JP7065924B2

JP7065924B2 - 回転電機

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Publication number: JP7065924B2
Application number: JP2020168827A
Authority: JP
Inventors: 直彦鮎川; 辰郎日野; 康平江頭; 和哉長谷川; 健二前川; 正嗣中野; 健久保田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2040-10-06
Also published as: CN114389393B; CN114389393A; JP2022061067A

Description

本願は、回転電機に関するものである。

近年、電動機または発電機として使用される回転電機では、小型高出力および高品質の製品が求められている。回転電機を小型化するには、コイルエンドを軸方向、径方向に短縮することが効果的である。
コイルエンドの内径方向の短縮のため、特許文献１に示されるように、径方向の内側のコイルエンドと外側のコイルエンドの接続部で、外側のコイルエンドを径方向の外側にシフトさせ、周方向に伸ばすことで、内側のコイルエンドを径方向の内側にシフトすることなく内側コイルエンドと外側コイルエンドを接続する構造が開示されている。

国際公開第２０１９／０９３５１５号（図２０）

特許文献１に記載の回転電機は、周方向に伸びた径方向の外側のコイルエンドが径方向の外側にシフトしつつ、周方向にも伸びているため、径方向シフト量が小さくなり、周方向に隣接するコイルエンドとの径方向の隙間が小さく、交差をかわすための十分な余裕がとれない。そのため、コイルの絶縁被膜に負荷がかかり被覆が損傷し、コイルの絶縁性能が低下する恐れがある。
本願は、スロットから出たコイルエンドにおいて、隣接するコイルエンドとの干渉によるコイルエンドの絶縁被膜の損傷を防止する構造を備えた回転電機を得ることを目的とする。

本願に係わる回転電機は、回転軸の周りに円環状に配置された固定子鉄心の複数のスロットに絶縁被覆された電線を巻付けてコイルが形成された固定子を有する回転電機であって、
前記コイルは、前記複数のスロットの径方向の最も外側に設けられ隣接するコイルエンドを、径方向の外側から覆うように周方向に伸びている第一のコイルエンドと、
前記第一のコイルエンドに接続されている第二のコイルエンドと、を有し、
前記第一のコイルエンドには、軸方向に、前記スロットから径方向の外側に伸びている径方向シフト領域と、前記第二のコイルエンドとの接続部に向かって軸方向に傾斜しながら周方向に伸びている斜行領域が設けられ、
前記径方向シフト領域には、前記スロットの出口から径方向の外側に曲げられている径方向曲げ部と、軸方向に曲げられて前記斜行領域につながっている軸方向曲げ部とが設けられ、前記径方向シフト領域の中で周方向へのねじりが形成されているものである。

第一のコイルエンドは径方向シフト領域でスロットの出口から径方向の外側に曲げられている径方向曲げ部と、さらに斜行領域に入る前に軸方向に曲げられている軸方向曲げ部を持った構造を有しているので、径方向シフト量を大きくでき、隣接するスロットのコイルエンドとの交差を回避するための余裕がとれる。そのため、隣接するコイルエンドとの干渉によるコイルエンドの絶縁被膜の損傷を防止することができる。
また、第一のコイルエンドは径方向シフト領域の中で周方向へのねじりが形成されているので、斜行領域での周方向への曲げ角度が小さくでき、絶縁被膜の損傷を防止できる。

