JP2011234531A - 平角導体を用いた分布巻き固定子構造 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コアへの組付けを簡易化できる分布巻き固定子構造及び固定子製造方法の提供。
【解決手段】平角導体Ｄを巻回したコイル３０と、ティース２１を設けた固定子コア２０と、を備える分布巻き固定子１００において、コイル３０のうち内周側第１コイル３０Ａ１と、内周側第１コイル３０Ａ１と逆方向に巻回された内周側第２コイル３０Ａ２とが、渡り線部３４Ａを介して連続するように平角導体Ｄを巻回して形成された内周側コイル連続体３０Ａと、コイル３０のうち外周側第１コイル３０Ｂ１と、外周側第１コイル３０Ｂ１と逆方向に巻回された外周側第２コイル３０Ｂ２とが、渡り線部３４Ｂを介して連続するように平角導体Ｄを巻回して形成された外周側コイル連続体３０Ｂと、を備え、固定子コア２０に設けられたスロット２２内の外周側に、外周側コイル連続体３０Ｂが配設され、スロット２２内の内周側に内周側コイル連続体３０Ａが配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平角導体を用いた分布巻き固定子構造に関し、平角導体の巻回方法と接続方法を工夫することでより占積率を向上させる技術に関するものである。

ハイブリッドカー等のモータを駆動力に用いる自動車には、小型で高出力の駆動用モータが必要とされている。特にハイブリッドカーのエンジンルームは、エンジンとモータの両方を必要とする他、モータを制御するための機器を必要とするために狭く、モータの小型化及び高出力化が切望されている。
モータの小型化及び高出力化を図る為には、固定子に用いるコイルの占積率の向上が考えられる。コイルの占積率を向上させる為には、コイルに用いる導体の断面積を広くすることが考えられる。このため、平角導体を用いたコイルについて、色々研究がなされている。

特許文献１には、モータの固定子製作方法についての技術が開示されている。
平角導体をオーバル形状に曲げ加工しながら所定回数巻回した後、スロット内挿入部を個別にクランプして、一方を巻回方向と直交する方向に９０度回転させ、他方を反対側に９０度回転させて、コイルエンドにねじれ部を形成している。そして、ねじれ部を略平行配置しながらスロット内挿入部を順次所定スロットに挿入する。その後、コイルエンドに突出する端子部をバスバで結合して、固定子を完成させる。
平角導体をコイルに用いることで、コイルの占積率の向上を図ることができ、前述のねじれ部を形成する工程で、ねじれ部が固定子コアの軸方向に傾く為、固定子コア端面からの突出高さが小さくなって固定子の小型化に貢献できる。

特許文献２には、回転電機とその製造方法についての技術が開示されている。
コイルアセンブリは、同一平面で一列に内周から外周に巻回された形状に形成され、固定子スロット内に挿入される。コイルアセンブリは、コイルエンドに端子部が突出するように配置され、コイル同士が結合される。
こうすることで略同一形状のコイルを用いて分布巻きされた固定子を形成することが可能となる。

特許文献３には、回転電機についての技術が開示されている。
それぞれが複数のターン数を有するように巻回された２つの同相のコイルがお互いに渡り線で接続され、２つのコイルがなす周回の一部が互いに重なるように隣接したスロットに装着される。渡り線はスロットに納められている各コイルの二つのスロット内導線部分のうち、重なり部分にあるスロット内導線部の最内周のコイルから伸びている導線同士をコイルエンド部で接続している。

コイル同士の接続に関しては、連続した導線にて複数のコイルを形成する構成を採ることで、接合部分を減少させることが可能となる。前述した対となるコイル同士の渡り線部は短くすることができ、これら対となるコイルと同相のコイルは別途長い渡り線部を形成することで接続している。
このような構成によって、接合部分を減少させ、固定子の小型化に貢献すると共に、接合不良の発生を抑制する事が可能となる。

特開平１０−０６６３１４号公報 特開２００８−１２５２１２号公報 特開２００９−１９５００６号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載の技術により固定子を形成するにあたっては以下に説明する課題があると考えられる。
特許文献１及び特許文献２に記載の技術は、何れも固定子のコイルエンドにおいてコイル同士をバスバで接合する構成を採っている。
スロット数やコイル数は設計思想にもよるが、例えば１５個のコイルを用いて固定子を形成する場合には、特許文献１や特許文献２に記載の技術によれば３０カ所程度の接合箇所が必要となる。

