JP5532319B2 - 回転電機の固定子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両において電動機や発電機として使用される回転電機の固定子およびその製造方法に関する。

従来より、回転電機の固定子として、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、周方向の異なるスロットに収容されるスロット収容部とスロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部とを有する複数の導線を固定子コアに巻回してなる固定子巻線と、を備えたものが一般的に知られている。

そして、例えば特許文献１には、複数の巻線部材を編み込むことで固定子巻線を形成する技術が開示されている。

特開２００４−１０４８４１号公報

ところが、上記特許文献１の場合には、二つの巻線部材のうち一方の巻線部材を９０°だけその巻線軸の周りに回転させるとともに半分のターン分だけ他方の巻線部材の方向に進めるという工程を繰り返し行う必要があり、編み込み工程に相当の時間を要する。また、巻線部材が長手方向に長い場合には、巻線部材の保持や回転などを行う製造装置が大型化するという問題も生じる。これらの理由により、編み込み工程により固定子巻線を製造する場合には、製造コストの増大化を招き、量産性に優れないという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、編み込み工程を不要として、製造コストを低減しつつ量産性に優れる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、
周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記固定子コアに巻回される複数の導線からなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
前記導線は、前記スロットに収容される第１スロット収容部と、前記第１スロット収容部から順に周方向に離間した前記スロットにそれぞれ収容される第２スロット収容部、第３スロット収容部、・・・、第ｎ（ｎは４以上の自然数）スロット収容部と、前記固定子コアの一端側における前記スロットの外部と前記固定子コアの他端側における前記スロットの外部とで交互に前記スロット収容部同士を接続する、前記第１スロット収容部と前記第２スロット収容部を接続する第１ターン部、前記第２スロット収容部と前記第３スロット収容部を接続する第２ターン部、・・・、前記第（ｎ−１）スロット収容部と前記第ｎスロット収容部を接続する第（ｎ−１）ターン部を有し、
前記固定子巻線は、前記第１スロット収容部から前記第ｎスロット収容部の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離が順次大きく又は順次小さくなるよう配置した前記導線を周方向に複数有するものであって、
前記第１スロット収容部と前記第ｎスロット収容部は、いずれか一方が前記スロットの最も外径側に配置され、いずれか他方が前記スロットの最も内径側に配置されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、導線は、第１スロット収容部から第ｎスロット収容部の固定子コアの中心軸線からの半径距離が順次大きく又は順次小さくなる。即ち、第１スロット収容部が固定子コアのスロットの外径側に配置されている場合には、第ｎスロット収容部に向かうにつれて、固定子コアの中心軸線からの半径距離が順次小さくなるようにされる。逆に、第１スロット収容部が固定子コアのスロットの内径側に配置されている場合には、第ｎスロット収容部に向かうにつれて、固定子コアの中心軸線からの半径距離が順次大きくなるようにされる。そして、このように第１スロット収容部から第ｎスロット収容部が配置される導線を周方向に複数有する構成であれば、上記特許文献１のように、複数の導線を複雑に編み込む工程を必要としない。よって、製造コストを低減しつつ量産性に優れる回転電機の固定子を実現することができる。

なお、第１スロット収容部から第ｎスロット収容部の固定子コアの中心軸線からの半径距離を異ならせるようにするために、例えば、ターン部の１箇所にクランク部や湾曲部を設けるようにしてもよい。この場合、各スロット収容部の径方向へのずれ量（半径距離の変化量）は、ターン部に設けられるクランク部や湾曲部の径方向への変位量により適宜設定することができる。

なお、請求項１に記載の発明において、ｎは４以上の自然数であり、ｎは４の場合に限らず、ｎが５、６、７、８、・・・、１２の場合であっても良い。特に、ｎが偶数の場合は、第１スロット収容部に接続される引出し部と第ｎスロット収容部に接続される引出し部が固定子コアの同じ端面から突出することになるため、引出し部の接続が容易となる。

そのため、第１スロット収容部から第ｎスロット収容部までの全てのスロット収容部に対して、上記の作用および効果を得ることができるので、より一層、加工コストの増加を抑制することが可能となる。なお、各スロット収容部の半径距離の変化量は、第１スロット収容部から第ｎスロット収容部の全てにおいて必ずしも同一にする必要はなく、任意のスロット収容部に対して半径距離の変化量が異なるようにして変則的にすることも可能である。

また、請求項１に記載の発明は、前記第１スロット収容部と前記第ｎスロット収容部は、いずれか一方が前記スロットの最も外径側に配置され、いずれか他方が前記スロットの最も内径側に配置される。

そのため、請求項１に記載の発明によれば、例えば、各導線の第１スロット収容部がスロットの最も外径側に配置される場合には、各導線の第ｎスロット収容部はスロットの最も内径側に配置される。逆に、各導線の第１スロット収容部がスロットの最も内径側に配置される場合には、各導線の第ｎスロット収容部はスロットの最も外径側に配置される。このようにすれば、導線の両端が、最も外径側と最も内径側に位置するようになるので、各導線の接続を容易に行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記スロットは、径方向一列にｍ（ｍは４以上の自然数）個の前記スロット収容部を収容するものであって、前記導線は、前記第１スロット収容部から前記第ｎスロット収容部を有するとき、ｍ＝ｎの関係であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１スロット収容部と第ｎスロット収容部は、いずれか一方がスロットの最も外径側に配置され、いずれか他方がスロットの最も内径側に配置されることになり、導線の両端が、最も外径側と最も内径側に位置するようになるので、各導線の接続を容易に行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明は、前記ターン部によって接続された前記スロット収容部同士の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離は、前記スロット収容部の径方向厚み分異なることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、各スロットにおいて、径方向に隣り合うスロット収容部同士の間に隙間が形成されることなく、径方向一列にスロット収容部を収容させることができるので、占積率（スロット内でのスロット収容部の占める割合）の向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記固定子巻線は、複数の前記導線の前記第１スロット収容部同士を周方向に連続する前記スロットに配置するとともに、前記第１スロット収容部同士の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離が等しくなるよう配置したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、複数の導線の第１スロット収容部同士を周方向に連続するスロットに配置するとともに、第１スロット収容部同士の固定子コアの中心軸線からの半径距離が等しくなるよう配置しているので、固定子巻線の径方向寸法を周方向で均一化することができる。

請求項５に記載の発明は、前記固定子巻線は、複数の前記導線の前記第１スロット収容部同士、前記第２スロット収容部同士、・・・、前記第ｎスロット収容部同士をそれぞれ周方向に連続する前記スロットに配置するとともに、前記第１スロット収容部同士、前記第２スロット収容部同士、・・・、前記第ｎスロット収容部同士の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離がそれぞれ等しくなるよう配置したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、第１スロット収容部同士、第２スロット収容部同士、・・・、第ｎスロット収容部同士の固定子コアの中心軸線からの半径距離をそれぞれ等しくすることができ、固定子巻線の外径寸法および内径寸法を周方向で均一化することができる。

請求項６に記載の発明は、前記導線は、前記スロットの数と同じ本数であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、スロット収容部が１スロットずつ周方向にずれた状態で、全ての導線を規則的に配置することができるので、真円筒形状により近い固定子巻線を形成することが可能となる。これにより、回転電機の出力特性の向上やトルクリップルの低減、損失の低減等を図ることができる。

