JP6996407B2 - 固定子コイル及びこれを備えた固定子 - Google Patents

Description

本発明は、固定子コイル及び固定子に関する。

特許文献１には、断面が平角形状をした固定子コイルのコイルエンドが、所定ピッチ離れた一対のスロットの外側層から軸方向に延びながら円周方向に傾いた第１部分と、一対のスロットの他方の内側層から軸方向に延びながら円周方向に傾いた第２部分と、コイルエンドの軸方向端部に位置し、径方向に延びて第１部分と第２部分の軸方向の端部に結合された第３部分から構成された車両用交流発電機が開示されている。

この車両用交流発電機において、コイルエンドの第１部分と第３部分、及び第２部分と第３部分のつなぎ部分には、コイルエンド相互間の干渉を避けるように、軸方向及び径方向に曲がるように逃がし部が設けられている。

特開２００１－２３１２０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用交流発電機の固定子コイルは、各コイルエンドの第１部分と第３部分とのつなぎ部分が第１部分よりも径方向の外方側に突出しており、第３部分が第２部分よりも径方向の内方側に突出している。

このため、特許文献１に記載の車両用交流発電機においては、第２層及び第３層の固定子コイルのコイルエンドが占有する径方向の幅が大きくなってしまうため、固定子の直径が大きくなり、ひいては車両用交流発電機の直径が大きくなってしまう。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、外側コイルエンド層と内側コイルエンド層との間に設けられる隙間の径方向の長さを短くでき、固定子のスロットの径方向の寸法を短くでき、固定子の直径を小さくすることができる固定子コイル及び固定子を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、複数のスロットが形成された固定子に設けられ、前記スロットに配置される複数のセグメントコイルからなる固定子コイルであって、前記セグメントコイルは、異なるスロットにそれぞれ収容される一対のスロット収容部と、前記一対のスロット収容部同士を接続し、前記一対のスロット収容部から軸方向に突出したコイルエンドと、を有し、前記一対のスロット収容部は、前記スロットの径方向の内方側に配置される内側スロット収容部と、前記内側スロット収容部よりも前記スロットの径方向の外方側に配置される外側スロット収容部と、を有し、前記コイルエンドは、前記軸方向の端部に設けられた頂部と、前記頂部と前記内側スロット収容部とを接続する内側コイル片と、前記頂部と前記外側スロット収容部とを接続する外側コイル片と、を有し、複数の前記コイルエンドが周方向に整列して配置されてコイルエンド層を形成し、前記コイルエンド層は、前記周方向に隣接する前記コイルエンドの内側コイル片同士が前記軸方向に重なるように配置され、かつ、前記周方向に隣接する前記コイルエンドの外側コイル片同士が前記軸方向に重なるように配置されており、前記コイルエンド層を前記径方向に２つ並べて１組のコイルエンド対を構成し、前記コイルエンド対が前記径方向に少なくとも１組設けられており、前記１組のコイルエンド対は、前記径方向の外方側に配置され、前記コイルエンドの前記頂部が前記径方向の外方側に突出する第１突出部を有する外側コイルエンド層と、前記径方向の内方側に配置され、前記コイルエンドの前記頂部が前記径方向の内方側に突出する第２突出部を有する内側コイルエンド層と、により構成される。

本発明によれば、外側コイルエンド層と内側コイルエンド層との間に設けられる隙間の径方向の長さを短くでき、固定子のスロットの径方向の寸法を短くでき、固定子の直径を小さくすることができる固定子コイル及び固定子を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る固定子を軸方向の一方から見た平面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る固定子を軸方向に直交する方向に切断した断面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る固定子コイルの結線図である。 図４は、本発明の一実施例に係る固定子コイルのスロットでの配置を示す図である。 図５は、本発明の一実施例に係る固定子の斜視図である。 図６は、本発明の一実施例に係る固定子コイルのＵ相のセグメントコイルを示す斜視図である。 図７は、本発明の一実施例に係る固定子コイルのセグメントコイルの配置を示す平面図である。 図８は、本発明の一実施例に係る固定子コイルの径方向の外方側に配置されたセグメントコイルを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。 図９は、本発明の一実施例に係る固定子コイルの径方向の内方側に配置されたセグメントコイルを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。 図１０は、本発明の一実施例に係る固定子コイルのコイルエンドの側面図である。 図１１は、本発明の一実施例に係る固定子の側面図である。

本発明の一実施の形態に係る固定子コイルは、複数のスロットが形成された固定子に設けられ、スロットに配置される複数のセグメントコイルからなる固定子コイルであって、セグメントコイルは、異なるスロットにそれぞれ収容される一対のスロット収容部と、一対のスロット収容部同士を接続し、一対のスロット収容部から軸方向に突出したコイルエンドと、を有し、一対のスロット収容部は、スロットの径方向の内方側に配置される内側スロット収容部と、内側スロット収容部よりもスロットの径方向の外方側に配置される外側スロット収容部と、を有し、コイルエンドは、軸方向の端部に設けられた頂部と、頂部と内側スロット収容部とを接続する内側コイル片と、頂部と外側スロット収容部とを接続する外側コイル片と、を有し、複数のコイルエンドが周方向に整列して配置されてコイルエンド層を形成し、コイルエンド層は、周方向に隣接するコイルエンドの内側コイル片同士が軸方向に重なるように配置され、かつ、周方向に隣接するコイルエンドの外側コイル片同士が軸方向に重なるように配置されており、コイルエンド層を径方向に２つ並べて１組のコイルエンド対を構成し、コイルエンド対が径方向に少なくとも１組設けられており、１組のコイルエンド対は、径方向の外方側に配置され、コイルエンドの頂部が径方向の外方側に突出する第１突出部を有する外側コイルエンド層と、径方向の内方側に配置され、コイルエンドの頂部が径方向の内方側に突出する第２突出部を有する内側コイルエンド層と、により構成される。

