(57)【要約】【課題】セグメント間相互接続パターンの複雑化を抑止し、並列回路間の起電圧ばらつきを抑止可能な大電流通電可能な多ターン構成のセグメント順次接合ステータコイルを提供すること。【解決手段】セグメント順次接合ステータコイルにおいて、それぞれ異なるスロットの複数の連続する導体収容位置に収容される部分コイルＣ１〜Ｃ１２を形成し、異なる導体収容位置の部分コイルＣ１〜Ｃ４を直列接続して並列コイルＵ１を作成し、同様に作成した並列コイルＵ２、Ｕ３と並列接続する。これにより、頭部側コイルエンドを小型化したセグメント順次接合ステータコイル型回転電機を実現することができる。【選択図】　図１５
2004048967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ（ｐは２以上の自然数）対の磁極を有する回転子と、径方向へｓ個（ｓは６以上の偶数）の導体収容位置をそれぞれ有する多数のスロットを有する固定子鉄心と、多数のＵ字状のセグメントを順次接続してそれぞれ構成されるｍ（ｍは３以上の奇数）相の相巻線からなる電機子巻線とを備え、
前記セグメントは、頭部側コイルエンドをなすＵ字状の頭部と、所定スロットピッチ離れた一対のスロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、前記スロットから飛び出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部を備え、
前記一対の飛び出し端部の先端は、径方向に隣接する他の前記飛び出し端部の先端に個別に接合されるセグメント順次接合ステータコイル型回転電機において、
同一相の前記相巻線を構成するスロット導体部がそれぞれ収容される前記スロットを意味する同相スロットを磁極ごとに周方向へ連続してそれぞれ複数有してなる同相スロット群を前記磁極ごとに有し、
前記スロットの各導体収容位置は、互いに径方向に隣接するｔ（ｔは整数）個の前記導体収容位置からそれぞれ構成されるｒ（ｒ＝ｓ／ｔ）個の導体収容位置セットに区分され、
前記同相スロット群の周方向一方側から数えて同一順位の前記同相スロットは、前記導体収容位置セットごとにそれぞれ部分コイルを収容し、
前記相巻線は、
互いに異なる前記導体収容位置セットの前記部分コイルを層間接続線により直列接続して構成された径方向直列コイルを、前記同相スロット群の前記同相スロットの個数に等しい数だけ並列接続して構成されることを特徴とするセグメント順次接合ステータコイル型回転電機。
【請求項２】
請求項１記載のセグメント順次接合ステータコイル型回転電機において、
前記相巻線の各径方向直列コイルを構成する前記部分コイルの組み合わせは、前記各径方向直列コイルの理論ベクトル起電力合計が等しくなるように決定されることを特徴とするセグメント順次接合ステータコイル型回転電機。
【請求項３】
請求項２記載のセグメント順次接合ステータコイル型回転電機において、
前記各径方向直列コイルの前記層間接続線のうち、径方向において同一位置に配置される前記各層間接続線は、互いに周方向に異なる同相スロット群に別々に配置されて重ならないことを特徴とするセグメント順次接合ステータコイル型回転電機。
【請求項４】
請求項３記載のセグメント順次接合ステータコイル型回転電機において、
前記部分コイルは、
前記導体収容位置セットの径方向に数えて１層、４層を挿通する前記セグメントである波巻セグメントと、２層、３層を挿通する前記セグメントである重ね巻セグメントとを交互に接続して略一周する第１周回コイル及び第２周回コイルと、前記第１周回コイルの最終の前記スロット導体部と前記第２周回コイルの先頭の前記スロット導体部とを構成する異形波巻セグメントとを直列接続して構成され、前記同相スロット群の周方向所定順位の一つの同相スロットに収容されることを特徴とするセグメント順次接合ステータコイル型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメント順次接合ステータコイル型回転電機の改良、特にセグメント順次接合ステータコイル型車載回転電機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、採用されつつあるアイドルストップシステムでは頻繁なエンジン始動が必要であるので、ブラシを必要とする直流スタータに代えてそれを必要としない交流モータが要望されている。しかし、従来の直流直巻スタータに匹敵する大始動電流を通電可能な交流モータは従来のオルタネータなどに比較して大型化してしまうため、エンジンルーム内のスペース拡大やレイアウトの大幅変更が必要となり、車重増大も招いてしまう。この対策として、大電流通電可能とするには、ステータコイルを分割して径方向直列コイル構成とするが好適であることが知られている。
