小さくすることができる。よって、当該部分の絶縁性の確保を容易にすることができる。

以上の構成において、前記コイルは、型巻コイルであると好適である。

このように型巻コイルを用いれば、一対のコイル辺部をそれぞれスロット内に配置した状態で上記のような構成が実現できるようにコイルを構成する巻線を予め形成しておくことができる。したがって、上記構成を備えた電機子を確実かつ容易に製造することが可能となる。

本発明に係る回転電機の特徴構成は、上記のように構成された回転電機用電機子と、この電機子に対して相対回転可能に配置される界磁とを備える点にある。

この特徴構成によれば、電機子を構成する電機子巻線のコイル端部に関して、これまで高い絶縁性の確保が必要であった部分の絶縁性の確保を容易にすることができる。したがって、安価で高性能な回転電機を実現することができる。

本発明に係る、電機子鉄心の互いに異なるスロット内に配置される一対のコイル辺部を有し、前記各スロットの深さ方向の上層及び下層にそれぞれ１つのコイル辺部が配置される二層巻構造を構成するための二層巻用のコイルの特徴構成は、前記一対のコイル辺部の一方が上層用コイル辺部、他方が下層用コイル辺部とされ、一対のコイル辺部間を接続するとともにその中間に折返し部を有するコイル端部を備え、巻数が２以上であって、その第一ターン及び最終ターンのいずれか一方のターンのみが、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記上層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記下層用コイル辺部側に最も近い最下層側に配置され、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記下層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記上層用コイル辺部側に最も近い最上層側に配置されている点にある。

このような特徴構成を有するコイルを用いて電機子を構成した場合、電機子鉄心の端面から突出するコイル端部に関して、一のコイルのコイル端部における折返し部よりも上層用コイル辺部側の部分が、他のコイルのコイル端部における折返し部よりも下層用コイル辺部側の部分と近接して交差することになる。そして、各コイルの第一ターン及び最終ターンのいずれか一方のターンのみが、コイル端部における折返し部よりも上層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で最下層側に配置され、コイル端部における折返し部よりも下層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で最上層側に配置されている。したがって、電機子巻線の各相の巻線間が中性点を有して接続される場合に、各コイルの前記第一ターン及び最終ターンのいずれか一方がそれぞれ中性点に最も近いターンとなるように接続することにより、前記コイル端部が交差する部分において、各コイルの中性点に最も近いターン同士が最も近接するように配置されることになる。ここで、電機子巻線を構成する各相の巻線は中性点で同じ電位となるので、中性点に最も近いターン同士が最も近接するように配置することにより、前記交差する部分の電位差を小さく抑えることができる。したがって、このコイルを用いることにより、電機子においてこれまで高い絶縁性の確保が必要であった部分の絶縁性の確保を容易にすることができる。

〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機１の全体構成を示す断面図である。この回転電機１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流の入出力を行う電動機及び発電機として機能する同期機（同期電動機、同期発電機）である。また、図２は、回転電機１の電機子２を構成する電機子鉄心３と電機子巻線４を構成するコイル５とを示す斜視図である。なお、図２は、電機子２を、その軸心を通る平面に沿って切断して示す断面図としている。本発明は、この電機子２におけるコイル５を構成する導線５１の配置構成に特徴を有するものである。以下、この回転電機１の各部の構成について詳細に説明する。

１．回転電機１の全体構成
図１に示すように、回転電機１は、本例では電機子２、回転子１１、及びハウジング１２を備えている。電機子２は、回転電機１の固定子を構成する。この電機子２は、ハウジング１２の内周面に固定されている。電機子２の構成については後に詳細に説明する。また、電機子２の径方向内側には、永久磁石を備えた界磁としての回転子１１が、電機子２に対して相対回転可能に配置される。本例では、回転子１１の極数は「４」としている。この回転子１１は、その回転軸１１ａが、軸受１２ａを介してハウジング１２に対して回転可能に保持されている。ハウジング１２は、軸方向両側に壁部１２ｂが設けられた円筒形状に形成されている。そして、壁部１２ｂの径方向中央部に軸受１２ａが取り付けられている。なお、図１に示す例では、一方（図における左側）の壁部１２ｂがハウジング１２の本体部から分離可能とされている。

２．電機子２
電機子２は、電機子鉄心３及び電機子巻線４を備えている。電機子鉄心３は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されており、図２に示すように、略円筒形状に形成されている。そして、電機子鉄心３の内周面には、その軸方向に延びる複数のスロット３１が所定の周方向間隔で設けられている。各スロット３１は同じ断面形状であって、所定の幅及び深さを有している。本例では、毎極毎相当りのスロット数を「２」としている。上記のとおり、回転子１１の極数は「４」であるので、電機子鉄心３に形成されている全スロット数は「２４」である。各スロット３１内には、電機子巻線４を構成するコイル５のコイル辺部５ａ１、５ａ２が挿入される。

具体的には、図２に示すように、各コイル５の一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２は、互いに６個離れたスロット３１内に挿入されて配置される。また、一つのスロット３１内には、同じ相の巻線を構成する異なるコイル５の２つのコイル辺部５ａ１、５ａ２が、それぞれ当該スロット３１の深さ方向の上層と下層とに配置されている。ここで、スロット３１の深さ方向の上層とは、スロット３１の径方向内側（開口部側）である。また、スロット３１の深さ方向の下層とは、スロット３１の径方向外側（閉塞部側）である。以下、煩雑さを避けるために、スロット３１の深さ方向の上層又は下層を、単に「スロット３１の上層」、「スロット３１の下層」として説明する。

電機子巻線４は、巻数が２以上のコイル５を複数接続して構成されている。図３は、一つのコイル５の構成を示す図であり、（ａ）はコイル５の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。この図に示すように、コイル５は、矩形断面の導線５１を複数回巻回して構成された型巻コイルである。本例では、コイル５の巻数は「３」としている。また、コイル５は、互いに異なるスロット３１内に配置される一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２と、一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２間を接続するとともにその中間に折返し部５ｂを有するコイル端部５ｃとを備えている。

