(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有する固定子コアと、前記固定子コアの前記複数のスロット内にそれぞれ配置される複数のセグメントコイルと、を有する固定子を備えた回転電機であって、
前記複数のセグメントコイルは、前記スロット内において径方向に一列に並ぶ複数のレイヤのそれぞれに配置され、
前記複数のセグメントコイルは、所定のスロット内に配置される第１セグメントコイルと、前記所定のスロットに隣接する隣接スロット内に配置される第２セグメントコイルとを含み、
前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルは、それぞれ、
前記スロット内に配置される直線状の直線部、および前記直線部の一端側から前記スロット外に突出する突出部を有する第１領域部と、
前記直線部の他端側の前記スロット外において、前記直線部の他端側から周方向一方に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成される第２領域部と、を有し、
前記第１セグメントコイルの前記第２領域部の先端部である第２端部は、前記第１セグメントコイルと同じレイヤに配置される前記第２セグメントコイルの前記第１領域部の先端部である第１端部と径方向で隣り合うように配置され、前記第２セグメントコイルの前記第１端部に接続される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルは、それぞれＬ字状の単一部品である
こと特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルは、通電方向に直交する断面において、径方向の厚みが周方向または軸方向の幅よりも小さい
こと特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルは、通電方向に直交する断面において、前記スロット内に配置される部分の幅と、前記スロット外に配置されるコイルエンド部の幅とが異なる
こと特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１セグメントコイルの前記第２端部と、前記第２セグメントコイルの前記第１端部とを接続する導電部を有し、
前記導電部は、
前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルの軸方向終端部に位置し周方向に線状に延びる線状導電部、および、
前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルの軸方向終端部に位置し前記第１セグメントコイルの前記第２端部および前記第２セグメントコイルの前記第１端部の互いに対向する面同士を接続する面状導電部の少なくとも一方である
ことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機において、
前記導電部は、少なくとも導電性ペースト、導電性シート、導電性接着剤、および、金属メッキのいずれか一つを有する
ことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１に記載の回転電機において、
所定の前記スロットに配置される前記複数のセグメントコイルのうち少なくとも２つは、同一形状である
ことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載の回転電機において、
前記セグメントコイルの前記直線部には、周方向に突出する突起部が形成されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１に記載の回転電機において、
前記セグメントコイルの前記第２領域部には、複数の凸部が形成されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１に記載の回転電機において、
前記セグメントコイルの前記第２領域部は、屈曲部が形成されることにより、前記直線部と前記第２端部との間で径方向における位置が変化する
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１に記載の回転電機において、
前記複数のレイヤ毎に前記第１セグメントコイルと前記第２セグメントコイルが周方向に沿って交互に接続されることにより、コイルエンド両端において、軸方向一方に凸状の山部と軸方向他方に凸状の谷部とが周方向に交互に配置される波状コイルが形成され、
複数の前記波状コイルの山部と谷部とが径方向に交互に配置されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記スロットは、セミクローズドスロット形状である
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記所定のスロットの所定のレイヤに前記第１セグメントコイルが配置され、
前記所定のスロットの前記所定のレイヤに隣接する隣接レイヤに前記第２セグメントコイルが配置され、
前記隣接スロットの前記所定のレイヤに前記第２セグメントコイルが配置され、
前記隣接スロットの前記隣接レイヤに前記第１セグメントコイルが配置され、
前記所定のスロットの前記所定のレイヤに配置される前記第１セグメントコイルの前記第２領域部は、当該第１セグメントコイルの前記第２端部が、前記隣接スロットの前記隣接レイヤに配置される前記第１セグメントコイルの前記第２領域部の軸方向外側に配置されるように、前記周方向一方に向かって延びるとともに軸方向における位置が変化するように形成される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１４】
請求項１に記載の回転電機を備えた電動ホイールであって、
前記回転電機がギアを介さずにホイールと直結している
ことを特徴とする電動ホイール。
【請求項１５】
請求項１に記載の回転電機を備えた車両であって、
バッテリと、
前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して、前記交流電力を前記回転電機に供給する電力変換装置と、を備え、
前記回転電機のトルクが車輪に伝達される
ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機、電動ホイールおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機の高出力化を図るために、コイルに大電流を流してトルクを増加する手法がとられている。この手法では、回転電機の体格を大きくすることなく、コイルの断面積を大きくすることによって、コイルで発生するジュール損（以下、銅損）を抑制することが重要である。例えば、自動車等の駆動に用いる回転電機では、固定子のスロット内のコイルの占積率を向上させるために角線を用いることで、銅損を低減させ、回転電機の効率向上を図ることが行われている。
【０００３】
固定子コイルの巻線方式には、大きく分けて分布巻と集中巻がある。固定子コイルとして角線を用いた回転電機では、分布巻が採用されることが多い。分布巻の回転電機は、集中巻の回転電機に比べて、コイルに鎖交する有効磁束の大きさを示す巻線係数を大きくできるとともに、回転電機のトルク脈動を定性的に小さくできるという点で優れている。
【０００４】
集中巻の回転電機は、分布巻の回転電機に比べて、コイル軸方向端部（以下、コイルエンド）を小さくできる点で優れており、巻線係数およびトルク脈動に関しては、磁極数とスロット数の組合せによって大きく異なる。例えば、磁極数：スロット数が２：３系列の集中巻の回転電機では、分布巻の回転電機に対して巻線係数およびトルク脈動がそれぞれ悪化する。これに対して、磁極数：スロット数が８：９系列の集中巻の回転電機では、巻線係数およびトルク脈動を分布巻の回転電機と比べて同等、あるいはそれ以上に改善できる。
【０００５】
