(57)【要約】      （修正有）【課題】スロット内部での巻線占積率を高く維持したまま、巻線作業を簡易化しながらも、二つの巻線を交差させた巻線構造を提供する。【解決手段】歯部の間に形成されたスロット１２を有するコア１０と、互いに交差させて組み合わされた第一巻線１５と第二巻線１６からなるコイル部１４とを備える。コイル部１４は、コア１０のスロット１２に挿入されて、コア１０に組み付けられる。第一巻線１５及び第二巻線１６は、それぞれ、複数の一段の直列巻コイル１０１，１０２，１０３，１０４で構成される。第一巻線１５及び第二巻線１６のうちの少なくとも一つにおける複数の直列巻コイル１０１，１０２，１０３，１０４同士が、歯部１０ｂの軸方向端面上において、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ，１６ａより低い位置にある空き空間において連結される。【選択図】図１２
2014068508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の巻線構造であって、
歯部の間に形成されたスロットを有するコアと、
互いに交差させて組み合わされた第一巻線と第二巻線からなるコイル部とを備え、
前記コイル部は、前記コアのスロットに挿入されて、前記コアに組み付けられ、
前記第一巻線及び前記第二巻線は、それぞれ、複数の一段の直列巻コイルで構成され、
前記第一巻線及び前記第二巻線のうちの少なくとも一つにおける前記複数の直列巻コイル同士が、前記歯部の軸方向端面上において、前記コイル部のコイルエンド部より低い位置にある空き空間において連結されることを特徴とする巻線構造。
【請求項２】
前記複数の直列巻コイルを溶接により連結する連結部を備えることを特徴とする請求項１に記載の巻線構造。
【請求項３】
あるコイル部の前記複数の直列巻コイルを連結する前記連結部が、隣のコイル部に半径方向において対向しないように配置されることを特徴とする請求項２に記載の巻線構造。
【請求項４】
前記複数の直列巻コイルが一本の導電線から構成され、
前記複数の直列巻コイルの間で前記一本の導電線が折り込まれることによって、前記複数の直列巻コイルが２段以上に重ねられることを特徴とする請求項１に記載の巻線構造。
【請求項５】
ある一つの直列巻コイルを構成する導電線の端部分が、前記コアの軸方向の両端面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の巻線構造。
【請求項６】
各直列巻コイルを構成する導電線の端部分が、前記コアの軸方向片側の端面上のみに配置されることを特徴とする請求項１に記載の巻線構造。
【請求項７】
前記第一巻線の一段の直列巻コイルと、前記第二巻線の一段の直列巻コイルが、互いに交差させて組み合わされていることを特徴とする請求項１に記載の巻線構造。
【請求項８】
前記第一巻線の複数の直列巻コイル及び前記第二巻線の複数の直列巻コイルが、一本の導電線から構成されることによって、前記第一巻線と前記第二巻線が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載の巻線構造を備える回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線構造及び回転電機に関する。特に、本発明は、分布巻きの巻線構造と、分布巻きの巻線構造を有する回転電機（電動機又は発電機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１は、回転電機の分布巻き巻線構造を開示する。この巻線構造では、二つの巻線にクランク形状部を設けて、二つの巻線をクランク形状部で交差させて組み合わせたコイルをコアに組み付ける。また、特許文献１では、コアのスロット内部での巻線占積率を向上させるために、二つの巻線はα巻で巻かれることが例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０３９２０１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、α巻で巻線を作製する場合には、特殊な巻線機が必要となり、巻線作業も複雑になる。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を鑑み、スロット内部での巻線占積率を高く維持したまま、巻線作業を簡易化して、二つの巻線を交差させた巻線構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る回転電機の巻線構造は、歯部の間に形成されたスロットを有するコアと、互いに交差させて組み合わされた第一巻線と第二巻線からなるコイル部とを備える。前記コイル部は、前記コアのスロットに挿入されて、前記コアに組み付けられる。
【０００７】
前記第一巻線及び前記第二巻線は、それぞれ、複数の一段の直列巻コイルで構成される。前記第一巻線及び前記第二巻線のうちの少なくとも一つにおける前記複数の直列巻コイル同士が、前記歯部の軸方向端面上において、前記コイル部のコイルエンド部より低い位置にある空き空間において連結される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スロット内部での巻線占積率を高く維持したまま、巻線作業を簡易化しながらも、二つの巻線を交差させた巻線構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】回転電機の回転軸方向（軸方向）に沿った断面図である。
【図２】回転電機の固定子の斜視図である。
【図３】コイル部の一例を示す斜視図である。
【図４】固定子の一部を円周方向に沿って展開した部分展開図である。
【図５】（ａ）通常（従来）の直列巻を示す側面図である。（ｂ）通常（従来）の直列巻を示すＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図６】（ａ）α巻を示す側面図である。（ｂ）α巻を示すＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図７】α巻相当の巻線を２つの一段の直列巻コイルから形成する様子を示す図である。