ここで、各コイル５の一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２は、それぞれが直線状に形成される。そして、一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２の一方がスロット３１の上層（図３（ｂ）における下方側）に配置される上層用コイル辺部５ａ１、他方がスロット３１の下層（図３（ｂ）における上方側）に配置される下層用コイル辺部５ａ２とされている。各スロット３１内に一のコイル５の上層用コイル辺部５ａ１と、他のコイル５の下層用コイル辺部５ａ２とが配置されることにより、電機子巻線４は二層巻構造とされている。

各コイル５のコイル端部５ｃは、電機子鉄心３の軸方向両端部から電機子鉄心３の軸方向に突出して配置されている。また、コイル端部５ｃは、その中間部分に形成された折返し部５ｂを有している。そして、コイル端部５ｃにおける、折返し部５ｂの両側は斜行部となっている。ここでは、折返し部５ｂよりも上層用コイル辺部５ａ１側の斜行部を上層側斜行部５ｄ１、折返し部５ｂよりも下層用コイル辺部５ａ２側の斜行部を下層側斜行部５ｄ２としている。すなわち、本例では、上層側斜行部５ｄ１が、折返し部５ｂよりも上層用コイル辺部５ａ１側のコイル端部５ｃを構成する部分となり、下層側斜行部５ｄ２が、折返し部５ｂよりも下層用コイル辺部５ａ２側のコイル端部５ｃを構成する部分となる。また、各コイル５の一方の折返し部５ｂ（図３（ａ）における下側の折返し部５ｂ）には、コイル５を構成する導線５１の始端部５１ａ及び終端部５１ｂが突出している。本例では、スロット３１の下層側に位置する導線５１の端部を始端部５１ａとし、上層側に位置する導線５１の端部を終端部５１ｂとしている。

折返し部５ｂは、コイル５を構成する導線５１を折り返して形成することにより、導線５１の各ターンにおける、スロット３１の深さ方向の配置順序を入れ替えている部分である。本例では、図３（ａ）に示されるように、コイル端部５ｃの斜行部５ｄ１、５ｄ２から延びる導線５１が折り返されてコの字状に折り曲げられている部分が折返し部５ｂとなっている。本例では、コイル５の巻数は「３」である。したがって、コイル５を構成する導線５１は、その始端部５１ａ側から一周毎に、第一ターン５１１、第二ターン５１２及び第三ターン５１３の３つのターンを有する。すなわち本例では、第三ターン５１３が最終ターンとなる。そして、図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第一ターン５１１は、上層用コイル辺部５ａ１及び上層側斜行部５ｄ１ではスロット３１内の最上層側に配置され、下層用コイル辺部５ａ２及び下層側斜行部５ｄ２ではスロット３１内の最下層側に配置されている。一方、図３（ａ）及び（ｂ）において網掛けで表されているように、第三ターン５１３は、上層用コイル辺部５ａ１及び上層側斜行部５ｄ１ではスロット３１内の最下層側に配置され、下層用コイル辺部５ａ２及び下層側斜行部５ｄ２ではスロット３１内の最上層側に配置されている。この第三ターン５１３が、後述するようにコイル５の中性点Ｎに最も近いターンとなる。また、第二ターン５１２は、上層用コイル辺部５ａ１及び上層側斜行部５ｄ１、並びに下層用コイル辺部５ａ２及び下層側斜行部５ｄ２の何れにおいても、第一ターン５１１と第三ターン５１３との間の中間位置に配置されている。これにより、各コイル５の第三ターン５１３の、上層側斜行部５ｄ１を構成する部分が最下層側に配置され、下層側斜行部５ｄ２を構成する部分が最上層側に配置されることになる。言い換えると、このコイル５では、上層側斜行部５ｄ１と下層側斜行部５ｄ２とで、第一ターン５１１と第三ターン５１３との上下関係（上層側と下層側との関係）が入れ替わるように構成されている。

３．電機子巻線４の電気的接続
電機子巻線４は、各相の巻線、すなわちＵ相巻線４Ｕ、Ｖ相巻線４Ｖ、Ｗ相巻線４Ｗの間が中性点Ｎを有して接続されるとともに、同じ相の巻線を構成する複数のコイル５の全部又は一部が並列接続されてなる。図４は、本実施形態に係る電機子巻線４の電気的接続を示す配線図である。この図に示すように、本実施形態においては、電機子巻線４は、同じ相かつ同じ極の巻線を構成する複数のコイル５が直列接続され、同じ相の巻線を構成する直列接続されたコイル５の組同士が並列接続されてなる。上記のとおり、本例では、毎極毎相当りのスロット数を「２」としており、同じ相かつ同じ極の巻線を構成し、直列接続されるコイル数も「２」となる。したがって、例えばＵ相巻線４Ｕについて見れば、同じ相かつ同じ極の巻線を構成するコイルＵ１とＵ２、Ｕ３とＵ４、Ｕ５とＵ６、Ｕ７とＵ８の組がそれぞれ直列接続され、これらの４組が互いに並列接続されてＵ相巻線４Ｕが構成されている。そして、Ｕ相巻線４Ｕ、Ｖ相巻線４Ｖ、Ｗ相巻線４Ｗの間が中性点Ｎを有するＹ結線で接続される。このように、同じ相かつ同じ極の巻線を構成する複数のコイル５を直列接続することにより、これらの複数のコイル５間で循環電流が生じることを抑制することができる。

ところで、本明細書においては、コイル５の符号に関して、各コイルを個別に識別する必要がある場合には、各コイルの名称として、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の別に番号を付した名称を用いることとし、例えばコイルＵ１であれば「Ｕ相第一コイル」の名称を用いる。また、これに合わせて、各コイルの符号として、図４に示すようなＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８を用いる。なお、図４において、コイルＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の各湾曲部の横の１〜３の数字は、各コイルＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の３つのターンを表している。すなわち、「１」は上記第一ターン５１１（図３参照）、「２」は上記第二ターン５１２、「３」は上記第三ターン５１３を表している。