請求項７に記載の発明は、前記ターン部によって接続された前記スロット収容部同士は、所定のスロットピッチだけ離間して配置されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、ターン部によって接続されたスロット収容部同士を、所定のスロットピッチだけ離間して配置するようにすることで、所望の相数の多相固定子巻線を形成することができる。なお、所定のスロットピッチは、固定子巻線の相数および各相の個数により決定される。

請求項８に記載の発明は、前記導線は、前記ターン部によって接続された前記スロット収容部同士の周方向離間距離が全ての箇所で実質的に異なっていることを特徴とする。

複数の導線を巻回してなる固定子巻線の場合、導線のスロット収容部のスロット内での位置は、導線の第１スロット収容部側から第ｎスロット収容部側に向かうにつれて、固定子コアの径方向に順次変化することから、ターン部によって接続されたスロット収容部同士の周方向離間距離は、固定子コアの径方向内方側に向かうにつれて短くなる。

そのため、請求項８に記載の発明によれば、ターン部によって接続されたスロット収容部同士の周方向離間距離が全ての箇所で実質的に異なるようにすることで、上記のスロット収容部同士の周方向離間距離の変化に対応することができる。これにより、一つのスロット内において、径方向に重なり合うように配置されるスロット収容部を、周方向に位置ずれすることなく径方向一列にストレートに整列した状態に配置することが可能となるため、固定子巻線の形状を真円筒形状により近い形状にすることができる。また、スロット収容部同士を接続しているターン部が固定子コアの軸方向に突出したり凹んだりするのを防止することができるため、ターン部の軸方向のバラツキを抑制することができる。

請求項９に記載の発明は、前記周方向離間距離は、前記導線の一端側から他端側に向かうにつれて、徐々に短くまたは徐々に長くなっていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、ターン部によって接続されたスロット収容部同士の周方向離間距離を、導線の一端側から他端側に向かうにつれて、徐々に短くまたは徐々に長くすることによって、スロット収容部同士の周方向離間距離が全ての箇所で確実に異なるようにすることができる。なお、導線の一端側が他端側よりも固定子巻線の外径側に位置する場合には、周方向離間距離が徐々に短くされる。逆に、導線の一端側が他端側よりも固定子巻線の内径側に位置する場合には、周方向離間距離が徐々に長くされる。

請求項１０に記載の発明は、前記固定子巻線は、周方向に隣接する前記ターン部の形状が互いに同じ形状であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、周方向に隣接するターン部の形状が互いに同じ形状であるため、ターン部同士が干渉することを防止でき、コイルエンドの形状が大きくなることを防止でき、固定子巻線を小型化することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記固定子巻線の最も外径側に位置する前記ターン部は、前記スロットの最も外径側に収容された前記スロット収容部よりも外径側に突出していないことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明によれば、固定子巻線の最も外径側に位置するターン部は、スロットの最も外径側に収容されたスロット収容部よりも外径側に突出していない構成とすることで、固定子巻線のコイルエンドの外径寸法を小さくできる。

請求項１２に記載の発明は、前記導線の一端部に形成された引出し部と前記導線の最も一端側に位置する前記スロット収容部との間に設けられるターン部、および前記導線の他端部に形成された引出し部と前記導線の最も他端側に位置する前記スロット収容部との間に設けられるターン部のうちの少なくとも一方のターン部は、ストレート状に形成されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明によれば、導線の両端部に設けられるターン部のうちの少なくとも一方のターン部は、段部等を形成することなく、ストレート状に形成することで、段部の形成箇所を減らすことができる。

請求項１３に記載の発明は、前記導線は、断面形状が矩形状の導体部と、該導体部の外周を覆う絶縁被膜部とからなることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明によれば、断面形状が矩形状の導体部を有する導線を用いることで、固定子コアのスロット内に配置される導線のスロット収容部をより密な状態に配置することができるため、占積率を向上させることができる。また、ターン部もより密な状態に配置することができる。

請求項１４に記載の発明は、前記固定子巻線は、複数の前記導線を接続して形成される各相巻線を有することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明によれば、各相巻線を構成する各導線の長さを短くすることができる。

請求項１５に記載の発明は、複数の前記導線の全ては、各前記導線の両端部に形成された引出し部の間において同じ形状に成形されていることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明によれば、全ての導線が、引出し部の間において同じ形状に成形されているため、導線を成形して形成する際に成形工程の簡略化を図ることができる。

請求項１６に記載の発明は、複数の前記導線の各々は、前記固定子コアの軸線の回りを渦巻き状に延伸するように設けられていることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明によれば、各々の導線が、固定子コアの軸線の回りを、徐々に径が大きくなるような渦巻き状に延伸するように設けられているので、固定子巻線の径方向寸法を大きくさせることなく、導線を密に配置することができる。

請求項１７に記載の発明は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記固定子コアに巻回される複数の導線からなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子の製造方法において、前記導線は、少なくとも、前記スロットに収容される第１スロット収容部と、前記第１スロット収容部から周方向に離間した前記スロットに収容される第２スロット収容部と、前記第２スロット収容部から周方向に離間した前記スロットに収容される第３スロット収容部と、前記固定子コアの一端側における前記スロットの外部で前記第１スロット収容部と前記第２スロット収容部を接続する第１ターン部と、前記固定子コアの他端側における前記スロットの外部で前記第２スロット収容部と前記第３スロット収容部を接続する第２ターン部とを有し、前記第１スロット収容部、前記第２スロット収容部および前記第３スロット収容部を前記導線の長手方向および前記スロット収容部の長手方向に直交する方向に順次段差が生じるように前記導線を形成する導線形成工程と、前記導線形成工程で得られた複数の前記導線を積み重ねて導線集積体を形成する導線積層工程と、前記導線集積体を円筒形状に成形して前記固定子巻線を得る固定子巻線成形工程と、前記固定子巻線を前記固定子コアに組み付けるコア組付工程と、を有することを特徴とする。

請求項１７に記載の発明によれば、導線形成工程で得られた複数の導線を積み重ねて導線集積体を形成することができ、上記特許文献１に示されるような編み込み工程を不要とすることができる。

実施形態に係る回転電機の固定子の全体斜視図である。 実施形態に係る回転電機の固定子の平面図である。 実施形態に係る回転電機の固定子の側面図である。 実施形態に係る固定子コアの平面図である。 実施形態に係る分割コアの平面図である。 実施形態に係る固定子巻線の全体斜視図である。 実施形態に係る固定子巻線の側面図である。 実施形態に係る固定子巻線の平面図である。 実施形態に係る固定子巻線の底面図である。 （Ａ）（Ｂ）実施形態において用いられる導線の断面図である。 （Ａ）は実施形態において用いられる導線の上面図であり、（Ｂ）は導線の平面図である。 （Ａ）は実施形態において用いられる導線のターン部の形状を示す斜視図であり、（Ｂ）は隣接する複数のターン部を示す斜視図である。 実施形態において用いられる導線集積体の図１３（Ｂ）の下方側から見た上面図である。 実施形態において用いられる導線集積体の正面図である。 実施形態において導線集積体を円筒形状に巻き付けた場合の１本の導０線の斜視図である。 実施形態において用いられる固定子巻線の結線図である。 実施形態において各スロットの最外径側に配置される各導線の第１スロット収容部の配置位置を示す説明図である。 実施形態の固定子巻線において１本の導線（Ｕ１−４’）のスロット収容部の配置位置および軌跡を示す説明図である。 実施形態においてＶ相の巻線の接続状態を示す巻線仕様図である。 （Ａ）は変形例１の導線の展開図であり、（Ｂ）は変形例２の導線の展開図である。 （Ａ）は変形例３の導線の展開図であり、（Ｂ）は変形例４の導線の展開図である。 変形例５において用いられる導線のターン部の形状を示す斜視図である。 （Ａ）は変形例６の導線の上面図であり、（Ｂ）は変形例６の導線の平面図である。