特許文献１には、固定子コイルが集中巻で固定子コアに装着された回転電機が開示されている。特許文献１に記載の集中巻の回転電機は、ティースにロ字状に巻装された固定子コイルの各ターンが２つの導体片で構成され、各導体片を順番に接合することにより、固定子コイルが螺旋積層された構造とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３００７１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、一つのティースにコイルをロ字状に巻き回しているため、スロット内における周方向に隣接する導体間にデッドスペースが形成される（特許文献１の図１参照）。このデッドスペースが大きいほど、スロット内におけるコイルの占積率は低下する。このため、特許文献１に記載の技術では、回転電機の体格を大きくすることなく、回転電機の効率および出力を向上させることが難しく、この点で改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、回転電機の体格を大きくすることなく、回転電機の効率および出力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明には様々な実施形態を含むが、その一例をあげると、本発明の回転電機は、複数のスロットを有する固定子コアと、前記固定子コアの前記複数のスロット内にそれぞれ配置される複数のセグメントコイルと、を有する固定子を備えた回転電機であって、前記複数のセグメントコイルは、前記スロット内において径方向に一列に並ぶ複数のレイヤのそれぞれに配置され、前記複数のセグメントコイルは、所定のスロット内に配置される第１セグメントコイルと、前記所定のスロットに隣接する隣接スロット内に配置される第２セグメントコイルとを含み、前記第１セグメントコイルおよび前記第２セグメントコイルは、それぞれ、前記スロット内に配置される直線状の直線部、および前記直線部の一端側から前記スロット外に突出する突出部を有する第１領域部と、前記直線部の他端側の前記スロット外において、前記直線部の他端側から周方向一方に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成される第２領域部と、を有し、前記第１セグメントコイルの前記第２領域部の先端部である第２端部は、前記第１セグメントコイルと同じレイヤに配置される前記第２セグメントコイルの前記第１領域部の先端部である第１端部と径方向で隣り合うように配置され、前記第２セグメントコイルの前記第１端部に接続される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転電機の体格を大きくすることなく、回転電機の効率および出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る外転型の回転子を備える回転電機を軸方向から見た平面模式図。
【図２Ａ】実施例１の固定子コアの第１レイヤに配置される相コイルの一部を軸方向一方側から見た図。
【図２Ｂ】実施例１の固定子コアの第１レイヤに配置される相コイルの一部を径方向から見た図。
【図２Ｃ】実施例１の固定子コアの第１レイヤに配置されるセグメントコイルの組み立てについて説明する図。
【図３】セグメントコイルの構成について説明する図。
【図４Ａ】実施例１の比較例に係る固定子のコイルエンド部の部分側面図。
【図４Ｂ】実施例１の比較例に係る固定子の部分平面図。
【図５Ａ】実施例１の固定子を軸方向から見た部分平面図。
【図５Ｂ】実施例１の固定子をギャップ側から見た部分側面図。
【図５Ｃ】実施例１の固定子をギャップ側から見た部分側面図であり、第４レイヤに配置されるセグメントコイルを省略した図。
【図６Ａ】図５Ａの相コイルの構成に対応する回路図であり、固定子を軸方向から見た状態の回路図を示す。
【図６Ｂ】図５Ｂの相コイルの構成に対応する回路図であり、固定子をギャップ側から見た状態の回路図を示す。
【図７】６つのレイヤで構成されるスロットを有する固定子の部分斜視図。
【図８】回転電機の固定子を製造する工程を説明するための図。
【図９Ａ】実施例２の固定子を軸方向から見た部分平面図。
【図９Ｂ】実施例２の固定子をギャップ側から見た部分側面図。
【図９Ｃ】実施例２の固定子をギャップ側から見た部分側面図であり、引き出し部を有するセグメントコイルおよび第４レイヤに配置される第２セグメントコイルを省略した図。
【図１０Ａ】図９Ａの相コイルの構成に対応する回路図であり、固定子を軸方向から見た状態の回路図を示す。
【図１０Ｂ】図９Ｂの相コイルの構成に対応する回路図であり、固定子をギャップ側から見た状態の回路図を示す。
【図１１】実施例３に係るインホイール型の電動ホイールの断面模式図。
【図１２】実施例４に係る内転型の回転子を有する回転電機を軸方向から見た平面模式図。
【図１３】実施例５に係る車両の平面模式図。
【図１４】変形例１に係る第１セグメントコイルがスロット内に挿入される様子を示す図。
【図１５Ａ】変形例３−１に係る第１セグメントコイルの形状について示す図。
【図１５Ｂ】変形例３−２に係る第１セグメントコイルの形状について示す図。
【図１５Ｃ】変形例３−３に係る第１セグメントコイルの形状について示す図。
【図１６Ａ】第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとの接続位置の変形例について示す図。
【図１６Ｂ】第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとの接続位置の別の変形例について示す図。
【図１７】変形例５に係る第１セグメントコイルの形状について示す図。
【図１８】回転電機の巻線方式の比較説明図。
【図１９Ａ】従来技術に係る固定子コイルを軸方向から見た部分平面図。
【図１９Ｂ】従来技術に係る固定子コイルを径方向から見た部分側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の記号が付される。同一の記号が付された構成要素の機能は基本的に同じである。本明細書において、「コイル一巻」とは、一つのティース当りの一巻、または波巻の１サイクルを意味する。一巻のコイルが複数の導体片で構成される場合、各導体片をセグメントコイルと呼ぶ。１ティースにコイルが４回巻き回された構成においては、４レイヤから成るコイルと表現する。また、本明細書において、「コイル１組」とは、一つのティースに巻き回されたコイル全体を意味する。
【００１３】
以下では、本発明を適用する回転電機が、自動車、鉄道車両などに用いられる可変速駆動の回転電機である例について説明するが、本発明は一定速駆動の回転電機に適用してもよい。また、本発明を適用する回転電機は、後述する集中巻・分数スロットの構成を有し、かつ１相当りの隣接連続コイル数が２以上であればよく、永久磁石同期機でもよいし、その他の回転機でもよい。また、磁極数とスロット数の組合せ（以下、極スロットコンビという。）は、集中巻・分数スロットの構成を有するものであれば、どのような組み合わせでもよい。また、本発明は、内転型の回転子を備えた回転電機と外転型の回転子を備えた回転電機の両方に適用することができる。本発明を適用する回転電機の固定子コイルの材料は、銅でもよいしアルミニウムでもよいし、その他の導電材料でもよい。また、固定子コイルを構成する複数のセグメントコイルは、断面形状が矩形状の単一の導体（部品）である例について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、セグメントコイルは、複数の丸線等の導体線を整列または成形することにより形成してもよい。
【実施例１】
【００１４】
本実施例に係る回転電機の巻線方式について、従来技術と比較しながら説明する。図１８は、回転電機の巻線方式の比較説明図である。図１８に示すように、回転電機の固定子コイルの巻線方式には、複数のスロットを跨いで離間したスロットに固定子コイルが巻き回される分布巻と、固定子コイルを一つのティースに螺旋状に巻き回す、いわゆる集中巻と呼ばれる巻線方式がある。
【００１５】
上述したように、分布巻の回転電機は、集中巻の回転電機に比べて、コイルに鎖交する有効磁束の大きさを示す巻線係数を大きくできるとともに、回転電機のトルク脈動を定性的に小さくできるという点で優れている。集中巻の回転電機は、分布巻の回転電機に比べて、コイルエンドを小さくできる点で優れており、巻線係数およびトルク脈動に関しては、磁極数とスロット数の組合せによって大きく異なる。例えば、磁極数：スロット数が２：３系列の集中巻の回転電機では、分布巻の回転電機に対して巻線係数およびトルク脈動がそれぞれ悪化する。これに対して、磁極数：スロット数が８：９系列の集中巻の回転電機では、巻線係数およびトルク脈動を分布巻の回転電機と比べて同等、あるいはそれ以上に改善できる。
【００１６】
集中巻・分数スロットの回転電機の定義について、毎極毎相スロット数ｑを用いながら以下に説明する。相数ｍの回転電機において、磁極数をＰ、スロット数をＮｓとしたとき、毎極毎相スロット数ｑは次式（１）で表される。 
ｑ＝Ｎｓ／ｍ／Ｐ        （１）
【００１７】
相数ｍ＝３の集中巻において、２極３スロットの構造ではｑ＝０．５となる。本実施例では、毎極毎相スロット数ｑがこれよりも小さい（ｑ＜０．５となる）回転電機を集中巻・分数スロットの回転電機と呼ぶ。
【００１８】
また、本実施例に係る回転電機は、１相当りの隣接連続コイル数Ｘが２以上（Ｘ≧２）となる構成である。１相当りの隣接連続コイル数Ｘは、磁極数Ｐとスロット数Ｎｓを用いて、次式（２）で表される。
Ｘ  ＝  Ｎｓ／（ｍ・｜Ｎｓ―Ｐ｜）          （２）
回転電機が、例えば８極９スロット構造の場合には、式（２）よりＸ＝３となり、互いに隣接する３つのティースに対して、Ｕ相のコイルが連続して配置されることがわかる。Ｖ相、Ｗ相も同様である。このように、集中巻・分数スロットの回転電機では、極スロットコンビの組み合わせの大半において、隣接するティースに同相のコイルが連続して配置される特徴を持つことがわかる。
【００１９】
例えば、回転電機の構成が８極９スロット系列の場合、図１８の下段の断面図に示されるように、Ｕ相が周方向に３組連続して配置される。Ｖ相、Ｗ相も同様に、それぞれ３組連続して配置される。本発明者らは、同相コイルが周方向に２組以上連続する構成（すなわち、式（２）に示した１相当りの隣接連続コイル数Ｘが２以上の構成）に着目し、スロット内のコイルの占積率（スロット断面積に対するコイルの断面積の割合）を向上させることができる巻線構造を見出した。
