JP5354302B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両に搭載される回転電機の固定子に関する。

回転電機の固定子として、例えば特許文献１に開示されているように、周方向に配列された複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記スロットに挿入配置された複数のセグメント導体が直列に接続されてなる複数の相巻線を有する固定子巻線と、を備えたものが知られている。

固定子巻線を構成する各相巻線１４３は、図２３（ｂ）に示す結線図のように、複数のセグメント導体１４１が直列に接続されており、固定子コア１３０の各スロット１３１には、図２３（ａ）に示すように、１つの相の相巻線１４３を構成する複数のセグメント導体１４１が径方向に並んだ状態で挿入配置されている。この場合、１スロット当たり４ターンとされている。

また、特許文献２には、回転電機鉄心のスロット内に挿入される巻線導体であって、互いに圧着された複数の素線からなるほぼ矩形断面の束となるようにプレス成形された回転電機用巻線導体が開示されている。

特許第４１８６３１７号公報 特開２００２−２７６９３号公報

ところで、上記特許文献１に開示された回転電機では、固定子への通電時において、スロット１３１内の漏れ磁束が各相巻線１４３を構成するセグメント導体１４１を鎖交することで、図２４に示すように、セグメント導体１４１内に渦電流が発生する。特に、回転電機が高速・高トルクの負荷状態で運転されているときには、その渦電流によって大きな損失（ＡＣ銅損）が発生する。このようにしてＡＣ銅損が発生すると、セグメント導体１４１が発熱したり、モータ（回転電機）の小型化ができないなどの問題が生じる。

なお、特許文献１に開示された固定子巻線に、上記特許文献２に開示された巻線導体を適用することによって、渦電流の抑制が可能であると考えられるが、特許文献２に開示された巻線導体を適用する場合には、固定子巻線の製作が著しく困難になったり、コストの大幅な増大を招いたりするなどの問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コストの大幅な増大を招くこと無く簡単な構成で、漏れ磁束により発生する渦電流損を低減し得るようにした回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、周方向に配列された複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記スロットに挿入配置された複数のセグメント導体が直列に接続されてなる複数の相巻線を有する固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、前記セグメント導体は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）に分割されるとともに、分割された分割導体は、表面に電気的に絶縁する絶縁被膜を有し、前記相巻線は、分割されたＮ個の前記分割導体が並列になるようにして複数の前記分割導体が直列に接続され互いに並列に接続されたＮ本の分割相巻線により構成され、同じ相の前記相巻線が配置される前記スロットのうち電圧位相が異なる複数の前記スロットには、各該スロットにおいて発生する複数の前記分割導体の合計誘起電圧が同じになるように、Ｎ本の前記分割相巻線のそれぞれ直列に接続された前記分割導体が前記固定子コアの径方向に並んだ状態で混在していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、セグメント導体がＮ個に分割されるとともに、相巻線は、分割されたＮ個の分割導体が並列になるようにして複数の分割導体が直列に接続され互いに並列に接続されたＮ本の分割相巻線により構成されていることから、スロット内の漏れ磁束により発生する渦電流を低減することができる。即ち、本発明によれば、鎖交する漏れ磁束に対してセグメント導体をＮ個に分割している（図１１参照）ため、渦電流が通るパスの抵抗が等価的に高くなる（鎖交磁束に対する渦電流の通る距離が長くなる）ことで渦電流が減少する。そのため、渦電流により発生するＡＣ銅損を確実に低減することができる。特に、本願発明では、分割導体は、表面に電気的に絶縁する絶縁被膜を有するので、スロットに配置される各分割導体が表面に設けられた絶縁被膜で互いに電気的に絶縁されていることによって、スロット内の漏れ磁束により発生する渦電流をより確実に低減することができる。これにより、セグメント導体の発熱抑制やモータ（回転電機）の小型化が可能となる。なお、スロット内の漏れ磁束量は、本発明を適用した場合でも、従来の場合と変わらない。また、本発明によれば、固定子巻線の工法として、従来の分割されないセグメント導体を用いた固定子巻線の工法を利用できるため、大きなライン変更をする必要がなく、コストの大幅な増大を回避することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、電圧位相が異なるスロットにおいて、それぞれのスロットに配置された複数の分割導体の合計誘起電圧に差が生じないようにすることができる。これにより、互いに並列に接続されたＮ本の分割相巻線により構成された相巻線において、短絡電流（循環電流）が流れるのを防止することができる。