【０００３】
一方、車両用交流発電機として、本出願人の開発になるセグメント順次接合ステータコイル型回転電機が採用されている。このセグメント順次接合ステータコイル型回転電機は、従来の巻き線ステータコイルに比較してコイルエンドの導体配列構造が簡単であり、スロット占積率も大きくできるので、小型軽量でステータコイルの放熱性にも優れ、一時的に大始動電流を流す必要があるアイドルストップ用交流モータに適している。しかし、この場合、エンジン始動を考えると更なる大電流化が必要である。その他、ハイブリッド車用や燃料電池車用、更には電池駆動フォークリフトを含む二次電池車用の走行モータとしては、上記セグメント順次接合ステータコイルをもつ車両用交流発電機に比較して更なる格段の大電流化が必要となる。
【０００４】
回転電機における大電流化には、当然、セグメント断面積増大が最も有効であるが、セグメント順次接合ステータコイルにおけるこの手法の採用は、セグメントの曲げ加工の困難化のために一定の限界がある。
【０００５】
他の手法として、従来の巻き線型ステータコイル技術と同様に、ステータコイルを分割して径方向直列コイル構成とすることが考えられるが、上記径方向直列コイル構成においては循環電流を防止するために各径方向直列コイルの起電圧を均一化する必要がある。しかし、セグメント順次接合ステータコイルでは径方向に隣接する一対のセグメントの一端部同士を一方のコイルエンド側で順次接続するという独特の手法を採用するために配線変更自由度が小さいために、コイルエンドにおける配線引き回しを簡素化し、各径方向直列コイルの起電圧のばらつきを減らしつつ、径方向直列コイル数を３以上に増加することは困難であると考えられていた。
【０００６】
また、車載回転電機の出力増大と配線損失低減のために、上記大電流化とともに高電圧化すなわちターン数の増大も要求されているが、上記したようにセグメント順次接合ステータコイルでは配線変更自由度が小さいために、径方向直列コイル化とターン数の増大とを同時に実現することは更に困難となる。
【０００７】
特に、このようなターン数の増大と径方向直列コイル数の増大とを同時に行うことは、コイルエンドにおける配線接続構造の複雑化、並びに、この複雑な配線接続構造を収容するための体格、重量の増大を招き、更に、この複雑となる配線接続構造における引き回し線の延長距離の増大に伴う抵抗損失及び発熱の増大も問題となる。
【０００８】
つまり、従来のセグメント順次接合ステータコイルでは、セグメント配置パターンの制限から並列回路構成による大電流通電が困難であるうえ、ターン数増加の制約から高電圧対応が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、セグメント間相互接続パターンの複雑化を抑止し、並列回路間の起電圧ばらつきを抑止可能な大電流通電可能な多ターン構成のセグメント順次接合ステータコイルを提供することをその目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のセグメント順次接合ステータコイル型回転電機は、ｐ（ｐは２以上の自然数）対の磁極を有する回転子と、径方向へｓ個（ｓは６以上の偶数）の導体収容位置をそれぞれ有する多数のスロットを有する固定子鉄心と、多数のＵ字状のセグメントを順次接続してそれぞれ構成されるｍ（ｍは３以上の奇数）相の相巻線からなる電機子巻線とを備え、前記セグメントは、頭部側コイルエンドをなすＵ字状の頭部と、所定スロットピッチ離れた一対のスロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、前記スロットから飛び出して端部側コイルエンドを構成する一対の飛び出し端部を備え、前記一対の飛び出し端部の先端は、径方向に隣接する他の前記飛び出し端部の先端に個別に接合されるセグメント順次接合ステータコイル型回転電機において、
同一相の前記相巻線を構成するスロット導体部がそれぞれ収容される前記スロットを意味する同相スロットを磁極ごとに周方向へ連続してそれぞれ複数有してなる同相スロット群を前記磁極ごとに有し、前記スロットの各導体収容位置は、径方向に連続するｔ（ｔは整数）個の前記導体収容位置からそれぞれなるｒ（ｒ＝ｓ／ｔ）個の導体収容位置セットに区分され、前記同相スロット群の周方向一方側から数えて同一順位の前記同相スロットは、前記導体収容位置セットごとにそれぞれ部分コイルを収容し、前記相巻線は、互いに異なる前記導体収容位置セットの前記部分コイルを層間接続線により直列接続して構成された径方向直列コイルを、前記同相スロット群の前記同相スロットの個数に等しい数だけ並列接続して構成されることを特徴としている。
【００１１】