このように接合箇所が多いと、溶接やロウ付けなど何れの方法を採るにせよ接合不良の問題が発生する虞が増大し、又コストダウンの妨げとなると考えられるため、あまり好ましくない。
一方、特許文献３に記載の方法であれば、上述した通りに同相のコイルは全て連続した導体で形成されているため、接合部分を減少させることが可能となる。
ただし、短い渡り線部と長い渡り線部の２タイプの渡り線部を形成する必要がある点と、構成上渡り線部同士がクロスさせる必要があるので、固定子コアへの組付けが難しくなると言う問題がある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、固定子コアへの組付けを簡易化できる分布巻き固定子構造及び固定子製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による分布巻き固定子は、以下のような特徴を有する。
（１）平角導体を巻回したコイルと、前記コイルを内周側に設けたティースに配設される固定子コアと、を備える分布巻き固定子において、
前記コイルのうち内周側第１コイルと、前記内周側第１コイルと逆方向に巻回された内周側第２コイルとが、渡り線を介して連続するように前記平角導体を巻回して形成された内周側コイル連続体と、前記コイルのうち外周側第１コイルと、前記外周側第１コイルと逆方向に巻回された外周側第２コイルとが、渡り線を介して連続するように前記平角導体を巻回して形成された外周側コイル連続体と、を備え、前記固定子コアのティース間に設けられたスロット内の外周側に、前記外周側コイル連続体が配設され、前記スロット内の内周側に前記内周側コイル連続体が配設されることを特徴とする。

（２）（１）に記載の分布巻き固定子において、
前記内周側コイル連続体と、前記外周側コイル連続体とを並列に結線して１相を形成し、前記内周側コイル連続体に用いる前記平角導体の断面積が、前記外周側コイル連続体に用いる前記平角導体の断面積よりも小さいことを特徴とする。

（３）（１）に記載の分布巻き固定子において、
前記内周側コイル連続体と、前記外周側コイル連続体とを直列に結線して１相を形成し、前記内周側コイル連続体の前記内周側第１コイル及び前記内周側第２コイルの巻き数が、前記外周側コイル連続体の前記外周側第１コイル及び前記外周側第２コイルの巻き数よりも少ないことを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子製造方法は、以下のような特徴を有する。
（４）平角導体を巻回してコイルを作成し、前記コイルを固定子コアの有するティースに配設することで分布巻きの固定子を製造する固定子製造方法において、
前記平角導体をフラット巻きで順方向に巻回した第１コイルと、渡り線部を介して前記第１コイルと連続する、逆方向に巻回した第２コイルとを、同軸線上に形成し同軸コイル連続体を形成する工程と、前記同軸コイル連続体のうち、前記固定子コアに備えるスロットに挿入されるスロット内導線部を把持し、前記同軸コイル連続体を広げて内周側コイル連続体又は外周側コイル連続体を形成する工程と、形成された前記外周側コイル連続体の前記スロット内導線部を、前記固定子コアの有する前記スロットの外側に挿入し、前記内周側コイル連続体の前記スロット内導線部を前記スロットの内側に挿入する工程と、配設された前記内周側コイル連続体と前記外周側コイル連続体とを結線することで、１相分の前記コイルを形成する工程とを備えることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の一態様による分布巻き固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
上記（１）に記載される発明の態様は、平角導体を巻回したコイルと、コイルを内周側に設けたティースに配設される固定子コアと、を備える分布巻き固定子において、コイルのうち内周側第１コイルと、内周側第１コイルと逆方向に巻回された内周側第２コイルとが、渡り線を介して連続するように平角導体を巻回して形成された内周側コイル連続体と、コイルのうち外周側第１コイルと、外周側第１コイルと逆方向に巻回された外周側第２コイルとが、渡り線を介して連続するように平角導体を巻回して形成された外周側コイル連続体と、を備え、固定子コアのティース間に設けられたスロット内の外周側に、外周側コイル連続体が配設され、スロット内の内周側に内周側コイル連続体が配設されるものである。

内周側コイル連続体及び外周側コイル連続体は、それぞれ一続きの平角導体で形成されて１／２相分のコイルを有する。つまり、内周側コイル連続体及び外周側コイル連続体を接続することで１相分のコイルとなる。これを重ねて固定子を形成することで、複数相の固定子を形成することが可能となる。
つまり１／２相分のコイルを連続した平角導体で形成可能となるため、バスバとの接合部分を削減することが可能となる。

また、同相において隣り合う内周側第１コイルと内周側第２コイル、外周側第１コイルと外周側第２コイルとが逆方向に巻回されているという構成上、各相を順に固定子コアのコイルに挿入していくことで形成が可能となり、特許文献３に示すような渡り線部同士をクロスする必要がないため、より容易に固定子コアに組み付け可能である。