以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

〔実施形態１〕
以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図１〜図１７を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機の固定子の全体斜視図である。図２は、その固定子の平面図である。図３は、その固定子の側面図である。

本実施形態の固定子２０は、例えば車両の電動機及び発電機を兼ねる回転電機に使用されるものであって、内周側に回転子（図示せず）を回転自在に収容する。回転子は、永久磁石により周方向に磁性が交互に異なる磁極を固定子２０の内周側と向き合う外周側に複数形成している。固定子２０は、図１〜図３に示すように、固定子コア３０と、複数（本実施形態では４８本）の導線５０から形成される三相の固定子巻線４０とを備えている。なお、固定子コア３０と固定子巻線４０との間には、絶縁紙を配してもよい。

図４および図５を用いて固定子コア３０を説明する。図４は、本実施形態に係る固定子コアの平面図である。図５は、本実施形態に係る分割コアの平面図である。

固定子コア３０は、図４に示すように、内周に複数のスロット３１が形成された円環状を呈している。複数のスロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子の磁極数（８磁極）に対し、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。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。

固定子コア３０は、図５に示す分割コア３２を所定の数（本実施形態では２４個）を周方向に連結して形成されている。分割コア３２の外周には、外筒３７が嵌合されている（図１〜４参照）。分割コア３２は、一つのスロット３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア３２との間で一つのスロット３１を区画する形状を呈している。具体的には、分割コア３２は、径方向内方に伸びる一対のティース部３３と、ティース部３３を径方向外方で連結するバックコア部３４とを有している。

固定子コア３０を構成する分割コア３２は、複数枚の電磁鋼板を積層させて形成されている。積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。分割コア３２は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。

次に、図６〜図９を用いて固定子巻線４０を説明する。図６は、本実施形態に係る固定子巻線の全体斜視図であり、図７は側面図、図８は平面図、図９は底面図である。
固定子巻線４０は、図６〜図９に示すように、複数の導線５０により円筒形状に形成されており、固定子コア３０のスロット３１内に収容されるストレート部４１と、このストレート部４１の両端においてスロット３１外に配置されるコイルエンド部４２を有する。一方のコイルエンド部４２の端面において、出力線および中性点が軸方向に突出するとともに、内径側から突出した導線５０の端部を外径側から突出した導線５０の端部に接続する渡り部７０が設けられている。

固定子巻線４０を構成する導線５０は、図１０（Ａ）に示すように、銅製の導体６７と、導体６７の外周を覆い導体６７を絶縁する内層６８ａ及び外層６８ｂからなる絶縁被膜６８とから形成されている。内層６８ａおよび外層６８ｂを合わせた絶縁被膜６８の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。このように、内層６８ａおよび外層６８ｂからなる絶縁被膜６８の厚みが厚いので、導線５０同士を絶縁するために導線５０同士の間に絶縁紙等を挟み込む必要がなくなっているが、導線５０同士の間あるいは固定子コア３０と固定子巻線４０との間に絶縁紙を配設してもよい。

外層６８ｂはナイロン等の絶縁材で形成され、内層６８ａは外層６８ｂよりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。これにより、回転電機１００に発生する熱により外層６８ｂは内層６８ａよりも早く結晶化するため、外層６８ｂの表面硬度が高くなり、導線５０に傷がつきにくくなる。このため、後述するターン部５２に段部を形成する加工を施した導線５０の絶縁を確保することができる。

さらに、導線５０は、図１０（Ｂ）に示すように、内層６８ａおよび外層６８ｂからなる絶縁被膜６８の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材６９で被覆してもよい。これにより、融着材６９は、回転電機に発生する熱により絶縁被膜６８よりも早く溶融するので、同じスロット３１に収容されている複数の導線５０同士が融着材６９同士により熱接着する。その結果、同じスロット３１に収容されている複数の導線５０が一体化し導線５０同士が硬化することで、スロット３１内の導線５０の機械的強度が向上する。なお、絶縁被膜６８の外層６８ｂには、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）よりなる被膜を用いてもよい。

図１１に、導線５０を平面上に展開した場合の図を示す。導線５０は、図１１に示すように、固定子コア３０のスロット３１内に収容される複数のスロット収容部５１と、スロット３１から固定子コア３０の外に突出し、周方向に異なるスロットに収容されているスロット収容部５１同士を接続している複数のターン部５２とを有する。具体的に、複数のスロット収容部５１は、少なくとも、スロット３１に収容される第１スロット収容部５１Ａと、第１スロット収容部５１Ａから周方向に離間したスロット３１に収容される第２スロット収容部５１Ｂと、第２スロット収容部５１Ｂから周方向に離間したスロット３１に収容される第３スロット収容部５１Ｃを含む。また、複数のターン部５２は、少なくとも、固定子コア３０の一端側におけるスロット３１の外部で第１スロット収容部５１Ａと第２スロット収容部５２Ｂを接続する第１ターン部５２Ａと、固定子コア３０の他端側におけるスロット３１の外部で第２スロット収容部５１Ｂと第３スロット収容部５１Ｃを接続する第２ターン部５２Ｂを含む。なお、本実施形態においては、図１１に示すように、各導線５０は、１２個のスロット収容部５１Ａ〜５１Ｌと、１１個のターン部５２Ａ〜５２Ｋを備えている。

具体的に、本実施形態におけるスロット収容部５１は、図１１の左端に位置する第１スロット収容部５１Ａから順に、固定子コア３０の周方向に離間したスロット３１にそれぞれ収容される第２スロット収容部５１Ｂ、第３スロット収容部５１Ｃ、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌの１２個からなる。また、ターン部５２は、固定子コア３０の一端側におけるスロット３１の外部と固定子コア３０の他端側におけるスロット３１の外部とで交互にスロット収容部５１同士を接続する第１ターン部５２Ａ、第２ターン部５２Ｂ、・・・、第１０ターン部５２Ｊ、および第１１スロット収容部５１Ｋと第１２スロット収容部５１Ｌを接続する第１１ターン部５２Ｋの１１個からなる。

この導線５０の隣り合うスロット収容部５１同士の周方向（矢印Ｙ方向）の離間距離Ｘは、全ての箇所で異なるようにされている。この場合、離間距離Ｘは、導線５０の第１スロット収容部５１Ａ側から第１２スロット収容部５１Ｌ側に向かうにつれて、徐々に短くなるようにされている。即ち、離間距離Ｘは、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３＞Ｘ４＞Ｘ５＞Ｘ６＞Ｘ７＞Ｘ８＞Ｘ９＞Ｘ１０＞Ｘ１１となっている。なお、離間距離Ｘは、固定子コア３０の周方向において隣り合うスロット３１同士の離間距離（スロットピッチ）を考慮して適宜設定される。