本発明において、セグメント導体は、セグメント導体の延伸方向に沿って切断され、同一形状の分割導体がＮ個形成されるように分割される。また、本発明では、Ｎの値が大きくなる程、スロット内の漏れ磁束により発生する渦電流をより大きく低減することが可能となる。しかし、Ｎの値が大きくなる程、分割導体の個数が増加し、分割相巻線（固定子巻線）の結線構造が複雑になる。よって、Ｎの値は、それらのバランスを考慮して決定するようにすればよい。

なお、本発明において、当該スロットに混在しているＮ本の分割相巻線のそれぞれの分割導体は、各スロットにおいて発生する複数の分割導体の合計電圧が同じになるように配置されていればよく、それぞれの分割導体の個数や配置位置は任意に設定することができる。

請求項２に記載の発明は、前記セグメント導体は、前記スロット内に発生する漏れ磁束の方向と直角な方向に前記分割導体の個数が増加するように分割されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、セグメント導体は、スロット内に発生する漏れ磁束の方向と直角な方向に分割導体の個数が増加するように分割されているので、漏れ磁束により発生する渦電流をより確実に低減することができる。

請求項３に記載の発明は、前記セグメント導体は、２個に分割されるとともに、前記相巻線は、分割された２個の分割導体が並列になるようにして複数の前記分割導体が直列に接続され互いに並列に接続された２本の分割相巻線により構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、セグメント導体が２個に分割され、相巻線が互いに並列に接続された２本の分割相巻線により構成されていることによって、渦電流により発生するＡＣ銅損の低減効果と、セグメント導体の分割数（分割導体の個数）の増加に伴う分割相巻線（固定子巻線）の結線構造の複雑化防止をバランス良く調整することができる。また、回転電機の高速回転時と低速回転時において発生する銅損をバランス良く低減することができる。

実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 実施形態に係る固定子のセグメント導体挿入側から見た斜視図である。 実施形態に係る固定子のセグメント導体溶接側から見た斜視図である。 実施形態に係る固定子巻線を構成する三相の相巻線のスロットへの配置状態を示す模式図である。 実施形態に係る固定子巻線を示す図であって、（ａ）は全体斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した部分斜視図である。 実施形態に係る固定子巻線の各相巻線を構成する分割導体の結線図である。 実施形態に係る固定子巻線において分割導体に渦電流が発生する様子を示す模式図である。 図６に示された１つの相の相巻線が配置されるスロットのうち電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置された第１及び第２分割相巻線のそれぞれの分割導体の配置位置を示す模式図である。 図８に示された２つのスロットＡ、Ｂに配置される第１及び第２分割相巻線の分割導体の結線図である。 図６に示された１つの相の相巻線を構成するセグメント導体のスロット内での配置位置を示す説明図である。 Ｕ相の相巻線の接続状態を示す巻線仕様図であって、（ａ）は第１分割相巻線の巻線仕様図であり、（ｂ）は第２分割相巻線の巻線仕様図である。 比較例１において電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置された第１及び第２分割相巻線のそれぞれの分割導体の配置位置を示す模式図である。 比較例１において図１２に示された２つのスロットＡ、Ｂに配置される第１及び第２分割相巻線の分割導体の結線図である。 比較例１において電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置されているセグメント導体の誘起電圧を示すグラフである。 変形例１において電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置された第１及び第２分割相巻線のそれぞれの分割導体の配置位置を示す模式図である。 変形例１において図１５に示された２つのスロットＡ、Ｂに配置される第１及び第２分割相巻線の分割導体の結線図である。 変形例２の説明図であって、（ａ）は固定子巻線が巻装された固定子コアの平面図であり、（ｂ）は電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置された第１及び第２分割相巻線のそれぞれの分割導体の配置位置を示す模式図である。 変形例２の説明図であって、（ａ）は１つの相の２並列に接続された１周分の相巻線の全体斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した部分斜視図である。 ＡＣ銅損の低減効果を確認するために行ったＦＥＭ解析の説明図であって、（Ａ）は相巻線が直列の比較例２を示し、（Ｂ）は相巻線が２並列の実施例１を示し、（Ｃ）は相巻線が４並列の実施例２を示す。 ＦＥＭ解析における回転電機の回転数と全銅損との関係を示すグラフである。 回転電機の運転領域における回転電機の回転数とトルクとの関係を示すグラフである。 図１１に示す市街地領域の符号Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆにおける実施例１（２並列）と実施例２（４並列）の全銅損を比較するグラフである。 従来の固定子巻線を示す図であって、（ａ）はスロットに配置された分割導体の配置状態を示す模式図であり、（ｂ）は１つの相巻線を構成するセグメント導体の結線図である。 従来の固定子巻線においてセグメント導体に渦電流が発生する様子を示す模式図である。