また、上記（２）に記載の発明の態様は、（１）に記載の分布巻き固定子において、内周側コイル連続体と、外周側コイル連続体とを並列に結線して１相を形成し、内周側コイル連続体に用いる前記平角導体の断面積が、外周側コイル連続体に用いる前記平角導体の断面積よりも小さく形成されている。
内周側コイル連続体に用いる平角導体の断面積が、外周側コイル連続体に用いる平角導体の断面積よりも小さく形成され、並列に結線されて１相を形成することで、線間の電気抵抗差の低減を図ることが可能となる。この結果、循環電流の低減を図ることが可能となる。

内周側コイル連続体と外周側コイル連続体とは、固定子が円筒状に構成される関係で、同じ断面積の平角導体を用いて形成すると、外周側コイル連続体の方が形成するのに平角導体を長く必要とする分、電気抵抗が大きくなる。したがって、平行に接続すると循環電流を生じることになる。
しかしながら、平角導体の断面積を変え、内周側コイル連続体に用いる断面積を小さくすることで、内周側コイル連続体と外周側コイル連続体との電気抵抗の差を少なくし、結果的に、循環電流の発生を抑えて固定子の出力向上に貢献することが可能となる。

また、上記（３）に記載の発明の態様は、（１）に記載の分布巻き固定子において、内周側コイル連続体と、外周側コイル連続体とを直列に結線して１相を形成し、内周側コイル連続体の内周側第１コイル及び内周側第２コイルの巻き数が、外周側コイル連続体の外周側第１コイル及び外周側第２コイルの巻き数よりも少なく形成されている。
内周側コイル連続体と外周側コイル連続体とを直列に結線して１相を形成することで、内周側コイル連続体と外周側コイル連続体との電気抵抗の差は問題とならなくなる。その結果、内周側コイル連続体に用いる内周側第１コイルと内周側第２コイルとの巻数を少なくし、外周側コイル連続体に用いる外周側第１コイルと外周側第２コイルとの巻数を多くすることが可能となる。

内周側に配置するコイルよりも外周側に配置するコイルの巻数を多くすることで、組み付けスペースの向上を図る事が可能となる。
これは、コイルをコイルエンドで捻って内周側コイル連続体と外周側コイル連続体とを形成しているため、捻り部分の形状によっては干渉の問題が発生する。しかしながら、巻回数を変えることで、この干渉を回避し易くなる。よって、固定子のコイルエンドの成形がし易くなるメリットが得られる。

また、このような特徴を有する本発明の一態様による固定子製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
上記（４）に記載の発明の態様は、平角導体を巻回してコイルを作成し、コイルを固定子コアの有するティースに配設することで分布巻きの固定子を製造する固定子製造方法において、平角導体をフラット巻きで順方向に巻回した第１コイルと、渡り線部を介して第１コイルと連続する、逆方向に巻回した第２コイルとを、同軸線上に形成し同軸コイル連続体を形成する工程と、同軸コイル連続体のうち、固定子コアに備えるスロットに挿入されるスロット内導線部を把持し同軸コイル連続体を広げて内周側コイル連続体又は外周側コイル連続体を形成する工程と、形成された外周側コイル連続体の前記スロット内導線部を、固定子コアの有するスロットの外側に挿入し、内周側コイル連続体の前記スロット内導線部をスロットの内側に挿入する工程と、配設された内周側コイル連続体と外周側コイル連続体とを結線することで、１相分のコイルを形成する工程とを備えるものである。

平角導体をフラット巻きして同軸コイル連続体を形成した後、スロット内導線部を保持して変形させるという手法を採ることで、固定子コアに挿入する内側コイル連続体及び外側コイル連続体を容易に形成することが可能である。
そして、内側コイル連続体と外側コイル連続体とを電気的に結合することで１相分のコイルを形成するので、固定子のコイルエンドに必要な接合部分を削減することが可能となる。

第１施形態の、固定子の上面模式図である。 第１施形態の、内周側に配置されるコイルの平面図である。 第１施形態の、外周側に配置されるコイルの平面図である。 第１施形態の、固定子コアにコイルを挿入した際の断面図である。 第１施形態の、Ｕ相だけを固定子に挿入した平面図である。 第１施形態の、Ｖ相だけを固定子に挿入した平面図である。 第１施形態の、Ｗ相だけを固定子に挿入した平面図である。 第１施形態の、平角導体を巻回した同軸コイル連続体の斜視図である。 第１施形態の、平角導体を巻回した同軸コイル連続体の上面模式図である。 第１施形態の、同軸コイル連続体を開いていく様子の上面模式図である。 第１施形態の、固定子の上面から見た部分略図である。 第１施形態の、固定子のコイル結線図である。 第２施形態の、固定子の上面模式図である。 第２施形態の、固定子のコイル結線図である。 第２施形態の、固定子のコイル断面図である。

まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態の固定子の上面模式図を示す。
固定子１００は、固定子コア２０とコイル３０とを備えて成されている。固定子コア２０は、プレス加工で所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を、複数枚重ねて形成されている。固定子コア２０は略円筒状に形成されており、内周側に突出するティース２１、及びティース２１の間に配置されるスロット２２を備えている。なお、図示されていないがインシュレータ５５もスロット２２に備えている。

図２に、内周側に配置されるコイルの平面図を示す。
図３に、外周側に配置されるコイルの平面図を示す。
コイル３０は、銅などの導電性の良い金属を用いた平角導体の周囲に絶縁被覆をしたものを用いて巻回されており、同相のコイル３０は連続的に形成されている。図２には内周側コイル連続体３０Ａが示され、図３には外周側コイル連続体３０Ｂが示され、それぞれ１／２相を形成する。ここでいう内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂはコイル３０が複数連続して形成されたものを指す。
内周側コイル連続体３０Ａは、第１スロット内導線部３１Ａと第２スロット内導線部３２Ａを備えており、第１スロット内導線部３１Ａ及び第２スロット内導線部３２Ａは、コイルエンド３３Ａで接続されている。コイルエンド３３Ａは第１スロット内導線部３１Ａ及び第２スロット内導線部３２Ａに対して９０度捻られた状態である。

内周側第１コイル３０Ａ１と内周側第２コイル３０Ａ２とは渡り線部３４Ａで接続される。コイル端子部３５Ａは、内周側コイル連続体３０Ａの両端部に設けられる。
内周側第１コイル３０Ａ１と内周側第２コイル３０Ａ２は、内周側コイル連続体３０Ａにおいて隣り合わせになるように交互に配置され、平角導体Ｄの巻回される方向が異なる。内周側第１コイル３０Ａ１は平角導体Ｄが逆時計回りに巻回され、内周側第２コイル３０Ａ２は平角導体Ｄが時計回りに形成されている。

外周側コイル連続体３０Ｂについても、内周側コイル連続体３０Ａとほぼ同様の構成である。外周側第１コイル３０Ｂ１と外周側第２コイル３０Ｂ２とを備え、第１スロット内導線部３１Ｂ、第２スロット内導線部３２Ｂ、コイルエンド３３Ｂ、渡り線部３４Ｂ及びコイル端子部３５Ｂを備えている。なお、以降特に指示無くコイル３０と言う場合は、内周側第１コイル３０Ａ１、内周側第２コイル３０Ａ２、外周側第１コイル３０Ｂ１、外周側第２コイル３０Ｂ２の何れか或いはそれに類するもの、又はそれら全てを指すものとする。
図４に、固定子コアにコイルを挿入した際の断面図を示す。
これら、内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂに備えられる、第１スロット内導線部３１Ａ、第２スロット内導線部３２Ａ、第１スロット内導線部３１Ｂ、第２スロット内導線部３２Ｂが、固定子コア２０に形成されたスロット２２に挿入されて、固定子１００が形成される。

スロット２２の内周側には内周側コイル連続体３０Ａが挿入され、スロット２２の外周側には外周側コイル連続体３０Ｂが挿入される。図４に示すようにＵ相はＵ相内周側コイル連続体３０ＡＵ、Ｕ相外周側コイル連続体３０ＢＵがスロット２２に挿入され、Ｖ相はＶ相内周側コイル連続体３０ＡＶ、Ｖ相外周側コイル連続体３０ＢＶがスロット２２に挿入され、Ｗ相はＷ相内周側コイル連続体３０ＡＷ、Ｗ相外周側コイル連続体３０ＢＷがスロット２２に挿入される。
図５に、Ｕ相だけを固定子に挿入した平面図を示す。
図６に、Ｖ相だけを固定子に挿入した平面図を示す。
図７に、Ｗ相だけを固定子に挿入した平面図を示す。

内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂが固定子コア２０に配設される順番は、図５乃至図７に示す通りである。そして、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂを一組として１相を形成する。
よって、固定子コア２０の内周側から、Ｕ相内周側コイル連続体３０ＡＵ、Ｖ相内周側コイル連続体３０ＡＶ、Ｗ相内周側コイル連続体３０ＡＷ、Ｗ相外周側コイル連続体３０ＢＷ、Ｖ相外周側コイル連続体３０ＢＶと並び、最外周にはＵ相外周側コイル連続体３０ＢＵが配置され、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂが接続される。
なお、図５乃至図７は分かり易いように相毎に分けて描いているが、実際には図１に示すような状態となる。