これにより、本発明の一実施の形態に係る固定子コイルは、外側コイルエンド層と内側コイルエンド層との間に設けられる隙間の径方向の長さを短くでき、固定子のスロットの径方向の寸法を短くでき、固定子の直径を小さくすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る固定子コイル及び固定子について説明する。

図１に示すように、本発明の一実施例に係る固定子１は、円筒形状に形成されており、固定子コイル１０を備えている。固定子１の径方向の内方側には、所定のギャップを介して固定子１に対して相対回転可能な図示しない回転子が配置される。回転子の内部には、不図示の永久磁石が埋め込まれている。

固定子１は、固定子コイル１０に三相交流の電流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生する。回転磁界が固定子１に発生すると、この回転磁界が回転子の永久磁石に作用してトルクが生じる。このように、固定子１は、発生した磁束を回転子に鎖交させることにより回転子を回転駆動させることができる。

「径方向」とは、回転子の回転軸が延伸する方向に直交する方向であり、回転子の回転軸を中心として放射方向に示される。「径方向の外方側」とは、径方向において回転子の回転軸から遠い側のことであり、「径方向の内方側」とは、径方向において回転子の回転軸に近い側のことである。また、「周方向」とは、回転子の回転軸を中心とする円周方向を示す。また、「軸方向」とは、回転子の回転軸が延伸する方向を示す。

固定子１は、高透磁率の磁性部材によって形成され、非磁性体からなる不図示の連結片を介して不図示のモータケースに磁気的に遮断された状態で固定されている。これにより、例えば、漏れ磁束の発生等が抑制される。

図２に示すように、固定子１は、環状の固定子コア２と、固定子コア２の周方向に所定の間隔をおいて複数形成されたティース３と、を含んで構成されている。ティース３は、固定子コア２から径方向の内方側に突出している。

周方向に隣り合うティース３の間には、溝状の空間であるスロット４が形成されている。スロット４には、三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する固定子コイル１０が収容されている。

固定子コイル１０は、複数本のセグメントコイル１１から構成されている。固定子コイル１０は、分布巻によりティース３に巻き回されている。固定子コイル１０は、通電により磁束を発生させる。本実施例では、スロット４は周方向に等間隔に４８個形成されている。

本実施例において、１つのスロット４内には、６本のセグメントコイル１１が挿通されている。各セグメントコイル１１は、周方向に５個のティース３を跨いで、離間したスロット４にそれぞれ配置される。セグメントコイル１１とスロット４との間には、図示しない絶縁紙が設けられている。

図３に示すように、本実施例の固定子コイル１０は、スター結線が採用されており、Ｕ相巻線、Ｗ相巻線、Ｖ相巻線からなる。Ｕ相巻線、Ｗ相巻線、Ｖ相巻線はそれぞれ直列に接続された８つの巻線からなる２つの巻線群が並列に接続されている。各巻線群における８つの巻線は、２つの巻線で１つの巻線対を構成している。

Ｕ相巻線は、巻線Ｕ１１ａ、巻線Ｕ１２ａ、巻線Ｕ１２ｂ、巻線Ｕ１３ａ、巻線Ｕ１３ｂ、巻線Ｕ１４ａ、巻線Ｕ１４ｂ及び巻線Ｕ１１ｂが直列接続された第１の巻線群Ｕ１と、巻線Ｕ２１ａ、巻線Ｕ２１ｂ、巻線Ｕ２２ａ、巻線Ｕ２２ｂ、巻線Ｕ２３ａ、巻線Ｕ２３ｂ、巻線Ｕ２４ａ及び巻線Ｕ２４ｂが直列接続された第２の巻線群Ｕ２とが並列に接続されている。

Ｖ相巻線は、巻線Ｖ１１ａ、巻線Ｖ１２ａ、巻線Ｖ１２ｂ、巻線Ｖ１３ａ、巻線Ｖ１３ｂ、巻線Ｖ１４ａ、巻線Ｖ１４ｂ及び巻線Ｖ１１ｂが直列接続された第１の巻線群Ｖ１と、巻線Ｖ２１ａ、巻線Ｖ２１ｂ、巻線Ｖ２２ａ、巻線Ｖ２２ｂ、巻線Ｖ２３ａ、巻線Ｖ２３ｂ、巻線Ｖ２４ａ及び巻線Ｖ２４ｂが直列接続された第２の巻線群Ｖ２とが並列に接続されている。