すなわち、この発明では、径方向においてそれぞれ異なる導体収容位置セットに属する各部分コイルをひとつづつ直列接続することにより、径方向直列コイルを同相スロット群の同相スロット数だけ形成し、これらの径方向直列コイルを並列接続することをその特徴としている。
【００１２】
このようにすれば、同相スロット群中の周方向所定順位の同相スロットの径方向に連続する複数の導体収容位置からなる導体収容位置セットに
収容した部分コイルを、部分コイル間の接続を煩雑化することなく直並列接続することができるので、部分コイルを周方向又は径方向に増加することにより、簡単にセグメント順次接合ステータコイルの大電流化、高電圧化を実現することができる。その結果、従来、容易ではないと考えられていた高電圧、大電流に対応可能なセグメント順次接合ステータコイルを実現することができる。
【００１３】
更に要約すると、従来のセグメント順次接合ステータコイルでは、セグメント配置パターンの制限から並列回路構成による大電流通電が困難であるうえ、ターン数増加の制約から高電圧対応が困難であるという問題があった。これに対して、本発明は、それぞれ単純なセグメント順次接合コイルからなる多数の部分コイルを周方向、径方向に順次接続して各部分コイルの直並列接続回路である相巻線を完成するので、大電流通電、高電圧対応が実現できるとともに、各部分コイル間の接続線の配列が単純となり、かつ、これら接続線同士の相互干渉も容易に回避することができる。その結果、頭部側コイルエンドに配置されるこれら接続線の占有スペースの縮小、それに伴う回転電機全体の体格の縮小及び重量の低減、更に接続線の抵抗損失、発熱の低減を実現することが可能となる。
【００１４】
したがって、この発明のセグメント順次接合ステータコイル型回転電機は、従来の１４Ｖの車両用バッテリを更に高電圧化（たとえば４２Ｖ）する場合において、特に有効である。また、たとえば、相巻線の径方向直列コイルを構成する３つの部分コイルの直列接続を並列接続に変更すれば、従来の１４Ｖの車両用回転電機に転用することも容易である。
【００１５】
好適には、径方向直列コイルを構成する各部分コイル間の直列接続は、専用の接続セグメントを用いて実現することができる。この接続セグメントの一対のスロット導体部は、径方向に隣接する（周方向にずれてもよい）２つの部分コイルの先頭スロット導体部と、最終スロット導体部とを兼ねることができる。
【００１６】
好適な態様において、前記相巻線の各径方向直列コイルを構成する前記部分コイルの組み合わせは、前記各径方向直列コイルの理論ベクトル起電力合計が等しくなるように決定される。
【００１７】
上記説明した部分コイル直並列接続型セグメント順次接合ステータコイルにおける問題点は、各径方向直列コイルを構成する部分コイルが周方向にずれているために、各部分コイル間の理論ベクトル起電力に位相差が生じ、その結果として、各径方向直列コイルの理論ベクトル起電力合計に差が生じてしまうことである。この理論ベクトル起電力合計の差は、相巻線を構成する２つの径方向直列コイルを循環する循環電流を発生させ、回転電機の発熱、損失、騒音の増大と効率、出力の低下を招く。
【００１８】
そこで、この態様では、径方向直列コイルの部分コイルの理論ベクトル起電力のベクトル和が各径方向直列コイルごとに一致するように、径方向直列コイルを構成する部分コイルのセットを選定する。
【００１９】
これにより、径方向直列コイル間で循環電流が流れることがなく、上記問題点を解消することができる。
【００２０】
好適な態様において、前記各径方向直列コイルの前記層間接続線のうち、径方向において同一位置に配置される前記各層間接続線は、周方向に異なる同相スロット群に別々に配置される。
【００２１】
つまり、部分コイルは、同一の導体収容位置セットにおいて周方向に１磁極ピッチごとに存在する特定の同相スロットに収容される各スロット導体部を直列接続して構成される。この時、電流通電方向が同じであれば、これらスロット導体部のうち、周方向どの位置のスロット導体部をこの部分コイルの先頭スロット導体部としても電磁気的には等価である。
【００２２】
そこで、この態様では、各径方向直列コイルの層間接続線が空間的に重なるのを防止するために、各径方向直列コイルの周方向同一位置の層間接続線が周方向にずらしている。なお、径方向同一位置の各層間接続線は、後での周方向渡り線の配線距離の短縮のために１磁極ピッチづつずらせられるのが好適である。これにより、層間接続線占有スペースの軸方向長、層間接続線の全長を短縮することができ、前記で説明した本発明の効果を一層向上することができる。
【００２３】