次に、第１実施形態のコイル３０の形成方法について説明する。
図８に、平角導体を巻回した同軸コイル連続体の斜視図を示す。
図９に、平角導体を巻回した同軸コイル連続体の上面模式図を示す。
第１実施形態に用いる平角導体Ｄは、内周側コイル連続体３０Ａよりも外周側コイル連続体３０Ｂの方が厚みの厚い平角導体Ｄを用いている。この平角導体Ｄを図示しない軸に対して同軸上にフラット巻きをし、同軸コイル連続体３００を形成する。
同軸コイル連続体３００は、第１同軸巻コイル３０１、第２同軸巻コイル３０２、第３同軸巻コイル３０３、第４同軸巻コイル３０４、第５同軸巻コイル３０５、第６同軸巻コイル３０６、第７同軸巻コイル３０７、及び第８同軸巻コイル３０８まで８つのコイル３０よりなる。隣り合うコイル同士、例えば第１同軸巻コイル３０１と第２同軸巻コイル３０２とは、図８に示すように逆向きに巻回されている。

また、隣り合うコイル同士は渡り線部３１１で繋がっており、例えば第１同軸巻コイル３０１と第２同軸巻コイル３０２とは、第１渡り線部３１１ａで繋がっている。
すなわち、同軸コイル連続体３００は第１同軸巻コイル３０１を図示しない軸に対してコイル端子部３５から巻回を開始して、第１同軸巻コイル３０１を内周から外周に重ねるように時計回りにフラット巻きをして形成した後、第１渡り線部３１１ａを介して第２同軸巻コイル３０２を巻回に移る。
第２同軸巻コイル３０２では内周方向から反時計回りにフラット巻きをして形成し、第２渡り線部３１１ｂを介して第３同軸巻コイル３０３の巻回に移る。第３同軸巻コイル３０３では第１同軸巻コイル３０１と同様に時計回りにフラット巻きを形成する。以降、これを繰り返して交互に時計回り、反時計回りに巻回し８つのコイルを形成する。

図１０に、同軸コイル連続体を開いていく様子を上面模式図に示す。
同軸コイル連続体３００は、第１同軸巻コイル３０１乃至第８同軸巻コイル３０８の８つのコイルが連続的に形成された後、図１０に示すように広げられる。
具体的には、スロット内導線部形成部３１５を保持具２００で回転しないように保持しながら、図８に示すような状態に同軸コイル連続体３００を広げていく。最終的には、同軸コイル連続体３００は、図２及び図３に示される内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂのように広げられる。

このように、同軸コイル連続体３００から内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂは形成され、その後、固定子コア２０に対して、Ｕ相外周側コイル連続体３０ＢＵを挿入し、Ｖ相外周側コイル連続体３０ＢＶ、Ｗ相外周側コイル連続体３０ＢＷ、Ｗ相内周側コイル連続体３０ＡＷ、Ｖ相内周側コイル連続体３０ＡＶの順で重ねて挿入し、最後にＵ相内周側コイル連続体３０ＡＵを挿入し、最内周に設置される。
そして、各相のコイル端子部３５Ａ及びコイル端子部３５Ｂを接合することで、分布巻きの固定子１００を形成する。

図１１に、固定子の上面から見た部分略図を示す。
固定子１００のスロット２２を１つ分だけ拡大した図を図１１に示す。図１と対応しているが、より拡大した図である。
このように、固定子１００の内周側から内周側コイル連続体３０Ａ又は外周側コイル連続体３０Ｂが、Ｕ相内周側コイル連続体３０ＡＵ、Ｖ相内周側コイル連続体３０ＡＶ、Ｗ相内周側コイル連続体３０ＡＷ、Ｗ相外周側コイル連続体３０ＢＷ、Ｖ相外周側コイル連続体３０ＢＶ、Ｕ相外周側コイル連続体３０ＢＵと整列することになる。Ｕ相内周側コイル連続体３０ＡＵとＶ相内周側コイル連続体３０ＡＶ、Ｖ相内周側コイル連続体３０ＡＶとＷ相内周側コイル連続体３０ＡＷ、Ｗ相外周側コイル連続体３０ＢＷとＶ相外周側コイル連続体３０ＢＶ、Ｖ相外周側コイル連続体３０ＢＶとＵ相外周側コイル連続体３０ＢＵの間には、図示しない相間絶縁紙が挿入されるが、Ｗ相内周側コイル連続体３０ＡＷとＷ相外周側コイル連続体３０ＢＷの間は、相間絶縁紙を必要としない。

前述したように、径方向に隣り合うコイル連続体の間に相間絶縁紙を挟む必要があるのでスロット２２の幅よりも若干広くコイル連続体が並んで固定子１００が形成される。
したがって、内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂのコイル３０の縦横比は１：３程度になるように設計されることが望ましい。なお、ここで言う縦とは平角導体Ｄの長辺側の長さに辺り、横は平角導体Ｄを所定の枚数重ねた幅にあたる。