【００２０】
図１９Ａおよび図１９Ｂを参照して、従来技術の集中巻の構成と課題について説明する。図１９Ａは、従来技術に係る固定子コイル９０２を軸方向から見た部分平面図であり、図１９Ｂは、従来技術に係る固定子コイル９０２を径方向（スロット開口部９１７側）から見た部分側面図である。図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、従来技術に係る固定子９０１は、円筒状の固定子コア９１１と、固定子コア９１１に装着される固定子コイル９０２とを備えている。なお、固定子９０１は円筒状であるが、図１９Ａおよび図１９Ｂでは、固定子９０１を模式的に直線状で示している。
【００２１】
固定子コア９１１には複数のティース９１５が形成され、ティース９１５間にスロット９１６が形成される。固定子コア９１１は、周方向に複数に分割されている。換言すれば、固定子コア９１１は、複数の分割コアが周方向に配置されることにより構成され、隣接する分割コア間にはそれらの境界面である分割コア継ぎ目９０５が形成される。スロットには絶縁材９０７が装着され、集中巻のコイル９１３が絶縁材９０７を介して複数のティース９１５のそれぞれに装着される。コイル９１３は、ティース９１５に導線が螺旋状に巻き回されることにより形成される。複数のコイル９１３は、コイルエンドに設けた接続用配線（以下、渡り線）によって互いに接続される。複数のコイル９１３が渡り線によって接続されることで、固定子コイル９０２が形成される。
【００２２】
ティース９１５に集中巻で導線を巻き回す方法としては、巻線ノズル（不図示）から出た導線をティース９１５に順次巻き付けていく方法がある。この方法では、巻線ノズルの空間的な可動スペースを確保するために、スロット９１６内に、本来は不要なデッドスペース９０４が形成されてしまう（図１９Ａ参照）。このデッドスペース９０４をできる限り小さくする固定子９０１の製造方法として、固定子コア９１１をティース９１５毎に分割してなる分割コアに導線を集中巻で巻き付け、導線が巻き付けられた複数の分割コアを組み立てることにより固定子９０１を作製する方法もある。ただし、この方法では、分割コアの組み立ての際に、コイル９１３同士が接触し、擦れるなどして、コイル９１３の絶縁被膜が損傷することにより絶縁破壊を招く恐れがある。このため、分割コアを組み立てることにより固定子９０１を製造する方法では、分割コア同士の接触の回避を目的としてスペースを確保する必要があり、このスペースがデッドスペース９０４となっていた。以上のとおり、従来技術に係る集中巻の回転電機では、デッドスペース９０４が形成されてしまうため、スロット９１６内におけるコイル９１３の占積率の増加（すなわち、導体断面積の増加）には限界がある。なお、分割コア方式で製造された固定子９０１には、コア継ぎ目９０５が形成されることに起因して磁気特性が低下し、回転電機の出力の低下を招いてしまうという課題もある。
【００２３】
また、高速・高周波で回転電機を駆動させる場合、コイルで発生する交流銅損の低減を図るためには、扁平な銅線（角線など）によってコイル９１３を形成することが望ましい。しかしながら、巻線ノズルを用いてコイル９１３を形成する場合、扁平な銅線（角線など）をティース９１５に巻き付けることが困難であり、交流銅損の低減を図ることが難しいという課題もある。さらに、従来技術に係る集中巻の回転電機では、ティース９１５毎に巻かれたコイル９１３同士を接続する渡り線の配置スペースを固定子コア９１１の軸方向外側に確保するため、回転電機の体格が大きくなってしまうという課題もある。
【００２４】
これに対して、本実施例に係る回転電機では、以下のコンセプトに基づき上記課題を解決している。
【００２５】
（第１のコンセプト）
交流銅損の低減の観点から固定子コイルに扁平な銅線を使用したいが、複雑な形状のコイルエンド部を形成するためには手間がかかり、成形性が低いという課題があった。また、固定子コアのスロットに挿入した銅線を成形する場合、回転電機の製造工数、製造コストの低減が難しい。そこで、本発明者らは、銅板等の導体板からコイルを打ち抜く方法を考案した。この方法は、コイルの２次元での形状自由度が高いので、複雑な形状のコイルエンド部を有するコイルを容易に形成することができる。また、打ち抜き作業の後、あるいはコイルを固定子コアに装着した後に、コイルの一部を成形する必要がないため、回転電機の製造工数を低減でき、回転電機の製造設備を簡略化できる。その結果、回転電機の製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
（第２のコンセプト）
コイルの固定子コアへの組立性の観点では、オープンスロット構造の固定子コアが優れているが、トルク脈動の低減の観点では、セミクローズドスロット構造（ギャップ面においてティースが周方向に張り出す構造）の固定子コアが優れている。セミクローズドスロット構造とは、ティースの先端に周方向に張り出す鍔が設けられた構造であり、オープンスロット構造とは、上記の鍔が設けられていない構造である。集中巻の回転電機において、固定子コアをセミクローズドスロット構造とする場合、従来では、巻線ノズルを用いて導線をティースに巻き付けるか、または分割コアのティースに１巻のコイルを装着していたが、この方法では上述したようにデッドスペースが形成されることによりスロット内のコイルの占積率の増加が難しいという課題がある。そこで、本発明者らは、同相コイルが周方向に２組以上連続する集中巻・分数スロットの回転電機を対象として、１巻の波巻きコイルをセグメントコイルに分割する構成を考案した。これにより、スロット内のコイルの占積率を従来技術に比べて増加させることができ、回転電機の体格を大きくすることなく、回転電機の高効率化および高出力化を図ることができる。また、セグメントコイルを分割することにより、セミクローズドスロット構造の回転電機にも装着することができるため、トルク脈動の低減を図ることもできる。
【００２７】
（第３のコンセプト）
セグメントコイル同士の接続部は、その信頼性を確保するために、目視検査が可能でかつ物理的にアクセス可能な部分に配置する必要がある。また、省スペース化を実現するために渡り線を排除する必要がある。そこで、本発明者らは、コイルエンド終端部にセグメントコイル同士の接続部を設け、固定子の軸方向または径方向から容易に接続作業を実施できるような構成を考案した。また、本発明者らは、セグメントコイル同士を接続して波状コイルを形成し、複数の波状コイルを固定子の径方向に積層して配置することにより、従来のティース毎に巻き回されたコイル同士を接続するための渡り線を排除できる構成を考案した。これにより、検査員、メンテナンス作業員等の作業者は、セグメントコイル同士の接続部の目視検査が可能であり、かつ、物理的にアクセスすることができる。その結果、回転電機のコストの低減を図ることができる。さらに、ティース毎に巻き回されたコイル同士を接続するための渡り線を排除できるので、回転電機の小型化を図ることができる。
【００２８】
図１を参照して、回転電機の構成の一例について説明する。図１は、外転型の回転子２０を備える回転電機１Ａを軸方向から見た平面模式図である。なお、図１では、複数の相コイル１３（Ｕ相コイル１３Ｕ、Ｖ相コイル１３Ｖ、Ｗ相コイル１３Ｗ）の配置がわかりやすくなるように、相コイル１３毎に異なるハッチングを付している。
【００２９】
図１に示すように、回転電機１Ａは、円筒状の固定子１０と、固定子１０の径方向外側にギャップ（空隙）１９を介して配置され、固定子１０に対して回転可能に支持された円筒状の回転子２０とを備える外転型回転電機である。回転子２０は回転軸心Ｃを中心に回転する。
【００３０】
以下の説明では、回転子２０の回転軸心（回転中心軸）Ｃに平行な方向を「軸方向」と記し、回転子２０の回転軸心Ｃに直交し、かつ回転子２０の回転軸心Ｃを中心とする放射方向を「径方向」と記し、回転子２０の回転軸心Ｃを中心とする円周方向を「周方向」と記す。
【００３１】
固定子１０および回転子２０は同一の中心軸を有する。回転子２０は、円筒状の回転子コア２１と、回転子コア２１に固定される複数の永久磁石（不図示）とを備えている。回転子コア２１は、例えば、円環形状の電磁鋼板を複数枚積層することにより形成される。なお、回転子コア２１は、圧粉磁心などの粉末磁性体を圧縮成形することにより形成してもよい。永久磁石は、回転子コアの周方向に沿って配置され、周方向に磁極部を形成する。なお、磁極部は、単一の永久磁石で形成してもよいし、複数の永久磁石で形成してもよい。
【００３２】
固定子１０は、円筒状の固定子コア１１と、固定子コア１１に装着される固定子コイル１２とを備える。固定子コイル１２は、複数の相コイル１３（Ｕ相コイル１３Ｕ、Ｖ相コイル１３Ｖ、Ｗ相コイル１３Ｗ）を備える。回転電機１Ａは、固定子コア１１に装着される固定子コイル１２に三相交流電流が供給されることで、回転子２０を回転させる電動機として作動する。なお、回転電機１Ａは、外部エネルギーによって駆動されることにより、発電機として作動して三相交流の発電電力を出力するものであってもよい。つまり、回転電機１Ａは、電気エネルギーに基づいて回転トルクを発生する電動機としての機能と、機械エネルギーに基づいて発電を行う発電機としての機能の両方を有していてもよい。