好適な態様において、前記部分コイルは、前記導体収容位置セットの径方向に数えて１層、４層を挿通する前記セグメントである波巻セグメントと、２層、３層を挿通する前記セグメントである重ね巻セグメントとを交互に接続して略一周する第１周回コイル及び第２周回コイルと、前記第１周回コイルの最終の前記スロット導体部と前記第２周回コイルの先頭の前記スロット導体部とを構成する異形波巻セグメントとを直列接続して構成され、前記同相スロット群の周方向所定順位の一つの同相スロットに収容される。
【００２４】
このようにすれば、層間接続線をなす径方向接続セグメントを、重ね巻セグメントや波巻セグメントとの空間的干渉を回避しつつ、容易に配置することができる。また、コイルエンド構成の複雑化を回避しつつ多ターンの部分コイルを構成することができるとともに、層間接続線を構成する径方向接続セグメントの一対のスロット導体部が各部分コイルの先頭又は最終のスロット導体部を構成するので、各部分コイル間の接続作業を、他のセグメントの接合工程にて連続実施することができ、工程を簡素化することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したセグメント順次接合ステータコイル型回転電機を実施例を参照して以下に説明する。
（全体構成の説明）
図１において、セグメント順次接合ステータコイル型回転電機１は、ロータ２、ステータ３、ハウジング４、整流器５、出力端子６、回転軸７、ブラシ８、スリップリング９を有する車両用交流発電機であり、ステータ３は、ステータコイル３１とステータコア３２からなる。ステータコア３２はハウジング４の周壁内周面に固定され、ステータコイル３１はステータコア３２の各スロットに巻装されている。ロータ２は、ハウジング４に回転自在に支持された回転軸７に固定されたランデルポール型ロータであり、ステータコア３２の径内側に配置されている。ステータコイル３１は三相電機子巻線であって、図２に示すセグメントセット３３０を図３に示すようにステータコア３２に設けた所定数のスロット３５０に絶縁紙３４０を介して軸方向一方側から挿通し、軸方向他方側にて、径方向に隣接する先端同士を順次接続してなる。ステータコイル３１は、軸方向他方側にて端部側コイルエンド３１１を、軸方向一方側にて頭部側コイルエンド３１２を有している。このような構成のセグメント順次接合ステータコイル自体はもはや公知である。
【００２６】
（セグメントセット３３０の説明）
セグメントセット３３０を図２を参照して更に詳しく説明する。
【００２７】
セグメントセット３３０は、略Ｕ字状の頭部と、この頭部の両端から直線的に伸びてスロットに収容されている一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれぞれ伸びる一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する一つの大セグメント３３１と一つの小セグメント３３２とからなる。
【００２８】
各頭部は、ステータコア３２の軸方向一側に全体としてリング状に存在する頭部側コイルエンド３１２（図１参照）を構成し、各飛び出し端部は、ステータコア３２の軸方向他側に全体としてリング状に存在する端部側コイルエンド３１１（図１参照）を構成する。
【００２９】
セグメントセット３３０は、大きい大セグメント（大回りセグメントともいう）３３１と、小さい小セグメント（小回りセグメントともいう）３３２とを有している。この大セグメント３３１とこの大セグメント３３１が囲む小セグメント３３２とをセグメントセットと称する。
【００３０】
大セグメント３３１において、３３１ａ、３３１ｂはスロット導体部、３３１ｃは頭部、３３１ｆ、３３１ｇは飛び出し端部である。飛び出し端部３３１ｆ、３３１ｇの先端部３３１ｄ、３３１ｅは接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。スロット導体部３３１ａを１層のスロット導体部と称し、スロット導体部３３１ｂを４層のスロット導体部と称する。
【００３１】
小セグメント３３２において、３３２ａ、３３２ｂはスロット導体部、３３２ｃは頭部、３３２ｆ、３３２ｇは飛び出し端部である。飛び出し端部３３２ｆ、３３２ｇの先端部３３２ｄ、３３２ｅは接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。スロット導体部３３２ａを２層のスロット導体部と称し、スロット導体部３３２ｂを３層のスロット導体部と称する。
【００３２】
符号’は、図示しない大セグメント又は小セグメントの符号’がない部分と同じ部分を示す。したがって、図２では、互いに径方向に隣接する接合部３３１ｄと接合部３３２ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｄと接合部３３１ｄ’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部３３２ｅと接合部３３１ｅ’とが溶接されている。