４．各コイル５の各ターンの配置
次に、本実施形態における、各コイル５（Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８）を構成する導線５１の各ターンの配置について詳細に説明する。図５は、電機子鉄心３の各スロット３１内における、各コイル５の各ターンの配置及び電気的接続を示す模式図である。また、図６は、各コイル（具体的にはコイルＵ１及びＵ２、並びにコイルＶ１、Ｖ２及びＷ１の一部）のコイル端部５ｃの配置を示す模式図であり、（ａ）はコイル端部５ｃ及びスロット３１の平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。ここで、各コイルの各ターンは、各コイルを個別に表す符号Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８の後に、各ターンを表す番号１〜３を付して示す。すなわち、例えばＵ相第一コイルＵ１の第一ターンはＵ１１、第二ターンはＵ１２、第三ターンはＵ１３の符号を用いる。なお、図５においては、煩雑さを避けるために、各ターンの断面には各ターンを表す符号の数字部分（１１〜１３等）のみを示し、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の別は各スロット３１の径方向内側に示している。また、図６においては、電機子鉄心３の内周面に沿って放射状に配置されている各スロット３１を互いに平行に表している。

まず、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８のコイル辺部５ａ１、５ａ２の配置について説明する。図５に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８は、それぞれ一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２が互いに６個離れたスロット３１に挿入されて配置されている。ここで、電機子鉄心３の２４個のスロット３１に対する各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８の配置は、それぞれの下層用コイル辺部５ａ２に着目すると、本例では以下のようになっている。すなわち、図５における最上部に位置するＵ相スロット３１から時計周りに、Ｕ相第一コイルＵ１、Ｕ相第二コイルＵ２、Ｖ相第一コイルＶ１、Ｖ相第二コイルＶ２、Ｗ相第一コイルＷ１、Ｗ相第二コイルＷ２、Ｕ相第三コイルＵ３、Ｕ相第四コイルＵ４、Ｖ相第三コイルＶ３、Ｖ相第四コイルＶ４、Ｗ相第三コイルＷ３、Ｗ相第四コイルＷ４、Ｕ相第五コイルＵ５、Ｕ相第六コイルＵ６、Ｖ相第五コイルＶ５、Ｖ相第六コイルＶ６、Ｗ相第五コイルＷ５、Ｗ相第六コイルＷ６、Ｕ相第七コイルＵ７、Ｕ相第八コイルＵ８、Ｖ相第七コイルＶ７、Ｖ相第八コイルＶ８、Ｗ相第七コイルＷ７、Ｗ相第八コイルＷ８の順に配置されている。そして、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８の上層用コイル辺部５ａ１は、それぞれの下層用コイル辺部５ａ２に対して時計方向に６個離れたスロット３１に配置されている。なお、図５には、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８の各ターンの符号を示している。したがって、例えば、Ｕ相のスロット３１内の１１〜１３の符号が付されたターンＵ１１〜Ｕ１３がＵ相第一コイルＵ１の上層用コイル辺部５ａ１及び下層用コイル辺部５ａ２である。

また、各スロット３１に着目すると、一のコイル５の上層用コイル辺部５ａ１が配置されているスロット３１には、同じ相の巻線を構成する他のコイル５の下層用コイル辺部５ａ２が配置されている。また、一のコイル５の下層用コイル辺部５ａ２が配置されているスロット３１には、同じ相の巻線を構成する前記他のコイル５とは異なるコイル５の上層用コイル辺部５ａ１が配置されている。具体的には、例えばＵ相第一コイルＵ１（図５のＵ１１〜Ｕ１３）について見れば、上層用コイル辺部５ａ１を構成する部分が配置されているスロット３１の下層には、Ｕ相第三コイルＵ３の各ターンＵ３１〜Ｕ３３の下層用コイル辺部５ａ２を構成する部分が配置されている。また、Ｕ相第一コイルＵ１の下層用コイル辺部５ａ２を構成する部分が配置されているスロット３１の上層には、Ｕ相第七コイルＵ７の各ターンＵ７１〜Ｕ７３の上層用コイル辺部５ａ１を構成する部分が配置されている。

また、各コイル辺部５ａ１、５ａ２を構成する導線５１の各ターンの配置に着目すると、上記のとおり（図３参照）、上層用コイル辺部５ａ１では、最上層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。一方、下層用コイル辺部５ａ２では、最下層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。したがって、例えばＵ相第一コイルＵ１の各ターンＵ１１〜Ｕ１３について見れば、図５に示すように、上層用コイル辺部５ａ１では、最上層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。一方、下層用コイル辺部５ａ２では、最下層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。

次に、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８のコイル端部５ｃにおける各ターンの配置について説明する。図６（ｂ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８のコイル端部５ｃは、電機子鉄心３の軸方向端部から突出して配置され、上層用コイル辺部５ａ１と下層用コイル辺部５ａ２との間を接続するように設けられている。そして、図６（ａ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８のコイル端部５ｃの斜行部５ｄ１、５ｄ２における各ターン（第一から第三ターン）の配置は、それぞれが連続するコイル辺部５ａ１、５ａ２と同じである。すなわち、上記のとおり（図３参照）、上層側斜行部５ｄ１では、これに連続する上層用コイル辺部５ａ１と同様に、最上層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。一方、下層側斜行部５ｄ２では、これに連続する下層用コイル辺部５ａ２と同様に、最下層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。そして、上層側斜行部５ｄ１と下層側斜行部５ｄ２との間に設けられた折返し部５ｂにおいて、第一ターン５１１、第二ターン５１２、及び第三ターン５１３のスロット３１の深さ方向の配置順序が入れ替えられている。したがって、例えばＵ相第一コイルＵ１の各ターンＵ１１〜Ｕ１３について見れば、図６（ａ）に示すように、上層側斜行部５ｄ１では、最上層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。一方、下層側斜行部５ｄ２では、最下層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。