【図８】（ａ）第一実施形態に係る第一巻線の一方の直列巻コイルを示す図である。（ｂ）第一実施形態に係る第一巻線の他方の直列巻コイルを示す図である。（ｃ）第一実施形態に係る２つの直列巻コイルを重ね合わせて第一巻線を構成する様子を示す図である。
【図９】（ａ）第一実施形態に係る第二巻線の一方の直列巻コイルを示す図である。（ｂ）第一実施形態に係る第二巻線の他方の直列巻コイルを示す図である。（ｃ）第一実施形態に係る２つの直列巻コイルを重ね合わせて第二巻線を構成する様子を示す図である。
【図１０】２つの直列巻コイルの連結部によって、巻線体に不要な隙間が生じる様子を示す図である。
【図１１】（ａ）第一実施形態に係る固定子の一部正面図である。（ｂ）第一実施形態に係る固定子の一部側面図である。（ｃ）第一実施形態に係る固定子の一部背面図である。点線は、空き空間を示す。
【図１２】第一実施形態において空き空間で直列巻コイルが結線される様子を示す図である。（ａ）は固定子の一部正面図であり、（ｂ）は固定子の一部側面図であり、（ｃ）は固定子の一部背面図である。
【図１３】第一実施形態に係る回転電機の巻線回路図である。
【図１４】第二実施形態に係る直列巻コイルを示す図である。
【図１５】第二実施形態において空き空間で直列巻コイルが結線される様子を示す図である。（ａ）は固定子の一部正面図であり、（ｂ）は固定子の一部側面図であり、（ｃ）は固定子の一部背面図である。
【図１６】（ａ）α巻を使用した場合（従来技術）の固定子の断面図である。（ｂ）第一実施形態に係る固定子の断面図であり、図１２（ｂ）のＣ−Ｃに沿った断面図である。（ｃ）第二実施形態に係る固定子の断面図であり、図１５（ｂ）のＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図１７】第一巻線と第二巻線が各々単一の直列巻コイルから構成される場合を示す図である。（ａ）は固定子の一部端面図（正面図）である。（ｂ）は固定子の一部断面図である。
【図１８】第一巻線と第二巻線が各々単一の直列巻コイルから構成される場合において、直列巻コイルを示す図である。
【図１９】第三実施形態に係る巻線体の構成を示し、空き空間で直列巻コイルが結線される様子を示す図である。（ａ）は固定子の一部端面図（正面図）である。（ｂ）は固定子の一部断面図である。
【図２０】第三実施形態に係る直列巻コイルを示す図である。
【図２１】第三実施形態の変形例において空き空間で直列巻コイルが結線される様子を示す図である。（ａ）は固定子の一部端面図（正面図）である。（ｂ）は固定子の一部断面図である。
【図２２】（ａ）第四実施形態に係る第一巻線を構成する複数の直列巻コイルを示す図である。（ｂ）第四実施形態に係る第一巻線の構成を示す図である。
【図２３】（ａ）第四実施形態に係る第二巻線を構成する複数の直列巻コイルを示す図である。（ｂ）第四実施形態に係る第二巻線の構成を示す図である。
【図２４】第四実施形態に係る固定子の一部端面図（正面図）である。
【図２５】第五実施形態に係る第一巻線と第二巻線を構成する複数の直列巻コイルを示す図である。
【図２６】第五実施形態に係る第一巻線と第二巻線を示す図である。
【図２７】第五実施形態に係る固定子の一部端面図（正面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では図面を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１は、実施形態に係る巻線構造を有する回転電機の回転軸方向（軸方向）における概略断面図を示す。回転電機は、電動機又は発電機又はその両方として機能する。
【００１２】
回転電機１は、固定子（ステータ）２、固定子２と同軸的に配置される回転子（ロータ）３、固定子２と回転子３とを収容するケース４とを備える。固定子２と回転子３は略円環状の形状を有し、固定子２は回転子３の外周を包囲して配置される。回転子３は、中心部に回転軸５が取り付けられ、回転軸５は、軸受６を介してケース４に回転可能に支持される。これにより、回転子３は、ケース４に固定された固定子２に対して回転可能である。
【００１３】
回転子３は周方向に等間隔に配置された複数の永久磁石７を有する。回転子３は、固定子２の巻線体１１から与えられる回転磁束によって発生する永久磁石の反力により、回転軸５を中心に回転する。
【００１４】
図２は、固定子２の斜視図を示す。固定子２は、略円環状の固定子コア（固定子鉄心）１０と、固定子コア１０の内周部に取り付けられた巻線体１１を備える。固定子コア１０は、略円環状の本体部１０ａと、本体部１０ａから半径方向に突出する複数の歯部（ティース）１０ｂを備える。隣接する歯部１０ｂの間には、巻線体１１を収容するスロット１２が形成される。複数の歯部１０ｂは、所定の角度間隔で周方向に配置される。複数のスロット１２も、所定の角度間隔で周方向に配置される。なお、図２の点状の囲いは、固定子コア１０（特に歯部１０ｂ）の端面上の空き空間１３０（後述）を示す。
【００１５】
巻線体１１は、スロット１２に対して分布巻きされた複数のコイル部１４から構成される。複数のコイル部１４は、各相のコイル部１４からなる。
【００１６】
図３は、個々のコイル部１４を示す斜視図である。図４は、略円環状の固定子２を円周方向に沿って展開した部分展開図である。
【００１７】
図３のように、コイル部１４は、第一巻線１５と第二巻線１６の対からなる。第一巻線１５と第二巻線１６は、それぞれの導電線３０（素線）を結合部３５（接続部）で結合・接続して、一つのコイル部１４を構成する。導電線３０は、銅線などの金属線である。第一巻線１５の上側と下側のコイルエンド部１５ａ、１５ｂは、それぞれ、回転電機１の回転軸方向に屈曲する第一クランク形状部１５ａＡ、１５ｂＡを有する。また、第一巻線１５の上側と下側のコイルエンド部１５ａ、１５ｂは、それぞれ回転電機１の半径方向に屈曲する第二クランク形状部１５ａＢ、１５ｂＢを有する。なお、コイルエンド部は、固定子コア１０（歯部１０ｂ）の軸方向端面上に位置する巻線の部分である。
