(57)【要約】【課題】回転電機の軸方向長の短縮、損失低減および冷却性向上を可能とする回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルを提供すること。【解決手段】頭部側コイルエンド９は、スロットの径方向内側から数えて１番目および４番目のスロット導体部を有する大回り形状のセグメント３００の頭部と、スロットの径方向内側から数えて２番目および３番目のスロット導体部を有して頭部が大回り形状のセグメント３００の頭部よりも軸方向ステータコア２側に配置される小回り形状のセグメント３０１の頭部と、スロットの径方向内側から数えて５番目および６番目のスロット導体部を有する小回り形状のセグメント３０２の頭部とを有する。【選択図】図１
2004023807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略Ｕ字状又は略Ｖ字状に形成されてステータコアの軸方向一側にて略周方向へ延在する頭部と、
前記頭部の両端から延在してステータコアの互いに異なる二つのスロットに収容される一対のスロット導体部と、
前記両スロット導体部の先端から前記スーテタコアの軸方向他側へ飛び出して略周方向へ延在する一対の飛び出し端部と、
をそれぞれ有する多数のセグメントからなり、
前記スロットは、６つの前記スロット導体部を径方向へ一列に収容し、
前記各セグメントは、少なくとも前記飛び出し端部の先端部を一対ずつ接合することにより順次接続され、
前記各セグメントの前記頭部は、前記コイルの頭部側コイルエンドを構成し、前記各セグメントの前記飛び出し端部は、前記コイルの端部側コイルエンドを構成する回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルであって、
前記頭部側コイルエンドは、
前記スロットの径方向内側から数えて１番目および４番目のスロット導体部に連なる大回り形状の前記頭部と、
前記スロットの径方向内側から数えて２番目および３番目のスロット導体部に連なるとともに前記大回り形状の前記頭部よりも軸方向ステータコア側に配置される小回り形状の前記頭部と、
前記スロットの径方向内側から数えて５番目および６番目のスロット導体部に連なる小回り形状の前記頭部と、
を有することを特徴とする回転電機のセグメント順次接合型ステータコイル。
【請求項２】
略Ｕ字状又は略Ｖ字状に形成されてステータコアの軸方向一側にて略周方向へ延在する頭部と、
前記頭部の両端から延在してステータコアの互いに異なる二つのスロットに収容される一対のスロット導体部と、
前記両スロット導体部の先端から前記スーテタコアの軸方向他側へ飛び出して略周方向へ延在する一対の飛び出し端部と、
をそれぞれ有する多数のセグメントからなり、
前記スロットは、６つの前記スロット導体部を径方向へ一列に収容し、
前記各セグメントは、少なくとも前記飛び出し端部の先端部を一対ずつ接合することにより順次接続され、
前記各セグメントの前記頭部は、前記コイルの頭部側コイルエンドを構成し、前記各セグメントの前記飛び出し端部は、前記コイルの端部側コイルエンドを構成する回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルであって、
前記頭部側コイルエンドは、
前記スロットの径方向内側から数えて６番目および３番目のスロット導体部に連なる大回り形状の前記頭部と、
前記スロットの径方向内側から数えて５番目および４番目のスロット導体部に連なるとともに前記大回り形状の前記頭部よりも軸方向ステータコア側に配置される小回り形状の前記頭部と、
前記スロットの径方向内側から数えて２番目および１番目のスロット導体部に連なる小回り形状の前記頭部と、
を有することを特徴とする回転電機のセグメント順次接合型ステータコイル。
【請求項３】
請求項１又は２記載の回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルにおいて、
前記端部側コイルエンドは、
前記スロットの径方向内側から数えて１番目および２番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続し、
前記スロットの径方向内側から数えて３番目および４番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続し、
前記スロットの径方向内側から数えて５番目および６番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続してなることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合型ステータコイル。
【請求項４】
請求項１又は２記載の回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルにおいて、
前記大回り形状の前記頭部により囲まれない前記小回り形状の前記頭部は、前記大回り形状の前記頭部よりも小さい軸方向突出長を有していることを特徴とする回転電機のセグメント順次接合型ステータコイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータコアのスロットに挿通された多数のセグメント導体を順次接合して形成されたセグメント順次接合型ステータコイルが提案されている。たとえば、本出願人が所有する特許第３１１８８３７号、特許第３１９６７３８号は、略Ｕ字形状を有する導体片であるセグメントを順次接合して形成されたセグメント順次接合型コイルの製造について開示している。