このような各ターン（第一から第三ターン）の配置は、他のコイルＵ２〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８についても同様である。したがって、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８の第三ターンＵ１３〜Ｕ８３、Ｖ１３〜Ｖ８３、Ｗ１３〜Ｗ８３は、それぞれ上層側斜行部５ｄ１では最下層側に配置され、下層側斜行部５ｄ２では最上層側に配置されている。ここで、図４に示すように、各コイルの第三ターンが中性点Ｎに最も近いターンである。すなわち、本実施形態の構成によれば、各コイルの中性点Ｎに最も近い第三ターンＵ１３〜Ｕ８３、Ｖ１３〜Ｖ８３、Ｗ１３〜Ｗ８３の、折返し部５ｂよりも上層用コイル辺部５ａ１側のコイル端部５ｃを構成する部分（上層側斜行部５ｄ１を構成する部分）が最下層側に配置され、折返し部５ｂよりも下層用コイル辺部５ａ２側のコイル端部５ｃを構成する部分（下層側斜行部５ｄ２を構成する部分）が最上層側に配置されることになる。

各ターン（第一から第三ターン）の配置を上記のようにすることにより、図６（ｂ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８のコイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分においては、図６（ａ）に示すように、各コイルの第三ターンＵ１３〜Ｕ８３、Ｖ１３〜Ｖ８３、Ｗ１３〜Ｗ８３同士が最も近接することになる。なお、コイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分とは、一のコイル５の上層側斜行部５ｄ１と他のコイル５の下層側斜行部５ｄ２とが近接して交差する部分である。ここで、各コイルの第三ターンＵ１３〜Ｕ８３、Ｖ１３〜Ｖ８３、Ｗ１３〜Ｗ８３は、上記のとおり、各コイルの中で中性点Ｎに最も近いターンである（図４参照）。そして、電機子巻線４を構成する各相の巻線は中性点Ｎで同じ電位となる。したがって、中性点Ｎに最も近い第三ターンＵ１３〜Ｕ８３、Ｖ１３〜Ｖ８３、Ｗ１３〜Ｗ８３同士が最も近接するように配置することにより、前記コイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分の電位差を小さく抑えることができる。

この点に関して、Ｕ相第一コイルＵ１に着目して詳細に説明する。例えば、Ｕ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３の上層側斜行部５ｄ１を構成する部分は、図６（ｂ）において破線の丸で囲んでいる箇所において、それぞれＵ相第二コイルＵ２の第三ターンＵ２３、Ｖ相第一コイルＶ１の第三ターンＶ１３、Ｖ相第二コイルＶ２の第三ターンＶ２３、Ｗ相第一コイルＷ１の第三ターンＷ１３、Ｗ相第二コイルＷ２の第三ターンＷ２３と近接して交差する。ここで、異なる相のコイルＶ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２と近接して交差する部分では、各相の交流波形の位相差に伴って生じる電位差が問題となるが、本実施形態の構成によれば、この電位差を少なくすることができる。具体的には、交差するコイル端部５ｃでの電位差を、各コイルＵ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８における電位が最も高いターンと最も低いターンとの間の電位差分以上小さくすることができる。

すなわち、Ｕ相第一コイルＵ１に関して、これと交差する他のコイルとの間で電位差が最大となるのは、図４に示すように、各コイルＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２における中性点Ｎから最も遠いターン間である。これは、具体的には、Ｕ相第一コイルＵ１の第一ターンＵ１１と、Ｖ相第一コイルＶ１の第一ターンＶ１１又はＷ相第一コイルＷ１の第一ターンＷ１１との間である。これに対して、本実施形態の構成においてＵ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３と近接して交差するのは、図４に破線で示すように、各コイルＵ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２の中性点Ｎに最も近い第三ターンＵ２３、Ｖ１３、Ｖ２３、Ｗ１３、Ｗ２３である。ここで、各コイルの各ターンの電位は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかに関わらず、中性点Ｎに近づくほど中性点電位に近くなる。そのため、異なる相の巻線を構成するコイル間であっても、中性点Ｎに近いターン間では各相の交流波形の位相差に関わらず近い電位となる。

本実施形態の構成によれば、図６に示すように、例えばＵ相第一コイルＵ１に関して、コイル端部５ｃが交差する部分において、これと近接して交差する他のコイルのターンとの間で生じる電位差は、最大でもＵ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３と、Ｖ相第一コイルＶ１の第三ターンＶ１３又はＷ相第一コイルＷ１の第三ターンＷ１３との間の電位差までとなる。上記のとおり、各コイルの第三ターンは中性点Ｎに最も近く、電位も近い。したがって、前述のＵ相第一コイルＵ１の第一ターンＵ１１と、Ｖ相第一コイルＶ１の第一ターンＶ１１又はＷ相第一コイルＷ１の第一ターンＷ１１との間の電位差と比べて、交差するコイル端部５ｃでの電位差を小さくすることができる。具体的には、電位差を半分近くに低減することができる。よって、これまで高い絶縁性の確保が必要であったコイル端部５ｃにおける絶縁性の確保を容易にすることができるようになった。

〔第二の実施形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図７は、本実施形態に係る電機子巻線４の電気的接続を示す配線図である。図８は、電機子鉄心３の各スロット３１内における、各コイル５の各ターンの配置及び電気的接続を示す模式図である。図９は、各コイル（具体的にはコイルＵ１及びＶ１、並びにコイルＷ１、Ｕ２及びＶ２の一部）のコイル端部５ｃの配置を示す模式図であり、（ａ）はコイル端部５ｃ及びスロット３１の平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る回転電機１の電機子２では、電機子鉄心３に設けられているスロット３１に関して、毎極毎相当りのスロット数を「１」としている。そして、上記第一の実施形態と同様に、回転子１１の極数は「４」としているので、電機子鉄心３に形成されている全スロット数は「１２」である。また、電機子巻線４の電気的接続に関しては、同じ相の巻線を構成する複数のコイル５の全部が並列接続されてなる。その他の点に関しては、上記第一の実施形態と同様である。以下、本実施形態に係る電機子２における、電機子巻線４の電気的接続と各コイル５の各ターンの配置とについて詳細に説明する。