導線５０の両端には、他の導線５０等と接続するための引出し部５３ａ、５３ｂが設けられている。一方の引出し部５３ａは、第１スロット収容部５１Ａの端末から内側（図１１の右側）へ戻るように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｍを介して形成されている。よって、一方の引出し部５３ａは、第１スロット収容部５１Ａからターン部５２Ｍの長さだけ内側（図１１の右側）へ寄った所に位置している。他方の引出し部５３ｂは、第１２スロット収容部５１Ｌの端末から内側（図１１の左側）へ戻るように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｎを介して形成されている。よって、他方の引出し部５３ｂは、第１２スロット収容部５１Ｌからターン部５２Ｎの長さだけ内側（図１１の左側）へ寄った所に位置している。他方の引出し部５３ｂとターン部５２Ｎとの間には、固定子巻線４０の軸方向端面上で固定子コア３０の径方向外方へ折り曲げられて配置される渡り部７０が設けられている。

ターン部５２の略中央部には、第１スロット収容部５１Ａ、第２スロット収容部５１Ｂ、第３スロット収容部５１Ｃ、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌを導線５０の長手方向およびスロット収容部５１の長手方向に直交する方向に順次段差が生じるようにクランク部５４（図１２参照）が形成されている。その結果、導線５０は図１１（Ａ）に示すように階段状の形状を有することになる。

図１２に、図１１に示す導線５０を用いて円筒形状の固定子巻線４０を形成した場合のターン部５２の形状を示す斜視図を示す。図１２（Ａ）に示すように、ターン部５２は、固定子コア３０の径方向に変位して固定子コア３０の端面３０ａに沿って延びるクランク部５４を有する。クランク部５４のクランク形状によるずれ量（径方向への変位量）は、ターン部５２の径方向厚み分である。これにより、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士は、ターン部５２の径方向厚み分だけ変位している。このようにクランク部５４がターン部５２に設けられていることにより、図１２（Ｂ）に示すように周方向に隣接している導線５０のターン部５２同士を密に巻回できる。また、図１２（Ｂ）に示すように周方向に隣接するターン部５２は互いに同じ形状であり、ターン部５２同士が干渉するのを防止している。

また、スロット３１から固定子コア３０の外に突出するターン部５２の突出箇所に、導線５０がまたがって設置されているスロット同士に向けて固定子コア３０の軸方向両側の端面３０ａに沿って段部５５が形成されている。これにより、スロット３１から突出している導線５０のターン部５２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部５２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、導線５０がまたがって設置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。

また、固定子コア３０の端面３０ａに沿った段部５５の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。これにより、導線５０の段部５５が周方向に隣り合うスロットから突出する導線５０と干渉することを防止できる。これにより、周方向に隣接するスロットから突出する導線５０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が大きくなったりすることを防止できる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅が小さくなるので、固定子巻線４０が径方向外側に張り出すことを防止する。

さらに、導線５０には、ターン部５２の略中央部のクランク部５４と、ターン部５２の突出箇所に形成した段部５５との間に、それぞれ２個の段部５６が形成されている。つまり、固定子コア３０の一方の軸方向の端面３０ａ側の導線５０のターン部５２には、１個のクランク部５４と合計６個の段部５５、５６が形成されている。これにより、クランク部５４や段部５５、５６を形成しない三角形状のターン部の高さに比べ、ターン部５２の高さが低くなる。クランク部５４のクランク形状も、段部５５、５６と同様に、固定子コア３０の端面３０ａに沿って形成されている。したがって、導線５０のターン部５２は、クランク部５４を挟んで両側が階段状に形成されている。

固定子巻線４０は、図１１に示した導線５０を４８本用いて形成されている。ただし、固定子巻線４０に出力線や中性点などを設けるために、渡り部７０を設けていない導線５０を適宜混在させても良い。したがって、本実施形態では、４８本の導線５０の全ては、各導線５０の両端部に形成された引出し部５３ａ、５３ｂの間において同じ形状に成形されている。

この固定子巻線４０を形成するには、先ず、４８本の導線５０を、それぞれの第１スロット収容部５１Ａが固定子コア３０の隣接するスロット３１の周方向距離（１スロットピッチ）だけ導線５０の長手方向にずれるようにして順次積み重ねる。これにより、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、長手方向両端部に階段状に傾斜した傾斜面４５ａを有する帯状の導線集積体４５を形成する。なお、図１３（Ａ）において、積み重ね最初の導線５０ａは左側端部の最下方に位置しており、積み重ね最後の導線５０ｂは右側端部の最上方に位置している。このように導線５０を積み重ねることで、上記の導線５０を固定子巻線４０において周方向に複数有する構成となる。

そして、その導線集積体４５を、長手方向一端側から巻き付けて、径方向の厚みが全周で一定となるように円筒形状に成形する。本実施形態では、図１３（Ａ）において、積み重ね最初の導線５０ａが内側となるようにして、導線集積体４５の左端側から反時計回り方向（矢印Ｚ方向）に巻き付けを開始し、導線集積体４５の長手方向両端部の傾斜面４５ａ同士が互いに面接触した状態に巻き付けられている。これにより、円筒形状に成形された導線集積体４５の各導線５０は、図１３（Ｃ）に示すように、周方向に略１周半する渦巻き状に巻き付けられている。即ち、各導線５０は、固定子コア３０の中心軸線Ｏの回りを渦巻き状に延伸するように成形されている（図１６参照）。

その後、４８本の導線５０のうち所定の導線５０の引出し部５３ａ、５３ｂを溶接で接続することにより、図６〜図９に示す固定子巻線４０が得られる。ここで、固定子巻線４０の最も外径側に位置するターン部５２は、スロット３１の最も外径側に収容されたスロット収容部５１よりも外径側に突出していないので、固定子巻線４０のコイルエンド４２の外径寸法を小さくできる。

この固定子巻線４０を構成する導線５０は、ターン部５２の略中央部に、ターン部５２の径方向厚み分だけ径方向にずれたクランク部５４が設けられていることにより、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士は、固定子コア３０の中心軸線からの半径距離が、スロット収容部５１の径方向厚み分だけ異なっている。また、導線５０は、隣り合うスロット収容部５１同士の離間距離Ｘが、導線５０の第１スロット収容部５１Ａ側から第１２スロット収容部５１Ｌ側に向かうにつれて、徐々に短くなるようにされており、全ての箇所で実質的に異なっている（図８参照）。これらのことから、固定子巻線４０は、径方向に重なり合うスロット収容部５１が、周方向に位置ずれすることなく径方向一列にストレートな状態に整列するようになるので、真円筒形状により近い形状にすることができる（図６および図７参照）。

この固定子巻線４０は、複数の導線の第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌ同士をそれぞれ周方向に連続するスロットに配置するとともに、第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌ同士の固定子コアの中心軸線Ｏからの半径距離がそれぞれ等しくなるよう配置されているので、固定子巻線４０の外径寸法および内径寸法を周方向で均一化することができる。この固定子巻線４０は、図１４に示すように、それぞれの相が１６本の導線５０を直列に接続した各相巻線４３（Ｕ、Ｖ、Ｗ）をＹ結線した三相巻線として形成されている。