【０００３】
更に説明すると、このセグメント順次接合型ステータコイルは、セグメントの一対の脚部を回転子の略磁極ピッチだけ互いに離れた一対のスロットに個別に挿通して飛び出した両端部を周方向へ曲げ、各セグメントの両脚部の先端を順次接合して形成されている。
【０００４】
つまり、このセグメントは、略Ｕ字状（より正確には略Ｖ字状）の頭部（曲がり部又はターン部とも呼ばれる）と、この頭部の両端からコアの互いに異なる二つのスロットにコアの軸方向一側から個別に挿入された一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からコアの軸方向他側へ飛び出して周方向へ延在する一対の飛び出し端部とをそれぞれ有し、各飛び出し端部の先端部は、一対づつ接合されている。なお、スロット導体部と飛び出し端部とをまとめてセグメントの脚部と呼称する場合もあるものとする。したがって、各セグメントの頭部はステータコイルの頭部側コイルエンド）を構成し、各セグメントの飛び出し端部はステータコイルの端部側コイルエンドを構成する。
【０００５】
このセグメント順次接合型ステータコイルにおいて、各スロットにそれぞれ　６本のスロット導体部を径方向へ一列に収容する構成が、特開２０００−９２７６６に開示されている。この公報において、頭部側コイルエンドは、スロットの径方向内側から数えて１番目および６番目のスロット導体部に連なる最も大きな外側頭部と、同２番目および５番目のスロット導体部に連なるとともに外側頭部よりも軸方向ステータコア側に配置される中央側頭部と、同３番目および４番目のスロット導体部に連なるとともに中央側頭部よりも軸方向ステータコア側に配置される内側頭部とを有している（図１参照）。
【０００６】
上記公報などに開示されているこのセグメント順次接合型ステータコイルの製造方法例について、以下に説明する。
【０００７】
まず、必要本数の松葉状セグメントを準備する。次に、松葉状セグメントをＵ字状セグメントに加工してセグメントの一対のスロット導体部を周方向へ互いに略磁極ピッチ離れさせるともに必要数のセグメントをコアの各スロットに同時挿通できるようにそれらを空間配置（周方向へ整列）させる工程が行われる。この工程は、たとえば上記特許３１１８８３７号の第３図に示される同軸の一対の穴付きリングを用い、この両穴付きリングの周方向同位置の一対の穴に松葉状セグメントの両脚部を個別に挿入し、両リングを略磁極ピッチ相対回転して、この松葉状セグメントを頭部が周方向へＵ字状に開いたＵ字状セグメントに加工することにより行われる。
【０００８】
次に、Ｕ字状に形成され、周方向に整列された各セグメントをコアの各スロットに挿入される工程が行われる。この工程は、Ｕ字状に変形され、周方向に整列された各セグメントの頭部を保持しつつ脚部を上記一対の穴付きリングから抜き出し、コアの各スロットに挿入することにより行なわれる。
【０００９】
次に、スロットから飛び出した各飛び出し端部を周方向へ屈曲する工程が行われる。好適には、各飛び出し端部は１／２磁極ピッチだけ周方向へ屈曲される。このような周方向屈曲は、たとえば上記特許３１９６７３８号の第４図、第５図に示される同軸の複数の穴付きリングを用い、各穴付きリングの各穴に各飛び出し端部の先端を挿入し、各穴付きリングをそれぞれ周方向へ半磁極ピッチ（電気角π／２）回動して、各飛び出し端部をそれぞれ周方向へ半磁極ピッチ屈曲させればよい。なお、各穴付きリングを回動させる際、各穴付きリングを飛び出し端部に向けて軸方向に付勢しながら行うと、屈曲点の曲率半径を大きくできるので好適である。次に、各飛び出し端部の先端部を所定の順序で溶接する工程が行われる。
【００１０】
これにより各相のコイルを意味する相コイルがエンドレスに形成されるので、適切な部位でＵ字状セグメントのＵ字状の頭部を切断することにより、頭部側にて各相コイルの引き出し端子を形成することができる。これら引き出し端子をあらかじめ長く形成しておけば、この長く形成した部分を周方向へ屈曲することにより、中性点用の渡り線などとして用いることができる。なお、これらの引き出し端子を頭部側コイルエンドに設けるのは、端部側コイルエンドでは、溶接工程があるため、長い引き出し端子が邪魔になるからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報が提案する１スロット６導体方式を採用するセグメント順次接合型ステータコイルでは、頭部側コイルエンドの３つの頭部が軸方向に重なる構造を採用するため、コイルエンドの軸方向突出長が増大してしまい、その分だけ回転電機の軸方向長さが増大してしまうという問題があった。
【００１２】
また、大回り形状の頭部側コイルエンドは、スロット内の径方向最内側のスロット導体部収容位置と径方向最外側のスロット導体部収容位置とを連ねる必要があるため、この大回り形状の頭部側コイルエンドの導体長が増大してしまい、その結果としてコイル抵抗の増大によるコイル損失の増大とコイルエンド部分の通風抵抗の増大による冷却性の悪化という問題があった。