実施の形態１に係わる回転電機を示す断面図である。実施の形態１に係わる回転電機の固定子を示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す平面図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す断面図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す模式図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す模式図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す回路図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルを示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルと固定子鉄心の組合せを示す斜視図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態１に係わる回転電機のコイルエンドを示す断面図である。実施の形態２に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態２に係わる回転電機のコイルエンドを示す断面図である。実施の形態３に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態３に係わる回転電機のコイルエンドを示す断面図である。実施の形態３に係わる回転電機のコイルエンドを示す断面図である。実施の形態４に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態５に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態６に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態６に係わる回転電機のコイルエンドを示す断面図である。実施の形態７に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態８に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態９に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。実施の形態１０に係わる回転電機のコイルエンドを示す模式図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係わる回転電機の断面図である。図１において、回転電機１１は、有底円筒状のハウジング１と、ハウジング１の開口部を塞口するブラケット２と、ハウジング１に焼き嵌めもしくは圧入などの固定手段によって固定された固定子３、ハウジング１の底部およびブラケット２にベアリング４を介して回転可能に支持された回転軸５、回転軸に固着されて固定子３の内周側に回転可能に配設された回転子６を備えている。回転子６は軸心位置に挿通された回転軸５に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に埋設されて周方向に所定のピッチで配列され、磁極を構成する永久磁石８と、を備えた永久磁石型回転子である。

つぎに、固定子３の構成について図２から図１１を参照しつつ具体的に説明する。なお、以下の説明においては回転軸方向（図１における上下方向）を軸方向、回転軸中心方向（図１における左右方向）を径方向、回転軸を中心として回転方向を周方向と定義して説明する。図２に示されるように、固定子３は、回転軸５の周りに円環状に配置された固定子鉄心９と、固定子鉄心９のスロットに装着された固定子巻線１０と、固定子巻線１０を構成するコイル１２を備えている。コイル１２は絶縁被覆された電線を巻き付けて形成されている。ここで、本願に係わる回転電機１１においては、説明の便宜上、磁極を８極、固定子鉄心９のスロット数を４８個、固定子巻線１０を三相巻線とし、スロットは毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心９に形成されているものを例として説明する。

図３Ａに示すコイル１２は周方向に隣接し、同一方向に巻き回される２つの単位コイルを接続して構成されるコイル群である。図３Ａはこれら２つの単位コイルを示す斜視図である。また、これらの単位コイルを上から見た平面図を図３Ｂに、断面ＡＡを図３Ｃに示す。この単位コイルの構成を図４Ａおよび図４Ｂの模式図に従って説明する。図４Ａに示すように、固定子鉄心９は径方向内側に向かって延出するティース部２１とティース部２１によって周方向に分けられたスロット２２を有する。

コイル１２は固定子鉄心９のスロット２２に装着されるスロット部２３（Ｓ１～Ｓ８）と、固定子鉄心９のスロット２２から突出して周方向に異なるスロットへと渡るターン部２４（Ｔ１－２、Ｔ２－３、Ｔ３－４、Ｔ４－５、Ｔ５－６、Ｔ７－８）と固定子鉄心９のスロット２２から軸方向に突出して固定子巻線１０の別のコイル１２と接続するための外周側端末２５（Ｔ１Ａ）および内周側端末２６（Ｔ８Ａ）を有する。たとえば外周側端末２５から電流が給電された場合はスロット部２３およびコイルエンドを介して電流が流れ、内周側端末２６から隣接する別のコイル１２に接続される。このようにこのコイル１２に電流を流すことで、磁界を発生させることができる。

ここで、図４Ａおよび図４Ｂに示すようにコイル１２における一方の単位コイルが、Ｔ１Ａを経てＳ１～Ｓ４に、周方向に６スロットピッチまたいでターン部２４により接続され、極ピッチと等しい間隔で巻き回されている。もう一方の単位コイルがＳ５～Ｓ８に、周方向に６スロットピッチまたいでターン部２４により接続され、極ピッチと等しい間隔で巻き回され、Ｔ８Ａに至る。一方の単位コイルの巻き回される終点であるＳ４と、もう一方の単位コイルの巻き回される始点であるＳ５は、Ｔ４－５を介して接続されており、周方向に５スロットピッチまたいでターン部２４により接続される。このようにコイル１２が毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心９に形成されるスロット２２間を接続している。外周側端末２５および内周側端末２６は、コイル１２同士を接合される。もしくは、電圧を供給する給電部としてインバータに接続される。