図１２に、固定子のコイル結線図を示す。
固定子１００に用いる内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂは、図１２に示すように並列に接続されるように結線される。
前述したように、外周側コイル連続体３０Ｂに用いられる平角導体Ｄよりも、内周側コイル連続体３０Ａに用いられる平角導体Ｄの方が厚みは薄い。このため、外周側コイル連続体３０Ｂに用いる平角導体Ｄの方が電気抵抗は低く、内周側コイル連続体３０Ａに用いる平角導体Ｄの方が電気抵抗は高い。ただし、内周側コイル連続体３０Ａよりも外周側コイル連続体３０Ｂの方が外周側に配置される分だけ平角導体Ｄを長く必要とする。

このため、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂとを並列に結線すると、結果的に内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂの電気抵抗はほぼ等しくなるように設計されている。

第１実施形態の固定子１００は上述した構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
まず、コイルエンドでの接合箇所を削減できる点が挙げられる。
第１実施形態の固定子１００は、平角導体Ｄを巻回したコイル３０と、コイル３０を内周側に設けたティース２１に配設される固定子コア２０と、を備える分布巻き固定子１００において、コイル３０のうち内周側第１コイル３０Ａ１と、内周側第１コイル３０Ａ１と逆方向に巻回された内周側第２コイル３０Ａ２とが、渡り線部３４Ａを介して連続するように平角導体Ｄを巻回して形成された内周側コイル連続体３０Ａと、コイル３０のうち外周側第１コイル３０Ｂ１と、外周側第１コイル３０Ｂ１と逆方向に巻回された外周側第２コイル３０Ｂ２とが、渡り線部３４Ｂを介して連続するように平角導体Ｄを巻回して形成された外周側コイル連続体３０Ｂと、を備え、固定子コア２０のティース２１間に設けられたスロット２２内の外周側に、外周側コイル連続体３０Ｂが配設され、スロット２２内の内周側に内周側コイル連続体３０Ａが配設されるものである。

内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂは、それぞれ一続きの平角導体Ｄで形成されて１／２相分のコイル３０を有する。つまり、内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂをコイル端子部３５にて接続することで１相分のコイル３０となる。これを重ねて固定子１００を形成することで、複数相の固定子１００を形成することが可能となる。
内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂにはそれぞれ８個分のコイル３０を用いるので、接合手法によってはそれぞれ１６カ所の接合部分を必要とすることになる。しかし、内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂを用いることで、接合箇所は１相あたり２カ所となり、接合部分を減らすことが可能となる。

課題にも示した通り、接合箇所が多いと接合不良が発生する虞が増大し、コストダウンの妨げとなる。
しかし、第１実施形態の固定子１００は、内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂのようなコイルを用いることで接合箇所を減らすことが可能となり、接合箇所を減らすことができるので、接合不良が発生する確率を低減できる。これにより、接合に用いる治具を簡略化することが可能となる。また、歩留まりの向上を図ることができるので、結果的にコストダウンに貢献することが可能である。

また、内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂを単純に積み重ねることで固定子１００の相を形成することができるので、製造方法の単純化を図ることが可能となる点が挙げられる。
内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂは、お互いに逆向きに巻回されたコイル３０が隣接するように形成されている。内周側コイル連続体３０Ａであれば、内周側第１コイル３０Ａ１と内周側第２コイル３０Ａ２とは平角導体Ｄが逆方向に巻回され、内周側第２コイル３０Ａ２と内周側第３コイル３０Ａ３とも平角導体Ｄは逆方向に巻回されている。外周側コイル連続体３０Ｂについても同様である。

このような構成となっているため、同相で隣り合うスロット２２に挿入されるコイル端子部３５に流れる電流は同じ方向となる。したがって、所定の磁界を発生させることができる。
したがって、単純に内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂを重ね合わせて所定の磁界を発生する電気回路が形成することができ、固定子１００として用いることが可能となる。
つまり、特許文献３に示されるような固定子１００の製造方法を用いると、相間で平角導体Ｄがクロスする部分を必要とするが、第１実施形態の固定子１００では、その必要が無くなり、製造が容易になる。

また、外周側コイル連続体３０Ｂに比べて内周側コイル連続体３０Ａは、周方向に隣り合うコイル３０同士の間隔が狭い。しかしながら、外周側コイル連続体３０Ｂに比べて内周側コイル連続体３０Ａの方が平角導体Ｄの厚みを薄くしていることから、お互いの干渉を避けることが容易になる。