図７に示すように、電機子巻線４は、各相の巻線、すなわちＵ相巻線４Ｕ、Ｖ相巻線４Ｖ、Ｗ相巻線４Ｗの間が中性点Ｎを有するＹ結線で接続される。そして、同じ相の巻線を構成する４つのコイル５の全部が並列接続されてなる。なお、図７において、コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の各湾曲部の横の１〜３の数字は、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の３つのターンを表している。すなわち、「１」は上記第一ターン５１１（図３参照）、「２」は上記第二ターン５１２、「３」は上記第三ターン５１３を表している。

次に、本実施形態における、各コイル５（Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４）を構成する導線５１の各ターンの配置について図８及び図９に基づいて説明する。上記第一の実施形態の説明と同様に、各コイルの各ターンは、各コイルを個別に表す符号Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４の後に、各ターンを表す番号１〜３を付して示す。なお、図８においては、煩雑さを避けるために、各ターンの断面には各ターンを表す符号の数字部分（１１〜１３等）のみを示し、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の別は各スロット３１の径方向内側に示している。また、図９においては、電機子鉄心３の内周面に沿って放射状に配置されている各スロット３１を互いに平行に表している。

まず、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４のコイル辺部５ａ１、５ａ２の配置について説明する。図８に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４は、それぞれ一対のコイル辺部５ａ１、５ａ２が互いに３個離れたスロット３１に挿入されて配置されている。ここで、電機子鉄心３の１２個のスロット３１に対する各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４の配置は、それぞれの下層用コイル辺部５ａ２に着目すると、本例では以下のようになっている。すなわち、図８における最上部に位置するＵ相スロット３１から時計周りに、Ｕ相第一コイルＵ１、Ｖ相第一コイルＶ１、Ｗ相第一コイルＷ１、Ｕ相第二コイルＵ２、Ｖ相第二コイルＶ２、Ｗ相第二コイルＷ２、Ｕ相第三コイルＵ３、Ｖ相第三コイルＶ３、Ｗ相第三コイルＷ３、Ｕ相第四コイルＵ４、Ｖ相第四コイルＶ４、Ｗ相第四コイルＷ４の順に配置されている。そして、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４の上層用コイル辺部５ａ１は、それぞれの下層用コイル辺部５ａ２に対して時計方向に３個離れたスロット３１に配置されている。なお、図８には、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４の各ターンの符号を示している。したがって、例えば、Ｕ相のスロット３１内の１１〜１３の符号が付されたターンＵ１１〜Ｕ１３がＵ相第一コイルＵ１の上層用コイル辺部５ａ１及び下層用コイル辺部５ａ２である。

また、各スロット３１に着目すると、上記第一の実施形態と同様に、一のコイル５の上層用コイル辺部５ａ１が配置されているスロット３１には、同じ相の巻線を構成する他のコイル５の下層用コイル辺部５ａ２が配置されている。また、一のコイル５の下層用コイル辺部５ａ２が配置されているスロット３１には、同じ相の巻線を構成する前記他のコイル５とは異なるコイル５の上層用コイル辺部５ａ１が配置されている。具体的には、例えばＵ相第一コイルＵ１（図８のＵ１１〜Ｕ１３）について見れば、上層用コイル辺部５ａ１を構成する部分が配置されているスロット３１の下層には、Ｕ相第二コイルＵ２の各ターンＵ２１〜Ｕ２３の下層用コイル辺部５ａ２を構成する部分が配置されている。また、Ｕ相第一コイルＵ１の下層用コイル辺部５ａ２を構成する部分が配置されているスロット３１の上層には、Ｕ相第四コイルＵ４の各ターンＵ４１〜Ｕ４３の上層用コイル辺部５ａ１を構成する部分が配置されている。

また、各コイル辺部５ａ１、５ａ２を構成する導線５１の各ターンの配置に着目すると、上記のとおり（図３参照）、上層用コイル辺部５ａ１では、最上層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。一方、下層用コイル辺部５ａ２では、最下層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。したがって、例えばＵ相第一コイルＵ１の各ターンＵ１１〜Ｕ１３について見れば、図８に示すように、上層用コイル辺部５ａ１では、最上層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。一方、下層用コイル辺部５ａ２では、最下層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。

次に、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４のコイル端部５ｃにおける各ターンの配置について説明する。図９（ｂ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４のコイル端部５ｃは、電機子鉄心３の軸方向端部から突出して配置され、上層用コイル辺部５ａ１と下層用コイル辺部５ａ２との間を接続するように設けられている。そして、図９（ａ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４のコイル端部５ｃの斜行部５ｄ１、５ｄ２における各ターン（第一から第三ターン）の配置は、それぞれが連続するコイル辺部５ａ１、５ａ２と同じである。すなわち、上記のとおり（図３参照）、上層側斜行部５ｄ１では、これに連続する上層用コイル辺部５ａ１と同様に、最上層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。一方、下層側斜行部５ｄ２では、これに連続する下層用コイル辺部５ａ２と同様に、最下層側から第一ターン５１１、第二ターン５１２、第三ターン５１３の順に配置される。そして、上層側斜行部５ｄ１と下層側斜行部５ｄ２との間に設けられた折返し部５ｂにおいて、第一ターン５１１、第二ターン５１２、及び第三ターン５１３のスロット３１の深さ方向の配置順序が入れ替えられている。したがって、例えばＵ相第一コイルＵ１の各ターンＵ１１〜Ｕ１３について見れば、図９（ａ）に示すように、上層側斜行部５ｄ１では、最上層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。一方、下層側斜行部５ｄ２では、最下層側から第一ターンＵ１１、第二ターンＵ１２、第三ターンＵ１３の順に配置されている。