図５は固定子巻線１０の結線図の一例を示す。Ｕ１～Ｕ８は三相交流のＵ相を構成するコイル１２を示し、Ｖ１～Ｖ８はＶ相を構成するコイル１２、Ｗ１～Ｗ８はＷ相を構成するコイル１２をそれぞれ示す。インバータ装置から中性点にかけて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのコイル群が並列に接続されて給電される。このように三相巻線が構成される。なお、本実施例においては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するコイル１２を直列で接続する例を説明したが、同相内のコイル１２を並列に接続してもよい。

固定子巻線１０の構成の例を説明する。図６Ａおよび図６Ｂは固定子巻線１０を構成するコイルＡ１２ａおよびコイルＢ１２ｂを示す。図７はコイルＡ１２ａを、隣接するコイルＢ１２ｂと接合する構成を示す。図７に示すようにコイルＡ１２ａの内周側端末Ｔ８Ａと片側のコイルＢ１２ｂの内周側端末Ｔ８Ｂとを接合し、コイルＡ１２ａの外周側端末Ｔ１Ａともう一方のコイルＢ１２ｂの外周側端末Ｔ１Ｂとを接合することで隣接するコイル同士を接合する。

このようにして図８に示すようにコイル１２を一円分２４個並べて、さらに図９に示すように外径側から固定子鉄心９を挿入することで、固定子を構成する。なお、本実施例においては、固定子鉄心９を分割して外径側から挿入する構造を例に説明したが、固定子３の内径側からコイルを挿入してもよい。

図１０に径方向の外側から見た、径方向の最も外側に設けられた結線側のコイルエンドの一部の模式図を示す。図１０では、周方向に連続する７スロットから突出している径方向の最も外側に配置されたコイルエンドのみを図示している。図１０中の右方向が周方向正方向、左方向が周方向逆方向と表現する。ただし、構造上は周方向に正方向と逆方向が存在するものではない。図１１は図１０の中の断面ＢＢを示す断面図である。図１１の中の左側が径方向の外側である外径方向、右側が径方向の内側である内径方向である。ただし、外径、内径という表現は、回転軸５から見た固定子鉄心９およびスロット２２の形状を基準としたものである。最外径コイルエンドという表現は、径方向の最も外側に位置するコイルエンドを示す。また、図１０ではスロット２２が固定子鉄心９に隠れて図示されていないが、各コイルエンドは固定子鉄心９の軸方向の上端である、スロット２２の出口から、軸方向に突出した構造を有していることが前提となっている。これらの表現は図１０および図１１以降の図面においても適用される。

図１１では、第一のコイルエンド８１と第三のコイルエンド８３のみ図示している。コイル１２の外周側端末２５が結線側の径方向の最も外側の最外径コイルエンドとなる。スロット２２から突出している第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１が周方向逆方向に延伸しており、スロット２２の周方向逆方向に隣接するスロットから突出している第三のコイルエンド８３の第三の斜辺部５３が周方向正方向に延伸している。本実施例では、例として周方向逆方向に延伸する第一の斜辺部５１を有する第一のコイルエンド８１が、スロット２２から周方向逆方向に６スロット離れたスロットから突出する第二のコイルエンド８２と接続部で接続され、また、周方向４スロットごとに、最外径コイルエンドの斜辺部が周方向逆方向に延伸し、その他のスロットの最外径コイルエンドの斜辺部が周方向正方向に延伸する構造を示す。周方向逆方向に延伸する第一の斜辺部５１が隣接する第三のコイルエンド８３の周方向正方向に延伸する第三の斜辺部５３との干渉を、外径方向に避ける必要がある。そのため、図１０、図１１に示すように、第一のコイルエンド８１がスロット２２から突出した後に、径方向シフト領域９０で第三の斜辺部５３を外径方向に避け、その後に斜行領域９１で逆方向に延伸する構造となる。