【００１８】
また、第二巻線１６の上側と下側のコイルエンド部１６ａ、１６ｂは、それぞれ回転電機１の回転軸方向に屈曲する第一クランク形状部１６ａＡ、１６ｂＡを有する。第二巻線１６の上側と下側のコイルエンド部１６ａ、１６ｂは、それぞれ回転電機１の半径方向に屈曲する第二クランク形状部１６ａＢ、１６ｂＢを有する。
【００１９】
図３の点線のリングで示すように、第一巻線１５の第一クランク形状部１５ａＡ、１５ｂＡと第二クランク形状部１５ａＢ、１５ｂＢは、それぞれ第二巻線１６の第二クランク形状部１６ａＢ、１６ｂＢと第一クランク形状部１６ａＡ、１６ｂＡとに対して、嵌めこまれて交差する。即ち、第一巻線１５の回転軸方向に曲がる第一クランク形状部１５ａＡ、１５ｂＡと第二巻線１６の半径方向に曲がる第二クランク形状部１６ａＢ、１６ｂＢが対向して交差する。第一巻線の１５の半径方向に曲がる第二クランク形状部１５ａＢ、１５ｂＢと第二巻線１６の回転軸方向に曲がる第一クランク形状部１６ａＡ、１６ｂＡが対向して交差する。
【００２０】
この構成により、巻線が大きな変形を受けることなく、巻線体１１のコイルエンドの小型化ができる。また、コイルエンド部をスロットから大きく離す必要がないため、普通の分布巻に比べ、大幅なコイルエンドの小型化が可能である。
【００２１】
図４のように、第一と第二のクランク形状部の存在により、あるコイル部１４（第一コイル部）の第一巻線１５が、隣接する別のコイル部１４’（第二コイル部）の第一巻線１５’のコイルエンド部に潜り込みながらスロットに入る。逆に、この隣接するコイル部１４’の第二巻線１６’が、コイル部１４の第二巻線１６のコイルエンド部に潜り込みながらスロットに入る。
【００２２】
さらに、あるコイル部１４の第一巻線１５は、歯部１０ｂ上で、隣接するコイル部１４’の第二巻線１６’と、互いに平行に延在して半径方向で重なっている。あるコイル部１４の第二巻線１６は、歯部１０ｂ上で、隣接するコイル部１４’の第一巻線１５’と、互いに平行に延在して半径方向で重なっている。これにより、巻線（導電線）の占積率が向上し、回転電機１の出力トルクが大きくなる。なお、巻線の占積率とは、スロット内部の導電線３０（被膜含む）の総断面積を回転軸に垂直方向のスロット断面積で割ったものである。
【００２３】
コイル部１４は、ある間隔をもった二つのスロットに嵌め込まれて、固定子コア１０に組み付けられている。即ち、第一巻線１５と第二巻線１６の直線部（コイル部の直線部）は、ある間隔をもった二つのスロットのいずれかに挿入されている。ここで、一方のスロット１２ａにおいて、第一巻線１５の左側直線部１５ｃは、第二巻線１６の左側直線部１６ｃより、回転電機１の半径方向外側に位置する。他方のスロット１２ｂにおいて、第一巻線１５の右側直線部１５ｄは、第二巻線１６の右側直線部１６ｄより、回転電機１の半径方向外側に位置する。なお、ここで、左側と右側は、便宜的に定めたものであり、スロット底部から見て左側と右側という意味であり、左右を入れ替えても問題ない。
【００２４】
コイル部１４を挿入する上記二つのスロットの間隔、即ち巻線ピッチ（コイルピッチ）は、２に設定される。即ち、コイル部１４（第一巻線、第二巻線）は、一つのスロットを挟む形で、互いに隣接する二つの歯部の周りに巻かれている。この場合、全ての巻線ピッチ中で、回転電機１のコイルエンドを最大限に小型化することが可能である。
【００２５】
なお、各歯部１０ｂの軸方向端面の上に位置するコイルエンドにおいて、重なるコイル部（巻線の対）の数は、巻線ピッチと同じとなる。故に、巻線ピッチが大きいと、多くの巻線の対をクランク形状部で交差させる必要があるため、固定子２の組み立て時における隙間や、クランク形状部の微妙な膨らみによって小型化の効果が弱くなる。一方、巻線ピッチが１の場合は、普通の集中巻であり交差させる必要がない。従って、巻線ピッチが２の場合、最大限に小型化できる。
【００２６】
コイルエンド部における第一巻線１５と第二巻線１６の交差の回数は、２回である。コイルピッチが２の場合、最低２回の交差があれば、あるスロットに組みつけられている巻線は、隣接するスロットに組みつけられている巻線への乗り上げと潜り込みのどちらか一方のみを行って、大きく曲がることなく巻かれる。
【００２７】
次に、第一巻線１５と第二巻線１６を直列巻（シリーズ巻）によって形成する方法について、α巻（従来技術）と対比して説明する。
【００２８】
図５と図６は、それぞれ、通常の直列巻による巻線とα巻による巻線とを概略的に示す。図５の通常の直列巻では、巻線作業が容易である反面、二段以上に巻く場合に乗り上げ部分が発生し、乗り上げ部分によって生じた隙間により巻線の占積率が低下する。なお、一段目の巻線が巻かれてから二段目の巻線が巻かれ、乗り上げ部分とは、巻線（導電線）の一段目から二段目への移行部分に相当する。一方、図６のα巻では、巻線作業が複雑である反面、二段以上に巻く場合でも乗り上げ部分が発生せず、巻線の占積率が高い。
【００２９】
そこで、図７のように、本実施形態において、第一巻線１５として、直列巻（シリーズ巻）で巻かれた一段の直列巻コイル１０１、１０２を２つ組み合わせて１つのα巻相当の巻線を形成し、第二巻線１６として、直列巻（シリーズ巻）で巻かれた一段の直列巻コイル１０３、１０４を２つ組み合わせて１つのα巻相当の巻線を形成する。
【００３０】
図７（ａ）のようなα巻の二段のコイルは、図７（ｂ）のように２つの一段の直列巻コイルにほぼ分解できる。従って、図７（ｃ）のように、直列巻コイル１０１、１０２（第一と第二の直列巻コイル）を溶接等によって連結部（溶接部）１２０において連結すれば、複数の直列巻コイル１０１、１０２からα巻相当の第一巻線１５を構成できる。直列巻コイル１０３、１０４（第三と第四の直列巻コイル）を溶接等によって連結部１２５において連結すれば、複数の直列巻コイル１０３、１０４からα巻相当の第二巻線１６を構成できる。
【００３１】