また、前述の図１２に示すように並列に結線されるにあたり、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂとに用いる平角導体Ｄの厚みを変えているため、同相内での循環電流が発生しにくくなる。
このため、固定子１００の出力の向上に寄与することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態の固定子１００の構成と類似しているが、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂの配列が異なり、結線方法も異なる。又、固定子コアの形態も若干異なる。以下に異なる点について説明する。
図１３に、第２施形態の、固定子の上面模式図を示す。
第１実施形態の固定子１００とは異なり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が順に並んでいる。つまり、固定子１００の内周側からＷ相内周側コイル連続体３０ＡＷ、Ｖ相内周側コイル連続体３０ＡＶ、Ｕ相内周側コイル連続体３０ＡＵ、Ｗ相外周側コイル連続体３０ＢＷ、Ｖ相外周側コイル連続体３０ＢＶが並び、最外周にはＵ相外周側コイル連続体３０ＢＵが配置されている。

また、第１実施形態は固定子コア２０を用いていたのに対して、第２実施形態では分割型固定子コア２５を用いている。ただし、電磁鋼板を積層して形成する点は変わらない。分割型固定子コア２５は内周側に２つのティース２１を備え、隣り合うティース２１の間にスロット２２を１つ備えている。また、隣り合う分割型固定子コア２５との間にスロット２２を備える。つまり、分割型固定子コア２５はスロット２２の底部分で２分割されている。また、図示はしていないが、分割型固定子コア２５を円筒状に配置した上で、アウターリングを嵌めて分割型固定子コア２５を保持している。

図１４に、固定子のコイル結線図を示す。
第２実施形態の固定子１００は、図１４に示すように内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂとが直列に結線されている。そして、内周側コイル連続体３０Ａに比べて外周側コイル連続体３０Ｂの巻き数は多く設定されている。具体的には、内周側コイル連続体３０Ａが平角導体Ｄを４周、外周側コイル連続体３０Ｂが平角導体Ｄを６周巻回し、形成されている。

第２実施形態は上記構成であるので、以下に説明する作用効果を奏する。
まず、固定子１００のコイルエンド部分でのコイル３０同士の干渉が抑えられる点が挙げられる。
第２実施形態の固定子１００は、内周側コイル連続体３０Ａと、外周側コイル連続体３０Ｂとを直列に結線して１相を形成し、内周側コイル連続体３０Ａの内周側第１コイル３０Ａ１及び内周側第２コイル３０Ａ２の巻き数が、外周側コイル連続体３０Ｂの外周側第１コイル３０Ｂ１及び外周側第２コイル３０Ｂ２の巻き数よりも少なく構成されている。

図１５に、固定子のコイル断面図を示す。
内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂとは、前述したように配置可能なスペースが異なる。内周側コイル連続体３０Ａが固定子１００の内周側に配置されるのに対して、外周側コイル連続体３０Ｂは外周側に配置される。したがって、内周側コイル連続体３０Ａの周方向のスペースは、外周側コイル連続体３０Ｂの周方向のスペースに比べて狭くなる。
内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂとは、図１４に示されるように直列に結線されるので、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂの巻回数を変えても並列に結線した場合の時のような循環電流の問題は生じない。

したがって、周方向の幅の制約の大きい内周側コイル連続体３０Ａの巻き数を減らすことで、コイル３０同士の干渉を避けることが可能となる。
周方向に隣り合うコイル３０同士は、隣り合うスロット２２に配置される。したがって、隣り合うコイル３０同士の膨らみが許されるのはティース２１の幅分だけ、ということになる。図２及び図３に示通り、コイル３０のコイルエンド部分が、最も左右で干渉する可能性が大きくなる。これは、コイル３０をフラット巻きした上で、同軸コイル連続体３００を広げることで、第１スロット内導線部３１Ａ、及び第２スロット内導線部３２Ａと、コイルエンド３３Ａとは９０度捻られた関係となる。

したがって、コイルエンド３３Ａと第１スロット内導線部３１Ａ、コイルエンド３３Ａと第２スロット内導線部３２Ａとの繋ぎとなるコーナー部分で捻りの影響を受けて膨らむ形状となる。この膨らみはコイルエンド３３Ａの厚みと同等の幅が必要となる。外周側コイル連続体３０Ｂについても同じ条件である。図１５には固定子１００のコイルエンドにおける内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂの厚みに差が生じている状態が示されている。
第２実施形態では、内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂを直列に結線し、内周側コイル連続体３０Ａの巻回数を減らすことで、コイルエンド３３Ａの厚みを減らし、この干渉を回避することが可能となる。