【００３３】
固定子コア１１は、円環状のバックヨーク１４と、バックヨーク１４から径方向外方に向かって突出する複数のティース１５と、ティース１５間に設けられる複数のスロットＳＬとを有する。複数のティース１５および複数のスロットＳＬは、固定子コア１１の周方向に繰り返し形成される。ティース１５およびスロットＳＬは、固定子コア１１の外周部において、軸方向に沿って形成される。固定子コア１１は、複数のティース１５とバックヨーク１４とが一体成形された一体型コアで構成しても良いし、材料歩留まりを向上する目的であれば、磁気特性の顕著な低下を招かない範囲で、複数に分割されていてもよい。固定子コア１１は、例えば、円環形状の電磁鋼板を複数枚積層することにより形成される。なお、固定子コア１１は、圧粉磁心などの粉末磁性体を圧縮成形することにより形成してもよい。
【００３４】
固定子コア１１のスロットＳＬは、ギャップ面においてティース１５が周方向に張り出す鍔部１５ａを備えたセミクローズドスロット形状である。
【００３５】
スロットＳＬには、固定子コイル１２を構成する複数の相コイル１３（Ｕ相コイル１３Ｕ、Ｖ相コイル１３Ｖ、Ｗ相コイル１３Ｗ）が装着される。相コイル１３は、スロットＳＬ内に配置されるスロット内導体Ｃｓと、スロットＳＬ外に配置されるコイルエンド部（スロット外導体）Ｃｅと、を有する。各相コイル１３には、インバータ装置等を備える外部回路（不図示）に接続される入出力用の引き出し部Ｔ１，Ｔ２が設けられる。
【００３６】
Ｕ相コイル１３Ｕ、Ｖ相コイル１３Ｖ、およびＷ相コイル１３Ｗは、固定子１０の周方向に対して、電気角で１２０°ずれて配置されている。各相コイル１３は、入力される電流基本波成分の位相が互いに１２０°ずつ異なっている。三相交流電流が、固定子コイル１２に供給されることにより、固定子１０に回転磁界が発生すると、この回転磁界が回転子２０の磁極部（不図示）に作用してトルクが発生し、回転子２０が回転する。
【００３７】
なお、図１では、一例として１６極１８スロットの回転電機１Ａについて示しているが、上述したように、極スロットコンビは、集中巻・分数スロットの構成を有するものであれば、どのような組み合わせでもよい。以下、図面を参照して、相コイル１３を構成するセグメントコイルの形状および配置、ならびにセグメントコイル同士の接続構造について詳しく説明するが、極スロットコンビは、図１に示すものとは異なっている。
【００３８】
図２Ａ〜図６Ｂを参照して、固定子コア１１および相コイル１３の構成の具体例について説明する。なお、固定子１０は円筒状であるが、各図面において、固定子１０を模式的に直線状で示す。また、適宜、回転電機１Ａの軸方向をＸ軸方向、回転電機１Ａの周方向をＹ軸方向、回転電機１Ａの径方向をＺ軸方向として各構成について説明する。図２Ａは、固定子コア１１の第１レイヤＬ１に配置される相コイル１３の一部を軸方向一方側（図２Ｂの図示上側）から見た図である。なお、図２Ａ下図において、コイル１３の一部は固定子コア１１の裏側に配置されるため隠れ線（点線）で示している。図２Ａには、参考として、スロットＳＬの各レイヤ（Ｌ１〜Ｌ４）に相コイル１３が配置された場合の拡大断面図を示している。図２Ｂは、固定子コア１１の第１レイヤＬ１に配置される相コイル１３の一部を径方向から見た図である。図２Ｃは、固定子コア１１の第１レイヤＬ１に配置されるセグメントコイルＳｃの組み立てについて説明する図である。図３は、セグメントコイルＳｃの構成について説明する図である。なお、図２Ａ〜図２Ｃではコイル一巻（波巻の１サイクル）が２つのセグメントコイルＳｃで構成され、さらに周方向に複数サイクルの波巻が並ぶ。このため、波巻を１サイクルごとに識別できるよう、同一サイクルを構成する要素に対しては図示符号の末尾に同一の英小文字符号を記す。例えば、周方向に波巻が２サイクル並ぶ場合、１サイクル目の波巻を構成する要素に対しては図示符号の末尾に英小文字符号ａを記し、２サイクル目の波巻を構成する要素に対しては図示符号の末尾に英小文字符号ｂを記す。３サイクル目以降も同様である。また、図３以降の図示符号に関しても同様である。
【００３９】
図２Ａに示すように、固定子コア１１は、周方向に複数のスロットＳＬ（ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３…）を有する。図２Ａの部分拡大図に示すように、スロットＳＬ内には、複数のセグメントコイルＳｃが、径方向に一列の層状に配置される。本実施例では、スロットＳＬ内が４つの導体収容部（レイヤ）に区分されている。各導体収容部（レイヤ）については、バックヨーク１４側からティース１５の先端側（スロットＳＬの径方向開口部１７側）に向かって順に第１レイヤＬ１、第２レイヤＬ２、第３レイヤＬ３、第４レイヤＬ４と記す。つまり、複数のセグメントコイルＳｃは、スロットＳＬ内において径方向に一列に並ぶ複数のレイヤ（第１レイヤＬ１〜第４レイヤＬ４）のそれぞれに配置される。
【００４０】
スロットＳＬ内には、セグメントコイルＳｃと固定子コア１１との間の絶縁を確保するために、複数のセグメントコイルＳｃを囲むように、絶縁紙、絶縁用樹脂ボビン等の絶縁材７が配置される。複数のセグメントコイルＳｃの金属導体８の表面には、スロットＳＬ内で径方向に隣接するセグメントコイルＳｃ間の絶縁を確保するために、エポキシ樹脂等の絶縁被膜９がコーティングされている。
【００４１】
相コイル１３を構成する複数のセグメントコイルＳｃは、所定のスロットＳＬ内の所定のレイヤに配置される第１セグメントコイル１１０と、上記所定のスロットＳＬに隣接するスロット（隣接スロット）ＳＬ内の上記所定のレイヤに配置される第２セグメントコイル１２０とが接続されることにより形成される。
【００４２】
ここで、図２Ａ〜図２Ｃを用いてセグメントコイルの接続方法を説明する前に、図３を用いてセグメントコイルＳｃの形状について詳しく説明する。
【００４３】
図３に示すように、第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０は、それぞれ、所定の厚みｔのＬ字状の単一部品である。第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０は、通電方向に直交する断面において、径方向の厚みｔが周方向の幅または軸方向の幅よりも小さい構成である。このため、後述するように、第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０の製造工程に、導体板を打ち抜いてＬ字状の導体片を形成する打ち抜き加工を採用することができる。打ち抜き加工では、ＸＹ面内での形状自由度が高く、容易に複雑な形状の導体片を形成することができるので、第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０の製造工数を低減することができる。
【００４４】
第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０とは鏡面対称形状であり、同様の構成を有しているため、第１セグメントコイル１１０の構成を代表して説明する。第１セグメントコイル１１０は、スロットＳＬ内に配置される直線状の直線部８１１、および直線部８１１の一端側（図示下側）からスロットＳＬ外に突出する突出部８１０を有する第１領域部１１１と、直線部８１１の他端側（図示上側）のスロットＳＬ外において、直線部８１１の他端側から周方向一方（図示右側）に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成される第２領域部１１２と、を有する。
【００４５】
なお、直線部８１１が、固定子コア１１のスロットＳＬ内に配置されるスロット内導体Ｃｓに相当し、突出部８１０および第２領域部１１２が、固定子コア１１のスロットＳＬ外に配置されるコイルエンド部Ｃｅに相当する。
【００４６】
第１領域部１１１は、固定子コア１１のスロットＳＬに軸方向から挿入できるように直線状に形成されている。以下では、突出部８１０の先端部、すなわち第１領域部１１１の先端部を第１端部１１３と記す。第２領域部１１２は、階段形状（クランク形状）に形成されている。以下では、第２領域部１１２の先端部を第２端部１１４と記す。
【００４７】
第２領域部１１２は、直線部８１１の他端側（図示上側）に接続される基部８１２と、基部８１２から周方向一方側（図示右側）に向かって延設される周方向延設部８１３と、周方向延設部８１３から固定子コア１１の軸方向外側（図示上側）に向かって延設される軸方向延設部８１４と、軸方向延設部８１４に接続される第２端部１１４と、を有する。第２端部１１４は、軸方向延設部８１４から周方向一方側（図示右側）に向かって延設される。
【００４８】
別の言い方をすれば、第２領域部１１２は、同一の板幅で直線部８１１から延在する部分であって、第１領域部１１１から軸方向外側（図示上側）に所定長さ延在する基部８１２と、基部８１２から周方向一方側（図示右側）に９０°曲がって周方向に所定長さだけ延在する周方向延設部８１３と、周方向延設部８１３から軸方向外側（図示上側）に９０°曲がって軸方向に所定長さだけ延在する軸方向延設部８１４と、軸方向延設部８１４から周方向一方側（図示右側）に９０°曲がって周方向に所定長さだけ延在する第２端部１１４とを有する。これにより、第２領域部１１２は、階段形状（クランク形状）を呈している。