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回転電機の軸方向長の短縮、損失低減および冷却性向上を可能とする回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルを提供することをその目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、略Ｕ字状又は略Ｖ字状に形成されてステータコアの軸方向一側にて略周方向へ延在する頭部と、前記頭部の両端から延在してステータコアの互いに異なる二つのスロットに収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部の先端から前記スーテタコアの軸方向他側へ飛び出して略周方向へ延在する一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する多数のセグメントからなり、前記スロットは、６つの前記スロット導体部を径方向へ一列に収容し、前記各セグメントは、少なくとも前記飛び出し端部の先端部を一対ずつ接合することにより順次接続され、前記各セグメントの前記頭部は、前記コイルの頭部側コイルエンドを構成し、前記各セグメントの前記飛び出し端部は、前記コイルの端部側コイルエンドを構成する回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルであって、前記頭部側コイルエンドは、前記スロットの径方向内側から数えて１番目および４番目のスロット導体部に連なる大回り形状の前記頭部と、前記スロットの径方向内側から数えて２番目および３番目のスロット導体部に連なるとともに前記大回り形状の前記頭部よりも軸方向ステータコア側に配置される小回り形状の前記頭部と、前記スロットの径方向内側から数えて５番目および６番目のスロット導体部に連なる小回り形状の前記頭部とを有することを特徴としている。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、略Ｕ字状又は略Ｖ字状に形成されてステータコアの軸方向一側にて略周方向へ延在する頭部と、前記頭部の両端から延在してステータコアの互いに異なる二つのスロットに収容される一対のスロット導体部と、前記両スロット導体部の先端から前記スーテタコアの軸方向他側へ飛び出して略周方向へ延在する一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する多数のセグメントからなり、前記スロットは、６つの前記スロット導体部を径方向へ一列に収容し、前記各セグメントは、少なくとも前記飛び出し端部の先端部を一対ずつ接合することにより順次接続され、前記各セグメントの前記頭部は、前記コイルの頭部側コイルエンドを構成し、前記各セグメントの前記飛び出し端部は、前記コイルの端部側コイルエンドを構成する回転電機のセグメント順次接合型ステータコイルであって、前記頭部側コイルエンドは、前記スロットの径方向内側から数えて６番目および３番目のスロット導体部に連なる大回り形状の前記頭部と、前記スロットの径方向内側から数えて５番目および４番目のスロット導体部に連なるとともに前記大回り形状の前記頭部よりも軸方向ステータコア側に配置される小回り形状の前記頭部と、前記スロットの径方向内側から数えて２番目および１番目のスロット導体部に連なる小回り形状の前記頭部とを有することを特徴としている。
【００１６】
これらの発明では、６導体径方向一列配置方式のセグメント順次接合型ステータコイルにおいて、上記した公報（特開２０００−９２７６６）の３重ね式頭部側コイルエンドに比較して、コイルエンドの軸方向突出長を短縮できるとともに、大回り形状の頭部側コイルエンドの延長距離を短くすることができるので配線損失低減および通風損失低減を実現することができる。
【００１７】
好適な態様において、前記端部側コイルエンドは、前記スロットの径方向内側から数えて１番目および２番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続し、前記スロットの径方向内側から数えて３番目および４番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続し、前記スロットの径方向内側から数えて５番目および６番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続してなる。
【００１８】
これにより、良好に３相星形巻線を形成することができる。すなわち、請求項１記載の構成において、１〜４番目のスロット導体部が構成するターンを説明すると、１番目のスロット導体部に連なる頭部を通じて４番目のスロット導体部に連なり、この４番目のスロット導体部に連なる４番目の飛び出し端部に接合する３番目の飛び出し端部から３番目のスロット導体部に連なり、その後、頭部を通じて２番目のスロット導体部に連なり、それからこの２番目のスロット導体部に連なる２番目の飛び出し端部に接合する１番目の飛び出し端部から１番目のスロット導体部に戻る。
【００１９】
このサイクルを所定回数繰り返すことにより、三相星形巻線の各相コイルの所定のターンがそれぞれ形成される。
【００２０】
次に、５〜６番目のスロット導体部が構成するターンを説明すると、５番目のスロット導体部に連なる頭部を通じて６番目のスロット導体部に連なり、この６番目のスロット導体部に連なる６番目の飛び出し端部に接合する５番目の飛び出し端部から５番目のスロット導体部に戻る。
【００２１】
このサイクルを所定回数繰り返すことにより、三相星形巻線の各相コイルの所定のターンがそれぞれ形成される。
【００２２】
１〜４番目のスロット導体部からなるある相のターンと、５〜６番目のスロット導体部からなる同一相のターンとは、直列に接続されてこの相のコイルを構成する。請求項２記載の構成においても、同様のターン構成を構成する。
【００２３】