以下、本発明の回転電機の固定子を具体化した実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。図２は、実施形態に係る固定子のセグメント導体挿入側から見た斜視図である。図３は、実施形態に係る固定子のセグメント導体溶接側から見た斜視図である。図４は、実施形態に係る固定子コアの要部を示す部分平面図である。

本実施形態の回転電機１は、略有底筒状の一対のハウジング部材１０ａ，１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支承される回転軸１３に固定された回転子１４と、ハウジング１０の内部で回転子１４を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子２０と、を備えている。

回転子１４は、固定子２０の内周側と向き合う外周側に、永久磁石により磁性が周方向に交互に異なる磁極を複数形成している。回転子１４の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、１２極（Ｎ極：６、Ｓ極：６）の回転子が用いられている。

固定子２０は、図２及び図３に示すように、周方向に配列された複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３０と、スロット３１に挿入配置された複数のセグメント導体４１が所定の状態に接続されてなる複数本（本実施形態では３本）の相巻線を有して固定子コア３０に巻装された三相の固定子巻線４０と、を備えている。

固定子コア３０は、図４に示すように、外周側に位置する円環状のバックコア部３２と、バックコア部３２から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース３３とからなる。隣り合うティース３３の間、即ち、隣り合うティース３３の周方向に対向する側面同士の間には、固定子コア３０の内周側に開口したスロット３１が形成されている。各ティース３３の先端部には、側面から周方向両側へそれぞれ突出する鍔部が形成されている。そして、周方向に対向するティース３３の側面同士は、鍔部を除いて、互いに平行な平行面となっている。よって、スロット３１は、一定の周方向幅で径方向に延在している。

本実施形態では、固定子巻線４０が２倍スロットの分布巻きであるため、スロット３１は、回転子１４の磁極数（１２）に対して、固定子巻線４０の一相あたり２個の割合で形成されている。即ち、１２×３×２＝７２個のスロット３１が形成されている。なお、ティース３３もスロット３１と同数の７２個設けられている。また、各スロット３１には、固定子コア３０の各スロット３１を区画形成する周壁面に沿って、絶縁紙（図示せず）が挿入配置されている。

固定子巻線４０は、スロット３１に挿入配置された複数のセグメント導体４１が直列に接続されてなる３本の相巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）４３により構成されている。本実施形態では、セグメント導体４１が２個に分割されており、各相巻線４３は、図６に示すように、分割された２個の分割導体４２ａ、４２ｂが並列になるようにして複数の分割導体４２ａ、４２ｂが直列に接続され、互いに並列に接続された２本の第１及び第２分割相巻線４３ａ、４３ｂにより構成されている。なお、セグメント導体４１は、セグメント導体４１の延伸方向に沿って切断されようにして、同一形状の分割導体４２ａ、４２ｂが２個形成されるように分割されている。