この場合に、複数の直列巻コイル１０１、１０２（１０３、１０４）は、略同形であり、整列した状態で接触させて重ね合わせられる。第一巻線１５（第二巻線１６）は整列巻となり、第一巻線１５（第二巻線１６）を構成する導電線３０は整列している。これによりスロット内部の巻線占積率が向上する。なお、直列巻コイル１０１、１０２、１０３、１０４を構成するように巻かれた導電線（素線）３０の断面形状は、略矩形形状である。即ち、巻線の導電線３０として、角線が用いられる。これによっても、スロット内部での巻線占積率が向上できる。
【００３２】
図８（ａ）（ｂ）は、重ね合わせることによって第一巻線１５を構成する複数（本実施形態では二つ）の直列巻コイル１０１、１０２を示す。直列巻コイル１０１は、巻かれた導電線３０の一端に第一リード部１０１ａを、他端に第二リード部１０１ｂを、接続部分として有する。ここで、接続部分は、他の直列巻コイルや中性点（中性線）や駆動電源に接続するための導電線３０の端部分である。第一リード部１０１ａは、直列巻コイル１０１の内側から延出し、第二リード部１０１ｂは直列巻コイル１０１の外側から延出する。直列巻コイル１０２は、巻かれた導電線３０の一端に第一リード部１０２ａを、他端に第二リード部１０２ｂを接続部分として有する。第一リード部１０２ａは、直列巻コイル１０２の内側から延出し、第二リード部１０２ｂは直列巻コイル１０２の外側から延出する。なお、図８（ａ）（ｂ）において、直列巻コイル１０１、１０２は、クランク形状部が形成される前の状態（変形前の状態）を示す。
【００３３】
図８（ｃ）は、直列巻コイル１０１、１０２を重ね合わせて構成した第一巻線１５を示す。図８（ｃ）において、直列巻コイル１０１は表側に、直列巻コイル１０２は裏側に配置されている。交差させた第一巻線１５と第二巻線１６をスロット１２に挿入した後、図８（ｃ）のように、直列巻コイル１０１の第一リード部１０１ａと直列巻コイル１０２の第一リード部１０２ａとは、溶接等によって連結部（溶接部）１２０において接続、連結される。これによって、第一巻線１５の直列巻コイル１０１、１０２が結線される。なお、重ね合わせる場合に、裏側の直列巻コイル１０２の第一リード部１０２ａは、直列巻コイル１０１のコイルエンド部の表側に通されている。
【００３４】
図９（ａ）（ｂ）は、重ね合わせることによって第二巻線１６を構成する複数（本実施形態では二つ）の直列巻コイル１０３、１０４を示す。直列巻コイル１０３は、巻かれた導電線３０の一端に第一リード部１０３ａを、他端に第二リード部１０３ｂを接続部分として有する。ここで、接続部分は、他の直列巻コイルや中性点（中性線）や駆動電源に接続するための部分である。第一リード部１０３ａは、直列巻コイル１０３の内側から延出し、第二リード部１０３ｂは直列巻コイル１０３の外側から延出する。直列巻コイル１０４は、巻かれた導電線３０の一端に第一リード部１０４ａを、他端に第二リード部１０４ｂを接続部分として有する。第一リード部１０４ａは、直列巻コイル１０４の内側から延出し、第二リード部１０４ｂは直列巻コイル１０４の外側から延出する。なお、図９（ａ）（ｂ）において、直列巻コイル１０３、１０４は、クランク形状部が形成される前の状態（変形前の状態）を示す。
【００３５】
図９（ｃ）は、直列巻コイル１０３、１０４を重ね合わせて構成した第二巻線１６を示す。図９（ｃ）において、直列巻コイル１０４は表側に、直列巻コイル１０３は裏側に配置されている。交差させた第一巻線１５と第二巻線１６をスロット１２に挿入した後、図９（ｃ）のように、直列巻コイル１０３の第一リード部１０３ａと直列巻コイル１０４の第一リード部１０４ａとは、溶接等によって連結部（溶接部）１２５において接続される。これによって、第二巻線１６の直列巻コイル１０３、１０４が結線される。なお、重ね合わせる場合に、裏側の直列巻コイル１０３の第一リード部１０３ａは、直列巻コイル１０４のコイルエンド部の表側に通されている。
【００３６】
第一巻線１５と第二巻線１６は、上述のクランク形状部を形成するため変形された後、互いに交差して組み合わされ、スロット１２に挿入される。その後、第一巻線１５を形成する直列巻コイル１０２の第二リード部１０２ｂは、第二巻線１６を形成する直列巻コイル１０３の第二リード部１０３ｂに、溶接等によって結合部（溶接部）３５において結合される。これにより、結合部３５において結合した第一巻線１５と第二巻線１６は、一つのコイル部１４を構成する。また、第一巻線１５を形成する直列巻コイル１０１の第二リード部１０１ｂは、他の電線等を介して回転電機の駆動電源の一相（後述のＵＶＷＲＳ相）に接続され、第二巻線１６を形成する直列巻コイル１０４の第二リード部１０４ｂは、他の電線等を介して中性点（中性線）に接続される。これにより、第一巻線１５と第二巻線１６から構成されるコイル部１４に電流が供給され、励磁される。
【００３７】
なお、第一巻線１５と第二巻線１６を組み合わせてコイル部１４を形成する場合、さらに、あるコイル部１４と他のコイル部１４’とを重ね合わせて隣接させる場合に、図１０のように、直列巻コイル１０１、１０２の連結部１２０や直列巻コイル１０３、１０４の連結部１２５が邪魔になり隙間が生じて、巻線体１１のコイルエンドが大きくなったり巻線占積率が低下する可能性がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、図１１、図１２のように、固定子コア１０の端面上の空き空間１３０に、直列巻コイル１０１、１０２の連結部１２０と直列巻コイル１０３、１０４の連結部１２５とが配置される（図２の点状の囲いも参照）。従って、連結部１２０、１２５は、第一巻線１５と第二巻線１６との接触、及び、あるコイル部１４と他のコイル部１４’の接触を妨害しない。空き空間１３０は、固定子コア１０上においてコイルエンド部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂがない空間であり、且つ、固定子コア１０の端面を基準にして、高さＨがコイルエンド部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの最大の高さＨｍａｘ以下の空間である。このため、空き空間１３０に連結部１２０、１２５が配置されると、連結部１２０、１２５によって回転電機１が軸方向に長くなることはない。