図１５において、各導線５０のスロット収容部５１は、１２個の破線円と放射方向に延びる破線とが交差する位置に配置されており、最外径側と最内径側のみが矩形断面形状で表されている。また、放射方向に１列に並んだスロット収容部５１の外側には、それぞれ対応する１〜４８のスロット番号が付されている（以後、図１６においても同じ）。また、スロット番号の外側には、それぞれのスロットの最外径側（第１２層）に、巻回の始端側となる第１スロット収容部５１Ａが配置される導線の番号が付されている。

各相の巻線を構成する１６本の導線５０は、８個の同一のスロット３１にスロット収容部５１が収容される８本の導線５０と、それら８個のスロット３１とは別の８個の同一のスロット３１にスロット収容部５１が収容される８本の導線５０とに分かれている。例えばＵ相の場合には、８本の導線（Ｕ１−１）〜（Ｕ１−４）および（Ｕ１−１’）〜（Ｕ１−４’）は、外径側から内径側に向かって反時計回りに巻回されて、それぞれのスロット収容部５１が、１番スロット、７番スロット、１３番スロット、１９番スロット、２５番スロット、３１番スロット、３７番スロットおよび４３番スロットに収容される。また、他の８本の導線（Ｕ２−１）〜（Ｕ２−４）および（Ｕ２−１’）〜（Ｕ２−４’）は、外径側から内径側に向かって反時計回りに巻回されて、それぞれのスロット収容部５１が、２番スロット、８番スロット、１４番スロット、２０番スロット、２６番スロット、３２番スロット、３８番スロットおよび４４番スロットに収容される。

なお、図１５には、代表として導線（Ｕ１−１）の軌跡が示されている。図１５において、黒四角で示された部分は導線（Ｕ１−１）のスロット収容部５１が配置されていることを示し、導線（Ｕ１−１）の周方向に延びる太線は、固定子コア３０の軸方向一方側（図１４の紙面手前側）に位置するターン部５２を示し、導線（Ｕ１−１）の周方向に延びる二点鎖線は、固定子コア３０の軸方向他方側（図１４の紙面後側）に位置するターン部５２を示す（以後、図１６においても同じ）。

この固定子巻線４０は、図１５に示すように、各スロット３１において、８本の導線５０のスロット収容部５１が径方向に１２層、積層された状態になっている。導線（Ｕ１−１）は、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１番スロットの最外層（第１２層）に位置し、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１９番スロットの最内層（第１層）に位置している。

また、固定子巻線４０を構成する４８本の導線５０は、長手方向（周方向）に１スロットピッチずつずれて配置されているので、各導線５０の始端側となる第１スロット収容部５１Ａが、４８個の各スロット３１の最外層（第１２層）に順に収容されている。下記の表１は、１番〜４８番の各スロット３１において、最外層に位置する導線の番号と、最内層に位置する導線の番号をまとめたものである。

固定子巻線４０を構成する導線５０は、各導線５０の一端側（第１スロット収容部５１Ａ側）から他端側（第１２スロット収容部５１Ｌ側）に向かうにつれて、スロット収容部５１の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径距離が順次小さくなっている。本実施形態の場合、各導線５０は、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径方向距離がスロット収容部５１の径方向厚み分異なっている。

図１６は、固定子巻線４０を図１５の裏側から見た場合の、１本の導線（Ｕ１−４’）の軌跡を示す図である。この導線（Ｕ１−４’）は、始端側となる第１スロット収容部５１Ａが４３番スロットの第１２層（最外層）に配置され、第２スロット収容部５１Ｂが１番スロットの第１１層に配置され、第３スロット収容部５１Ｃが７番スロットの第１０層に配置され、第４スロット収容部５１Ｄが１３番スロットの第９層に配置され、最終の第１２スロット収容部５１Ｌが１３番スロットの第１層（最内層）に配置されている。即ち、導線（Ｕ１−４’）は、始端側（外径側）から終端側（内径側）に向かうにつれて、スロット収容部５１の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径距離が順次小さくなっている。

よって、固定子コア３０の中心軸線Ｏから、第１スロット収容部５１Ａまでの半径距離ｒ４３と、第２スロット収容部５１Ｂまでの半径距離ｒ１と、第３スロット収容部５１Ｃまでの半径距離ｒ７と、第４スロット収容部５１Ｄまでの半径距離ｒ１３は、順次スロット収容部５１の径方向厚み分小さくなっており、以後同様に、第１２スロット収容部５１Ｌに至るまで、半径距離が順次スロット収容部５１の径方向厚み分小さくなっている。すなわち、第１スロット収容部５１Ａから第１２スロット収容部５１Ｌに至るまで、半径距離が順次小さくなるのみで、途中で半径距離が大きくなることはない。

次に、１６本の導線５０を直列に接続してなる各相巻線４３（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち、代表としてＶ相の各相巻線４３の接続状態を、図１４、図１７および上記の表１を参照して説明する。なお、Ｕ相、Ｗ相の各相巻線もＶ相と同様の接続となっている。図１４において出力線Ｖの始端に位置する導線（Ｖ１−１）は、表１および図１７に示すように、始端側の第１スロット収容部５１Ａが５番スロットの最外層（第１２層）に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが２３番スロットの最内層（第１層）に配置されている。導線（Ｖ１−１）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１７番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが３５番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−２）の始端側が接続されている。

導線（Ｖ１−２）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが２９番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４７番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−３）の始端側が接続されている。導線（Ｖ１−３）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４１番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１１番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−４）の始端側が接続されている。導線（Ｖ１−４）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが６番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが２４番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−１）の始端側が接続されている。

導線（Ｖ２−１）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１８番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが３６番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−２）の始端側が接続されている。導線（Ｖ２−２）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが３０番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４８番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−３）の始端側が接続されている。導線（Ｖ２−３）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４２番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１２番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−４）の始端側が接続されている。

導線（Ｖ２−４）の終端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４８番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１８番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−４’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ２−４’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが３６番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが６番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−３’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ２−３’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが２４番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４２番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−２’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ２−２’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１２番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが３０番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ２−１’）の終端側が接続されている。

導線（Ｖ２−１’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが４７番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが１７番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−４’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ１−４’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが３５番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが５番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−３’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ１−３’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが２３番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが４１番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−２’）の終端側が接続されている。導線（Ｖ１−２’）の始端側には、始端側の第１スロット収容部５１Ａが１１番スロットの第１２層に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌが２９番スロットの第１層に配置された導線（Ｖ１−１’）の終端側が接続されている。なお、導線（Ｖ１−１’）の始端側は、中性点Ｖに接続されている。

次に、表１、図１１および図１７を参照して各導線５０の接続状態を説明する。ここでは、代表として２本の導線（Ｖ１−１）（Ｖ１−２）の接続状態を説明する。一方の導線（Ｖ１−１）は、始端側となる第１スロット収容部５１Ａが５番スロットの最外層（第１２層）に配置され、終端側となる第１２スロット収容部５１Ｌが２３番スロットの最内層（第１層）に配置されている。この導線（Ｖ１−１）の終端側に設けられた引出し部５３ｂ（内周側端部）は、第１２スロット収容部５１Ｌが配置されている２３番スロットからターン部５２Ｎの長さ分だけ戻った所（２０番スロット付近）に位置している。