分割導体４２ａ、４２ｂは、略Ｖ字形状の頭部と、該頭部の両端から直線的に延びる一対の脚部とからなり、全体形状が略Ｕ字形状を呈している。この分割導体４２ａ、４２ｂは、断面が矩形状の導体部と、導体部の表面を被覆する絶縁皮膜とからなる平角導体が採用されている。この分割導体４２ａ、４２ｂは、一対の脚部を、所定のスロットピッチ（本実施形態では、３相×２個＝６スロットピッチ）だけ離間したスロット３１に軸方向一方側から挿入し、軸方向他方側に突出した脚部の先端部を所定の組み合わせで溶接することにより接続されている。なお、分割導体４２ａ、４２ｂは、溶接部分（脚部の先端部）を除く全体の表面が絶縁皮膜により被覆されており、導体部が露出している溶接部分（脚部の先端部）は、溶接された後に、粉体樹脂等で絶縁処理が施される。

このようにして所定の分割導体４２ａ、４２ｂが接続されることにより、図５に示すような略円筒形状の固定子巻線４０が形成される。固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０は、固定子コア３０の軸方向一端側に突出した分割導体４２ａ、４２ｂの脚部の突出端部により全体としてリング状の第一のコイルエンド４５（図３参照）を形成し、固定子コア３０の軸方向他端側に突出した分割導体４２ａ、４２ｂの頭部により全体としてリング状の第二のコイルエンド４６（図２参照）を形成している。

この固定子巻線４０を構成する各相巻線４３は、２スロットピッチで固定子コア３０のスロット３１に配置され、１スロット当たり４ターンとされていることから、各スロット３１内には、分割導体４２ａ、４２ｂの８本の脚部が固定子コア３０の径方向に１列に整列した状態に配置されている（図４参照）。これにより、セグメント導体４１は、スロット３１内に発生する漏れ磁束の方向と直角な方向に分割導体４２ａ、４２ｂの個数が増加するように分割されていることから、２個に分割された分割導体４２ａ、４２ｂは、図７に示すように、スロット３１内において、スロット３１内に発生する漏れ磁束の方向と直角な方向（固定子コア３０の径方向）に並んだ状態に配置されている。これにより、スロット３１内の漏れ磁束により発生する渦電流を低減するようにされている。

そして、図８及び図９に示すように、同じ相の相巻線４３が配置されるスロット３１のうち電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂには、２本の分割相巻線４３ａ、４３ｂのそれぞれの分割導体４２ａ、４２ｂが混在するようにされている。本実施形態の場合、スロットＡには、第１分割相巻線４３ａの４本の分割導体４２ａが内径側の第１〜４層に配置され、第２分割相巻線４３ｂの４本の分割導体４２ｂが外径側の第５〜８層に配置されている。又、スロットＢには、第１分割相巻線４３ａの４本の分割導体４２ａが外径側の第５〜８層に配置され、第２分割相巻線４３ｂの４本の分割導体４２ｂが内径側の第１〜４層に配置されている。

これにより、各スロットＡ、Ｂにおいて発生する８本の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧が同じになるようにされている。即ち、電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂにおいて、それぞれのスロットＡ、Ｂに配置された８本の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧に差が生じないようにすることにより、互いに並列に接続された２本の第１及び第２分割相巻線４３ａ、４３ｂよりなる各相巻線４３において、短絡電流（循環電流）が流れないようにされている。