【００４９】
さらに、第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０との違いについて、図３を用いて説明する。第１セグメントコイル１１０において、第１領域部１１１は下側に位置し、第２領域部１１２は上側に位置しており、基部８１２が１段目、軸方向延設部８１４が２段目となるような階段形状を呈している。一方、第２セグメントコイル１２０において、第１領域部１２１は上側に位置し、第２領域部１２２は下側に位置しており、軸方向延設部８２４が１段目、基部８２２が２段目となるような階段形状を呈している。
【００５０】
第２領域部１１２には、第２端部１１４を直線部８１１に対して内径方向にずれた位置に配置させるための複数の屈曲部（第１屈曲部８１５および第２屈曲部８１６）が形成されている。つまり、第２領域部１１２は、屈曲部（８１５，８１６）が形成されることにより、直線部８１１と第２端部１１４との間で径方向における位置が連続的に変化する構成となっている。第２端部１１４は、例えば、セグメントコイルＳｃの厚みｔ分（すなわち１レイヤ分）だけ径方向（Ｚ軸方向）に位置がずれている。周方向延設部８１３および軸方向延設部８１４は、周方向延設部８１３と基部８１２との間に第１屈曲部８１５が形成されることにより、基部８１２に対して傾斜角を有する。第２端部１１４は、第２端部１１４と軸方向延設部８１４との間に第２屈曲部８１６が形成されることにより、軸方向延設部８１４に対して傾斜角を有する。
【００５１】
第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０は、第１領域部１１１と第２領域部１１２との位置関係が軸方向で逆になるように配置され、互いに鏡面対称となる形状とされている。第２セグメントコイル１２０は、第１セグメントコイル１１０と同様、スロットＳＬ内に配置される直線状の直線部８２１、および直線部８２１の一端側（図示上側）からスロットＳＬ外に突出する突出部８２０を有する第１領域部１２１と、直線部８２１の他端側（図示下側）のスロットＳＬ外において、直線部８２１の他端側から周方向一方（図示右側）に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成される第２領域部１２２と、を有する。以下では、突出部８２０の先端部、すなわち第１領域部１２１の先端部を第１端部１２３と記し、第２領域部１２２の先端部を第２端部１２４と記す。
【００５２】
第２領域部１２２は、直線部８２１の他端側（図示下側）に接続される基部８２２と、基部８２２から周方向一方側（図示右側）に向かって延設される周方向延設部８２３と、周方向延設部８２３から固定子コア１１の軸方向外側（図示下側）に向かって延設される軸方向延設部８２４と、軸方向延設部８２４に接続される第２端部１２４と、を有する。第２端部１２４は、軸方向延設部８２４から周方向一方側（図示右側）に向かって延設される。第２領域部１２２は、屈曲部（８２５，８２６）が形成されることにより、直線部８２１と第２端部１２４との間で径方向における位置が連続的に変化する構成（遷移）となっている。
【００５３】
このような構成とすることで、第１セグメントコイル１１０の第２端部１１４は、第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３と径方向で重なるように配置することができる。第１セグメントコイル１１０の第２領域部１１２と、第２セグメントコイル１２０の第２領域部１２２とは、いずれも周方向一方に向かって延びている。このため、第１レイヤＬ１において、第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０とが交互に接続されると、図２Ｂに示すように波状コイルが形成される。
【００５４】
以下では、図２Ａ〜図２Ｃを用いてセグメントコイルの接続方法を詳しく説明する。
【００５５】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１スロットＳＬ１、第２ロットＳＬ２、第３スロットＳＬ３のそれぞれの第１レイヤＬ１には、順に第１セグメントコイル１１０ａ、第２セグメントコイル１２０ａ、第１セグメントコイル１１０ｂが配置される。固定子コア１１の軸方向一端側（Ｉ端側）では、第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａが、第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａと径方向で隣り合うように配置され、互いに接続される。固定子コア１１の軸方向他端側（ＩＩ端側）では、第２セグメントコイル１２０ａの第２端部１２４ａが、第１セグメントコイル１１０ｂの第１端部１１３ｂと径方向で隣り合うように配置され、互いに接続される。
【００５６】
図２Ｂに示すように、第１レイヤＬ１において、第１セグメントコイル１１０ａ、１１０ｂ、、、と第２セグメントコイル１２０ａ、１２０ｂ、、、が周方向に沿って交互に接続されることにより、第１レイヤＬ１に波状コイル３１が形成される。波状コイル３１は、周方向に沿ってコイルエンド両端に軸方向一方に凸状の山部３８と軸方向他方に凸状の谷部３９とが交互に配置される波状を呈する。
【００５７】
このように、第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０とを周方向に交互に接続することによって、集中巻・分数スロットの回転電機１Ａにおいて、同相コイルが周方向に２組以上連続する構成を実現することができる。
【００５８】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａは、スロットＳＬの外側で第１領域部１１１ａに対して径方向に１レイヤ分だけ位置がずれ、第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａと径方向で重なり合い、周方向に線状に延びる導電部（以下、線状導電部と記す）１２５ａによって、電気的・機械的に接続される。
【００５９】
線状導電部１２５ａは、電子ビーム溶接、レーザー溶接等を行うことにより形成される溶接線に相当する。線状導電部１２５ａは、コイルエンド部Ｃｅの軸方向終端部に位置しているため、作業者による目視検査、自動検査機による外観検査が容易となる。また、固定子１０の外側から線状導電部１２５ａに物理的にアクセス可能であるため、作業者による接続箇所の修理、および接触を伴う検査等が容易になる。
【００６０】
なお、導電部としては、線状導電部１２５ａの代わりに、面状の導電部（以下、面状導電部と記す）１２６ａを設けてもよい。面状導電部１２６ａは、第１セグメントコイル１１０ａおよび第２セグメントコイル１２０ａのコイルエンド部Ｃｅの軸方向終端部に位置し第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａおよび第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａの互いに対向する面同士を電気的・機械的に接続する。
【００６１】
面状導電部１２６ａは、コイルエンド部Ｃｅの軸方向終端部に位置しているため、作業者による目視検査、自動検査機による外観検査が容易となる。また、固定子１０の外側から面状導電部１２６ａに物理的にアクセス可能であるため、作業者による接続箇所の修理、および接触を伴う検査等が容易になる。
【００６２】
第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａと第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａとは、線状導電部１２５ａおよび面状導電部１２６ａの双方によって接続してもよい。これにより、第１セグメントコイル１１０ａと第２セグメントコイル１２０ａの接続部の信頼性を向上することができる。なお、第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａと第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａとが、線状導電部１２５ａおよび面状導電部１２６ａの一方によって接続される構成では、回転電機１Ａの製造コストを低減することができる。
【００６３】
なお、導電部（線状導電部１２５ａ、面状導電部１２６ａ）は、少なくとも導電性ペースト、導電性シート、導電性接着剤、はんだ、銀ロウ材、および、金属メッキのいずれか一つを含んでいてもよい。これらの導電性部材によって導電部（線状導電部１２５ａ、面状導電部１２６ａ）の一部または全部が形成されることにより、第１セグメントコイル１１０ａと第２セグメントコイル１２０ａとの導電性の向上を図ることができる。
【００６４】