なお、第１実施形態においても内周側コイル連続体３０Ａと外周側コイル連続体３０Ｂとに用いる平角導体Ｄの厚みを変更することで干渉回避の効果が得られているが、第１実施形態の場合は循環電流の問題から厚みが決定されるので、第２実施形態の固定子１００の方がより干渉回避のコントロールはし易いといえる。
設計条件によって適宜選択すべきである。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記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変更することにより実施することもできる。
例えば、第１実施形態や第２実施形態には具体的にコイル３０の巻回数や内周側コイル連続体３０Ａ及び外周側コイル連続体３０Ｂに用いるコイル３０の数などが示されているが、これを変更することを妨げない。

また、例示されている材質や、固定子コア２０を用いるか分割型固定子コア２５を用いるか、といった選択についても、特に限定されるものではない。さらにインシュレータ５５や図示しない相間絶縁紙を用いた固定子１００を示しているが、平角導体Ｄの絶縁被覆を部分的に厚くする、或いは全体的に厚くするなどの方法によって、これらの絶縁紙を排除する等の設計変更の範囲での変更をすることを妨げない。
また、第１実施形態及び第２実施形態ではフラット曲げ加工のコイル３０を用いているが、エッジワイズ曲げ加工をしたコイルを用いることを妨げない。

２１ ティース
２２ スロット
２５ 分割型固定子コア
３０ コイル
３０Ａ 内周側コイル連続体
３０Ａ１ 内周側第１コイル
３０Ａ２ 内周側第２コイル
３０Ａ３ 内周側第３コイル
３０Ｂ 外周側コイル連続体
３０Ｂ１ 外周側第１コイル
３０Ｂ２ 外周側第２コイル
３１Ａ 第１スロット内導線部
３１Ｂ 第１スロット内導線部
３２Ａ 第２スロット内導線部
３２Ｂ 第２スロット内導線部
３４Ａ 渡り線部
３４Ｂ 渡り線部
３５ コイル端子部
５５ インシュレータ
１００ 固定子
２００ 保持具
３００ 同軸コイル連続体
３１１ 渡り線部
３１１ａ 第１渡り線部
３１１ｂ 第２渡り線部
３１５ スロット内導線部形成部
Ｄ 平角導体

Claims (4)

1. 平角導体を巻回したコイルと、前記コイルを内周側に設けたティースに配設される固定子コアと、を備える分布巻き固定子において、
   前記コイルのうち内周側第１コイルと、前記内周側第１コイルと逆方向に巻回された内周側第２コイルとが、渡り線を介して連続するように前記平角導体を巻回して形成された内周側コイル連続体と、
   前記コイルのうち外周側第１コイルと、前記外周側第１コイルと逆方向に巻回された外周側第２コイルとが、渡り線を介して連続するように前記平角導体を巻回して形成された外周側コイル連続体と、
   を備え、
   前記固定子コアのティース間に設けられたスロット内の外周側に、前記外周側コイル連続体が配設され、前記スロット内の内周側に前記内周側コイル連続体が配設されることを特徴とする分布巻き固定子。
2. 請求項１に記載の分布巻き固定子において、
   前記内周側コイル連続体と、前記外周側コイル連続体とを並列に結線して１相を形成し、前記内周側コイル連続体に用いる前記平角導体の断面積が、前記外周側コイル連続体に用いる前記平角導体の断面積よりも小さいことを特徴とする分布巻き固定子。
3. 請求項１に記載の分布巻き固定子において、
   前記内周側コイル連続体と、前記外周側コイル連続体とを直列に結線して１相を形成し、前記内周側コイル連続体の前記内周側第１コイル及び前記内周側第２コイルの巻き数が、前記外周側コイル連続体の前記外周側第１コイル及び前記外周側第２コイルの巻き数よりも少ないことを特徴とする分布巻き固定子。
4. 平角導体を巻回してコイルを作成し、前記コイルを固定子コアの有するティースに配設することで分布巻きの固定子を製造する固定子製造方法において、
   前記平角導体をフラット巻きで順方向に巻回した第１コイルと、渡り線部を介して前記第１コイルと連続する、逆方向に巻回した第２コイルとを、同軸線上に形成し同軸コイル連続体を形成する工程と、
   前記同軸コイル連続体のうち、前記固定子コアに備えるスロットに挿入されるスロット内導線部を把持し、前記同軸コイル連続体を広げて内周側コイル連続体又は外周側コイル連続体を形成する工程と、
   形成された前記外周側コイル連続体の前記スロット内導線部を、前記固定子コアの有する前記スロットの外側に挿入し、前記内周側コイル連続体の前記スロット内導線部を前記スロットの内側に挿入する工程と、
   配設された前記内周側コイル連続体と前記外周側コイル連続体とを結線することで、１相分の前記コイルを形成する工程とを備えることを特徴とする固定子製造方法。

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