本実施形態における、１つの相の相巻線４３を構成する分割導体４２ａ、４２ｂのスロット３１内での配置位置を示す説明図が図１０に示され、Ｕ相の相巻線４３の接続状態を示す巻線仕様図が図１１（ａ）（ｂ）に示されている。図１１（ａ）は第１分割相巻線４３ａの巻線仕様図であり、図１１（ｂ）は第２分割相巻線４３ｂの巻線仕様図である。なお、Ｖ相とＷ相の相巻線４３は、Ｕ相の相巻線４３に対して電気角πで１２０°ずつ前後にずれた状態でＵ相の相巻線４３と同じパターンになる。

以上のように構成された本実施形態の回転電機の固定子２０によれば、セグメント導体４１が２個に分割されるとともに、各相巻線４３は、分割された２個の分割導体４２ａ、４２ｂが並列になるようにして複数の分割導体４２ａ、４２ｂが直列に接続され互いに並列に接続された２本の第１及び第２分割相巻線４３ａ、４３ｂにより構成されている。そのため、スロット３１内の漏れ磁束により発生する渦電流を低減することができるので、渦電流により発生するＡＣ銅損を確実に低減することができる。これにより、分割導体４２ａ、４２ｂ（セグメント導体４１の発熱抑制やモータ（回転電機）の小型化が可能となる。また、固定子巻線４０の工法として、従来の分割されないセグメント導体を用いた固定子巻線の工法を利用できるため、大きなライン変更をする必要がなく、コストの大幅な増大を回避することができる。

特に、本実施形態では、セグメント導体４１が２個に分割され、相巻線４３が互いに並列に接続された２本の分割相巻線４３ａ、４３ｂにより構成されているため、渦電流により発生するＡＣ銅損の低減効果と、セグメント導体４１の分割数（分割導体４２ａ、４２ｂの個数）の増加に伴う分割相巻線４３ａ、４３ｂ（固定子巻線４０）の結線構造の複雑化防止をバランス良く調整することができる。また、回転電機の高速回転時と低速回転時において発生する銅損をバランス良く低減することができる。

また、本実施形態では、セグメント導体４１は、スロット３１内に発生する漏れ磁束の方向と直角な方向に分割導体４２ａ、４２ｂの個数が増加するように分割されているので、漏れ磁束により発生する渦電流をより確実に低減することができる。

さらに、本実施形態では、分割導体４２ａ、４２ｂは、表面に電気的に絶縁する絶縁被膜を有することから、スロット３１に配置される各分割導体４２ａ、４２ｂが絶縁被膜で互いに電気的に絶縁されていることによって、スロット３１内の漏れ磁束により発生する渦電流をより確実に低減することができる。

また、本実施形態の固定子２０によれば、同じ相の相巻線４３が配置されるスロット３１のうち電圧位相が異なる複数のスロット３１には、各スロット３１において発生する８本の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧が同じになるように、２本の分割相巻線４３ａ、４３ｂのそれぞれの分割導体４２ａ、４２ｂが混在するようにされている。即ち、電圧位相が異なるスロット３１において、それぞれのスロット３１に配置された複数の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧に差が生じないようにされている。これにより、互いに並列に接続された２本の分割相巻線４３ａ、４３ｂにより構成された相巻線４３において、短絡電流（循環電流）が流れるのを防止することができる。

なお、固定子コア３０に設けられた複数のスロット３１のうち、同じ相の相巻線４３が配置されるスロット３１であっても電圧位相が異なる場合には、図１４に示すように、それぞれのスロット３１において発生する複数の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧は、それらスロット３１間の電圧位相（電気角π）に応じて電位差が存在する。そのため、図１２及び図１３に示す比較例１のように、同じ相の相巻線４３が配置されるスロット３１のうち電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに、２本の分割相巻線４３ａ、４３ｂのそれぞれの分割導体４２ａ、４２ｂが別々に配置されている場合には、互いに並列に接続された２本の分割相巻線４３ａ、４３ｂ間に電位差が発生することによって、短絡電流（循環電流）が流れてしまうこととなる。