【００３９】
特に、本実施形態では、空き空間１３０は、図１１（ａ）−（ｃ）の点状の囲いで示すように、歯部１０ｂ上においてコイルエンド部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂがない空間である。これにより、歯部１０ｂ上のコイルエンド部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂがない空間を連結部１２０、１２５の設置に有効利用でき、また、連結部１２０、１２５が略円環状の本体部１０ａ上に他の部材（例えば、駆動電源バスバーや中性線バスバー）を設置することを妨害しない。なお、本実施形態では、第一巻線１５と第二巻線１６の結合部（溶接部）３５も空き空間１３０に配置されるので、結合部（溶接部）３５もコイル部同士の接触を妨害しない。
【００４０】
なお、連結部１２０、１２５と結合部３５は、二つのリード部を直接的に連結する溶接部の他、リード部が短い場合には、一つの接続用の電線（金属線）を溶接等により二つのリード部に接続したものや、各リード部に溶接等で接続した引出し電線同士をさらに溶接等によって接続したものでもよい。
【００４１】
図１２（ａ）−（ｃ）のように、歯部１０ｂの一方の軸方向端面（正面）上の空き空間１３０（図１１（ａ）−（ｃ））において、連結部１２０、１２５及び結合部３５が、直列巻コイルに半径方向で対向して設けられる。連結部１２０、１２５及び結合部３５は、コイルエンド部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの最頂部よりも歯部１０ｂの端面に近い位置にある。本実施形態において、表側の直列巻コイル１０１は、裏側の直列巻コイル１０２より半径方向外側に位置し、表側の直列巻コイル１０４は、裏側の直列巻コイル１０３より半径方向外側に位置する。そして、連結部１２０、１２５及び結合部３５は、固定子コア１０の軸方向の一方の端面（正面）上において、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ、１６ａより半径方向外側に設けられている。
【００４２】
本実施形態において、接続部分（リード部）は、固定子コア１０の軸方向の両側（正面側と背面側）に分けて設けられているため、接続部分が過密にならず接続部分に対する接続作業が容易になる。特に、他の直列巻コイルに接続する接続部分（リード部）は、固定子コア１０の軸方向正面側に設けられている一方で、中性点や駆動電源に接続する接続部分（リード部）は、固定子コア１０の軸方向背面側に設けられている。これにより、中性点バスバーや駆動電源の各相バスバーなどが背面側にて簡単に設置できる。
【００４３】
図１３は、回転電機１の巻線回路図の一例を示す。典型的には、コイル部１４の数Ｃは、磁極数をＰ、回転電機の駆動電源の相数をｍとすると、（Ｐ／２）×ｍと表わされる。又、コイル部１４の数Ｃは、スロット１２の数ＳＬと等しい。図１３では、磁極数Ｐは８（極対数４）、相数ｍは５、スロット数ＳＬは２０、巻線ピッチは２である。結線方式は、Ｙ結線で中性点（Ｎ１−Ｎ４）の数が４である４並１直方式である。５相のコイルは、駆動電源のＵＶＷＲＳ相にそれぞれ接続されている。
【００４４】
なお、上記の実施形態において、巻線構造を固定子に適用する場合を説明したが、回転子のコアに巻線体を設ける回転電機では、上記の巻線構造を回転子に適用することもできる。
【００４５】
−作用効果−
第一実施形態によると、第一巻線１５と第二巻線１６は、コイル部１４を構成するよう互いに交差させて組み合わされる（図３、図４等参照）。第一巻線１５は、複数の一段の直列巻コイル１０１、１０２で構成され、第二巻線１６は、複数の一段の直列巻コイル１０３、１０４で構成される（図８（ｃ）、図９（ｃ）参照）。第一巻線１５及び第二巻線１６のうちの少なくとも一つにおける複数の直列巻コイル同士が、歯部１０ｂの軸方向端面上において、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ、１６ａ（１５ｂ、１６ｂ）より低い位置にある空き空間において連結される（図１１、図１２参照）。従って、スロット１２内部での巻線占積率を高く維持したまま、巻線作業を簡易化して、二つの巻線（第一巻線１５と第二巻線１６）を交差させた巻線構造が提供できる。また、歯部１０ｂ上のコイルエンド部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂがない空間を有効利用できるとともに、連結箇所（連結部１２０、１２５）によって回転電機１が軸方向に長くなることはない。
【００４６】
第一実施形態によると、巻線構造は、複数の直列巻コイル１０１、１０２（１０３、１０４）が溶接により連結される連結部１２０（１２５）を備える（図８（ｃ）、図９（ｃ）参照）。従って、コイル部１４を構成する第一巻線１５と第二巻線１６を固定子コア１０に組み付けた後に、連結部１２０（１２５）の位置を調整しつつ複数の直列巻コイル１０１、１０２（１０３、１０４）を強固に連結できる。
【００４７】
第一実施形態によると、あるコイル部１４の複数の直列巻コイル１０１、１０２（１０３、１０４）を連結する連結部１２０（１２５）が、隣のコイル部１４’に、固定子コア１０の半径方向において対向しないように配置される（図１２（ａ）（ｂ）参照）。従って、あるコイル部１４とこの隣のコイル部１４’の間に、連結部１２０（１２５）が配置されないため、巻線体１１のコイルエンドが大きくなったり巻線占積率が低下することがない。
【００４８】
第一実施形態によると、ある一つの直列巻コイル１０１、１０２、１０３、１０４を構成する導電線３０の端部分（接続部分）が、固定子コア１０の軸方向の両端面上に配置される（図８（ａ）、図９（ｂ）、図１２参照）。従って、中性点や駆動電源や他の直列巻コイルに接続する導電線３０の端部分が過密にならず、端部分（接続部分）に対する接続作業が容易になる。
【００４９】
＜第二実施形態＞