【００３３】
図２では、１層のスロット導体部３３１ａと２層のスロット導体部３３２ａが、所定のスロットに収容される場合、同一のセグメントセット３３１、３３２の４層のスロット導体部３３１ｂと３層のスロット導体部３３２ｂはこの所定のスロットから所定ピッチ離れたスロットに収容される。小セグメント３３２の頭部３３２ｃは大セグメント３３１の頭部３３１ｃに囲まれるようにして配置されている。大セグメント３３１は、本発明で言う波巻セグメントを構成し、小セグメント３３２は、本発明で言う重ね巻セグメントを構成している。
【００３４】
（スロット内のセグメントセット配置）
スロット３５０内のスロット導体部の配置状態を図３に示す。
【００３５】
スロット３５０には径方向へｓ（この実施例ではｓは１６）の導体収容位置が設定され、径方向に隣接する４個の導体収容位置は、導体収容位置セットと呼ばれ、径方向内側から順番に１層、２層、３層、４層と呼称される。これら導体収容位置セットの１〜４層の導体収容位置には、図２で説明されたセットのセグメントセットの４種類のスロット導体部が挿入され、結局、スロット３５０には４セットのセグメントセットが径方向に配置されることになる。ただし、同一のスロットの１層、４層に収容される２本のスロット導体部は、異なる大セグメント（波巻セグメント）３３１に属し、同一のスロットの２層、３層に収容される２本のスロット導体部は、異なる小セグメント（重ね巻セグメント）３３２に属することは当然である。
【００３６】
各導体収容位置セットの１層〜４層の導体収容位置には図３に示すように、スロット導体部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ’、３３１ｂ’が径方向順番に収容されている。つまり、１層のスロット導体部３３１ａは径方向内側から数えて１層の導体収容位置に、２層のスロット導体部３３２ａは２層の導体収容位置に、３層のスロット導体部３３２ｂ’は３層の導体収容位置に、４層のスロット導体部３３１ｂ’は４層の導体収容位置に収容されている。
【００３７】
図３において、スロット３５０には径方向最内側のセグメントセット３３０が収容されている状態が示されているが、スロット３５０には、図４に示すように、更に３つのセグメントセット３３０が径方向に配置されている。図４において、隣接する３つのスロットに収容されるセグメントには同一相の相電圧が印加される。この実施例のステータコイルは、Ｕ、Ｖ、Ｗの三つの相巻線が星形結線される三相巻線であるので、磁極対数をｐとすれば、１８ｐのスロットが形成されている。以下、同相の相巻線が収容されて互いに周方向に隣接する３つのスロット３５１〜３５３をそれぞれ同相スロットと呼称し、この三つの同相スロットを同相スロット群と称する。また、同相スロット３５１を第１同相スロット、同相スロット３５２を第２同相スロット、同相スロット３５３を第３同相スロットとも呼ぶ。各スロット３５１〜３５３は、それぞれ１層〜４層の導体収容位置をもつ４セットの導体収容位置セット１０１〜１０４を有している。
（三相ステータコイルの構成の説明）
この実施例の星形結線セグメント順次接合ステータコイル３１のうち、Ｕ相巻線の巻線接続図を図５に示す。他相の相巻線は周方向へシフトするのみで同じ構造であることは当然である。
【００３８】
Ｕ相巻線は、同一の導体収容位置セットで同一の同相スロットに個別に収容され、互いに異なる導体収容位置セット又は互いに異なる同相スロットに収容される合計１２個の部分コイルＣ１〜Ｃ１２を直並列接続して構成されている。部分コイルＣ１〜Ｃ４は直列接続されて第１径方向直列コイルＵ１を構成し、部分コイルＣ５〜Ｃ８は直列接続されて第２径方向直列コイルＵ２を構成し、部分コイルＣ９〜Ｃ１２は直列接続されて第３径方向直列コイルＵ３を構成している。径方向直列コイルＵ１、Ｕ２、Ｕ３は並列接続されている。
【００３９】
部分コイルＣ１、Ｃ５、Ｃ９は、径方向最内側の導体収容位置セット１０１の各同相スロット群の一つの同相スロットに収容されるセグメントセットＬ１により構成され、部分コイルＣ２、Ｃ６、Ｃ１０は、径内側から数えて２番目の導体収容位置セット１０２の各同相スロット群の他の一つの同相スロットに収容されるセグメントセットＬ２により構成され、部分コイルＣ３、Ｃ７、Ｃ１１は、径内側から数えて３番目の導体収容位置セット１０３の各同相スロット群の他の一つの同相スロットに収容されるセグメントセットＬ３により構成され、部分コイルＣ４、Ｃ８、Ｃ１２は、径内側から数えて４番目の導体収容位置セット１０４の各同相スロット群の他の一つの同相スロットに収容されるセグメントセットＬ４により構成されている。つまり、部分コイルＣ１〜Ｃ１２のうちの任意のひとつは、同じ導体収容位置セットで、かつ、同相スロット群の内、周方向同一順位の同相スロットに収容されている。なお、図２では、図示を簡素化するために、１セットの導体収容位置セットに収容された１層分のコイルだけが示されている。