好適な態様において、前記端部側コイルエンドは、前記スロットの径方向内側から数えて１番目および２番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続し、前記スロットの径方向内側から数えて３番目および４番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続し、前記スロットの径方向内側から数えて５番目および６番目のスロット導体部に連なる一対の飛び出し端部を接続してなる。
【００２４】
好適な態様において、前記大回り形状の前記頭部により囲まれない前記小回り形状の前記頭部は、前記大回り形状の前記頭部よりも小さい軸方向突出長を有しているので、前記大回り形状の前記頭部により囲まれない前記小回り形状の前記頭部における導体延長距離を短縮することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のセグメント順次接合型ステータコイルを有する高電圧車両用回転電機の例を図に示す各実施形態に基づいて説明する。図１はこの高電圧車両用回転電機の軸方向断面図である。
【００２６】
図１において、１は固定子（ステータ）、２は固定子鉄心、３はステータコイル、４は回転子（ロータ）、５はハウジング、６は回転軸である。
【００２７】
固定子１は、ハウジング５の周壁内周面に固定され、ロータ４が嵌着される回転軸６は一対の軸受けによりハウジング５の両端壁に回転自在に支承されて、図示しないエンジンに図示しないベルトによりプーリー結合されている。
【００２８】
ロータ４の外周面近傍には、図示しない永久磁石が周方向所定ピッチで極性交互に埋設されており、全体として永久磁石型三相ブラシレスＤＣモータ（同期モータ）を構成している。なお、ロータ構造には、ランデルポールコア構造他、種々の形式が可能であるが、このような種々の形式の同期機自体は周知であるので説明を省略する。
【００２９】
固定子１は、周知のスロットＳおよび歯部Ｔを有する固定子鉄心２と、スロットＳ内に配置された複数の電気導体（セグメント）により構成される固定子巻線（三相星形接続されたステータコイル）３と、固定子鉄心２と電気導体との間を電気絶縁するインシュレータ７とにより構成されている。
【００３０】
図２は固定子１の径方向部分断面図である。固定子鉄心２の内周面には、１８の倍数のスロットＳが周方向等間隔に配置されている。
【００３１】
ステータコイル３は、Ｕ字状の導体片（セグメントという）３０を各スロットＳへ図１において軸方向右側から左側へ挿通し、各セグメントの先端部を一対づつ溶接して形成された３個の相コイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）を接続した三相星形巻線からなる。
【００３２】
セグメント３０は、図９に示すように、Ｕ字状の頭部３１と、頭部３１の両端からそれぞれ延在する一対の脚部３２とからなる。脚部は、スロットＳ内に収容されているスロット導体部３３と、固定子鉄心２の前端部から突出した後、略周方向へ屈曲し、径方向に隣接する他の飛び出し端部３４と溶接されて端部側コイルエンド８を構成する飛び出し端部３４とからなる。セグメント３０の頭部３１も固定子鉄心２の後端部から突出して頭部側コイルエンド９を構成している。
【００３３】
一つのスロットＳには、図２に示すように、６本のスロット導体部３３が径方向へ一列に配置されている。スロット導体部３３の各スロット導体部挿入位置は径方向内周面外側側から順番に、１層、２層、３層、４層、５層、６層と呼ばれるものとする。すなわち、スロット導体部３３１は１層に、スロット導体部３３２は２層に、スロット導体部３３３は３層に、スロット導体部３３４は４層に、スロット導体部３３５は５層に、スロット導体部３３６は６層に収容されている。同一セグメント３０の一対のスロット導体部３３、３３は、互いに１磁極ピッチ（電気角π）離れた一対のスロットＳに挿通され、同一のセグメント３０の一対のスロット導体部３３、３３は、径方向において異なる位置に収容されている。
【００３４】
以下、図３〜図８を参照して、この実施例の特徴をなすステータコイル３の構造、配置を説明する。ただし、三相星形巻線を構成する３つの相コイルの構造、配置は周方向へずれているだけで本質的に同じであるので、以下においてはＵ相コイルだけを説明する。図１０、図１１は、このＵ相コイルの巻線展開図である。
【００３５】
この実施例では、周方向に隣接する３つのスロットＳに同一相のスロット導体部３３が収容されている。スロット番号４〜６、１３〜１５、２２〜２４、３１〜３３、４０〜４２、４９〜５１は、Ｕ相コイルを構成するスロット導体部３３を収容するのでＵ相スロットと呼称される。スロット番号７〜９、１６〜１８、２５〜２７、３４〜３６、４３〜４５は、Ｖ相コイルを構成するスロット導体部３３を収容するのでＶ相スロットと呼称される。スロット番号１〜３、１０〜１２、１９〜２１、２８〜３０、３７〜３９、４６〜４８は、Ｗ相コイルを構成するスロット導体部３３を収容するのでＷ相スロットと呼称される。ただし、図３〜図８では、一部のスロット番号だけが図示されている。また、この明細書では、理解を簡素化するためにスロット番号と他の構成要素とは同一符号を有しているが、これらは別の構成要素であることは明らかである。
【００３６】
図３、図５、図７は、頭部側コイルエンド９を軸方向にみた部分模式側面図であり、Ｕ相コイルの頭部側コイルエンド９を構成するセグメント３０の頭部３１とスロット導体部３３との配置状態を示す。
【００３７】
図４、図６、図８は、端部側コイルエンド８を軸方向にみた部分模式側面図であり、Ｕ相コイルの端部側コイルエンド８を構成するセグメント３０の飛び出し端部３４とスロット導体部３３との配置状態を示す。