ここで径方向シフト領域９０において、第一のコイルエンド８１は、スロット２２から軸方向上方に突出して、径方向曲げ部１０１を経て外径方向に突出した後に、軸方向曲げ部１０２を経て軸方向上方に向かう。径方向シフト領域９０は、スロット２２の出口から軸方向曲げ部１０２の曲げ終点までの領域となる。また、第一のコイルエンド８１は、軸方向曲げ部１０２を経た後に斜行領域９１に入り、周方向曲げ部１０３を経て周方向逆方向に延伸し、軸方向曲げ部１０４を経て軸方向上方に向かう。斜行領域９１は、周方向曲げ部１０３の曲げ始点から軸方向曲げ部１０４の曲げ終点までの領域となる。

ここで、径方向シフト領域９０と第三の斜辺部５３との軸方向での距離をＹとし、図１０の中に示す。また、第一のコイルエンド８１がスロット２２の出口からいきなり周方向に延伸した場合を図１０の中の一点鎖線で示し、第三の斜辺部５３との距離をXとする。径方向シフト領域９０では、第一のコイルエンド８１は周方向に延伸することなく、径方向または軸方向のみに延伸して、周方向正方向に延伸する第三の斜辺部５３を避ける構造をとる。そのため、ＸよりもＹを大きくできる。このように径方向シフト量を大きくでき、隣接するコイルエンドとの交差を回避するための余裕がとれる。そのため、絶縁被膜の損傷を防止でき、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態２．
実施の形態２について、実施の形態１と異なる点のみ説明する。図１２に実施の形態２での結線側の最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。図１２では、周方向に連続する７スロットから突出している径方向の最も外側に配置されたコイルエンドのみを図示している。図１３は図１２の中の断面ＣＣを示す断面図である。図１３では、第一のコイルエンド８１と第三のコイルエンド８３のみ図示している。第一のコイルエンド８１がスロット２２の出口から突出した後に、径方向シフト領域９０で第三の斜辺部５３を外径方向に避け、その後に軸方向上側に延び、次に斜行領域９１で逆方向に延伸する構造となる。ここで第一のコイルエンド８１は、径方向シフト領域９０において、スロット２２の出口から軸方向上方に突出して、径方向曲げ部１０１を経て外径方向に突出した後に、軸方向曲げ部１０２を経て軸方向上方に向かう。径方向シフト領域９０はスロット２２の軸方向上端から軸方向曲げ部１０２の曲げ終点までで構成される。つぎに第一のコイルエンド８１は、径方向シフト領域９０から軸方向上方にコイルが延伸するストレート領域１０５を経て斜行領域９１に入る。その後、周方向曲げ部１０３を経て周方向逆方向に延伸し、軸方向曲げ部１０４を経て軸方向上方に向かう。斜行領域９１は周方向曲げ部１０３の曲げ始点から軸方向曲げ部１０４の曲げ終点までで構成される。ここで径方向シフト領域９０の終点である軸方向曲げ部１０２の曲げ終点と、斜行領域９１の始点である周方向曲げ部１０３の曲げ始点との間にストレート領域１０５があることで、径方向シフト領域９０の軸方向曲げ部１０２の曲げ終点と、斜行領域９１の周方向曲げ部１０３の曲げ始点とが重なることがなくなり、軸方向曲げ部１０２と周方向曲げ部１０３とを連続して折り曲げる必要がなくなる。そのため、絶縁被膜に対する負荷を抑制することになり、さらに絶縁被膜の損傷を防止することができ、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態３．
実施の形態３について、実施の形態１および実施の形態２と異なる点のみ説明する。図１４Ａに実施の形態３での外径側から見た、結線側最外径である第一のコイルエンド８１の模式図を示す。また、図１４Ｂに周方向から見た、第一のコイルエンド８１の模式図を示す。図１４Ａおよび図１４Ｂでは、第一のコイルエンド８１のみを図示している。ここで、第一のコイルエンド８１がスロット２２の出口から突出した後の径方向シフト領域９０で、径方向曲げ部１０１後の、外径方向に至る過程で、コイルが回転軸を径方向としてねじれて構成される。図１４Ｂ中の、径方向曲げ部１０１終点から軸方向曲げ部１０２始点までのコイルの、内径側から外径側に進む過程のコイルの断面図Ｄ、Ｅ、Ｆを図１５に示す。内径側の断面図Ｄから中間地点の断面図Ｅを経て、外径側の断面図Ｆに至るにつれて、コイルに径方向にねじれが加えられる。図１４Ａに示すように、径方向シフト領域９０の軸方向曲げ部１０２の曲げ終点において、このねじれが加えられることで、コイルがθ１傾いた状態となる。ここから斜行領域９１の周方向曲げ部１０３で必要となる折り曲げ角度θ２だけ折り曲げられる。径方向シフト領域９０で径方向にねじれを加えていない場合、斜行領域９１の周方向曲げ部１０３で、折り曲げ角度θ２にθ１を加えたθ３だけ折り曲げる必要がある。ねじれを加えたことで周方向曲げ部１０３での折り曲げ角度をθ２とし、θ３よりθ１だけ小さくすることが可能となり、絶縁被膜の損傷を防止でき、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態４．