このような各ターン（第一から第三ターン）の配置は、他のコイルＵ２〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４についても同様である。したがって、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４の第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３は、それぞれ上層側斜行部５ｄ１では最下層側に配置され、下層側斜行部５ｄ２では最上層側に配置されている。ここで、図７に示すように、各コイルの第三ターンが中性点Ｎに最も近いターンである。すなわち、本実施形態の構成によれば、各コイルの中性点Ｎに最も近い第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３の、折返し部５ｂよりも上層用コイル辺部５ａ１側のコイル端部５ｃを構成する部分（上層側斜行部５ｄ１を構成する部分）が最下層側に配置され、折返し部５ｂよりも下層用コイル辺部５ａ２側のコイル端部５ｃを構成する部分（下層側斜行部５ｄ２を構成する部分）が最上層側に配置されることになる。

各ターン（第一から第三ターン）の配置を上記のようにすることにより、図９（ｂ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４のコイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分においては、図９（ａ）に示すように、各コイルの第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３同士が最も近接することになる。ここで、各コイルの第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３は、上記のとおり、各コイルの中で中性点Ｎに最も近いターンである（図７参照）。そして、電機子巻線４を構成する各相の巻線は中性点Ｎで同じ電位となる。したがって、中性点Ｎに最も近い第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３同士が最も近接するように配置することにより、前記コイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分の電位差を小さく抑えることができる。

この点に関して、Ｕ相第一コイルＵ１に着目して詳細に説明する。例えば、Ｕ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３の上層側斜行部５ｄ１を構成する部分は、図９（ｂ）において破線の丸で囲んでいる箇所において、それぞれＶ相第一コイルＶ１の第三ターンＶ１３、Ｗ相第一コイルＷ１の第三ターンＷ１３と近接して交差する。このように、異なる相のコイルＶ１、Ｗ１と近接して交差する部分では、各相の交流波形の位相差に伴って生じる電位差が問題となるが、本実施形態の構成によれば、この電位差を少なくすることができる。

すなわち、Ｕ相第一コイルＵ１に関して、これと交差する他のコイルとの間で電位差が最大となるのは、図７に示すように、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１における中性点Ｎから最も遠いターン間である。これは、具体的には、Ｕ相第一コイルＵ１の第一ターンＵ１１と、Ｖ相第一コイルＶ１の第一ターンＶ１１又はＷ相第一コイルＷ１の第一ターンＷ１１との間である。これに対して、本実施形態の構成においてＵ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３と近接して交差するのは、図４に破線で示すように、Ｖ相第一コイルＶ１及びＷ相第一コイルＷ１の中性点Ｎに最も近い第三ターンＶ１３、Ｗ１３である。ここで、各コイルの各ターンの電位は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかに関わらず、中性点Ｎに近づくほど中性点電位に近くなる。そのため、異なる相の巻線を構成するコイル間であっても、中性点Ｎに近いターン間では各相の交流波形の位相差に関わらず近い電位となる。

本実施形態の構成によれば、図９に示すように、例えばＵ相第一コイルＵ１に関して、コイル端部５ｃが交差する部分において、これと近接して交差する他のコイルのターンとの間で生じる電位差は、最大でもＵ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３と、Ｖ相第一コイルＶ１の第三ターンＶ１３又はＷ相第一コイルＷ１の第三ターンＷ１３との間の電位差までとなる。上記のとおり、各コイルの第三ターンはいずれも中性点Ｎに直接接続されており、電位が非常に近い。したがって、前述のＵ相第一コイルＵ１の第一ターンＵ１１と、Ｖ相第一コイルＶ１の第一ターンＶ１１又はＷ相第一コイルＷ１の第一ターンＷ１１との間の電位差と比べて、交差するコイル端部５ｃでの電位差を非常に小さくすることができる。よって、これまで高い絶縁性の確保が必要であったコイル端部５ｃにおける絶縁性の確保を非常に容易にすることができるようになった。

〔第三の実施形態〕
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る電機子巻線４の電気的接続を示す配線図である。図１１は、電機子鉄心３の各スロット３１内における、各コイル５の各ターンの配置及び電気的接続を示す模式図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る回転電機１の電機子２では、電機子巻線４の電気的接続に関して、同じ相かつ異なる極の巻線を構成する複数のコイル５が直列接続され、これらの直列接続されたコイル５の組同士が並列接続されてなる。その他の点に関しては、上記第二の実施形態と同様である。以下、本実施形態に係る電機子２における、電機子巻線４の電気的接続について詳細に説明する。なお、本実施形態では、各スロット３１内における各コイル５の各ターンの配置は、図９に示す上記第二の実施形態と同じである。したがって、この点についての説明は省略する。

図１０に示すように、電機子巻線４は、各相の巻線、すなわちＵ相巻線４Ｕ、Ｖ相巻線４Ｖ、Ｗ相巻線４Ｗの間が中性点Ｎを有するＹ結線で接続される。そして、同じ相かつ異なる極の巻線を構成する２つのコイル５が直列接続され、これらの直列接続されたコイル５の組同士が並列接続されてなる。本例では、直列接続されるコイル数を「２」としている。したがって、例えばＵ相巻線４Ｕについて見れば、コイルＵ１とＵ２、Ｕ３とＵ４の組がそれぞれ直列接続され、これらの２組が互いに並列接続されてＵ相巻線４Ｕが構成されている。なお、図１０において、コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の各湾曲部の横の１〜３の数字は、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１の３つのターンを表している。すなわち、「１」は上記第一ターン５１１（図３参照）、「２」は上記第二ターン５１２、「３」は上記第三ターン５１３を表している。