上記の第一実施形態では、複数の接続部分（リード部）は、固定子コア１０の軸方向の両側（正面側と背面側）に分けて設けられているが、第二実施形態では、軸方向の片側（正面側又は背面側）にのみ設けられる。他の構成は、第一実施形態と同様であり、説明が省略される場合がある。
【００５０】
図１４は、第二実施形態に係る直列巻コイル１０１、１０２、１０３、１０４を示す。表側の直列巻コイル１０１は、裏側の直列巻コイル１０２に対して整列して重ねられ、直列巻コイル１０１、１０２は第一巻線１５を形成する。表側の直列巻コイル１０３は、裏側の直列巻コイル１０４に対して整列して重ねられ、直列巻コイル１０３、１０４は第二巻線１６を形成する。第一実施形態と異なり、直列巻コイル１０３は、直列巻コイル１０４に対して表側（即ち半径方向外側）に位置する。ここでは、接続部分（リード部）は、すべて軸方向の片側（正面側）にのみ設けられる。
【００５１】
交差させた第一巻線１５と第二巻線１６をスロット１２に挿入した後、直列巻コイル１０１の第一リード部１０１ａと直列巻コイル１０２の第二リード部１０２ｂとは、溶接等によって連結部（溶接部）１２０において接続される。直列巻コイル１０３の第二リード部１０３ｂと直列巻コイル１０４の第一リード部１０４ａとは、溶接等によって連結部（溶接部）１２５において接続される。これによって、第一巻線１５の直列巻コイル１０１、１０２が結線され、第二巻線１６の直列巻コイル１０３、１０４が結線される。
【００５２】
交差させた第一巻線１５と第二巻線１６をスロット１２に挿入した後、第一巻線１５を形成する直列巻コイル１０２の第一リード部１０２ａは、第二巻線１６を形成する直列巻コイル１０３の第一リード部１０３ａに、溶接等によって結合部（溶接部）３５において結合される。これにより、結合部３５において結合した第一巻線１５と第二巻線１６は、一つのコイル部１４を構成する。また、第一巻線１５を形成する直列巻コイル１０１の第二リード部１０１ｂは、他の電線等を介して回転電機の駆動電源の一相（ＵＶＷＲＳ相）に接続され、第二巻線１６を形成する直列巻コイル１０４の第二リード部１０４ｂは、他の電線等を介して中性点（中性線）に接続される。これにより、第一巻線１５と第二巻線１６から構成されるコイル部１４に電流が供給され、励磁される。
【００５３】
図１５（ａ）−（ｃ）のように、固定子コア１０の軸方向の一方の端面上の空き空間１３０において、連結部１２０、１２５及び結合部３５が、直列巻コイルに半径方向で対向して配置される。ここで、これら連結部１２０、１２５及び結合部３５のうち結合部３５及び連結部１２５は、歯部１０ｂの軸方向の一方の端面（正面）上の空き空間１３０に位置する。本実施形態において、表側の直列巻コイル１０１は、裏側の直列巻コイル１０２より半径方向外側に位置し、表側の直列巻コイル１０３は、裏側の直列巻コイル１０４より半径方向外側に位置する。そして、連結部１２０と結合部３５は、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ、１６ａより半径方向外側に設けられ、一方、連結部１２５は、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ、１６ａより半径方向内側に設けられる。ここでは、全ての接続部分（リード部）は、軸方向の片側の端面（正面）上にのみ設けられる。
【００５４】
図１６（ａ）−（ｃ）は、それぞれ、α巻を使用した場合（従来技術）、第一実施形態、第二実施形態について、軸方向に垂直な固定子２の断面図である。第二実施形態において、接続部分（リード部）は、固定子コア１０の軸方向の片側（正面側）にのみ設けられる。このため、図１４のような直列巻コイル１０１、１０２、１０３、１０４を用いることができ、第二実施形態では、α巻を使用した場合（図１６（ａ））や第一実施形態（図１６（ｂ））に比較して、スロット内部での巻線（導電線３０）の占積率が大きくなる（図１６（ｃ））。
【００５５】
なお、図１６（ａ）と図１６（ｂ）において、第一巻線１５の右側直線部１５ｄと第二巻線１６の左側直線部１６ｃでは、スロット内での巻線（導電線３０）の本数（ターン数）は１２であるが、第一巻線１５の左側直線部１５ｃと第二巻線１６の右側直線部１６ｄでは、スロット内での巻線（導電線３０）の本数（ターン数）は１１に低下している。一方、図１６（ｃ）において、第一巻線１５の左側直線部１５ｃと右側直線部１５ｄ、及び、第二巻線１６の左側直線部１６ｃと右側直線部１６ｄのいずれでも、スロット内での巻線（導電線３０）の本数（ターン数）は１２である。
【００５６】
また、接続部分（リード部）は、固定子コア１０の軸方向の片側（正面側）にのみ設けられるため、軸方向の両側で接続作業（連結作業）を行う手間が省ける。
【００５７】
第二実施形態によると、各直列巻コイル１０１、１０２、１０３、１０４を構成する導電線３０の端部分が、固定子コア１０の軸方向片側の端面上のみに配置される（図１４、図１５参照）。従って、スロット１２内部での巻線（導電線３０）の占積率が大きくなる（図１６（ｃ）参照）とともに、軸方向の両側で導電線３０の端部分の接続作業（連結作業）を行う必要がない。
【００５８】
＜第三実施形態＞
上記の第一と第二実施形態において、第一巻線１５は、重ねて組み合わせた複数の直列巻コイル１０１、１０２から構成され、第二巻線１６は、重ねて組み合わせた複数の直列巻コイル１０３、１０４から構成された。しかし、第三実施形態において、第一巻線１５は、一段の直列巻コイルずつに分解され、第二巻線１６も、一段の直列巻コイルずつに分解される。そして、第一巻線１５の一段の直列巻コイルと第二巻線１６の一段の直列巻コイルが、交差され組み合わされる。他の構成は、第一と第二実施形態と同様であり、説明が省略される場合がある。
【００５９】
図１７（ａ）（ｂ）は、コイル部１４が、第一巻線１５としての一段の直列巻コイル１０２、及び、第二巻線１６としての一段の直列巻コイル１０３から構成される場合を示す。この場合、図１８のように、コイル部１４として、図１４から直列巻コイル１０１と直列巻コイル１０４を削除したものが使用できる。
【００６０】