【００３８】
スロット番号２２〜２４、４０〜４２は、このＵ相電流が軸方向一側（たとえば奥側）に流れる往き導体を収容する往き導体収容スロットを構成し、スロット番号３１〜３３、４９〜５１は、このＵ相電流が軸方向他側（たとえば手前側）に流れる還り導体を収容する還り導体収容スロットを構成している。したがって、同一セグメントの一対のスロット導体部の一方は上記往き導体を、他方は還り導体を構成している。
【００３９】
Ｕ１は、それぞれ往き導体収容スロットを構成する同相隣接３スロットのうち一番左の往き導体スロット（最もスロット番号が小さいスロット）である。Ｕ２は、それぞれ往き導体収容スロットを構成する同相隣接３スロットのうち中央の往き導体収容スロットである。Ｕ３は、それぞれ往き導体収容スロットを構成する同相隣接３スロットのうち一番右の往き導体スロット（最もスロット番号が大きいスロット）である。Ｕ１’は、それぞれ還り導体収容スロットを構成する同相隣接３スロットのうち一番左の還り導体スロット（最もスロット番号が小さいスロット）である。Ｕ２’は、それぞれ還り導体収容スロットを構成する同相隣接３スロットのうち中央の還り導体収容スロットである。Ｕ３’は、それぞれ還り導体収容スロットを構成する同相隣接３スロットのうち一番右の還り導体スロット（最もスロット番号が大きいスロット）である。Ｕ相コイルは、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ１’、Ｕ２’、Ｕ３’スロットに収容されるＵ相セグメントを直列に接続して構成される。
【００４０】
ただし、この実施例では、往き導体がスロット番号４０〜４２の各スロットに収容されるか又はスロット番号３１の一層に収容されるＵ相セグメントの一部（特別Ｕ相セグメントと呼ぶ）は、通常Ｕ相セグメントと呼ばれる他のＵ相セグメントと形状および配置が異なっている。これは、これら特別Ｕ相セグメントにより、直列接続されてＵ相コイルを構成する複数の部分コイル間の接続を行うとともに、Ｕ相引き出し端子、中性点引き出し端子を構成するためである。特別Ｕ相セグメントについては後述するものとする。
【００４１】
（通常Ｕ相セグメントの説明）
通常Ｕ相セグメントは、往き導体が往き導体収容スロットＵ１に、還り導体が還り導体収容スロットＵ１’に収容されるＵ１セグメントと、往き導体が往き導体収容スロットＵ２に、還り導体が還り導体収容スロットＵ２’に収容されるＵ２セグメントと、往き導体が往き導体収容スロットＵ３に、還り導体が還り導体収容スロットＵ３’に収容されるＵ３セグメントとからなる。
【００４２】
各Ｕ１セグメントは直列接続されてＵ１コイルを構成し、各Ｕ２セグメントは互いに直列接続されてＵ２コイルを構成し、各Ｕ３セグメントは互いに直列接続されてＵ３コイルを構成する。これらＵ１コイル、Ｕ２コイル、Ｕ３コイルは互いに直列接続されてＵ相コイルを構成する。
【００４３】
Ｕ１セグメントの配置を図３、図４に示す。
【００４４】
図３において、Ｕ１セグメントは、それぞれ周方向９スロットピッチのスロット導体部ピッチを有する６種類のセグメント１０１〜１０６からなる。
【００４５】
セグメント１０１の往き導体は往き導体収容スロットＵ１（たとえば２２）の１層位置に、その還り導体は還り導体収容スロットＵ１’（たとえば３１）の４層位置に収容される。セグメント１０２の往き導体は往き導体収容スロットＵ１（たとえば２２）の２層位置に、その還り導体は還り導体収容スロットＵ１’（たとえば３１）の３層位置に収容される。セグメント１０３の往き導体は往き導体収容スロットＵ１（たとえば２２）の５層位置に、その還り導体は還り導体収容スロットＵ１’（たとえば３１）の６層位置に収容される。
【００４６】
同様に、セグメント１０４の往き導体は往き導体収容スロットＵ１’（たとえば４９）の１層位置に、その還り導体は還り導体収容スロットＵ１（たとえば５８）の４層位置に収容される。セグメント１０５の往き導体は往き導体収容スロットＵ１’（たとえば４９）の２層位置に、その還り導体は還り導体収容スロットＵ１（たとえば５８）の３層位置に収容される。セグメント１０６の往き導体は往き導体収容スロットＵ１’（たとえば４９）の５層位置に、その還り導体は還り導体収容スロットＵ１（たとえば５８）の６層位置に収容される。
【００４７】
セグメント１０１と１０４、セグメント１０２と１０５、セグメント１０３とセグメント１０６は同一形状となる。
【００４８】
各セグメント１０１〜１０６の１層、２層、５層の各位置の往き導体は、この往き導体が収容される往き導体スロットよりもスロット番号が大きい側の還り導体収容スロットの３層、４層、６層の各位置の還り導体と同一セグメントを構成する。各セグメント１０１〜１０６の１層、２層、５層の各位置の還り導体は、この還り導体が収容される還り導体スロットよりもスロット番号が大きい側の往き導体収容スロットの３層、４層、６層の各位置の往き導体と同一セグメントを構成する。
【００４９】
これらＵ１セグメントを構成する６種類のセグメント１０１〜１０６の飛び出し端部３４により構成される端部側コイルエンド８を図４に示す。
【００５０】
図４において、ある往き導体収容スロットＵ１の１層位置から出た往き導体に連なる飛び出し端部３４は、この往き導体収容スロットＵ１よりもスロット番号が小さい還り導体収容スロットＵ１’の２層位置から出た還り導体Ｕ１に連なる飛び出し端部３４に溶接される。
【００５１】
ある往き導体収容スロットＵ１の２層位置から出た往き導体に連なる飛び出し端部３４は、この往き導体収容スロットＵ１よりもスロット番号が大きい還り導体収容スロットＵ１’の１層位置から出た還り導体Ｕ１に連なる飛び出し端部３４に溶接される。