そして、本実施形態においても、各ターン（第一から第三ターン）の配置を上記第二の実施形態と同様にすることにより、図９（ｂ）に示すように、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４のコイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分においては、図９（ａ）に示すように、各コイルの第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３同士が最も近接することになる。ここで、各コイルの第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３は、上記のとおり、各コイルの中で中性点Ｎに最も近いターンである（図１０参照）。そして、電機子巻線４を構成する各相の巻線は中性点Ｎで同じ電位となる。したがって、中性点Ｎに最も近い第三ターンＵ１３〜Ｕ４３、Ｖ１３〜Ｖ４３、Ｗ１３〜Ｗ４３同士が最も近接するように配置することにより、前記コイル端部５ｃ同士が近接して交差する部分の電位差を小さく抑えることができる。具体的には、交差するコイル端部５ｃでの電位差を、各コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４における電位が最も高いターンと最も低いターンとの間の電位差分以上小さくすることができる。

この点に関して、Ｕ相第一コイルＵ１に着目して詳細に説明する。例えば、Ｕ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３の上層側斜行部５ｄ１を構成する部分は、図９（ｂ）において破線の丸で囲んでいる箇所において、それぞれＶ相第一コイルＶ１の第三ターンＶ１３、Ｗ相第一コイルＷ１の第三ターンＷ１３と近接して交差する。このように、異なる相のコイルＶ１、Ｗ１と近接して交差する部分では、各相の交流波形の位相差に伴って生じる電位差が問題となるが、本実施形態の構成によれば、この電位差を少なくすることができる。

すなわち、Ｕ相第一コイルＵ１に関して、これと交差する他のコイルとの間で電位差が最大となるのは、図１０に示すように、各コイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１における中性点Ｎから最も遠いターン間である。これは、具体的には、Ｕ相第一コイルＵ１の第一ターンＵ１１と、Ｖ相第一コイルＶ１の第一ターンＶ１１又はＷ相第一コイルＷ１の第一ターンＷ１１との間である。これに対して、本実施形態の構成においてＵ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３と近接して交差するのは、図１０に破線で示すように、Ｖ相第一コイルＶ１及びＷ相第一コイルＷ１の中性点Ｎに最も近い第三ターンＶ１３、Ｗ１３である。ここで、各コイルの各ターンの電位は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかに関わらず、中性点Ｎに近づくほど中性点電位に近くなる。そのため、異なる相の巻線を構成するコイル間であっても、中性点Ｎに近いターン間では各相の交流波形の位相差に関わらず近い電位となる。

本実施形態の構成によれば、図９に示すように、例えばＵ相第一コイルＵ１に関して、コイル端部５ｃが交差する部分において、これと近接して交差する他のコイルのターンとの間で生じる電位差は、最大でもＵ相第一コイルＵ１の第三ターンＵ１３と、Ｖ相第一コイルＶ１の第三ターンＶ１３又はＷ相第一コイルＷ１の第三ターンＷ１３との間の電位差までとなる。上記のとおり、各コイルの第三ターンは中性点Ｎに最も近く、電位も近い。したがって、前述のＵ相第一コイルＵ１の第一ターンＵ１１と、Ｖ相第一コイルＶ１の第一ターンＶ１１又はＷ相第一コイルＷ１の第一ターンＷ１１との間の電位差と比べて、交差するコイル端部５ｃでの電位差を小さくすることができる。具体的には、電位差を半分近くに低減することができる。よって、これまで高い絶縁性の確保が必要であったコイル端部５ｃにおける絶縁性の確保を容易にすることができるようになった。

〔その他の実施形態〕
（１）上記第一の実施形態では、毎極毎相当りのスロット数を「２」とした場合を例として説明した。しかし、毎極毎相当りのスロット数が３以上の場合についても同様に、本発明を適用することができる。この場合、同じ相かつ同じ極の巻線を構成して直列接続されるコイル数が３以上となるため、コイル端部が交差する部分の電位差が上記第一の実施形態よりも高くなるが、本発明を適用しない場合に比べて前記交差する部分の電位差を小さく抑えることができるという本発明の効果を奏することができる。

（２）上記の各実施形態では、各コイルの巻数を「３」とした場合を例として説明した。しかし、各コイルの巻数は「２」以上であれは本発明を適用することができる。そして、各コイルの巻数が多いほど、中性点Ｎに最も近いターンと最も遠いターンとの電位差が大きくなるので、本発明の効果はより高くなる。

（３）上記の各実施形態では、各相の巻線、すなわちＵ相巻線４Ｕ、Ｖ相巻線４Ｖ、Ｗ相巻線４Ｗの間が１個の中性点Ｎを有してＹ結線で接続される場合について説明した。しかし、本発明の適用範囲はこれに限定されない。すなわち、各相の巻線間に複数の中性点を有して接続される構成とすることも好適な実施形態の一つである。具体的には、例えば図１２に示すように、Ｕ相巻線４Ｕ、Ｖ相巻線４Ｖ、Ｗ相巻線４Ｗのそれぞれの並列接続されたコイル５の組毎に中性点Ｎが設けられた結線方式とすることも可能である。図示の例では、コイルＵ１とＶ１とＷ１の間、コイルＵ２とＶ２とＷ２の間、コイルＵ３とＶ３とＷ３の間、コイルＵ４とＶ４とＷ４の間にそれぞれ中性点Ｎが設けられている。

（４）上記の各実施形態では、コイル５を構成する導線５１の始端部５１ａ側から一周毎に、第一ターン５１１、第二ターン５１２及び第三ターン５１３（最終ターン）として説明した。しかし、第一ターン５１１、第二ターン５１２及び第三ターン５１３の名称は便宜上のものである。したがって、上記の各実施形態の説明における第三ターン５１３が第一ターンとされ、第一ターン５１１が第三ターン（最終ターン）と称される場合もあり得る。いずれにしても、上層用コイル辺部５ａ１及び上層側斜行部５ｄ１ではスロット３１内の最下層側に配置され、下層用コイル辺部５ａ２及び下層側斜行部５ｄ２ではスロット３１内の最上層側に配置されるターンが、中性点Ｎに最も近いターンとなるように構成することにより、本発明の効果を奏することができる。