実施の形態４について、実施の形態１から実施の形態３と異なる点のみ説明する。図１６に実施の形態４での外径側から見た、結線側最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。ここで、スロット２２から突出して周方向逆方向に延伸する第一の斜辺部５１を有する第一のコイルエンド８１の、周方向逆方向に隣接するスロット２２から突出し、周方向正方向に延伸する第三の斜辺部５３を有する第三のコイルエンド８３で、第三の斜辺部５３中の周方向曲げ部１０６が、第一のコイルエンド８１の径方向シフト領域９０よりも軸方向上側に位置する構造を有する。周方向曲げ部１０６が径方向シフト領域９０よりも軸方向上側に位置することで、第三のコイルエンド８３の第三の斜辺部５３の軸方向位置が上側に移動するため、第一のコイルエンド８１の径方向シフト領域９０と第三の斜辺部５３との距離を大きくすることができる。そのため、径方向シフト領域９０の径方向シフト量を大きくすることができるため、絶縁被膜の損傷を防止でき、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態５．
実施の形態５について、実施の形態１から実施の形態４と異なる点のみ説明する。図１７に実施の形態５での外径側から見た、結線側最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。図１７では、周方向に連続する７スロットから突出している最外径コイルエンドのみを図示している。各部の構成は実施の形態１と同じである。図１７において、スロット２２から突出して周方向逆方向に延伸する第一の斜辺部５１を有する第一のコイルエンド８１が、スロット２２から突出して周方向正方向に延伸する第二の斜辺部５２を有する第二のコイルエンド８２と、それぞれのコイルエンドの軸方向先端を接続部１０８で接続している構造である。第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１が、スロット２２から突出して周方向逆方向に突出し、軸方向曲げ部１０４の曲げ終点までの範囲であり、軸方向曲げ部１０４の曲げ終点より軸方向上方は接続部１０８となり、同様に、第二のコイルエンド８２の第二の斜辺部５２が、スロット２２から突出して周方向正方向に突出し、軸方向曲げ部１０７の曲げ終点までの範囲であり、軸方向曲げ部１０７の曲げ終点より軸方向上方は接続部１０８となる。ここで、第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１のコイル全長をＬ１とし、第二のコイルエンド８２の第二の斜辺部５２のコイル全長をＬ２とするとＬ１の方がＬ２よりも長い、Ｌ１＞Ｌ２の関係となる。接続部１０８で接続される２つのコイルエンドの斜辺部のうち、コイル全長が長い第一の斜辺部５１に径方向シフト領域を設けることとなり、コイル全長が短い第二の斜辺部５２中の折り曲げが最小限とできるため、第二の斜辺部５２の絶縁被膜の損傷を防止でき、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態６．
実施の形態６について、実施の形態１から実施の形態５と異なる点のみ説明する。図１８に実施の形態６での外径側から見た、結線側最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。図１８では、周方向に連続する７スロットから突出している最外径コイルエンドのみを図示している。図１９は図１８の中の断面ＧＧを示す断面図である。図１９では、第一のコイルエンド８１と第三のコイルエンド８３のみを図示している。ここで、スロット２２から突出して周方向逆方向に延伸する第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１と、第一のコイルエンド８１の周方向逆方向に隣接し、スロットから突出して周方向正方向に延伸する第三のコイルエンド８３の第三の斜辺部５３とが、周方向に交差する交差点を固定点２００とし、固定点２００での第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３との径方向隙間に固定材２０１を充填し、第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３とを固定している。固定材２０１は例えば、加熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤、ワニス、樹脂等を用いることができる。固定材２０１によって第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３を固定することにより、回転電機１１の使用中の振動で、第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３が摺動し絶縁被膜を損傷することを防止することができるため、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態７．