【００５２】
ある往き導体収容スロットＵ１の３層位置から出た往き導体に連なる飛び出し端部３４は、この往き導体収容スロットＵ１よりもスロット番号が小さい還り導体収容スロットＵ１’の４層位置から出た還り導体Ｕ１に連なる飛び出し端部３４に溶接される。
【００５３】
ある往き導体収容スロットＵ１の４層位置から出た往き導体に連なる飛び出し端部３４は、この往き導体収容スロットＵ１よりもスロット番号が大きい還り導体収容スロットＵ１’の３層位置から出た還り導体Ｕ１に連なる飛び出し端部３４に溶接される。
【００５４】
ある往き導体収容スロットＵ１の５層位置から出た往き導体に連なる飛び出し端部３４は、この往き導体収容スロットＵ１よりもスロット番号が小さい還り導体収容スロットＵ１’の６層位置から出た還り導体Ｕ１に連なる飛び出し端部３４に溶接される。
【００５５】
ある往き導体収容スロットＵ１の６層位置から出た往き導体に連なる飛び出し端部３４は、この往き導体収容スロットＵ１よりもスロット番号が大きい還り導体収容スロットＵ１’の５層位置から出た還り導体Ｕ１に連なる飛び出し端部３４に溶接される。
【００５６】
通常Ｕ相セグメントであるセグメント１０１〜１０６を上述したように順次接続することにより、Ｕ相部分コイルの一つを構成するＵ１コイルの通常Ｕ相セグメント部分が構成される。
【００５７】
このＵ１コイルの通常Ｕ相セグメント部分は、セグメント１０１、１０２、１０４、１０５を順次直列接続してなる通常Ｕ相セグメント部分と、セグメント１０３、１０６を順次直列接続してなる通常Ｕ相セグメント部分とからなる。
【００５８】
セグメント１０１〜１０２、１０４〜１０５の通常Ｕ相セグメント部分は、セグメント１０１の還り導体（４層）、セグメント１０１の往き導体（１層）、セグメント１０５の還り導体（２層）、セグメント１０５の往き導体（３層）、セグメント１０１の還り導体（４層）の繰り返しからなる第１コイルの通常Ｕ相セグメント部分と、セグメント１０４の往き導体（４層）、セグメント１０４の還り導体（１層）、セグメント１０２の往き導体（２層）、セグメント１０２の還り導体（３層）、セグメント１０４の往き導体（４層）の繰り返しからなる第２コイルの通常Ｕ相セグメント部分とからなる。
【００５９】
セグメント１０３、１０６の通常Ｕ相セグメント部分は、セグメント１０３の還り導体（６層）、セグメント１０３の往き導体（５層）、セグメント１０３の還り導体（６層）の繰り返しからなる第３コイルの通常Ｕ相セグメント部分と、セグメント１０６の往き導体（６層）、セグメント１０６の還り導体（５層）、セグメント１０６の往き導体（６層）の繰り返しからなる第４コイルの通常Ｕ相セグメント部分とからなる。
【００６０】
Ｕ２セグメントの配置を図５、図６に示す。
【００６１】
Ｕ２スロット（Ｕ２コイルの往き導体が収容されるスロット）とＵ２’スロット（Ｕ２コイルの還り導体が収容されるスロット）と往き導体と還り導体とが収容される通常Ｕ相セグメントは、通常Ｕ相セグメント１０１〜１０６により構成される。すなわち、Ｕ２セグメントの通常Ｕ相セグメント１０１〜１０６の往き導体と還り導体とは、上述したＵ１セグメントの通常Ｕ相セグメント１０１〜１０６の往き導体と還り導体のそれと全く同じである。
【００６２】
Ｕ３セグメントの配置を図７、図８に示す。
【００６３】
Ｕ３スロット（Ｕ３コイルの往き導体が収容されるスロット）とＵ３’スロット（Ｕ２コイルの還り導体が収容されるスロット）と往き導体と還り導体とが収容される通常Ｕ相セグメントは、通常Ｕ相セグメント１０１〜１０６により構成される。Ｕ３セグメントの通常Ｕ相セグメント１０１〜１０６の往き導体と還り導体とは、上述したＵ１セグメントの通常Ｕ相セグメント１０１〜１０６の往き導体と還り導体のそれと全く同じである。
【００６４】
（スロット番号３１の一層に収容される特別Ｕ相セグメントの説明）
図３に示すように、略Ｌ字状の特別Ｕ相セグメント２００は、スロット番号３１のスロットの１層に収容される還り導体を構成し、特別Ｕ相セグメント２００の先端はＵ相コイルの一端を構成している。
【００６５】
（スロット番号４０に往き導体が収容される特別Ｕ相セグメントの説明）
往き導体がスロット番号４０に収容される特別Ｕ相セグメントの配置について、図３を参照して以下に説明する。
【００６６】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０１は、スロット番号４０のスロットの３層に収容される往き導体と、スロット番号３２のスロットの２層位置に収容される還り導体とを有する。
【００６７】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０２は、スロット番号４０のスロットの４層位置に収容される往き導体と、スロット番号３２のスロットの１層位置に収容される還り導体とを有する。
【００６８】
略Ｌ字状の特別Ｕ相セグメント２０３は、スロット番号４０のスロットの５層位置に収容される往き導体を構成し、特別Ｕ相セグメント２０３の先端はＵ相コイルの他端を構成している。
【００６９】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０４は、スロット番号４０のスロットの６層位置に収容される往き導体と、スロット番号３２のスロットの５層位置に収容される還り導体とを有する。
【００７０】