第三実施形態において、図１９（ａ）（ｂ）のように、図１７（ａ）（ｂ）の巻線体１１が複数層（ここでは二層）設けられている。図１９（ａ）（ｂ）と図２０のように、コイル部１４は、半径方向内側の第一層１４−１と半径方向外側の第二層１４−２からなる。スロット１２に組み付けられた後、コイル部１４の第一層１４−１と第二層１４−２は、溶接等によって連結部（溶接部）１２７において直列に結合される。コイル部１４の第一巻線１５は、一段の直列巻コイル１０２−１からなる第一層１５−１と、一段の直列巻コイル１０２−２からなる第二層１５−２から構成される。同様に、コイル部１４の第二巻線１６は、一段の直列巻コイル１０３−１からなる第一層１６−１と、一段の直列巻コイル１０３−２からなる第二層１５−２から構成される。
【００６１】
第一巻線１５の第一層１５−１（即ち一段の直列巻コイル１０２−１）と第二巻線１６の第一層１６−１（即ち一段の直列巻コイル１０３−１）は、変形して交差され、スロット１２に挿入されている。第一巻線１５の第一層１５−１の第一クランク形状部は、第二巻線１６の第一層１６−１の第二クランク形状部に嵌めこまれて交差し、第一巻線１５の第一層１５−１の第二クランク形状部は、第二巻線１６の第一層１６−１の第一クランク形状部に嵌めこまれて交差する。第一巻線１５の第二層１５−２（即ち一段の直列巻コイル１０２−２）と第二巻線１６の第二層１６−２（即ち一段の直列巻コイル１０３−２）は、変形して交差され、スロット１２に挿入されている。第一巻線１５の第二層１５−２の第一クランク形状部は、第二巻線１６の第二層１６−２の第二クランク形状部に嵌めこまれて交差し、第一巻線１５の第二層１５−２の第二クランク形状部は、第二巻線１６の第二層１６−２の第一クランク形状部に嵌めこまれて交差する。
【００６２】
コイル部１４の第一層１４−１において、直列巻コイル１０２−１の第一リード部１０２ａは、直列巻コイル１０３−１の第一リード部１０３ａに、溶接等によって結合部（溶接部）３５において結合される。コイル部１４の第二層１４−２において、直列巻コイル１０２−２の第一リード部１０２ａは、直列巻コイル１０３−２の第一リード部１０３ａに、溶接等によって結合部（溶接部）３５において結合される。第一巻線１５の直列巻コイル１０２−２の第二リード部１０２ｂと第二巻線１６の直列巻コイル１０３−１の第二リード部１０３ｂは、溶接等によって連結部１２７において連結される。直列巻コイル１０２−１の第二リード部１０２ｂは、他の電線等を介して中性点（中性線）に接続され、直列巻コイル１０３−２の第二リード部１０３ｂは、他の電線等を介して回転電機の駆動電源の一相（ＵＶＷＲＳ相）に接続される。
【００６３】
歯部１０ｂの一方の軸方向端面（正面）上の空き空間１３０（図１１（ａ）−（ｃ））に、結合部３５と連結部１２７が配置される。本実施形態において、コイル部１４の第一層１４−１の結合部３５は、第一層１４−１のコイルエンド部より半径方向外側に設けられ、コイル部１４の第二層１４−２の結合部３５は、第二層１４−２のコイルエンド部より半径方向外側に設けられている。連結部１２７は、歯部１０ｂの軸方向の一方の端面（正面）上において、コイル部１４の第一層１４−１のコイルエンド部とコイル部１４の第二層１４−２のコイルエンド部との間に設けられている。
【００６４】
なお、第三実施形態の変形例として、図２１（ａ）（ｂ）のように、直列に結合される第一層のコイル部１４−１と第二層のコイル部１４−２は、互いに回転軸周りでずらして配置され、異なるスロット１２に挿入されてもよい。
【００６５】
第三実施形態によると、第一巻線１５の一段の直列巻コイル１０２−１（又は１０２−２）と、第二巻線１６の一段の直列巻コイル１０３−１（又は１０３−２）が、互いに交差させて組み合わされている（図１９（ａ）参照）。従来技術のようにα巻を使用する場合には、図１６（ａ）のように半径方向に８段単位での素線の増減しかできなかったが、第三実施形態では、例えば、８段、１２段、１６段などのように、半径方向に４段単位で素線の増減ができ、固定子（ステータ）２の設計自由度が向上する。
【００６６】
＜第四実施形態＞
上記の第一と第二実施形態において、第一巻線１５は、溶接等の連結作業によって連結部１２０において連結した複数の直列巻コイル１０１、１０２から構成され、第二巻線１６は、溶接等の連結作業によって連結部１２５において連結した複数の直列巻コイル１０３、１０４から構成された。しかし、第四実施形態において、第一巻線１５は、一本の導電線３０から構成され、複数の直列巻コイル１０１、１０２を連結する連結作業（溶接作業等）は必要なくなる。また、第二巻線１６も、一本の導電線３０’から構成され、複数の直列巻コイル１０３、１０４を連結する連結作業（溶接作業等）は必要なくなる。即ち、連結部１２０は、導電線３０の一部分に相当し、連結部１２５は、導電線３０’の一部分に相当する。他の構成は、第一と第二実施形態と同じであり、説明が省略される場合がある。
【００６７】
図２２（ａ）は、一本の導電線３０から複数の直列巻コイル１０１、１０２を形成する様子を示す。導電線３０の一部分が、複数の直列巻コイル１０１、１０２を連結する連結部１２０となっている。図２２（ｂ）は、一本の導電線３０から形成した複数の直列巻コイル１０１、１０２を折り込み重ね合わせて、第一巻線１５を構成する様子を示す。このようにして、第一巻線１５は、一本の導電線３０から構成される。直列巻コイル１０１、１０２を連結する連結作業（溶接作業等）がないため、固定子２を作製するコストが減少する。
【００６８】
図２３（ａ）は、一本の導電線３０’から複数の直列巻コイル１０３、１０４を形成する様子を示す。導電線３０’の一部分が、複数の直列巻コイル１０３、１０４を連結する連結部１２５となっている。図２３（ｂ）は、一本の導電線３０’から形成した複数の直列巻コイル１０３、１０４を折り込み重ね合わせて、第二巻線１６を構成する様子を示す。このようにして、第二巻線１６は、一本の導電線３０’から構成される。直列巻コイル１０３、１０４を連結する連結作業（溶接作業等）がないため、固定子２を作製するコストが減少する。
【００６９】