例えば、第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａと第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａの少なくとも一方に対して金属メッキ処理が施されている場合、金属メッキ材によって、第１セグメントコイル１１０ａと第２セグメントコイル１２０ａとの導電性が向上する。なお、亜鉛やスズなど比較的融点の低い金属メッキ材を用いて面状導電部１２６ａを形成してもよい。この場合、第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａと第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａとの間に金属メッキ材を配置した状態で、金属メッキ材が溶融するまで加熱処理を行う。これにより、冷却により固化された金属メッキ材が面状導電部１２６ａとして形成され、第２端部１１４ａと第１端部１２３ａとが金属メッキ材（面状導電部１２６ａ）を介して電気的・機械的に接続される。
【００６５】
なお、第２セグメントコイル１２０ａの第２端部１２４ａと第１セグメントコイル１１０ｂの第１端部１１３ｂの接続部の構成も同様であるので、ここでは説明を割愛する。
【００６６】
図２Ｃに示すように、第１スロットＳＬ１の第１レイヤＬ１には、第１セグメントコイル１１０の第１領域部１１１が軸方向一方側（図示上側）から挿入され、第１端部１１３および第２端部１１４がスロットＳＬ外に配置される。第２スロットＳＬ２の第１レイヤＬ１には、第２セグメントコイル１２０の第１領域部１２１が軸方向他方側（図示下側）から挿入され、第１端部１２３および第２端部１２４がスロットＳＬ外に配置される。
【００６７】
ここで、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、本実施例１の比較例として、屈曲部８１５，８１６が設けられていない例について説明する。図４Ａは、実施例１の比較例に係る固定子のコイルエンド部の部分側面図であり、図４Ｂは、実施例１の比較例に係る固定子の部分平面図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、この比較例では、第１セグメントコイル９１０の第２領域部９１２の先端面９１２Ｙと、第２セグメントコイル９２０の第１端部９２３の先端部の側面９２３Ｙとが周方向（Ｙ方向）で対向して配置されている。比較例では、溶接等により形成される導電部９２５が点状になるため、本実施例に比べて接触抵抗が大きくなり、導電部９２５において局所的な熱が発生するおそれがある。
【００６８】
これに対して、本実施例では、図２Ｂに示すように、第２領域部１１２ａは、屈曲部８１５，８１６が形成されることにより第１領域部１１１ａと第２端部１１４ａとの間で径方向における位置が変化（遷移）する構成とされている。これにより、上述した線状導電部１２５ａと面状導電部１２６ａのいずれかまたは両方によって、周方向に隣り合うセグメントコイル１１０ａと１２０ａを接続することができる。このため、本実施例によれば、比較例に比べて接触抵抗を小さくすることができ、導電部１２５ａ、１２６ａにおいて局所的に熱が発生することを防止できる。その結果、本実施例に係る回転電機１Ａは、比較例に係る回転電機に比べて製品信頼性を向上することができる。
【００６９】
次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、スロットＳＬの各レイヤ（Ｌ１〜Ｌ４）に配置されるセグメントコイルＳｃについて説明する。図５Ａは、固定子１０を軸方向から見た部分平面図である。図５Ｂは、固定子１０をギャップ１９側から見た部分側面図である。図５Ｃは、図５Ｂの部分側面図において、第４レイヤＬ４に配置されるセグメントコイルＳｃを省略した図である。図２Ａ、図２Ｂとの違いは、各スロットＳＬ１、ＳＬ２、．．．に第１レイヤコイル１１０ａ、１２０ａ、．．．に加えて、第２レイヤコイル２１０ａ、２２０ａ、．．．、第３レイヤコイル３１０ａ、３２０ａ、．．．、第４レイヤコイル４１０ａ、４２０ａ、．．．が配置されている点である。このように、本発明はコイル全体を組み立てた状態においても、各コイルが干渉することなく配置できる特徴を有するので、その詳細構造を以下に説明する。
【００７０】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、本実施例に係る回転電機１Ａでは、周方向に並ぶ各スロットＳＬの第１レイヤＬ１に第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０が交互に配置されるだけでなく、周方向に並ぶ各スロットＳＬの第２レイヤＬ２〜第４レイヤＬ４にも同様に第１セグメントコイル２１０，３１０，４１０および第２セグメントコイル２２０，３２０，４２０が配置される。
【００７１】
各スロットＳＬには、径方向に第１セグメントコイルと第２セグメントコイルが交互に配置される。例えば、第１スロットＳＬ１では、第１レイヤＬ１に第１セグメントコイル１１０ａが配置され、第２レイヤＬ２に第２セグメントコイル２２０ａが配置され、第３レイヤＬ３に第１セグメントコイル３１０ａが配置され、第４レイヤＬ４に第２セグメントコイル４２０ａが配置される。第１スロットＳＬ１に隣接する第２スロットＳＬ２では、第１レイヤＬ１に第２セグメントコイル１２０ａが配置され、第２レイヤＬ２に第１セグメントコイル２１０ａが配置され、第３レイヤＬ３に第２セグメントコイル３２０ａが配置され、第４レイヤＬ４に第１セグメントコイル４１０ａが配置される。
【００７２】
隣接するスロットＳＬの接続方法は、第１レイヤＬ１と第３レイヤＬ３に関しては図２Ａ、図２Ｂと同様である。第１レイヤＬ１では、第１スロットＳＬ１の第１セグメントコイル１１０ａと第２スロットＳＬ２の第２セグメントコイル１２０ａとが接続される。第３レイヤＬ３では第１スロットＳＬ１の第１セグメントコイル３１０ａと第２スロットＳＬ２の第２セグメントコイル３２０ａとが接続される。一方で、第２レイヤＬ２と第４レイヤＬ４に関しては、基本的な接続構成は図２Ａ、図２Ｂと同様であるが、第１セグメントコイルと第２セグメントコイルの周方向の配置が入れ替わっている。すなわち、第２レイヤＬ２では第１スロットＳＬ１に第２セグメントコイル２２０ａが配置され、第２スロットＳＬ２に第１セグメントコイル２１０ａが配置され、両者が互いに接続される。第４レイヤＬ４では第１スロットＳＬ１に第２セグメントコイル４２０ａが配置され、第２スロットＳＬ２に第１セグメントコイル４１０ａが配置され、両者が互いに接続される。
【００７３】
本実施例に係る回転電機１Ａは、上述のような構成とすることで複数のセグメントコイルＳｃによって相コイル１３を組み立てる際に、各セグメントコイルＳｃがコイルエンド部Ｃｅで空間的に干渉することがない。図２で説明したように、セグメントコイルＳｃのコイルエンド端部は、スロット内に配置される直線部に対して１レイヤ分だけ径方向に位置がずれている。このため、例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、第２スロットＳＬ２の第４レイヤＬ４に配置される第１セグメントコイル４１０ａの第２端部４１４ａは、第３スロットＳＬ３の第３レイヤＬ３の軸線上に配置される。なお、レイヤの軸線とは、そのレイヤを通る軸方向に平行な仮想直線のことを指す。
【００７４】
図５Ｂに示すように、例えば第１セグメントコイル４１０ａの第２領域部４１２ａは、階段形状（クランク形状）に形成されている。このため、第１セグメントコイル４１０ａが固定子コア１１に組み付けられると、第２端部４１４ａが、固定子コア１１の軸方向一端面（Ｉ端面）から所定距離Ｘ１だけ離間して配置される。所定距離Ｘ１は、固定子コア１１の軸方向一端面（Ｉ端面）から基部８１２の軸方向一端面（図示上端面）までの距離（すなわち基部８１２のスロットＳＬ３からの突出高さ）Ｘ０よりも長い。
【００７５】
このため、第２スロットＳＬ２の第４レイヤＬ４に配置される第１セグメントコイル４１０ａの第２端部４１４ａが、第３スロットＳＬ３の第３レイヤＬ３に配置される第１セグメントコイル３１０ｂの第２領域部の基部８１２の軸方向外側に離間して配置される。つまり、第３スロットＳＬ３の第３レイヤＬ３の軸線上には、第１セグメントコイル３１０ｂの第１領域部３１１ｂおよび基部８１２と、第１セグメントコイル４１０ａの第２端部４１４ａと、が共存している。
【００７６】
上記構成は、固定子コア１１の軸方向他端側（ＩＩ端側）においても同様である。例えば、図５Ｂに示すように、第１スロットＳＬ１の第４レイヤＬ４に配置される第２セグメントコイル４２０ａの第２端部４２４ａが、第２スロットＳＬ２の第３レイヤＬ３に配置される第２セグメントコイル３２０ａの第２領域部の基部８１２の軸方向外側に離間して配置される。つまり、第２スロットＳＬ２の第３レイヤＬ３の軸線上には、第２セグメントコイル３２０ａの第１領域部３２１ａおよび基部８１２と、第２セグメントコイル４２０ａの第２端部４２４ａと、が共存している。
【００７７】
このように、本実施例では、所定のスロット（例えば、第２スロットＳＬ２）の所定のレイヤ（例えば、第４レイヤＬ４）に配置される第１セグメントコイル４１０ａの第２端部４１４ａが、隣接するスロット（例えば、第３スロットＳＬ３）の隣接するレイヤ（例えば、第３レイヤＬ３）に配置される第１セグメントコイル３１０ｂの第２領域部と干渉しないように、周方向一方に向かって延びるとともに軸方向における位置が段階的に変化するように形成されている。これにより、Ｉ端側のコイルエンドでは、第１セグメントコイル同士が干渉することなく、固定子コア１１にセグメントコイルＳｃを組み付けることができる。ＩＩ端側のコイルエンドも同様で、第２セグメントコイル同士を干渉することなく組み付けることができる。