すなわち、スロット番号４０とスロット番号３２とを接続する特別Ｕ相セグメント２０１、２０２、２０４は、９スロットピッチを有する通常Ｕ相セグメントよりも１スロットピッチ少ない８スロットピッチを有している。
【００７１】
（スロット番号４１に往き導体が収容される特別Ｕ相セグメントの説明）
往き導体がスロット番号４１に収容される特別Ｕ相セグメントの配置について、図５を参照して以下に説明する。
【００７２】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０１は、スロット番号４１のスロットの３層位置に収容される往き導体と、スロット番号３３のスロットの２層位置に収容される還り導体とを有する。
【００７３】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０２は、スロット番号４１のスロットの４層位置に収容される往き導体と、スロット番号３３のスロットの１層位置に収容される還り導体とを有する。
【００７４】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０４は、スロット番号４１のスロットの６層位置に収容される往き導体と、スロット番号３３のスロットの５層位置に収容される還り導体とを有する。
【００７５】
略Ｌ字状の特別Ｕ相セグメント２０５は、特別Ｕ相セグメント２０４と同一形状を有しており、スロット番号４１のスロットの５層位置に収容される往き導体と、スロット番号４９のスロットの６層位置に収容される還り導体とを有する。
【００７６】
すなわち、スロット番号４１とスロット番号３３とを接続する特別Ｕ相セグメント２０１、２０２、２０４は、９スロットピッチを有する通常Ｕ相セグメントよりも１スロットピッチ少ない８スロットピッチを有している。また、スロット番号４１とスロット番号４９とを接続する特別Ｕ相セグメント２０５は、９スロットピッチを有する通常Ｕ相セグメントよりも１スロットピッチ少ない８スロットピッチを有している。
【００７７】
（スロット番号４２に往き導体が収容される特別Ｕ相セグメントの説明）
往き導体がスロット番号４２に収容される特別Ｕ相セグメントの配置について、図７を参照して以下に説明する。
【００７８】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０６は、スロット番号４２のスロットの３層位置に収容される往き導体と、スロット番号３１のスロットの５層位置に収容される還り導体とを有する。
【００７９】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０７は、スロット番号４２のスロットの４層位置に収容される往き導体と、スロット番号３１のスロットの２層位置に収容される還り導体とを有する。
【００８０】
略Ｌ字状の特別Ｕ相セグメント２０４は、スロット番号４２のスロットの５層位置に収容される往き導体と、スロット番号５０のスロットの６層位置に収容される還り導体とを有する。
【００８１】
略Ｕ字状の特別Ｕ相セグメント２０８は、スロット番号４２のスロットの６層位置に収容される往き導体と、スロット番号５１のスロットの６層位置に収容される還り導体とを有する。
【００８２】
すなわち、スロット番号４２とスロット番号３１とを接続する特別Ｕ相セグメント２０６、２０７は、９スロットピッチを有する通常Ｕ相セグメントよりも２スロットピッチ多い１１スロットピッチを有している。また、スロット番号４２とスロット番号５１とを接続する特別Ｕ相セグメント２０８は、９スロットピッチを有する通常Ｕ相セグメントと同じスロットピッチを有するが、往き導体と還り導体とが収容される層が同じであるため、径方向の捻りがない。更に、スロット番号４２とスロット番号５０とを接続する特別Ｕ相セグメント２０４は、９スロットピッチを有する通常Ｕ相セグメントよりも１スロットピッチ少ない８スロットピッチを有している。
【００８３】
結局、通常Ｕ相セグメントであるＵ１セグメントにより構成されてＵ１コイルを構成する第１〜第４コイル、通常Ｕ相セグメントであるＵ２セグメントにより構成されてＵ２コイルを構成する第１〜第４コイル、通常Ｕ相セグメントであるＵ３セグメントにより構成されてＵ３コイルを構成する第１〜第４コイルは、上記した各特別セグメント２００〜２０８により直列接続されてＵ相コイルが完成される。Ｖ相コイル、Ｗ相コイルもＵ相コイルと同じ方法により構成される。
【００８４】
（実施例の特徴および作用効果１）
図３〜図８に示す各スロットの１〜４層位置に収容される通常Ｕ相セグメント１０１、１０２、１０４、１０５において、通常Ｕ相セグメント１０１と１０４とは同一形状を有し、通常Ｕ相セグメント１０２と通常Ｕ相セグメント１０５とは同一形状を有している。通常Ｕ相セグメント１０１は、通常Ｕ相セグメント１０２の軸方向外側を回り込んで配置され、通常Ｕ相セグメント１０４は、通常Ｕ相セグメント１０５の軸方向外側を回り込んで配置される。すなわち、通常Ｕ相セグメント１０１と１０４は大回りセグメント３００（図１参照）を構成し、通常Ｕ相セグメント１０２と１０５とは小回りセグメント３０１（図１参照）を構成している。
【００８５】
図３〜図８に示す各スロットの５〜６層位置に収容される通常Ｕ相セグメント１０３、１０６において、通常Ｕ相セグメント１０３と１０６とは同一形状を有し両者は交差しないので、通常Ｕ相セグメント１０２と１０３と同様の小回りセグメント３０２（図１参照）により構成することができる。
【００８６】