実施の形態７について、実施の形態１から実施の形態６と異なる点のみ説明する。図２０に実施の形態７での外径側から見た、結線側最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。図２０では周方向に連続する７スロットから突出している最外径コイルエンドのみを図示している。図２０において、結線側コイルエンドの接続部を含む軸方向最上端から、第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１と、第一のコイルエンド８１の周方向逆方向に隣接し、スロットから突出して周方向正方向に延伸する第三のコイルエンド８３の第三の斜辺部５３とが、周方向に交差する周方向交差点２０２まで、を含む範囲２０３において、コイル表面を樹脂で覆っている構造である。樹脂を範囲２０３のコイル表面に塗布するために、例えば、粉体樹脂を流動浸漬してもよい。上記範囲２０３において、コイル表面を樹脂で覆っていることから、周方向交差点２０２において、第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３との隙間にも当該樹脂が充填された構成が得られることになり、当該周方向交差点２０２は実施の形態６における固定材２０１により固定された固定点２００と同様に機能することになる。また、周方向交差点２０２の周囲が全体的に樹脂で覆われることにより第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３とは更に強固に固定される。これにより、コイルエンド同士の接続部の絶縁性を確保できるとともに、第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３との固定をより強固とでき、回転電機１１の使用中の振動で、第一の斜辺部５１と第三の斜辺部５３が摺動し絶縁被膜を損傷することを防止することができるため、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態８．
実施の形態８について、実施の形態１から実施の形態７と異なる点のみ説明する。図２１に実施の形態８での外径側から見た、結線側最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。図２１では、周方向に連続する７スロットから突出している最外径コイルエンドのみを図示している。図２１において、スロット２２から突出して周方向逆方向に延伸する第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１の斜行領域９１の中に、斜行領域９１の始点となる周方向曲げ部１０３と、斜行領域９１の終点となる軸方向曲げ部１０４の他に、１カ所以上に屈曲点２１０を設ける構造を有している。屈曲点２１０を設けることで、例えば周方向曲げ部１０３での折り曲げ角度を小さくし、斜行領域９１において第一のコイルエンド８１がスロット出口から軸方向に垂直に近い角度で配設することができる。第一のコイルエンド８１の周方向逆方向に隣接し、スロット２２から突出して周方向正方向に延伸する第三のコイルエンド８３の第三の斜辺部５３と周方向に交差する周方向交差点２０２を超えたのちに、屈曲点２１０によって周方向に更に折り曲げられて、軸方向曲げ部１０４に至る構造を取ることができる。このような構造とすることで、第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１と第三のコイルエンド８３の第三の斜辺部５３の周方向交差点２０２の軸方向位置を軸方向上側に移動させることができる。これにより、結線側コイルエンドの接続部を含む軸方向最上端から周方向交差点２０２までを含む範囲２０３のコイル表面を樹脂で覆う場合に、周方向交差点２０２の軸方向位置が軸方向上側に移動するため、範囲２０３と固定子鉄心９の結線側コア上端との軸方向距離を広げることができる。そのため、結線側コイルエンドの軸方向全長に対する、樹脂の塗布深さを小さくできるので、コイルの冷却性が向上し、信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態９．
実施の形態９について、実施の形態１から実施の形態８と異なる点のみ説明する。図２２に実施の形態９での外径側から見た、結線側最外径コイルエンドの一部の模式図を示す。図２２では、周方向に連続する７スロットから突出している最外径コイルエンドのみを図示している。図２２において、スロット２２から突出して周方向逆方向に延伸する第一のコイルエンド８１の第一の斜辺部５１の途中で、第一の斜辺部５１と周方向に交差するコイルエンド斜辺部の周方向交差点の２点以上を固定点２２０とする。各固定点２２０での第一の斜辺部５１と径方向に隣接するコイルエンド斜辺部との径方向隙間に図示しない固定材２０１を充填し、第一の斜辺部５１と径方向に交差するコイルエンド斜辺部とを固定する構造を有している。