そして、他方の導線（Ｖ１−２）は、始端側となる第１スロット収容部５１Ａが１７番スロットの最外層（第１２層）に配置され、終端側となる第１２スロット収容部５１Ｌが３５番スロットの最内層（第１層）に配置されている。この導線（Ｖ１−２）の始端側に設けられた引出し部５３ａ（外周側端部）は、第１スロット収容部５１Ａが配置されている１７番スロットからターン部５２Ｍの長さ分だけ戻った所（２０番スロット付近）に位置している。図６〜図９に示すように、この導線（Ｖ１−１）の引出し部５３ｂ（内周側端部）は、径方向外方側へ略直角に折り曲げられた後、その先端が、固定子巻線４０の外周端部に位置する導線（Ｖ１−２）の引出し部５３ａ（外周側端部）の先端部に溶接接合されることにより接続されている。

この溶接接合は、固定子巻線４０の最も外径側に位置するターン部５２よりも外径側において溶接により接続されている。この場合、導線（Ｖ１−１）の引出し部５３ｂ（内周側端部）の折り曲げ部は、固定子巻線４０の軸方向端面（ターン部５２の軸方向外面）上を通る渡り部７０を形成しており、２本の導線（Ｖ１−１）（Ｖ１−２）は、渡り部７０を介して接続されている。これにより、内径側に位置する第１２スロット収容部５１Ｌの径方向内方への膨出をより効果的に防止することができるので、内径側に位置する回転子との干渉を回避することが可能となる。

なお、渡り部７０は、図２および図８に示すように、渡り部７０の径方向両端部が、固定子コア３０（固定子巻線４０）の中心軸線Ｏから放射方向に延びる直線に沿って延びるように形成されている。渡り部７０の形状をこのようにすることによって、導線の折り曲げを容易にするとともに、溶接接合を容易にすることができる。

また、この渡り部７０は、図２および図８に示すように、固定子巻線４０の軸方向端面上において、周方向に略３／４周する範囲の領域に設けられている。そして、固定子巻線４０の軸方向端面上の残り１／４周する範囲の領域には、中性点Ｖ、出力線Ｗ、中性点Ｕ、出力線Ｖ、中性点Ｗおよび出力線Ｕの引出し部が順番に並んで設けられている。即ち、固定子巻線４０の軸方向端面において、中性点Ｕ、Ｖ、Ｗの引出し部と同じ領域に出力線Ｕ、Ｖ、Ｗの引出し部が設けられているとともに、渡り部７０が設けられる領域と中性点Ｕ、Ｖ、Ｗおよび出力線Ｕ、Ｖ、Ｗの引出し部が設けられる領域が分離されている。

上記のように構成された固定子巻線４０は、外周側から分割コア３２が挿入されることによって固定子コア３０と組み付けられている（図１〜図３参照）。これにより、固定子巻線４０を構成する導線５０は、固定子コア３０の内周側で周方向に沿って波巻きされた状態に組み付けられている。導線５０のターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士は、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に収容されている。隣り合うスロット収容部５１同士を接続するターン部５２は、固定子コア３０の軸方向の両端面からそれぞれ突出し、その突出している部分によりコイルエンドが形成されている。

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によれば、固定子巻線４０を構成する各導線５０において、固定子コア３０の中心軸線Ｏからスロット収容部５１までの半径距離ｒが、始端側の第１スロット収容部５１Ａから終端側の第１２スロット収容部５１Ｌに向かうにつれて順次小さくなるようにされている。そのため、導線５０を積み重ねた導線集積体４５を円筒形状に形成することで固定子巻線を得ることができるので、上記特許文献１において行われていた編み込み工程を不要とすることができる。その結果、製造コストを低減しつつ量産性に優れる回転電機の固定子を提供できる。また、各導線５０は、固定子コア３０の中心軸線Ｏの回りを渦巻き状に延伸するように設けられているので、固定子巻線４０の径方向寸法を大きくさせることなく、導線５０を密に配置することができる。

また、固定子巻線４０を構成する導線５０は、始端側の第１スロット収容部５１Ａがスロット３１の最も外径側に配置され、終端側の第１２スロット収容部５１Ｌがスロット３１の最も内径側に配置されている。これにより、導線５０の両端が、最も外径側と最も内径側に位置するようになるので、導線５０の接続を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、一つのスロット３１に径方向一列に収容されるスロット収容部５１の個数（１２個）と、導線５０に設けられたスロット収容部５１の個数（１２個）が等しくなるようにされている。これにより、第１スロット収容部５１Ａがスロット３１の最も外径側に配置され、第１２スロット収容部５１Ｌがスロット３１の最も内径側に配置されることになるので、各導線の接続を容易に行うことが可能となる。

また、固定子巻線４０を構成する複数の導線５０は、第１スロット収容部５１Ａ同士を周方向に連続するスロットに配置するとともに、第１スロット収容部５１Ａ同士の固定子コア３０の中心軸線からの半径距離が等しくなるよう配置されているので、固定子巻線の径方向寸法を周方向で均一化することができる。

また、固定子巻線４０は、複数の導線の第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌ同士をそれぞれ周方向に連続するスロットに配置するとともに、第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第１２スロット収容部５１Ｌ同士の固定子コアの中心軸線からの半径距離がそれぞれ等しくなるよう配置されているので、固定子巻線４０の外径寸法および内径寸法を周方向で均一化することができる。

また、固定子巻線４０を構成する導線５０の本数（４８本）は、スロット３１の個数（４８個）と同じであるため、スロット収容部５１が１スロットずつ周方向にずれた状態で、全ての導線５０を規則的に配置することができる。そのため、真円筒形状により近い形状の固定子巻線４０を形成することが可能となる。これにより、回転電機の出力特性やトルクリップル、損失等の性能の安定化を図ることができる。さらに、４８本の導線５０の全てが、引出し部５３ａ、５３ｂの間において同じ形状に成形されているため、導線５０を成形して形成する際に成形工程の簡略化を図ることができる。

また、本実施形態では、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士が、所定のスロットピッチ（６スロットピッチ）だけ離間して配置されているので、所望の相数の多相固定子巻線を形成することができる。

また、本実施形態では、導線５０は、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士の周方向離間距離Ｘが全ての箇所で実質的に異なるようにされている。これにより、一つのスロット３１内において、径方向に重なり合うように配置されるスロット収容部５１を、周方向に位置ずれすることなく径方向一列にストレートに整列した状態に配置することが可能となるため、固定子巻線４０の形状を真円筒形状により近い形状にすることができる。また、スロット収容部同士５１を接続しているターン部５２が固定子コア３０の軸方向に突出したり凹んだりするのを防止することができるため、ターン部５２の軸方向のバラツキを抑制することができる。

本実施形態では、周方向離間距離Ｘが、導線５０の第１スロット収容部５１Ａ側から第１２スロット収容部５１Ｌ側に向かうにつれて、徐々に短くなるようにされているので、周方向離間距離Ｘが全ての箇所で確実に異なるようにすることができる。これにより、上記の作用および効果をより確実に得ることができる。

また、ターン部５２は、固定子コア３０の端面に平行な段部を固定子コア３０の軸方向に複数有する階段形状に形成されているため、固定子コア３０の端面から突出しているターン部５２（コイルエンド）の突出高さを低くすると共に、径方向幅を小さくすることができるので、固定子巻線４０を小型化することができる。