Ｗ相巻線は、巻線Ｗ１１ａ、巻線Ｗ１２ａ、巻線Ｗ１２ｂ、巻線Ｗ１３ａ、巻線Ｗ１３ｂ、巻線Ｗ１４ａ、巻線Ｗ１４ｂ及び巻線Ｗ１１ｂが直列接続された第１の巻線群Ｗ１と、巻線Ｗ２１ａ、巻線Ｗ２１ｂ、巻線Ｗ２２ａ、巻線Ｗ２２ｂ、巻線Ｗ２３ａ、巻線Ｗ２３ｂ、巻線Ｗ２４ａ及び巻線Ｗ２４ｂが直列接続された第２の巻線群Ｗ２とが並列に接続されている。

図３は、本実施例の固定子コイル１０の結線図であり、結線方式および各相巻線の電気的な位相関係を示したものである。図３に示すように、Ｗ相及びＶ相はＵ相とほぼ同様の構成であり、それぞれに誘起される電圧の位相が電気角で１２０度ずれるように配置されている。

図４は、図３に示す結線図による固定子コイル１０のスロット４での配置を示す図である。図４では、図の上から順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相別に配置を示しているが、実際には、これらの相巻線が重なってスロット４に収容される。

各相巻線において、周方向に隣接して配置された巻線は、２つ１組で巻線対を構成する。例えば、図４に示すように、Ｕ相巻線の第１の巻線群Ｕ１において、巻線Ｕ１１ａと巻線Ｕ１１ｂ、巻線Ｕ１２ａと巻線Ｕ１２ｂ、巻線Ｕ１３ａと巻線Ｕ１３ｂ、巻線Ｕ１４ａと巻線Ｕ１４ｂでそれぞれ巻線対を構成している。

また、Ｕ相巻線の第２の巻線群Ｕ２において、巻線Ｕ２１ａと巻線Ｕ２１ｂ、巻線Ｕ２２ａと巻線Ｕ２２ｂ、巻線Ｕ２３ａと巻線Ｕ２３ｂ、巻線Ｕ２４ａと巻線Ｕ２４ｂでそれぞれ巻線対を構成している。これら巻線対を構成する２つの巻線は、互いに異なる巻方向に巻き回されている。

一方の巻線対を構成する巻線Ｕ１１ａと他方の巻線対を構成する巻線Ｕ１２ａとは、１スロット空けて巻き回されている。巻線対を構成する巻線Ｕ２１ａと巻線Ｕ２１ｂとは、巻線Ｕ１１ａと巻線Ｕ１２ａとの間のスロット４を共有して巻き回されている。

巻線Ｕ１１ａと巻線Ｕ２１ａとは、同じ方向に巻き回されている。巻線Ｕ１２ａと巻線対Ｕ２１の巻線Ｕ２１ｂとは、同じ方向に巻き回されている。

巻線Ｕ２２ａは、巻線Ｕ２１ｂと１スロット空けて巻き回されている。巻線Ｕ１２ａと巻線Ｕ１２ｂとは、巻線Ｕ２１ｂと巻線Ｕ２２ａとの間のスロット４を共有して巻き回されている。

巻線Ｕ１２ａと巻線Ｕ１２ｂとは、逆方向に巻き回されている。巻線Ｕ２１ｂと巻線Ｕ２２ａとは、逆方向に巻き回されている。巻線Ｕ１２ｂと巻線Ｕ２２ａとは、同じ方向に巻き回されている。巻線Ｕ１３ａと巻線Ｕ２２ｂとは、同じ方向に巻き回されている。他の巻線対も同様にして巻き回されている。

このように、第１の巻線群Ｕ１の巻線は、同相の第２の巻線群Ｕ２の巻線とは異なるスロット４に収容されるように巻き回されている。

Ｖ相の第１の巻線群Ｖ１及び第２の巻線群Ｖ２は、Ｕ相の第１の巻線群Ｕ１及び第２の巻線群Ｕ２と４スロットずらされて、第１の巻線群Ｕ１及び第２の巻線群Ｕ２と同様に巻き回される。

Ｗ相の第１の巻線群Ｗ１及び第２の巻線群Ｗ２は、Ｖ相の第１の巻線群Ｖ１及び第２の巻線群Ｖ２と４スロットずらされて、第１の巻線群Ｕ１及び第２の巻線群Ｕ２と同様に巻き回される。

次に、図５から図１１を参照して、本実施例に係る固定子コイル１０の構成について説明する。

図５に示すように、固定子コイル１０は、複数のセグメントコイル１１を有する。各セグメントコイル１１は、上述した各巻線を構成している。したがって、セグメントコイル１１は、複数で１組とされ、当該１組のセグメントコイル１１によってＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線のそれぞれを構成する。すなわち、複数で１組のセグメントコイル１１は、複数相分、本実施例においてはＵ相、Ｖ相及びＷ相に対応して三相分設けられている。

セグメントコイル１１は、断面が長方形状の平角線をエッジワイズ曲げしたものから構成されている。「エッジワイズ曲げ」とは、平角線を曲げにくい方向に曲げる、すなわち平角線の断面の短辺を軸に曲げることをいう。