【００４０】
部分コイルＣ１〜Ｃ１２はそれぞれ、図６、図７に示すように、第１周回コイル２１１と第２周回コイル２１２とを異形波巻セグメント２１３で接続してなる。第１周回コイル２１１、第２周回コイル２１２は、波巻セグメントと重ね巻セグメントとを交互に接続して略一周する形状を有する。ここで言う波巻セグメントとは、一対の飛び出し端部が互いは遠ざかる向きに曲がったセグメントからなり、１層、４層の導体収容位置に収容されるスロット導体部を有している。ここで言う重ね巻セグメントは、一対の飛び出し端部が互いは向かい合う向きに曲がったセグメントからなり、２層、３層の導体収容位置に収容されるスロット導体部を有している。異形波巻セグメント２１３は、互いに１磁極ピッチ離れた２層、４層を一対のスロット導体部が個別に挿通されたセグメントである。したがって、第１周回コイル２１１の最終スロット導体部と、第２周回コイルの先頭スロット導体部とは、異形波巻セグメント２１３の一対のスロット導体部を構成している。図７において、部分コイルＣ１の両端は径方向セグメント４００となっている。
【００４１】
径方向に隣接する二つの部分コイルＣ３、Ｃ４を径方向接続セグメント４００により構成される層間接続線により接続した例を図８に示す。この層間接続線としての径方向接続セグメント４００の一対のスロット導体部は、部分コイルＣ４側にて３層目のスロット導体部（部分コイルＣ４の第２周回コイルの最終スロット導体部）となり、部分コイルＣ３側にて１層目のスロット導体部（部分コイルＣ３の第１周回コイルの先頭スロット導体部）となっている。
【００４２】
一つの導体収容位置セットに配置される各部分コイルの頭部側コイルエンド３１１の一部を図９に示し、一つの導体収容位置セットに配置される各部分コイルの端部側コイルエンド３１２の一部を図１０に示す。
（層間接続線をなす径方向接続セグメント４００の配置の説明）
図５を参照して既に説明したように、径方向直列コイルＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、それぞれ、径方向に並ぶ各セグメントセットＬ１〜Ｌ４の各一つの同相スロットに収容された部分コイルを一つづつ選択して接続されている。しかし、同相スロット３５１、３５２、３５３（図４参照）は、順次周方向に１スロットピッチずれているため、このずれに応じて、同相スロット３５１の部分コイルの起電圧（起電力とも言う）は、同相スロット３５２のそれよりもたとえば１スロットピッチに相当する位相だけ進み、同相スロット３５３の部分コイルの起電圧（起電力とも言う）は、同相スロット３５２のそれよりもたとえば１スロットピッチに相当する位相だけ遅れる。
【００４３】
したがって、たとえば、径方向直列コイルＵ１を構成する各部分コイルＣ１〜Ｃ４をすべて同相スロット３５１に収容し、径方向直列コイルＵ２を構成する各部分コイルＣ５〜Ｃ８をすべて同相スロット３５２に収容し、径方向直列コイルＵ３を構成する各部分コイルＣ９〜Ｃ１２をすべて同相スロット３５３に収容すると、径方向直列コイルＵ１の起電力は径方向直列コイルＵ２のそれよりも１スロットピッチに相当する位相だけ進み位相となり、径方向直列コイルＵ３の起電力は径方向直列コイルＵ２のそれよりも１スロットピッチに相当する位相だけ遅れ位相となる。その結果、径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３内に循環電流が流れ、かつ、この循環電流に応じて無用なトルクリップルが生じてしまう。
【００４４】
これを解決するには、図１１に示すように、径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３の理論ベクトル起電力合計を一致するように、径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３を構成する部分コイルの組み合わせを選択すればよい。すなわち、各部分コイルＣ１〜Ｃ１２が収容される同相スロットを調整すればよい。
【００４５】
図１１を用いて更に具体的に説明すると、ＶＵ１は径方向直列コイルＵ１の理論ベクトル起電力、ＶＵ２は径方向直列コイルＵ２の理論ベクトル起電力、ＶＵ３は径方向直列コイルＵ３の理論ベクトル起電力である。Ｖ１は部分コイルＣ１の理論ベクトル起電力、以下同様に、Ｖ１２は部分コイルＣ１２の理論ベクトル起電力である。
【００４６】