【００７８】
複数の第１セグメントコイルは同一の形状である。また、複数の第２セグメントコイルは同一の形状である。このように、本実施例では、所定のスロットＳＬに配置される複数のセグメントコイルＳｃのうち少なくとも２つが同一形状である。これにより、複数の第１セグメントコイルのそれぞれを異なる形状としたり、複数の第２セグメントコイルのそれぞれを異なる形状としたりする場合に比べて、製造工数を低減することができる。また、第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとは鏡面対称形状であり、屈曲部８１５，８１６，８２５，８２６（図３参照）が形成される前の状態は同一形状となる。これにより、セグメントコイルＳｃの製造工程に含まれる導体板の打ち抜き加工に用いる金型の数、加工工数の低減を図ることができる。
【００７９】
図５Ｃに示すように、第３レイヤＬ３に着目した場合においても、Ｉ端側のコイルエンドでは、同一形状の第１セグメントコイル同士が干渉することなく、固定子コア１１にセグメントコイルＳｃを組み付けることができる。ＩＩ端側のコイルエンドも同様で、同一形状の第２セグメントコイル同士を干渉することなく組み付けることができる。
【００８０】
図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂの相コイル１３の構成に対応する回路図であり、図６Ａは固定子１０を軸方向から見た状態の回路図を示し、図６Ｂは固定子をギャップ１９側から見た状態の回路図を示す。図６Ｂの塗りつぶし丸印「●」は第１セグメントコイルと第２セグメントコイルの接続部を模式的に表し、矢印は電流の向きを表す。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、第１セグメントコイルは実線で示し、第２セグメントコイルは破線で示す。なお、図６Ｂでは、第１レイヤＬ１および第２レイヤＬ２の波状コイル３１，３２の配置構成の説明のための模式図も示している。
【００８１】
図６Ｂに示すように、周方向に並ぶ複数のスロットＳＬの第１レイヤＬ１には、第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０が周方向に沿って交互に接続されることにより、山部３８と谷部３９とが周方向に沿って交互に配置される波状コイル３１が形成される。第２レイヤＬ２〜第４レイヤＬ４にも同様に、山部３８と谷部３９とが周方向に沿ってコイルエンド両端に交互に配置される波状コイル３２，３３，３４が形成される。つまり、複数のレイヤ（Ｌ１〜Ｌ４）毎に波状コイル３１〜３４が形成される。ここで、第１レイヤＬ１に配置される波状コイル３１の山部３８と谷部３９の周方向の位置と、第２レイヤＬ２に配置される波状コイル３２の山部３８と谷部３９の周方向の位置とは、１スロットピッチ分だけずれている。また、第３レイヤＬ３に配置される波状コイル３３の山部３８と谷部３９の周方向の位置と、第４レイヤＬ４に配置される波状コイル３４の山部３８と谷部３９の周方向の位置とは、１スロットピッチ分だけずれている。なお、第１レイヤＬ１の波状コイル３１と第３レイヤＬ３の波状コイル３３の山部３８と谷部３９の周方向の位置は一致し、第２レイヤＬ２の波状コイル３２と第４レイヤＬ４の波状コイル３４の山部３８と谷部３９の周方向の位置は一致している。つまり、本実施例に係る固定子１０では、複数の波状コイル３１，３２，３３，３４の山部３８と谷部３９とが径方向に交互に配置されることにより、集中巻・分数スロットのコイル配置が波巻によって実現されている。
【００８２】
これにより、一つのティース１５の周りに配置される複数のセグメントコイルＳｃには、同一方向の電流が集中して流れることになる。例えば、図６Ｂに示すように、第１スロットＳＬ１と第２スロットＳＬ２の間のティース１５の周りには、時計周りの電流が流れ、第２スロットＳＬ２と第３スロットＳＬ３の間のティース１５の周りには、反時計回りの電流が流れる。つまり、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第１スロットＳＬ１内に配置される４本の直線部には、それぞれ同一の方向（ＩＩ端側からＩ端側に向かう方向）の電流が流れる。また、第２スロットＳＬ２内に配置される４本の直線部には、それぞれ同一の方向（Ｉ端側からＩＩ端側に向かう方向）の電流が流れる。このように、本実施例に係る回転電機１Ａでは、集中巻・分数スロットの電流分布が形成される。
【００８３】
図６Ｂに示すように、例えば、第２スロットＳＬ２のＩ端側には、第２スロットＳＬ２の奇数レイヤ（Ｌ１，Ｌ３）に配置される第２セグメントコイル１２０ａ，３２０ａと、第１スロットＳＬ１の奇数レイヤ（Ｌ１，Ｌ３）に配置される第１セグメントコイル１１０ａ，３１０ａとの接続部が配置される。これに対し、第２スロットＳＬ２の偶数レイヤ（Ｌ２，Ｌ４）に配置される第１セグメントコイル２１０ａ，４１０ａの接続部は第２スロットＳＬ２のＩ端側には配置されず、第２スロットＳＬ２から第３スロットＳＬ３側に向かって屈曲し、第３スロットＳＬ３のＩ端側において、第３スロットＳＬ３の偶数レイヤ（Ｌ２，Ｌ４）に配置される第２セグメントコイル２２０ｂ，４２０ｂと接続される。これにより、第２スロットＳＬ２のＩ端側でのセグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。他のスロットＳＬのＩ端側においても同様にセグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。
【００８４】
また、例えば、第２スロットＳＬ２のＩＩ端側には、第２スロットＳＬ２の偶数レイヤ（Ｌ２，Ｌ４）に配置される第１セグメントコイル２１０ａ，４１０ａと、第１スロットＳＬ１の偶数レイヤ（Ｌ２，Ｌ４）に配置される第２セグメントコイル２２０ａ，４２０ａとの接続部が配置される。これに対し、第２スロットＳＬ２の奇数レイヤ（Ｌ１，Ｌ３）に配置される第２セグメントコイル１２０ａ，３２０ａの接続部は第２スロットＳＬ２のＩＩ端側には配置されず、第２スロットＳＬ２から第３スロットＳＬ３側に向かって屈曲し、第３スロットＳＬ３のＩＩ端側において、第３スロットＳＬ３の奇数レイヤ（Ｌ１，Ｌ３）に配置される第１セグメントコイル１１０ｂ，３１０ｂと接続される。これにより、第２スロットＳＬ２のＩＩ端側でのセグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。他のスロットＳＬのＩＩ端側においても同様にセグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。
【００８５】
次に、図７を参照して、別の形態の固定子１０について説明する。図７は、６つのレイヤで構成されるスロットＳＬを有する固定子１０の部分斜視図である。固定子１０のスロットＳＬは、第１レイヤＬ１から第６レイヤＬ６で構成されている。図７に示すように、例えば、第２スロットＳＬ２のＩ端側には、第２スロットＳＬ２の奇数レイヤ（Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５）に配置される第２セグメントコイル１２０ａ，３２０ａ，５２０ａと、第１スロットＳＬ１の奇数レイヤ（Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５）に配置される第１セグメントコイル１１０ａ，３１０ａ，５１０ａとの接続部が配置される。これに対し、第２スロットＳＬ２の偶数レイヤ（Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６）に配置される第１セグメントコイル２１０ａ，４１０ａ，６１０ａの接続部は配置されず、第２スロットＳＬ２から第３スロットＳＬ３側に向かって屈曲し、第３スロットＳＬ３のＩ端側において、第３スロットＳＬ３の偶数レイヤ（Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６）に配置される第２セグメントコイル２２０ｂ，４２０ｂ，６２０ｂと接続される。これにより、第２スロットＳＬ２のＩ端側でのセグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。他のスロットＳＬのＩ端側においても同様にセグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。なお、各スロットＳＬのＩＩ端側においても同様に、セグメントコイルＳｃ同士の干渉が回避される。
【００８６】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。なお、所定のスロット、所定のスロットに隣接するスロット、所定のレイヤ、および所定のレイヤに隣接するレイヤについては、その一例を括弧内に記載する。
【００８７】