図６は、固定子１のスロット４に収容されたＵ相のセグメントコイル１１を示しており、Ｕ相の各セグメントコイル１１の収容部分が視認できるように軸方向に固定子コア２の一部を省略している。

図６に示すように、セグメントコイル１１は、一対のスロット収容部１２と、コイルエンド１３とを含んで構成されている。

一対のスロット収容部１２は、それぞれ異なるスロット４に収容される部分である。コイルエンド１３は、一対のスロット収容部１２同士を接続し、一対のスロット収容部１２から軸方向に突出している部分である。コイルエンド１３は、エッジワイズ曲げによってＵ字状に曲げられており、固定子コア２の軸方向の一方の端面２ａからスロット４の外部に露出している。

図７に示すように、各セグメントコイル１１は、周方向に重なるように配置され、径方向に２列に並んで配置されている。以下、径方向の外方側に配置されたセグメントコイル１１をセグメントコイル１１Ａといい、径方向の内側に配置されたセグメントコイル１１をセグメントコイル１１Ｂという。

また、以下において、セグメントコイル１１Ａとセグメントコイル１１Ｂとを区別せず、単にセグメントコイル１１というときは、セグメントコイル１１Ａ及びセグメントコイル１１Ｂの両方を含むものとする。

セグメントコイル１１Ａ及びセグメントコイル１１Ｂは、それぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相に対応して三相分設けられている。セグメントコイル１１Ａとセグメントコイル１１Ｂとには、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の電流が並列に流れるようになっている。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、セグメントコイル１１Ａを示したものであり、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、セグメントコイル１１Ｂを示したものである。図８及び図９に示すように、セグメントコイル１１Ａとセグメントコイル１１Ｂとは、コイルエンド１３の形状が異なる。以下、セグメントコイル１１Ａのコイルエンドをコイルエンド１３Ａといい、セグメントコイル１１Ｂのコイルエンドをコイルエンド１３Ｂという。

また、以下において、コイルエンド１３Ａとコイルエンド１３Ｂとを区別せず、単にコイルエンド１３というときは、コイルエンド１３Ａ及びコイルエンド１３Ｂの両方を含むものとする。

図８及び図９に示すように、セグメントコイル１１の一対のスロット収容部１２は、スロット４（図７参照）の径方向の内方側に配置される内側スロット収容部１２ａと、内側スロット収容部１２ａよりもスロット４の径方向の外方側に配置される外側スロット収容部１２ｂとを有している。

図８（ａ）及び図９（ａ）においては、図中、下方側が径方向の内方側を示し、上方側が径方向の外方側を示している。図８（ｂ）及び図９（ｂ）においては、図中、紙面に対して手前側が径方向の内方側を示し、紙面に対して奥側が径方向の外方側を示している。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、コイルエンド１３Ａは、頂部３０と、内側コイル片３１と、外側コイル片３２とを有している。頂部３０は、軸方向の端部に設けられている。コイルエンド１３Ａの軸方向の端部とは、軸方向に突出したコイルエンド１３Ａの頂点を含む頂点近傍をいう。

内側コイル片３１は、頂部３０と内側スロット収容部１２ａとを接続するものである。外側コイル片３２は、頂部３０と外側スロット収容部１２ｂとを接続するものである。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、コイルエンド１３Ｂは、頂部４０と、内側コイル片４１と、外側コイル片４２とを有している。頂部４０は、軸方向の端部に設けられている。コイルエンド１３Ｂの軸方向の端部とは、軸方向に突出したコイルエンド１３Ｂの頂点を含む頂点近傍をいう。

内側コイル片４１は、頂部４０と内側スロット収容部１２ａとを接続するものである。外側コイル片４２は、頂部４０と外側スロット収容部１２ｂとを接続するものである。

図７に示すように、複数のコイルエンド１３Ａは、周方向に整列して配置されてコイルエンド層５０Ａを形成している。また、複数のコイルエンド１３Ｂは、周方向に整列して配置されてコイルエンド層５０Ｂを形成している。

図７及び図１０に示すように、コイルエンド層５０Ａは、周方向に隣接するコイルエンド１３Ａの内側コイル片３１同士が軸方向に重なるように配置され、かつ周方向に隣接するコイルエンド１３Ａの外側コイル片３２同士が軸方向に重なるように配置されている。

コイルエンド層５０Ｂは、周方向に隣接するコイルエンド１３Ｂの内側コイル片４１同士が軸方向に重なるように配置され、かつ周方向に隣接するコイルエンド１３Ｂの外側コイル片４２同士が軸方向に重なるように配置されている。

図７に示すように、径方向に並んで配置されたコイルエンド層５０Ａとコイルエンド層５０Ｂとは、１組のコイルエンド対６０を構成している。すなわち、本実施例の固定子コイル１０においては、コイルエンド層が径方向に２つ並べられることにより１組のコイルエンド対６０を構成している。

コイルエンド層５０Ａは、コイルエンド層５０Ｂに対して径方向の外方側に配置されている。コイルエンド層５０Ｂは、コイルエンド層５０Ａに対して径方向の内方側に配置されている。本実施例のコイルエンド層５０Ａは、本発明における外側コイルエンド層を構成する。本実施例のコイルエンド層５０Ｂは、本発明における内側コイルエンド層を構成する。