また、固定子巻線４０は、周方向に隣接するターン部５２の形状が互いに同じ形状であるため、ターン部５２同士が干渉することを防止でき、コイルエンド４２の形状が大きくなることを防止でき、固定子巻線４０を小型化することができる。なお、固定子巻線４０において、すべてのターン部５２の形状が同一である必要はなく、一部に異なる形状が存在していたとしても、周方向に隣接するターン部５２の形状が互いに同じであれば良い。
また、固定子巻線４０の最も外径側に位置するターン部５２は、スロット３１の最も外径側に収容されたスロット収容部５１よりも実質的に外径側に突出しておらず、固定子巻線４０のコイルエンド４２の外径寸法を小さくできる。

また、ターン部５２は、固定子コア３０から最も離れた位置に形成されたクランク部５４を有するため、各導線５０のターン部５２同士の干渉を回避することができる。さらに、クランク部５４は、ターン部５２の径方向厚み分だけ固定子コア３０の径方向にずれているので、導線５０の隣り合うターン部５２同士を径方向にターン部５２の厚み分ずらして隙間なく巻回して多相固定子巻線を形成することができる。これにより、固定子巻線４０の径方向の幅を小さくすることができるので、小型化することが可能となる。

また、固定子巻線４０は、断面形状が矩形状の導体部６７を有する導線５０を用いていることから、固定子コア３０のスロット３１内に配置される導線５０（スロット収容部５１）をより密な状態に配置することができるため、占積率の向上を図ることができる。さらに、ターン部５２もより密な状態に配置することができる。

次に、本実施形態における回転電機の固定子の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、導線形成工程と、導線積層工程と、固定子巻線成形工程と、コア組付工程とを順に行って、上記固定子２０を製造するものである。

まず、導線形成工程において、少なくとも、スロットに収容される第１スロット収容部５１Ａと、第１スロット収容部５１Ａから周方向に離間したスロットに収容される第２スロット収容部５１Ｂと、第２スロット収容部５１Ｂから周方向に離間したスロットに収容される第３スロット収容部５１Ｃと、固定子コア３０の一端側におけるスロット３１の外部で第１スロット収容部５１Ａと第２スロット収容部５１Ｂを接続する第１ターン５２Ａ部と、固定子コア３０の他端側におけるスロット３１の外部で第２スロット収容部５１Ｂと第３スロット収容部５１Ｃを接続する第２ターン部５２Ｂとを有する導線５０を成形することにより形成する。このとき、第１スロット収容部５１Ａ、第２スロット収容部５１Ｂおよび第３スロット収容部５１Ｃを導線５０の長手方向およびスロット収容部５１の長手方向に直交する方向に順次段差が生じるように導線５０を形成する。

次に、導線積層工程において、導線形成工程で得られた複数（４８本）の導線５０を積み重ねて導線集積体４５を形成する（図１３（Ａ）（Ｂ）参照）。この導線積層工程は、上記特許文献１において行われていた編み込み工程が不要であり、複数の導線５０を積み重ねるだけで良いため、従来の編み込み工程と比較して格段に製造が容易となっている。

その後、固定子巻線成形工程において、導線集積体４５を円筒形状に成形して固定子巻線４０とし、次のコア組付工程において、固定子巻線４０を固定子コア３０に組み付けることで回転電機の固定子２０を得る。

本実施形態の製造方法によれば、上記特許文献１において行われていた編み込み工程を不要とすることができるので、製造コストを低減しつつ量産性に優れる回転電機の固定子の製造方法とすることができる。また、導線５０の両端に設けられた引出し部５３ａ、５３ｂは、両端に位置するスロット収容部５１Ａ、５１Ｌの端末からそれぞれターン部５２Ｍ、５２Ｎの長さ分だけ内側へ寄った位置に設けられている。そのため、２本の導線５０が接続される際には、図１７に示すように、一方の導線（Ｖ１−３’）の最内層に位置する引出し部５３ｂと、他方の導線（Ｖ１−４’）の最外層に位置する引出し部５３ａとの間の距離を、短くすることができる。

〔他の実施形態〕
導線５０の両端に設けられた引出し部５３ａ、５３ｂの形状の変形例を説明する。導線５０の両端に設けられる引出し部５３ａ、５３ｂは、例えば図１８（Ａ）（Ｂ）および図１９（Ａ）（Ｂ）に示す変形例１〜４のように設けることができる。図１８（Ａ）に示す変形例１の場合には、両方の引出し部５３ａ、５３ｂは、両端に位置する第１および第１２スロット収容部５１Ａ、５１Ｌの端末からそれぞれ外側へ向かって延びるように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｍ、５２Ｎを介して形成されている。図１８（Ｂ）に示す変形例２の場合には、一方の引出し部５３ａは、第１スロット収容部５１Ａの端末から外側へ向かって延びるように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｍを介して形成され、他方の引出し部５３ｂは、第１２スロット収容部５１Ｌの端末から内側へ戻るように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｎを介して形成されている。

そして、図１９（Ａ）に示す変形例３の場合には、一方の引出し部５３ａは、第１スロット収容部５１Ａの端末から内側へ戻るように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｍを介して形成され、他方の引出し部５３ｂは、第１２スロット収容部５１Ｌの端末から外側へ向かって延びるように、スロット収容部間のターン部の略半分の長さに形成されたターン部５２Ｎを介して形成されている。

また、図１９（Ｂ）に示す変形例４の場合には、両方の引出し部５３ａ、５３ｂは、両端に位置する第１および第１２スロット収容部５１Ａ、５１Ｌの端末からそれぞれ直接、延長するように形成されている。

また、実施形態１では、図１２に示したように、ターン部５２の略中央部のクランク部５４と、ターン部５２の突出箇所に形成した段部５５との間に、それぞれ２個の段部５６が形成されていたが、ターン部５２の形状を図２０に示す形状に変更した変形例５のようにすることもできる。変形例５では、ターン部５２の略中央部のクランク部５４と、ターン部５２の突出箇所に形成した段部５５との間に、段部５６が形成されていない。このようなターン部５２の形状とすることで、ターン部５２の形状および加工を簡易なものにすることができる。

なお、ターン部５２の形状は、図１２や図２０の形状に限らず、種々の形状を採用することができる。例えば、ターン部５２の略中央部のクランク部５４のクランク形状によるずれ量（径方向への変位量）がスロット収容部５１の径方向厚み分であるものを、スロット収容部５１の径方向厚みの０．５倍や１．５倍あるいは２倍としても良い。このようにクランク形状を変更した場合、ターン部５２によって接続されたスロット収容部５１同士の固定子コア３０の中心軸線Ｏからの半径距離ｒも同様に、スロット収容部５１の径方向厚みの０．５倍や１．５倍あるいは２倍異なるものになる。

また、実施形態１では、図１１に示したように、導線５０の両端部にそれぞれ形成された引出し部５３ａ、５３ｂと、それら引出し部５３ａ、５３ｂに最も近い所に位置するスロット収容部５１Ａ、５１Ｌとの間にそれぞれ設けられた略半分のターン部５２Ｍ、５２Ｎは、曲げ加工により段部が形成されているが、図２１に示す変形例６のように、ターン部５２Ｍ、５２Ｎに段部を形成することなく、ストレート状にしてもよい。このようにターン部５２Ｍ、５２Ｎをストレート状にすることで、引出し部５３ａ、５３ｂを所定の位置に精度良く設けることができる。なお、変形例６では、両方のターン部５２Ｍ、５２Ｎがストレート状に形成されているが、両方のターン部５２Ｍ、５２Ｎのうちのいずれか一方のみをストレート状にするようにしてもよい。