すなわち、この実施例によれば、セグメントのほとんどを占める通常Ｕ相セグメントの部分において、頭部側コイルエンド９を構成するセグメントの頭部を軸方向において二重に形成することができるので、頭部側コイルエンド９の軸方向長さを短縮することができ、頭部三重構造の頭部側コイルエンドをもつ従来技術に比較して回転電機の軸方向長さを短縮することができる。又は、頭部側コイルエンド９とハウジングの後端壁との間の軸方向隙間を大きくすることができるので、冷却風の流れを向上することができる。更に、上記頭部三重構造の頭部側コイルエンドに比較して、セグメントの頭部の配線長さを短縮することができ、この部分の電気抵抗の低減による損失、発熱の低減を実現することができる。
【００８７】
（実施例の特徴および作用効果２）
この実施例では、通常Ｕ相セグメントの他にこの通常Ｕ相セグメントとスロットピッチが異なる特別Ｕ相セグメントを採用することにより、セグメント順次接合型ステータコイルにおいて隣接複数スロットに同一相のセグメントを配置できることを見いだしたものであり、セグメント順次接合型ステータコイルが奏するスロット占積率向上などの効果を奏すると同時に、隣接複数スロットを同一相とすることによる以下の効果を実現することが可能となる。
【００８８】
すなわち、隣接３スロットに同一相同一電流方向のスロット導体部３３を収容する構成を採用しているので、ステータの極数を増大することなくステータコイルのターン数を増加することができ、その結果として、回転電機を高電圧系で駆動することができ、インバータおよび配線のローコスト化および損失、発熱の低減を実現することができる。また、ステータの極数を増大しなくてもよいため、同一回転数においてステータコイル電圧の周波数を低減することができ、配線インダクタンスロスの低減、インバータのスイッチングロス（スイッチング過渡損失）の低減により、効率向上を実現することができる。
【００８９】
なお、本発明の隣接複数スロットを同相化する構成と類似する構成として、一つのスロットの周方向幅を増大し、その中に周方向に隣接して複数のスロット導体部３３を配置するセグメント配置方式が考えられる。しかし、この方式は、周方向に隣接するスロット導体部３３同士がスロット導体部３３をスロットに挿入する際にこすれあって被覆樹脂膜がはがれるのを防止するために、スロットの周方向幅に十分なマージンを必要とするため、スロット占積率が低下すること、スロット数が低下するため、騒音振動が増加すること、同一スロット内にて周方向に隣接する二つのスロット導体部３３、３３が周方向に極めて接近しているために、両者がコイルエンド部において空間的に干渉するのを回避することが容易でないことなどの欠点があった。
【００９０】
この実施例によれば、各セグメントのスロット導体部３３は必ずステータコアの歯部を介して他のセグメントのスロット導体部３３に近接するので、両者間の空間的干渉を良好に回避して、セグメント順次接合型ステータコイルの多ターン化を実現することが可能となる。
【００９１】
（実施例の特徴および作用効果３）
また、この実施例では、大回り形状の頭部３００により囲まれない小回り形状の頭部３０２は、大回り形状の頭部３００よりも小さい軸方向突出長、すなわちステータコア端面からの突出長を有しているので、大回り形状の頭部３００により囲まれない小回り形状の頭部３０２の導体延長距離を短縮することができる。
【００９２】
（変形態様）
上記実施例の特別Ｕ相セグメントの形状および配置は、一例を示すものであり、隣接複数スロットに同一相の通常Ｕ相セグメントが挿入できるものであれば、各通常Ｕ相セグメントからなる部分コイルを順次直列接続する特別Ｕ相セグメントとして、他の形状および配置を採用することができることは当然である。また、上記実施例では、同一相の隣接スロットの数を３としたが、２又は４以上としてもよいことは当然である。更に、上記実施例では、１スロットに径方向へ６本のスロット導体部（すなわち往き導体又は還り導体）を収容したが、それ以上の本数のスロット導体部を収容してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の高電圧車両用回転電機の軸方向断面図である。
【図２】図１の回転電機の径方向部分断面図である。
【図３】Ｕ１セグメントの頭部配置を示す配線図である。
【図４】Ｕ１セグメントの飛び出し端部配置を示す配線図である。
【図５】Ｕ２セグメントの頭部配置を示す配線図である。
【図６】Ｕ２セグメントの飛び出し端部配置を示す配線図である。
【図７】Ｕ３セグメントの頭部配置を示す配線図である。
【図８】Ｕ３セグメントの飛び出し端部配置を示す配線図である。
【図９】図１の回転電機のセグメントを示す平面図である。
【図１０】Ｕ相コイルの一部を示す巻線展開図である。
【図１１】Ｕ相コイルの残部を示す巻線展開図である。
【符号の説明】
２　ステータコア
３　ステータコイル
８　端部側コイルエンド
９　頭部側コイルエンド
３０　セグメント
３１　セグメントの頭部
３２　セグメントの脚部
３３　セグメントのスロット導体部
３４　セグメントの飛び出し端部
Ｓ　スロット
３００　大回り形状のセグメント
３０１　小回り形状のセグメント
３０２　小回り形状のセグメント
【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】
2004023807.tif 000009
【図８】
2004023807.tif 000010
【図９】
2004023807.tif 000011
【図１０】
2004023807.tif 000012
【図１１】
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