本実施例の固定子コイル１０は、コイルエンド対６０が径方向に１組設けられた構成であるが、コイルエンド対６０が径方向に複数組、設けられた構成であってもよい。コイルエンド対６０の増やし方としては、例えば本実施例のコイルエンド対６０に対して径方向の内方側及び外方側にそれぞれ１つずつコイルエンド層を追加していくことにより２組目以上のコイルエンド対を形成していく第１の方法と、本実施例のコイルエンド対６０に対して径方向の内方側又は外方側にコイルエンド対を並べていく第２の方法とがある。

第１の方法及び第２の方法のいずれであっても、偶数層のコイルエンド層が形成されるため、径方向に隣接する２つのコイルエンド層を１組のコイルエンド対とすれば本発明を適用可能である。

コイルエンド対６０は、径方向の外方側に突出する第１突出部６１と、径方向の内方側に突出する第２突出部６２とを有している。第１突出部６１と第２突出部６２とは、互いに径方向の反対側に向けて突出している。

図８（ａ）に示すように、第１突出部６１は、径方向の外方側に設けられたコイルエンド１３Ａの頂部３０に設けられている。第１突出部６１は、コイルエンド１３Ａの頂部３０をフラットワイズ曲げによって径方向の外方側に向けて突出するように形成されている。フラットワイズ曲げとは、平角線を曲げやすい方向へ曲げる、すなわち平角線の断面の長辺を軸に曲げることをいう。

コイルエンド１３Ａの頂部３０は、第１屈曲部７１と、第２屈曲部７２とを有している。第１屈曲部７１は、内側コイル片３１から径方向の外方側に向けて屈曲して第１突出部６１の周方向の一端６１ａに接続されている。第２屈曲部７２は、外側コイル片３２から径方向の外方側に向けて屈曲して第１突出部６１の周方向の他端６１ｂに接続されている。

図９（ａ）に示すように、第２突出部６２は、径方向の内方側に設けられたコイルエンド１３Ｂの頂部４０に設けられている。第２突出部６２は、コイルエンド１３Ｂの頂部４０をフラットワイズ曲げによって径方向の内方側に向けて突出するように形成されている。

コイルエンド１３Ｂの頂部４０は、第３屈曲部７３と、第４屈曲部７４とを有している。第３屈曲部７３は、内側コイル片４１から径方向の内方側に向けて屈曲して第２突出部６２の周方向の一端６２ａに接続されている。第４屈曲部７４は、外側コイル片４２から径方向の内方側に向けて屈曲して第２突出部６２の周方向の他端６２ｂに接続されている。

本実施例の固定子コイル１０は、コイルエンド層５０Ａを構成するコイルエンド１３Ａ、及びコイルエンド層５０Ｂを構成するコイルエンド１３Ｂがそれぞれ次の関係を満たす寸法に設定されている。

図８（ａ）に示すように、コイルエンド１３Ａにおいて、内側コイル片３１の径方向の内方側の端面３１ａと第１突出部６１の径方向の内方側の端面６１ｃとの間の径方向の寸法をＤ１、内側コイル片３１の径方向の寸法をＷ１とする。

図９（ａ）に示すように、コイルエンド１３Ｂにおいて、外側コイル片４２の径方向の外方側の端面４２ａと第２突出部６２の径方向の外方側の端面６２ｃとの間の径方向の寸法をＤ２、外側コイル片４２の径方向の寸法をＷ２とする。

本実施例の固定子コイル１０は、上述した各寸法をそれぞれＤ１、Ｗ１、Ｄ２、Ｗ２としたとき、「Ｄ１＞Ｗ１かつＤ２＞Ｗ２」の関係を満たすようにコイルエンド１３Ａ及びコイルエンド１３Ｂの寸法が設定されている。

これにより、本実施例の固定子コイル１０は、後述するように、コイルエンド層５０Ａ及びコイルエンド層５０Ｂにおいて第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間Ｇ２がそれぞれ形成される。

このため、コイルエンド層５０Ａにおいては、周方向に隣接する一方のコイルエンド１３Ａの第１突出部６１の径方向の内方側の端面６１ｃと他方のコイルエンド１３Ａの内側コイル片３１の径方向の外方側の端面３１ｂとの接触を回避しやすくなる。

コイルエンド層５０Ｂにおいては、周方向に隣接する一方のコイルエンド１３Ｂの第２突出部６２の径方向の外方側の端面６２ｃと他方のコイルエンド１３Ｂの外側コイル片４２の径方向の内方側の端面４２ｂとの接触を回避しやすくなる。

図７に示すように、コイルエンド層５０Ａにおいて、周方向に隣接するコイルエンド１３Ａのうち一方のコイルエンド１３Ａの第１突出部６１と、他方のコイルエンド１３Ａの内側コイル片３１との間には、第１の隙間Ｇ１が形成されている。

コイルエンド層５０Ｂにおいて、周方向に隣接するコイルエンド１３Ｂのうち一方のコイルエンド１３Ｂの第２突出部６２と、他方のコイルエンド１３Ｂの外側コイル片４２との間には、第２の隙間Ｇ２が形成されている。