（５）上記の各実施形態では、電機子２が固定子である場合を例として説明した。しかし、本発明は、電機子２が回転子であり、界磁が固定子である構成の回転電機にも好適に用いることができる。

（６）上記の各実施形態では、回転電機１が同期機である場合を例として説明した。しかし、本発明は、回転電機が誘導電動機や誘導発電機等の誘導機である場合等にも好適に用いることができる。

本発明は、電動機又は発電機として用いられる回転電機の電機子及びコイル、並びにそれを用いた回転電機に適用することが可能である。

本発明の第一の実施形態に係る回転電機の全体構成を示す断面図 本発明の第一の実施形態に係る電機子を構成する電機子鉄心と電機子巻線を構成するコイルとを示す斜視図 コイルの構成を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）Ａ−Ａ断面図 本発明の第一の実施形態に係る電機子巻線の電気的接続を示す配線図 本発明の第一の実施形態に係る各コイルの各ターンの配置及び電気的接続を示す模式図 本発明の第一の実施形態に係る各コイルのコイル端部の配置を示す模式図 本発明の第二の実施形態に係る電機子巻線の電気的接続を示す配線図 本発明の第二の実施形態に係る各コイルの各ターンの配置及び電気的接続を示す模式図 本発明の第二の実施形態に係る各コイルのコイル端部の配置を示す模式図 本発明の第三の実施形態に係る電機子巻線の電気的接続を示す配線図 本発明の第三の実施形態に係る各コイルの各ターンの配置及び電気的接続を示す模式図 本発明のその他の実施形態に係る電機子巻線の電気的接続を示す配線図 背景技術に係る電機子の構成を示す図

符号の説明

１：回転電機
２：電機子
３：電機子鉄心
４：電機子巻線
５：コイル
５ａ１：上層用コイル辺部
５ａ２：下層用コイル辺部
５ｂ：折返し部
５ｃ：コイル端部
１１：回転子（界磁）
３１：スロット
Ｎ：中性点
４Ｕ：Ｕ相巻線
４Ｖ：Ｖ相巻線
４Ｗ：Ｗ相巻線
Ｕ１〜Ｕ８：Ｕ相コイル
Ｖ１〜Ｖ８Ｖ：相コイル
Ｗ１〜Ｗ８Ｗ：相コイル
Ｕ１１〜Ｕ８１、Ｖ１１〜Ｖ８１、Ｗ１１〜Ｗ８１（５１１）：第一ターン
Ｕ１２〜Ｕ８２、Ｖ１２〜Ｖ８２、Ｗ１２〜Ｗ８２（５１２）：第二ターン
Ｕ１３〜Ｕ８３、Ｖ１３〜Ｖ８３、Ｗ１３〜Ｗ８３（５１３）：第三ターン（最終ターン）

Claims (7)

1. 複数のスロットを有する電機子鉄心と、互いに異なる前記スロット内に配置される一対のコイル辺部を有し、巻数が２以上のコイルを複数接続してなる電機子巻線と、を備える回転電機用電機子であって、
   前記電機子巻線は、各相の巻線間が中性点を有して接続されるとともに、同じ相の巻線を構成する複数のコイルの全部又は一部が並列接続されてなり、前記各スロットの深さ方向の上層及び下層にそれぞれ１つのコイル辺部が配置される二層巻構造とされ、
   前記各コイルは、前記一対のコイル辺部の一方が上層用コイル辺部、他方が下層用コイル辺部とされ、一対のコイル辺部間を接続するとともにその中間に折返し部を有するコイル端部を備え、
   前記各コイルを構成する複数ターンの中における前記中性点に最も近いターンのみが、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記上層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記下層用コイル辺部側に最も近い最下層側に配置され、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記下層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記上層用コイル辺部側に最も近い最上層側に配置されている回転電機用電機子。
2. 毎極毎相当りのスロット数が２以上であり、前記電機子巻線は、同じ相かつ同じ極の巻線を構成する複数のコイルが直列接続され、前記同じ相の巻線を構成する前記直列接続されたコイルの組同士が並列接続されてなる請求項１に記載の回転電機用電機子。
3. 毎極毎相当りのスロット数が１であり、前記電機子巻線は、前記同じ相の巻線を構成する複数のコイルの全部が並列接続されてなる請求項１に記載の回転電機用電機子。
4. 毎極毎相当りのスロット数が１であり、前記電機子巻線は、同じ相かつ異なる極の巻線を構成する複数のコイルが直列接続され、前記直列接続されたコイルの組同士が並列接続されてなる請求項１に記載の回転電機用電機子。
5. 前記コイルは、型巻コイルである請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用電機子。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機用電機子と、この電機子に対して相対回転可能に配置される界磁とを備える回転電機。
7. 電機子鉄心の互いに異なるスロット内に配置される一対のコイル辺部を有し、前記各スロットの深さ方向の上層及び下層にそれぞれ１つのコイル辺部が配置される二層巻構造を構成するための二層巻用のコイルであって、
   前記一対のコイル辺部の一方が上層用コイル辺部、他方が下層用コイル辺部とされ、一対のコイル辺部間を接続するとともにその中間に折返し部を有するコイル端部を備え、
   巻数が２以上であって、その第一ターン及び最終ターンのいずれか一方のターンのみが、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記上層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記下層用コイル辺部側に最も近い最下層側に配置され、前記コイル端部における前記折返し部よりも前記下層用コイル辺部側の部分では、当該部分を構成する複数ターンの中で前記上層用コイル辺部側に最も近い最上層側に配置されているコイル。

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