部分コイルＣ１、Ｃ１０、Ｃ３、Ｃ１２は同相スロット３５１に収容され、部分コイルＣ５〜Ｃ８は同相スロット３５２に収容され、部分コイルＣ９、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ４は同相スロット３５３に収容される。このようにすれば、径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３の各理論ベクトル起電力合計は一致する。すなわち、径方向直列コイルＵ１の起電力は径方向直列コイルＵ２のそれと同一位相となり、径方向直列コイルＵ３の起電力は径方向直列コイルＵ２のそれと同一位相となり、上記した循環電流が径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３内を循環することを防止することができる。
【００４７】
このように複数の同相スロットごとに異なる部分コイルを配置し、これら部分コイルを直並列接続する場合には、各径方向直列コイルの理論ベクトル起電力合計が一致するように、各径方向直列コイルを構成する部分コイルの組み合わせを調節すればよい。このような部分コイルの組み合わせには多くのバリエーションが考えられる。好適には、径方向直列コイルの径方向に隣接する部分コイル間を接続する層間接続線（径方向接続セグメント４００）の配置が径方向直列コイル対ごとに線対称となるようにすればよい。なお、この時、この線対称は、同相スロット群の周方向中心点を通って径方向に延設される線を中心線として生じるべきである。
【００４８】
層間接続線の一構成例を図１２を参照して説明する。
【００４９】
径方向直列コイルＵ２を構成する部分コイルＣ５〜Ｃ８は、すべて位相の遅れが無い、言い換えれば、部分コイルＣ５〜Ｃ８は同相スロット群を構成する３つの同相スロット３５１〜３５２のうち、常に周方向中央の同相スロット３５２に収容されるために位相の進み遅れは生じない。
【００５０】
径方向直列コイルＵ１を構成する部分コイルＣ１〜Ｃ４において、Ｃ１、Ｃ３は１スロットピッチに相当する電気角だけ進み位相となり（同相スロット３５１に収容され）、Ｃ２、Ｃ４は１スロットピッチに相当する電気角だけ遅れ位相となる（同相スロット３５３に収容される）ので、全体として位相の進み、遅れはキャンセルされる。径方向直列コイルＵ３を構成する部分コイルＣ９〜Ｃ１２において、Ｃ１０、Ｃ１２は１スロットピッチに相当する電気角だけ進み位相となり（同相スロット３５１に収容され）、Ｃ９、Ｃ１１は１スロットピッチに相当する電気角だけ遅れ位相となる（同相スロット３５３に収容される）ので、全体として位相の進み、遅れはキャンセルされる。
【００５１】
結局、図１２においては、径方向に隣接する３対の部分コイルを接続する層間接続線４００は、所定の中心点を基準として点対称となっている。
【００５２】
図１３は図１１の変形例を示すが、作用は同じである。図１４は同相スロットが４つの同相スロット３５１〜３５４をもつ例を示す。
【００５３】
この場合、相巻線は、図５に示す径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３の他に径方向直列コイルＵ４を有し、この径方向直列コイルＵ４は、部分コイルＣ１３〜Ｃ１６を直列接続してなる。図１４は、各部分コイルＣ１〜Ｃ１６の径方向断面における配置を示す。この場合においても、各径方向直列コイルＵ１〜Ｕ４の理論ベクトル起電力合計はそれぞれ一致する。Ｌ１００は、同相スロット群の周方向中心点を径方向に延びる線であり、各部分コイル間を接続する各層間接続線の配置は、この線を中心として線対称となる。
【００５４】
（変形例）
上記実施例では、各径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３の層間接続線４００が互いに交差する配置となっていた。このような層間接続線４００の交差は、頭部側コイルエンド３１１の軸方向への膨らみを必要とするなどの理由で好ましくない。
【００５５】
図１５に示すこの変形例では、各径方向直列コイルの層間接続線を周方向へ２磁極ピッチずらせている。以下、図１２を参照して更に詳細に説明する。
【００５６】
図５に示されるように、径方向直列コイルＵ１は部分コイルＣ１〜Ｃ４を直列接続して構成され、径方向直列コイルＵ２は部分コイルＣ５〜Ｃ８を直列接続して構成され、径方向直列コイルＵ３は部分コイルＣ９〜Ｃ１２を直列接続して構成されている。図１５において、４４、５３、６２、７１、８、１７は同相スロット群の第１同相スロット３５１である。４５、５４、６３、７２、９、１８は同相スロット群の第２同相スロット３５２である。４６、５５、６４、７３、１０、１９は同相スロット群の第３同相スロット３５３である。径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３の各部分コイルの理論ベクトル起電力は、図１１に示す配置となるので、径方向直列コイルＵ１〜Ｕ３の間の理論ベクトル起電力合計の位相差は解消される。