第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間Ｇ２は、スロット４に対して軸方向に重なるように配置されている。このため、本実施例の固定子コイル１０は、固定子コア２に各セグメントコイル１１を配置した後、ワニスを塗布する絶縁工程において次の効果を得ることができる。前述の絶縁工程は、コイルエンド１３が上方を向くように固定子コア２を垂直に立てた状態でコイルエンド１３の上方から各セグメントコイル１１にワニスを塗布するものである。

本実施例の固定子コイル１０は、絶縁工程においてコイルエンド１３の頂部３０及び頂部４０に付着したワニスが滴下するとき、滴下したワニスが固定子コア２の軸方向の端面２ａやティース３の軸方向の端面３ａではなくスロット４内に進入しやすい。

したがって、本実施例の固定子コイル１０は、固定子コア２の端面２ａやティース３の端面３ａにワニスが滴下して固定化し、固定化したワニスがコイルエンド１３への冷却空気の流れを妨げることを防止することができる。

次に、図１、図５、図６及び図１１を参照して、本実施例の固定子コイル１０の結線部８０について説明する。

図５に示すように、固定子コイル１０は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の各相巻線を構成するセグメントコイル１１のうち、同相の複数の結線側コイルエンド１５同士を接続する結線部８０を有している。

図５及び図６に示すように、結線側コイルエンド１５は、固定子コア２の軸方向の他方の端面２ｂからスロット４の外部に露出している。結線側コイルエンド１５は、コイルエンド１３に対して軸方向の反対側に設けられたコイルエンドである。

結線部８０は、径方向の外方側に設けられた外側結線部８０Ａと、径方向の内方側に設けられた内側結線部８０Ｂとからなる。結線部８０は、一対の結線用スロット収容部８２と、結線用第１コイルエンド８３と、結線用第２コイルエンド８４とを含んで構成されている。

一対の結線用スロット収容部８２は、互いに異なるスロット４に収容される。結線用第１コイルエンド８３は、一対の結線用スロット収容部８２同士を接続し、一対の結線用スロット収容部８２から軸方向に突出している。

図１に示すように、各結線用第１コイルエンド８３は、隣接する結線用第１コイルエンド８３同士が周方向に一部重なるように配置されている。また、図１１に示すように、各結線用第１コイルエンド８３は、固定子コア２の軸方向の一方の端面２ａからスロット４（図６参照）の外部に露出しており、軸方向に２つの結線用第１コイルエンド８３が重なるように配置されている。本実施例の結線用第１コイルエンド８３は、本発明における結線用コイルエンドを構成する。

図６に示すように、結線用第２コイルエンド８４は、固定子コア２の軸方向の他方の端面２ｂからスロット４の外部に露出している。結線用第２コイルエンド８４は、結線用第１コイルエンド８３に対して軸方向の反対側に設けられたコイルエンドである。

ここで、図１０に示すように、セグメントコイル１１が固定子１のスロット４に配置された場合に、固定子コア２の軸方向の一方の端面２ａから軸方向に突出するコイルエンド１３の高さは、Ｈ１に設定されている。

図１１に示すように、セグメントコイル１１が固定子１のスロット４に配置された場合に、固定子コア２の軸方向の一方の端面２ａから軸方向に突出する結線用第１コイルエンド８３の高さは、軸方向に重なる結線用第１コイルエンド８３で異なる。軸方向に重なる結線用第１コイルエンド８３のうち端面２ａに近い側の結線用第１コイルエンド８３の高さはＨ２に設定され、端面２ａから遠い側の結線用第１コイルエンド８３の高さはＨ３に設定されている。

本実施例においては、結線用第１コイルエンド８３の高さＨ２及びＨ３がコイルエンド１３の高さＨ１以下となるように、結線用第１コイルエンド８３及びコイルエンド１３の寸法が設定されている。本実施例では、端面２ａから遠い側の結線用第１コイルエンド８３の高さＨ３がコイルエンド１３の高さＨ１と同一である。

これにより、結線用第１コイルエンド８３がコイルエンド１３よりも軸方向に突出することがないため、固定子コイル１０の軸方向の寸法を短くでき、固定子１の軸長を短くすることができる。

図６及び図１１に示すように、結線用第１コイルエンド８３は、フラットワイズ曲げによって形成された屈曲部８３ａを有している。結線用第１コイルエンド８３は、屈曲部８３ａによって結線用スロット収容部８２に対して径方向の外方側にオフセットされている。このため、本実施例の固定子１は、径方向の外方側に位置する結線用第１コイルエンド８３よりも径方向の内方側に位置する結線用スロット収容部８２を収容できる径方向の位置までスロット４が形成されていればよい。したがって、本実施例の固定子１は、結線用第１コイルエンド８３の径方向の位置に合わせてスロット４を径方向に長く形成する必要がなく、スロット４の径方向の長さを小さくすることができる。これにより、固定子１の直径が小さくなる。