また、実施形態１では、固定子コア４０の中心軸線Ｏからスロット収容部５１までの半径距離ｒが、始端側の第１スロット収容部５１Ａから終端側の第１２スロット収容部５１Ｌに向かうにつれて順次小さくなる構成であったが、逆に、始端側の第１スロット収容部５１Ａから終端側の第１２スロット収容部５１Ｌに向かうにつれて順次大きくなる構成としても良い。

また、実施形態１では、第１スロット収容部５１Ａがスロット３１の最も外径側に配置され、第１２スロット収容部５１Ｌがスロット３１の最も内径側に配置される構成であったが、導線５０の両端が最も外径側と最も内径側に位置していない場合や、一つのスロット３１に径方向一列に収容されるスロット収容部５１の個数と、導線５０に設けられたスロット収容部５１の個数が異なる場合であっても、導線５０の接続さえできれば、固定子巻線として用いることができる。

また、実施形態１では、複数の導線の第１スロット収容部５１Ａ同士、第２スロット収容部５１Ｂ同士、・・・、第ｎスロット収容部５１ｎ同士をそれぞれ周方向に連続するスロットに配置する構成であったが、周方向に連続するスロットに配置する場合に限らず、周方向のスロットに間欠的に配置しても固定子巻線４０として用いることができる。

また、実施形態１では、固定子巻線４０を構成する導線５０の本数（４８本）は、スロット３１の個数（４８個）と同じ構成であったが、複数の導線５０を共通の連続導線としたり、導線５０を途中で分割するなどにより、導線５０の本数とスロット３１の個数が異なる場合であっても、固定子巻線４０として用いることができる。

２０…固定子、 ３０…固定子コア、 ３０ａ…端面、 ３１…スロット、 ４０…固定子巻線、 ４３…各相巻線、 ４５…導線集積体、 ５０…導線、 ５１…スロット収容部、 ５２…ターン部、 ５３ａ…引出し部（外周側端部）、５３ｂ…引出し部（内周側端部）、 ５４…クランク部、 ５５、５６…段部、 ６７…導体、 ６８…絶縁皮膜、 ７０、７０Ｂ…渡り部。

Claims (17)

1. 周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記固定子コアに巻回される複数の導線からなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
   前記導線は、前記スロットに収容される第１スロット収容部と、前記第１スロット収容部から順に周方向に離間した前記スロットにそれぞれ収容される第２スロット収容部、第３スロット収容部、・・・、第ｎ（ｎは４以上の自然数）スロット収容部と、
   前記固定子コアの一端側における前記スロットの外部と前記固定子コアの他端側における前記スロットの外部とで交互に前記スロット収容部同士を接続する、前記第１スロット収容部と前記第２スロット収容部を接続する第１ターン部、前記第２スロット収容部と前記第３スロット収容部を接続する第２ターン部、・・・、前記第（ｎ−１）スロット収容部と前記第ｎスロット収容部を接続する第（ｎ−１）ターン部を有し、
   前記固定子巻線は、前記第１スロット収容部から前記第ｎスロット収容部の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離が順次大きく又は順次小さくなるよう配置した前記導線を周方向に複数有するものであって、
   前記第１スロット収容部と前記第ｎスロット収容部は、いずれか一方が前記スロットの最も外径側に配置され、いずれか他方が前記スロットの最も内径側に配置されることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記スロットは、径方向一列にｍ（ｍは４以上の自然数）個の前記スロット収容部を収容するものであって、
   前記導線は、前記第１スロット収容部から前記第ｎスロット収容部を有するとき、ｍ＝ｎの関係であ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. 前記ターン部によって接続された前記スロット収容部同士の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離は、前記スロット収容部の径方向厚み分異な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。
4. 前記固定子巻線は、複数の前記導線の前記第１スロット収容部同士を周方向に連続する前記スロットに配置するとともに、前記第１スロット収容部同士の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離が等しくなるよう配置したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
5. 前記固定子巻線は、複数の前記導線の前記第１スロット収容部同士、前記第２スロット収容部同士、・・・、前記第ｎスロット収容部同士をそれぞれ周方向に連続する前記スロットに配置するとともに、前記第１スロット収容部同士、前記第２スロット収容部同士、・・・、前記第ｎスロット収容部同士の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離がそれぞれ等しくなるよう配置したことを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
6. 前記導線は、前記スロットの数と同じ本数であることを特徴とする請求項４または５に記載の回転電機の固定子。
7. 前記ターン部によって接続された前記スロット収容部同士は、所定のスロットピッチだけ離間して配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
8. 前記導線は、前記ターン部によって接続された前記スロット収容部同士の周方向離間距離が全ての箇所で実質的に異なっていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子。
9. 前記周方向離間距離は、前記導線の一端側から他端側に向かうにつれて、徐々に短くまたは徐々に長くなっていることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子。
10. 前記固定子巻線は、周方向に隣接する前記ターン部の形状が互いに同じ形状であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
11. 前記固定子巻線の最も外径側に位置する前記ターン部は、前記スロットの最も外径側に収容された前記スロット収容部よりも外径側に突出していないことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
12. 前記導線の一端部に形成された引出し部と前記導線の最も一端側に位置する前記スロット収容部との間に設けられるターン部、および前記導線の他端部に形成された引出し部と前記導線の最も他端側に位置する前記スロット収容部との間に設けられるターン部のうちの少なくとも一方の前記ターン部は、ストレート状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
13. 前記導線は、断面形状が矩形状の導体部と、該導体部の外周を覆う絶縁被膜部とからなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
14. 前記固定子巻線は、複数の前記導線を接続して形成される各相巻線を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
15. 複数の前記導線の全ては、各前記導線の両端部に形成された引出し部の間において同じ形状に成形されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
16. 複数の前記導線の各々は、前記固定子コアの軸線の回りを渦巻き状に延伸するように設けられていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
17. 周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記固定子コアに巻回される複数の導線からなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子の製造方法において、
    前記導線は、少なくとも、前記スロットに収容される第１スロット収容部と、前記第１スロット収容部から周方向に離間した前記スロットに収容される第２スロット収容部と、前記第２スロット収容部から周方向に離間した前記スロットに収容される第３スロット収容部と、前記固定子コアの一端側における前記スロットの外部で前記第１スロット収容部と前記第２スロット収容部を接続する第１ターン部と、前記固定子コアの他端側における前記スロットの外部で前記第２スロット収容部と前記第３スロット収容部を接続する第２ターン部とを有し、
    前記第１スロット収容部、前記第２スロット収容部および前記第３スロット収容部を前記導線の長手方向および前記スロット収容部の長手方向に直交する方向に順次段差が生じるように前記導線を形成する導線形成工程と、
    前記導線形成工程で得られた複数の前記導線を積み重ねて導線集積体を形成する導線積層工程と、
    前記導線集積体を円筒形状に成形して前記固定子巻線を得る固定子巻線成形工程と、
    前記固定子巻線を前記固定子コアに組み付けるコア組付工程と、
    を有することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。

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