〔変形例１〕
図１５は、変形例１において電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置された第１及び第２分割相巻線のそれぞれの分割導体の配置位置を示す模式図である。図１６は、図１５に示された２つのスロットＡ、Ｂに配置される第１及び第２分割相巻線の分割導体の結線図である。

上記実施形態では、同じ相の相巻線４３が配置されるスロット３１のうち電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂにおいて、スロットＡには、第１分割相巻線４３ａの４本の分割導体４２ａが内径側の第１〜４層に配置され、スロットＢには、第２分割相巻線４３ｂの４本の分割導体４２ｂが外径側の第５〜８層に配置されていたのに対して、変形例１では、第１及び第２分割相巻線４３ａ、４３ｂの分割導体４２ａ、４２ｂが、図１５及び図１６に示すように配置される。即ち、２つのスロットＡ、Ｂには、第１分割相巻線４３ａの４本の分割導体４２ａと第２分割相巻線４３ｂの４本の分割導体４２ｂが、第１〜８層に１本おきに交互に配置されている。この場合、スロットＡの第１層には第１分割相巻線４３ａの分割導体４２ａが配置され、スロットＢの第１層には第２分割相巻線４３ｂの分割導体４２ｂが配置されている。

第１及び第２分割相巻線４３ａ、４３ｂの分割導体４２ａ、４２ｂを上記のように配置する変形例１の場合にも、それぞれのスロットＡ、Ｂにおいて発生する８本の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧が同じになるようにすることができるので、短絡電流（循環電流）の発生を防止することができる。

〔変形例２〕
図１７（ａ）は、固定子巻線が巻装された固定子コアの平面図であり、図１７（ｂ）は、電圧位相が異なる２つのスロットＡ、Ｂに配置された第１及び第２分割相巻線のそれぞれの分割導体の配置位置を示す模式図である。図１８（ａ）は、１つの相の２並列に接続された１周分の相巻線の全体斜視図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の一部を拡大した部分斜視図である。

変形例２の場合には、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、１スロットピッチずらせて２並列に接続された第１分割相巻線４３ａと１スロットピッチずらせて２並列に接続された第２分割相巻線４３ｂが、６スロットピッチずれた状態に配置されている。即ち、変形例２は、２並列と波巻・クロス結線とが組合されたものである。

これにより、図１７（ｂ）に示すように、隣接する２つのスロットＡ１、Ｂ１には、第１分割相巻線４３ａの４本の分割導体４２ａと第２分割相巻線４３ｂの４本の分割導体４２ｂが、第１〜８層に１本おきに交互に配置されている。この場合、両スロットＡ１、Ｂ１の第１層には第１分割相巻線４３ａの分割導体４２ａが配置されている。また、スロットＡ１、Ｂ１から６スロットピッチずつ離れた２つのスロットＡ２、Ｂ２には、第１分割相巻線４３ａの４本の分割導体４２ａと第２分割相巻線４３ｂの４本の分割導体４２ｂが、第１〜８層に１本おきに交互に配置されている。この場合、両スロットＡ２、Ｂ２の第１層には第２分割相巻線４３ｂの分割導体４２ｂが配置されている。

第１及び第２分割相巻線４３ａ、４３ｂの分割導体４２ａ、４２ｂを上記のように配置する変形例２の場合にも、それぞれのスロットＡ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２において発生する８本の分割導体４２ａ、４２ｂの合計誘起電圧が同じになるようにすることができるので、短絡電流（循環電流）の発生を防止することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、上記の実施形態では、各スロット３１内に、８本の分割導体４２ａ、４２ｂが軸方向に挿入されて径方向に１列に並んだ状態に配置されているが、スロット３１内に挿入配置される分割導体４２ａ、４２ｂの本数は、固定子巻線４０の相数や回転子１４の磁極数などに応じて適宜変更してもよい。

また、上記の実施形態の固定子巻線４０は、固定子コア３０に対して波巻きにより巻装されているが、分割導体４２ａ、４２ｂの突出端部の先端部（接合部）の接続組み合わせを変更することにより、例えば重ね巻き等の他の巻き方を採用してもよい。