本実施例の固定子１は、固定子コア２の端面２ａから屈曲部８３ａまでの高さが、端面２ａから径方向の外方側に設けられたコイルエンド１３Ａの第１突出部６１までの高さよりも低くなるような位置に屈曲部８３ａが形成されているのが好ましい。この場合、コイルエンド１３Ａの第１突出部６１と結線用第１コイルエンド８３の屈曲部８３ａとを軸方向に重ねて配置できる。このため、本実施例の固定子１は、径方向の外方側に配置されたセグメントコイル１１Ａのスロット収容部１２と結線部８０の結線用スロット収容部８２とを径方向に近づけて配置できるので、スロット４の径方向の長さを小さくすることができる。この結果、固定子１の直径が小さくなる。

以上のように、本実施例に係る固定子コイルは、径方向の外方側に設けられたコイルエンド１３Ａの頂部３０に、径方向の外方側に突出する第１突出部６１が設けられ、かつ径方向の内方側に設けられたコイルエンド１３Ｂの頂部４０に、径方向の内方側に突出する第２突出部６２が設けられている。

このように、本実施例に係る固定子コイルは、第１突出部６１と第２突出部６２とが互いに径方向の反対側に向けて突出しているので、径方向に並べて配置したコイルエンド層５０Ａとコイルエンド層５０Ｂとを互いに近づけて配置することができる。

このため、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド層５０Ａを構成するコイルエンド１３Ａの内側コイル片３１と、コイルエンド層５０Ｂを構成するコイルエンド１３Ｂの内側コイル片４１との間の隙間を小さくすることができる。また、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド１３Ａの外側コイル片３２とコイルエンド１３Ｂの外側コイル片４２との間の隙間を小さくすることができる。

これにより、本実施例に係る固定子コイルは、固定子１のスロット４の径方向の径方向の寸法を短くでき、固定子１の直径を小さくすることができる。

また、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド１３Ａの頂部３０に第１突出部６１が設けられているので、複数のコイルエンド１３Ａを周方向に並べて配置したときに、周方向に隣接するコイルエンド１３Ａのうち一方のコイルエンド１３Ａの第１突出部６１と他方のコイルエンド１３Ａの内側コイル片３１との間に第１の隙間Ｇ１を形成することができる。

また、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド１３Ｂの頂部４０に第２突出部６２が設けられているので、複数のコイルエンド１３Ｂを周方向に並べて配置したときに、周方向に隣接するコイルエンド１３Ｂのうち一方のコイルエンド１３Ｂの第２突出部６２と他方のコイルエンド１３Ｂの外側コイル片４２との間に第２の隙間Ｇ２を形成することができる。

このように、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド層５０Ａ及びコイルエンド層５０Ｂにおいて第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間Ｇ２を有するので、セグメントコイル１１同士の干渉が抑制される。これにより、セグメントコイル１１に形成された絶縁被膜が劣化することを抑制することができる。この結果、本実施例に係る固定子コイルは、セグメントコイル１１における絶縁不良を抑制することができる。

また、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド層５０Ａ及びコイルエンド層５０Ｂにおいて第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間Ｇ２を有するので、第１の隙間Ｇ１及び第２の隙間Ｇ２を通じて、セグメントコイル１１を冷却するための冷却風やＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）を通しやすくすることができる。このため、本実施例に係る固定子コイルは、放熱効果を高めることができる。

また、本実施例に係る固定子コイルにおいて、コイルエンド層５０Ａの内径面及びコイルエンド層５０Ｂの外径面は、軸方向から見て略円弧状であり、かつ互いの曲率を略一致させている。具体的には、コイルエンド層５０Ａを構成する各コイルエンド１３Ａの内側コイル片３１の内径面と、コイルエンド層５０Ｂを構成する各コイルエンド１３Ｂの外側コイル片４２の外径面とが、略円弧状であり、かつ互いの曲率を一致させている。

このため、本実施例に係る固定子コイルは、コイルエンド層５０Ａの内径面とコイルエンド層５０Ｂの外径面との間の隙間、すなわち各コイルエンド１３Ａと各コイルエンド１３Ｂとを絶縁するための隙間の径方向の長さである絶縁距離を一定に設定でき、スロット４の径方向の寸法を短くできる。

また、本実施例に係る固定子コイルは、上述のようにスロット４の径方向の寸法を短くできるので、コイルエンド１３の結線部同士を接続する距離が短くなり結線作業を容易にすることができる。

なお、本実施例においては、セグメントコイル１１として、断面が長方形状の平角線を用いたが、これに限らず、セグメントコイル１１として、断面が円状の丸線を用いてもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 固定子
２ 固定子コア
２ａ、２ｂ 端面
３ ティース
４ スロット
１０ 固定子コイル
１１、１１Ａ、１１Ｂ セグメントコイル
１２ スロット収容部
１２ａ 内側スロット収容部
１２ｂ 外側スロット収容部
１３、１３Ａ、１３Ｂ コイルエンド
１５ 結線側コイルエンド
３０ 頂部
３１ 内側コイル片
３１ａ、３１ｂ 端面
３２ 外側コイル片
４０ 頂部
４１ 内側コイル片
４２ 外側コイル片
４２ａ、４２ｂ 端面
５０Ａ コイルエンド層（外側コイルエンド層）
５０Ｂ コイルエンド層（内側コイルエンド層）
６０ コイルエンド対
６１ 第１突出部
６１ａ 一端
６１ｂ 他端
６１ｃ 端面
６２ 第２突出部
６２ａ 一端
６２ｂ 他端
６２ｃ 端面
７１ 第１屈曲部
７２ 第２屈曲部
７３ 第３屈曲部
７４ 第４屈曲部
８０ 結線部
８０Ａ 外側結線部
８０Ｂ 内側結線部
８２ 結線用スロット収容部
８３ 結線用第１コイルエンド（結線用コイルエンド）
８３ａ 屈曲部
Ｇ１ 第１の隙間
Ｇ２ 第２の隙間