固定材２０１は例えば、加熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤、ワニス、樹脂等を用いることができる。数点の固定点２２０を設けることで、第一の斜辺部５１と、第三の斜辺部５３を含めた、第一の斜辺部５１と周方向に隣接するコイルエンド斜辺部との固定力を更に増やすことができる。そのため、回転電機の使用中の振動で、第一の斜辺部５１が径方向に隣接するコイルエンド斜辺部と摺動し絶縁被膜を損傷することを防止でき、信頼性が向上するという効果がある。なお、実施の形態７或いは実施の形態８において説明したとおり、これら固定点２２０とする周方向交差点を全て含む範囲にてコイル表面を樹脂で覆う構造とすることにより、当該樹脂を固定材２０１として、固定点２２０を設けることも可能である。

また、固定点２２０は最外径コイルエンドの斜辺部だけでなく、第一の斜辺部５１と、図示しない最外径以外のコイルエンドの結線側ターン部との隙間に固定材２０１を充填して設けてもよい。この場合、固定点が増えることで、より固定力が増し信頼性が向上するという効果がある。また、第一の斜辺部５１の斜行領域９１の中で、斜行領域９１の始点の周方向曲げ部１０３と、斜行領域９１の終点の軸方向曲げ部１０４の他に、１カ所以上に屈曲点２１０を設けることで、第一の斜辺部５１が固定子鉄心９のコア上端に対して水平に近い角度で、各固定点２２０を形成することができる。各固定点２２０で第一の斜辺部５１と隣接するコイルエンド斜辺部とが周方向に交差する面積が増える構造となる。この場合、固定面積が増えることになり、より固定力が増し信頼性が向上するという効果がある。

実施の形態１０．
実施の形態１０について、実施の形態１から実施の形態９と異なる点のみ説明する。図２３に実施の形態１０での外径側から見た反結線側コイルエンドを示す。図２３において、反結線側コイルエンドで軸方向最下端から軸方向上側まで一定距離の範囲２３０で、コイル表面を樹脂が覆っている構造である。固定子鉄心９の反結線側コア下端から範囲２３０まで距離Ｈを空けた構造である。コイルの冷却性の確保のため、距離Ｈは３ｍｍ以上とすることが望ましい。樹脂を範囲２３０のコイル表面に塗布するために、例えば、粉体樹脂を流動浸漬してもよい。これにより、反結線側コイルエンド同士を固定することで、回転電機１１の使用中の振動で、反結線側コイルエンド同士が摺動し絶縁被膜を損傷することを防止することができるため、信頼性が向上するという効果がある。

以上、本願の説明の便宜上、磁極を８極、固定子鉄心９のスロット数を４８個、固定子巻線１０を三相巻線とし、スロットは毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心９に形成されているものを例として説明したが、これらの極数、スロット数の構成に限定されるものでなく、他の組合せにおいても同様な効果を有する。