〔ＦＥＭ解析〕
本発明のＡＣ銅損の低減効果を確認及び比較するため、ＦＥＭ解析を行った。このＦＥＭ解析では、実施例１として、セグメント導体４１を２分割し、２本の分割相巻線を並列に接続してなる相巻線（図１９（Ｂ））を準備し、実施例２として、セグメント導体４１を４分割し、４本の分割相巻線を並列に接続してなる相巻線（図１９（Ｃ））を準備した。また、比較例１として、分割しないセグメント導体４１を直列に接続してなる相巻線（図１９（Ａ））を準備した。この場合の設定条件は、１スロット当たり４ターン、１相当たり８ターンとし、セグメント導体４１の絶縁皮膜の厚さは１００μｍで一定とした。

上記のように設定した実施例１、２及び比較例２について、最初に、スロット内での巻線占積率と相抵抗とを調べたところ、図１９に示す結果が得られた。即ち、図１９に示す結果から、相巻線の並列数が増加するに従って、巻線占積率は低下し、相抵抗は増加することが解った。

次に、実施例１、２及び比較例１について、回転電機の回転子１４の回転数と全銅損（ＡＣ銅損を含む）との関係を調べたところ、図２０に示す結果が得られた。図２０から明らかなように、相巻線の並列数が増加する程、高速回転時の銅損を低減することができ、低速回転時の銅損が増加することが解った。

そして、回転電機の性能要求を考慮すると、回転電機の運転領域における回転電機の回転数とトルクとの関係は、図２１に示すようになる。ここでの性能要求点として、図２１に記載された符号Ａ〜Ｇのポイントがあり、運転領域を分類すると、符号Ｃは急坂路領域となり、符号Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆは市街地領域となり、符号Ｇは高速巡航領域となる。この場合、性能要求から、市街地領域での燃費向上を重視し、実施例１、２について、符号Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆの各要求点における銅損を比較したところ、図２２に示す結果が得られた。図２２から明らかなように、市街地領域では、２並列とした実施例１の方が少ない銅損で運転できることが解った。

以上の解析結果から、回転電機の高速回転時と低速回転時における銅損低減のバランスを考慮すると、実施例１の２並列が最適となることが解った。

１…回転電機、 １４…回転子、 ２０…固定子、 ３０…固定子コア、 ３１…スロット、 ３２…バックコア部、 ３３…ティース、 ４０…固定子巻線、 ４１…セグメント導体、 ４２…分割導体、 ４３…分割相巻線、 ４３ａ…第１分割相巻線、 ４３ｂ…第２分割相巻線、 ４５…第一のコイルエンド、 ４６…第二のコイルエンド。

Claims (3)

1. 周方向に配列された複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記スロットに挿入配置された複数のセグメント導体が直列に接続されてなる複数の相巻線を有する固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
   前記セグメント導体は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）に分割されるとともに、分割された分割導体は、表面に電気的に絶縁する絶縁被膜を有し、
   前記相巻線は、分割されたＮ個の前記分割導体が並列になるようにして複数の前記分割導体が直列に接続され互いに並列に接続されたＮ本の分割相巻線により構成され、
   同じ相の前記相巻線が配置される前記スロットのうち電圧位相が異なる複数の前記スロットには、各該スロットにおいて発生する複数の前記分割導体の合計誘起電圧が同じになるように、Ｎ本の前記分割相巻線のそれぞれ直列に接続された前記分割導体が前記固定子コアの径方向に並んだ状態で混在していることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記セグメント導体は、前記スロット内に発生する漏れ磁束の方向と直角な方向に前記分割導体の個数が増加するように分割されてい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。
3. 前記セグメント導体は、２個に分割されるとともに、前記相巻線は、分割された２個の前記分割導体が並列になるようにして複数の前記分割導体が直列に接続され互いに並列に接続された２本の分割相巻線により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。

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