図２４のように、第一巻線１５と第二巻線１６は、上述のクランク形状部を形成するため変形された後、互いに交差して組み合わされ、スロット１２に挿入される。その後、第一巻線１５を形成する直列巻コイル１０２の第二リード部１０２ｂは、第二巻線１６を形成する直列巻コイル１０３の第一リード部１０３ａに、溶接等によって結合部（溶接部）３５において結合される。これにより、結合部３５において結合した第一巻線１５と第二巻線１６は、一つのコイル部１４を構成する。第一巻線１５を形成する直列巻コイル１０１の第一リード部１０１ａは、他の電線等を介して回転電機の駆動電源の一相（ＵＶＷＲＳ相）に接続され、第二巻線１６を形成する直列巻コイル１０４の第一リード部１０４ａは、他の電線等を介して中性点（中性線）に接続される。これにより、第一巻線１５と第二巻線１６から構成されるコイル部１４に電流が供給され、励磁される。
【００７０】
表側の直列巻コイル１０１は、裏側の直列巻コイル１０２より半径方向外側に位置し、表側の直列巻コイル１０４は、裏側の直列巻コイル１０３より半径方向外側に位置する。連結部１２０、１２５と結合部３５は、歯部１０ｂの軸方向の一方の端面（正面）上に設けられている。連結部１２０と結合部３５は、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ、１６ａより半径方向内側に設けられ、一方、連結部１２５は、コイル部１４のコイルエンド部１５ａ、１６ａより半径方向外側に設けられる。
【００７１】
第四実施形態によると、複数の直列巻コイル１０１、１０２（又は１０３、１０４）が一本の導電線３０（３０’）から構成され、複数の直列巻コイルの間で一本の導電線が折り込まれることによって、複数の直列巻コイルが２段以上に重ねられる（図２２、２３参照）。このように第四実施形態によると、第一巻線１５と第二巻線１６は、それぞれ、別々の一本の導電線３０、３０’から構成され、第一巻線１５を作製するために複数の直列巻コイル１０１、１０２を連結する作業、及び、第二巻線１６を作製するために複数の直列巻コイル１０３、１０４を溶接等により連結する作業は不要になる。
【００７２】
＜第五実施形態＞
上記の第四実施形態において、第一巻線１５と第二巻線１６は、それぞれ、別々に一本の導電線３０、３０’から形成されたが、第五実施形態において、第一巻線１５と第二巻線１６の両方は、一本の共通の導電線３０から形成される。これにより、第一巻線１５と第二巻線１６は、導電線３０の一部を結合部３５として予め結合されてコイル部１４を形成している。このため、第一巻線１５と第二巻線１６を溶接等によって結合する作業（溶接作業等）が不要となる。他の構成は、第四実施形態と同じであり、説明が省略される場合がある。
【００７３】
図２５は、一本の共通の導電線３０から複数の直列巻コイル１０１、１０２、１０３、１０４を形成する様子を示す。複数の直列巻コイル１０１、１０２を連結する連結部１２０、複数の直列巻コイル１０３、１０４を連結する連結部１２５、及び、第一巻線１５と第二巻線１６を結合する結合部３５は、それぞれ、導電線３０の一部分から構成される。結合部３５は、導電線３０の一部分として、直列巻コイル１０２の第二リード部１０２ｂと直列巻コイル１０３の第一リード部１０３ａを結合する。
【００７４】
図２６のように、第一巻線１５は、複数の直列巻コイル１０１、１０２を折り込み重ね合わせて形成され、第二巻線１６は、複数の直列巻コイル１０３、１０４を折り込み重ね合わせて形成される。図２７のように、第一巻線１５と第二巻線１６は、上述のクランク形状部を形成するため変形された後、互いに交差して組み合わされ、スロット１２に挿入される。第一巻線１５と第二巻線１６は、スロット１２に挿入される前に結合部３５において結合しているため、溶接等の結合作業なしで既に一つのコイル部１４を形成している。
【００７５】
第五実施形態によると、第一巻線１５の複数の直列巻コイル１０１、１０２及び前記第二巻線１６の複数の直列巻コイル１０３、１０４が、一本の導電線３０から構成されることによって、第一巻線１５と第二巻線１６が連結されている。従って、第一巻線１５と第二巻線１６を溶接等により連結する作業は不要になる。
【００７６】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。例えば、第一巻線１５と第二巻線１６の各々は、３個以上の直列巻コイルから構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１      回転電機
２      固定子
３      回転子
１０    固定子コア
１０ａ  本体部
１０ｂ  歯部
１１    巻線体
１２    スロット
１４    コイル部
１５    第一巻線
１５ａ、１５ｂ    コイルエンド部
１６    第二巻線
１６ａ、１６ｂ    コイルエンド部
３０、３０’    導電線
３５    結合部
１０１、１０２、１０３、１０４    直列巻コイル
１２０、１２５、１２７    連結部
１３０    空き空間
【図１】
2014068508.tif 000003
【図２】
2014068508.tif 000004
【図３】
2014068508.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014068508.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014068508.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014068508.tif 000015
【図１４】
2014068508.tif 000016
【図１５】
2014068508.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2014068508.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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