Claims (6)

1. 複数のスロットが形成された固定子に設けられ、前記スロットに配置される複数のセグメントコイルからなる固定子コイルであって、
   前記セグメントコイルは、
   異なるスロットにそれぞれ収容される一対のスロット収容部と、
   前記一対のスロット収容部同士を接続し、前記一対のスロット収容部から軸方向に突出したコイルエンドと、を有し、
   前記一対のスロット収容部は、
   前記スロットの径方向の内方側に配置される内側スロット収容部と、
   前記内側スロット収容部よりも前記スロットの径方向の外方側に配置される外側スロット収容部と、を有し、
   前記コイルエンドは、
   前記軸方向の端部に設けられた頂部と、
   前記頂部と前記内側スロット収容部とを接続する内側コイル片と、
   前記頂部と前記外側スロット収容部とを接続する外側コイル片と、を有し、
   複数の前記コイルエンドが周方向に整列して配置されてコイルエンド層を形成し、
   前記コイルエンド層は、
   前記周方向に隣接する前記コイルエンドの内側コイル片同士が前記軸方向に重なるように配置され、かつ、前記周方向に隣接する前記コイルエンドの外側コイル片同士が前記軸方向に重なるように配置されており、
   前記コイルエンド層を前記径方向に２つ並べて１組のコイルエンド対を構成し、
   前記コイルエンド対が前記径方向に少なくとも１組設けられており、
   前記１組のコイルエンド対は、
   前記径方向の外方側に配置され、前記コイルエンドの前記頂部が前記径方向の外方側に突出する第１突出部を有する外側コイルエンド層と、
   前記径方向の内方側に配置され、前記コイルエンドの前記頂部が前記径方向の内方側に突出する第２突出部を有する内側コイルエンド層と、により構成されることを特徴とする固定子コイル。
2. 前記外側コイルエンド層の前記コイルエンドが有する前記頂部は、
   前記内側コイル片から前記径方向の外方側に向けて屈曲して前記第１突出部の周方向の一端に接続される第１屈曲部と、
   前記外側コイル片から前記径方向の外方側に向けて屈曲して前記第１突出部の周方向の他端に接続される第２屈曲部と、を有し、
   前記内側コイルエンド層の前記コイルエンドが有する前記頂部は、
   前記内側コイル片から前記径方向の内方側に向けて屈曲して前記第２突出部の周方向の一端に接続される第３屈曲部と、
   前記外側コイル片から前記径方向の内方側に向けて屈曲して前記第２突出部の周方向の他端に接続される第４屈曲部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の固定子コイル。
3. 前記セグメントコイルは、平角線によって構成されており、
   前記外側コイルエンド層における、前記内側コイル片の前記径方向の内方側の端面と前記第１突出部の前記径方向の内方側の端面との間の前記径方向の寸法をＤ１、前記内側コイル片の前記径方向の寸法をＷ１とし、
   前記内側コイルエンド層における、前記外側コイル片の前記径方向の外方側の端面と前記第２突出部の前記径方向の外方側の端面との間の前記径方向の寸法をＤ２、前記外側コイル片の前記径方向の寸法をＷ２としたとき、
   Ｄ１＞Ｗ１かつＤ２＞Ｗ２を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定子コイル。
4. 前記外側コイルエンド層における、周方向に隣接する前記コイルエンドのうち一方のコイルエンドの前記第１突出部と他方のコイルエンドの前記内側コイル片との間には第１の隙間が形成されており、
   前記内側コイルエンド層における、周方向に隣接する前記コイルエンドのうち一方のコイルエンドの前記第２突出部と他方のコイルエンドの前記外側コイル片との間には第２の隙間が形成されており、
   前記第１の隙間及び前記第２の隙間は、前記スロットに対して前記軸方向に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固定子コイル。
5. 前記セグメントコイルを複数相分、有し、
   各相のセグメントコイルは、同相の複数のコイルエンド同士を接続する結線部によって接続されており、
   前記結線部は、
   前記スロットに収容される複数の結線用スロット収容部と、
   互いに異なる前記スロットに収容される一対の結線用スロット収容部同士を接続し、前記一対の結線用スロット収容部から軸方向に突出した結線用コイルエンドと、を有し、
   前記セグメントコイルが前記スロットに配置された場合に前記固定子の前記軸方向の端面から前記軸方向に突出する前記結線用コイルエンドの高さが前記端面から前記軸方向に突出する前記コイルエンドの高さ以下となるように、前記結線用コイルエンド及び前記コイルエンドの寸法が設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固定子コイル。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の固定子コイルを備えたことを特徴とする固定子。

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