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ハウジング、２ブラケット、３固定子、４ベアリング、５回転軸、６回転子、７回転子鉄心、８永久磁石、９固定子鉄心、１０固定子巻線、１１回転電機、１２コイル、１２ａコイルＡ、１２ｂコイルＢ、２１ティース部、２２スロット、２３スロット部、２４ターン部、２５外周側端末、２６内周側端末、５１第一の斜辺部、５２第二の斜辺部、５３第三の斜辺部、８１第一のコイルエンド、８２第二のコイルエンド、８３第三のコイルエンド、９０径方向シフト領域、９１斜行領域、１０１径方向曲げ部、１０２軸方向曲げ部、１０３周方向曲げ部、１０４軸方向曲げ部、１０５ストレート領域、１０６周方向曲げ部、１０７軸方向曲げ部、１０８接続部、２００固定点、２０１固定材、２０２周方向交差点、２０３範囲、２１０屈曲点、２２０固定点、２３０範囲

Claims

回転軸の周りに円環状に配置された固定子鉄心の複数のスロットに絶縁被覆された電線を巻付けてコイルが形成された固定子を有する回転電機であって、
前記コイルは、前記複数のスロットの径方向の最も外側に設けられ隣接するコイルエンドを、径方向の外側から覆うように周方向に伸びている第一のコイルエンドと、
前記第一のコイルエンドに接続されている第二のコイルエンドと、を有し、
前記第一のコイルエンドには、軸方向に、前記スロットから径方向の外側に伸びている径方向シフト領域と、前記第二のコイルエンドとの接続部に向かって軸方向に傾斜しながら周方向に伸びている斜行領域が設けられ、
前記径方向シフト領域には、前記スロットの出口から径方向の外側に曲げられている径方向曲げ部と、軸方向に曲げられて前記斜行領域につながっている軸方向曲げ部とが設けられ、前記径方向シフト領域の中で周方向へのねじりが形成されていることを特徴とする回転電機。
前記第一のコイルエンドには、前記径方向シフト領域と前記斜行領域との間に、真直ぐに伸びているストレート領域が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記第一のコイルエンドは、前記斜行領域に前記第二のコイルエンドとの接続部に向かって周方向に伸びている第一の斜辺部を有し、前記第二のコイルエンドは、前記第一のコイルエンドとの接続部に向かって周方向の逆方向に伸びている第二の斜辺部を有し、前記第一の斜辺部の長さが前記第二の斜辺部の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
前記第一のコイルエンドに隣接するスロットには、前記第一のコイルエンドと径方向の内側でクロスし、軸方向に傾斜しながら周方向の逆方向に伸びている第三のコイルエンドが形成され、前記第三のコイルエンドの周方向の逆方向への曲げ部が、前記第一のコイルエンドの前記径方向シフト領域から軸方向の外側に形成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項に記載の回転電機。
前記第一のコイルエンドは、前記斜行領域に前記第二のコイルエンドとの接続部に向かって周方向に伸びている第一の斜辺部を有し、前記第三のコイルエンドは、周方向の逆方向へ伸びている第三の斜辺部を有し、前記第一の斜辺部と径方向の内側で前記第三の斜辺部とが交差する交差点が固定材により固定されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
前記第一のコイルエンドは、前記斜行領域に前記第二のコイルエンドとの接続部に向かって周方向に伸びている第一の斜辺部を有し、前記第三のコイルエンドは、周方向の逆方向へ伸びている第三の斜辺部を有し、前記第一の斜辺部と径方向の内側で前記第三の斜辺部とが交差する交差点から、軸方向に各コイルエンドの接続部を含む軸方向の端までのコイル表面が、樹脂で覆われていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の回転電機。
前記第一のコイルエンドは、前記斜行領域において前記第一の斜辺部の周方向への屈曲点が２カ所以上設けられ、前記スロットの出口から前記交差点までの距離が軸方向に広げられていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
前記第一のコイルエンドと隣接する他のコイルエンドとの交差点は、固定材により固定されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
前記コイルエンドがある前記スロットの出口の軸方向反対側の出口には、前記スロット間を接続するコイルを有し、前記軸方向反対側のスロットの出口から軸方向に一定の距離を離して前記コイルのコイル表面が樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。