【００５７】
更に、図１５では、径方向直列コイルＵ１の層間接続線４０１〜４０３はスロット４４〜５５の間の領域に配置され、径方向直列コイルＵ２の層間接続線４０４〜４０６はスロット６３〜７２の間の領域に配置され、径方向直列コイルＵ３の層間接続線４０７〜４０９はスロット８〜１９の間の領域に配置される。すなわち、径方向直列コイルＵ１の層間接続線４０１〜４０３は径方向直列コイルＵ２の層間接続線４０４〜４０６に対して略２磁極ピッチシフトされ、同じく、径方向直列コイルＵ２の層間接続線４０４〜４０６は径方向直列コイルＵ３の層間接続線４０７〜４０９に対して略２磁極ピッチシフトされる。これにより、図１２に示す配置に比較して層間接続線の重なりを防止することができ、頭部側コイルエンド３１１が軸方向に嵩張ることがなく、層間接続線も短小化することができる。なお、上記した層間接続線４０１〜４０３、４０７〜４０９のシフトに伴い、中性点引き出し位置及びＵ相端子用引き出し位置もシフトされることは当然である。
【００５８】
（実験結果）
図１１、図１２に示す層間接続線４００をクロス配線した場合と、クロス配線しなかった場合（部分コイルＣ１〜Ｃ４のグループと部分コイルＣ５〜Ｃ８のグループとが互いに１スロットピッチに相当する位相差をもつ起電力を発生する場合）における径方向直列コイルＵ１、Ｕ２間に流れる循環電流を図１６に示す。図１６において、Ａはクロス配線しなかった場合の循環電流波形であり、Ｂはクロス配線した場合の循環電流波形を示す。回転速度は５００ｒｐｍ、無負荷運転で駆動した場合である。クロス配線した場合の循環電流は、しなかった場合に比較して実効電流比で１／１０未満（ほとんど観測できないレベル）に低減することができる。
【００５９】
〔実施例の作用効果〕
以上説明した上記実施例によれば、径方向接続セグメント４００を用いて、各部分コイル間の直並列配線をほぼ実現することができるので、頭部側コイルエンド３１１の構造を簡素化しつつ、並列回路を実現することができる。
（変形態様）
上記実施例では、径方向に連続する４つの導体収容位置を占有するセグメントセットを用いて各部分コイルを構成したが、径方向に連続する２つの導体収容位置を占有するセグメントセットを用いて各部分コイルを構成してもよく、あるいは、両者を混在してもよい。相巻線は、星形接続されてもよく、Δ接続（多角形接続）されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の車両用セグメント順次接合ステータコイル型回転電機の軸方向断面図である。
【図２】セグメントセットの斜視図である。
【図３】スロット内の導体配置図である。
【図４】スロット配置を示す模式図である。
【図５】相巻線の回路図である。
【図６】部分コイルの回路図である。
【図７】一つの部分コイルの部分巻線展開図である。
【図８】径方向に隣接する二つの部分コイルの接続を示す部分巻線展開図である。
【図９】頭部側コイルエンドの一部を示す図である。
【図１０】端部側コイルエンドの一部を示す図である。
【図１１】３つの径方向直列コイルの理論ベクトル起電力の位相を一致させる例を示す起電力ベクトル図である。
【図１２】３つの径方向直列コイルの理論ベクトル起電力の位相を一致させる場合の頭部側コイルエンドにおける層間接続線（径方向接続セグメント）のクロス配置を示す説明図である。
【図１３】３つの径方向直列コイルの理論ベクトル起電力の位相を一致させる変形例を示す起電力ベクトル図である。
【図１４】４つの径方向直列コイルの理論ベクトル起電力の位相を一致させる場合の頭部側コイルエンドにおける層間接続線（径方向接続セグメント）のクロス配置を示す説明図である。
【図１５】３つの径方向直列コイルの理論ベクトル起電力の位相を一致させるとともに頭部側コイルエンドにおける層間接続線（径方向接続セグメント）のクロス配置を回避する変形態様を示す模式層間接続線配置図である。
【図１６】径方向直列コイル間において理論ベクトル起電力合計の一致を図る場合と図らない場合とにおける循環電流波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
３１　ステータコイル
３２　固定子鉄心
Ｃ１〜Ｃ１２　部分コイル
Ｕ１〜Ｕ３　　径方向直列コイル
４００　　　　層間接続線
４０１〜４１２　　層間接続線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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