（１）回転電機１Ａは、複数のスロットＳＬを有する固定子コア１１と、固定子コア１１の複数のスロットＳＬ内にそれぞれ配置される複数のセグメントコイルＳｃと、を有する固定子１０を備える。複数のセグメントコイルＳｃは、スロットＳＬ内において径方向に一列に並ぶ複数のレイヤのそれぞれに配置される。複数のセグメントコイルＳｃは、所定のスロット（第１スロットＳＬ１）内に配置される第１セグメントコイル１１０と、所定のスロット（第１スロットＳＬ１）に隣接する隣接スロット（第２スロットＳＬ２）内に配置される第２セグメントコイル１２０とを含む。第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０は、それぞれ、スロットＳＬ内に配置される直線状の直線部８１１，８２１、および直線部の一端側からスロットＳＬ外に突出する第１端部１１３，１２３と、直線部の他端側のスロットＳＬ外において、直線部の他端側から周方向一方に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成される第２領域部１１２，１２２と、を有する。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、所定のスロット（第１スロットＳＬ１）内に配置される第１セグメントコイル１１０の第２領域部１１２の先端部である第２端部１１４は、隣接スロット（第２スロットＳＬ２）内において第１セグメントコイル１１０と同じレイヤ（第１レイヤＬ１）に配置される第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３と、径方向で隣り合うように配置され、第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３に接続される。
【００８８】
このような構成によれば、セグメントコイルＳｃを固定子コア１１に組み付けた状態においても、コイルエンド部ＣｅでセグメントコイルＳｃ同士が干渉することなく、集中巻・分数スロットのコイル配置を波巻で実現することができる。このため、スロットＳＬ内には、一列の層状にセグメントコイルＳｃの直線部が配置されることになるため、スロットＳＬ内におけるセグメントコイルＳｃの占積率を高めることができる。したがって、本実施例によれば、回転電機１Ａの体格を大きくすることなく、回転電機１Ａの効率および出力を向上させることができる。
【００８９】
（２）上記構成によれば、第１セグメントコイル１１０は、軸方向一端側からスロットＳＬ内に挿入することができ、第２セグメントコイル１２０は、軸方向他端側からスロットＳＬ内に挿入することができる。このため、本実施例に係る回転電機１Ａでは、セミクローズドスロット構造の固定子コア１１を採用することができる。したがって、本実施例に係る回転電機１Ａでは、オープンクローズドスロット構造の固定子コアを有する回転電機に比べて、トルク脈動を低減することができる。
【００９０】
（３）上記構成では、スロットＳＬ外において、第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０とが接続されているため、セグメントコイルＳｃ同士の接続部の目視検査が可能であり、かつ、物理的なアクセスが可能である。
【００９１】
（４）上記構成では、第１セグメントコイル１１０と第２セグメントコイル１２０とを用いて、集中巻・分数スロットのコイル配置を波巻で実現できる。これにより、ティース１５毎に螺旋状に巻き回された集中巻コイル同士を接続するための渡り線が不要であるため、回転電機１Ａの小型化を図ることができる。
【００９２】
（５）第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０は、通電方向に直交する断面において、径方向の厚みが周方向または軸方向の幅よりも小さい。これにより、銅板等の導体板から打ち抜き加工により、第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０の素材を効率よく作製することができる。したがって、本実施例によれば、製造工数および製造コストの低減を図ることができる。
【００９３】
（６）第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０は、それぞれＬ字状の単一部品である。したがって、複数の裸線を束ねて成形することにより、セグメントコイルＳｃを形成する場合に比べて、製造工数および製造コストの低減を図ることができる。
【００９４】
（７）回転電機１Ａは、図５Ｂに示すように、固定子コア１１の所定のスロット（第２スロットＳＬ２）の所定のレイヤ（第４レイヤＬ４）に第１セグメントコイル（４１０ａ）が配置され、所定のスロット（第２スロットＳＬ２）の所定のレイヤ（第４レイヤＬ４）に隣接する隣接レイヤ（第３レイヤＬ３）に第２セグメントコイル（３２０ａ）が配置され、所定のスロット（第２スロットＳＬ２）に隣接する隣接スロット（第３スロットＳＬ３）の所定のレイヤ（第４レイヤＬ４）に第２セグメントコイル（４２０ｂ）が配置され、隣接スロット（第３スロットＳＬ３）の隣接レイヤ（第３レイヤＬ３）に第１セグメントコイル（３１０ｂ）が配置される。所定のスロット（第２スロットＳＬ２）の所定のレイヤ（第４レイヤＬ４）に配置される第１セグメントコイル（４１０ａ）の第２領域部（４１２ａ）は、当該第１セグメントコイル（４１０ａ）の第２端部（４１４ａ）が、隣接スロット（第３スロットＳＬ３）の隣接レイヤ（第３レイヤＬ３）に配置される第１セグメントコイル（３１０ｂ）の第２領域部と干渉しないように、周方向一方に向かって延びるとともに軸方向における位置が変化するように形成される。これにより、第１セグメントコイル同士が干渉することなく、固定子コア１１にセグメントコイルＳｃを組み付けることができる。
【００９５】
以上のように、本実施例によれば、集中巻・分数スロット構造の回転電機１Ａにおいて、著しい性能改善を図ることができる。本実施例によれば、占積率の向上、交流銅損の低減、コギングトルクの低減、コイルエンドにおける渡り線の排除、固定子コイル１２の加工・成形コストの低減、コイル接続部の電気的・機械的な信頼性向上を全て同時に実現することができる。
【００９６】
さらに、導体板の打ち抜き加工等によって予め成形したセグメントコイルＳｃを、固定子コア１１のスロットＳＬに挿入するだけで、溶接前の位置決め工程を容易に完了することができる。そのため、絶縁紙等の絶縁材７およびセグメントコイルＳｃの絶縁被膜９が損傷することを防止することができ、絶縁不良の発生を防止できる。また、セグメントコイルＳｃをスロットＳＬに挿入した後に、セグメントコイルＳｃに対して曲げ加工等を行う必要がないので、スプリングバック等に起因した折り曲げ角度のバラつきにより溶接不良が起きるといった課題も合わせて解決することができる。
【００９７】
また、セグメントコイルＳｃ同士を電子ビーム溶接、あるいはレーザー溶接により接続したので、タングステン−不活性ガス溶接（ＴＩＧ溶接：Tungsten Inert Gas Welding）で必要となる軸方向に延びる直線部が不要となる。そのため、本実施例によれば、固定子１０と回転電機１Ａの体格および重量を低減することができる。また、本実施例によれば、接続部分での位置ズレ防止用のカシメ金具も不要である。そのため、部品点数、作業工数を低減することができるので、回転電機１Ａの製造コストを低減することができる。
【００９８】
次に、図８を参照し、固定子１０の製造方法の一例について説明する。図８は、回転電機１Ａの固定子１０を製造する工程を説明するための図である。固定子１０の製造方法は、準備工程Ｓ１０、打ち抜き加工工程Ｓ１１、プレス加工工程Ｓ１２、コイル挿入工程Ｓ１３、および、コイル接続工程Ｓ１４を含む。準備工程Ｓ１０では、セグメントコイルＳｃの材料として、銅、アルミニウム等の導電材料からなる所定の厚みの平板状の導体板７０を準備する。また、準備工程Ｓ１０では、導体板７０に対して打ち抜き加工を行うための金型を準備する。なお、金型には、複数のＬ字状の導体片７１を一度の打ち抜き加工で形成可能なものを採用することが好ましい。準備工程Ｓ１０が完了すると打ち抜き加工工程Ｓ１１に進む。
【００９９】
打ち抜き加工工程Ｓ１１では、金型を用いて導体板７０を打ち抜いてＬ字状の導体片７１を複数作製する。打ち抜き加工は、導体板７０の２次元での加工自由度が高いという特徴がある。本実施例では、打ち抜き加工工程Ｓ１１によって、階段形状の第２領域部１１２を容易に形成することができる。なお、導体板７０の板厚が、セグメントコイルＳｃの厚み、すなわち、固定子コア１１に組み付けられたセグメントコイルＳｃの径方向寸法となる。打ち抜き加工工程Ｓ１１が完了するとプレス加工工程Ｓ１２に進む。
【０１００】
プレス加工工程Ｓ１２では、打ち抜き加工工程Ｓ１１で形成された導体片７１に対して、金型７９によってプレス加工が行われる。これにより、導体片７１に屈曲部８１５，８１６が形成され、第１セグメントコイル１１０が作製される。また、図示しないが、プレス加工工程Ｓ１２では、打ち抜き加工工程Ｓ１１で形成された導体片７１に対して、プレス加工が行われることにより、屈曲部８２５，８２６を有する第２セグメントコイル１２０も作製される。プレス加工工程Ｓ１２が完了するとコイル挿入工程Ｓ１３に進む。
【０１０１】
なお、図示しないが、コイル挿入工程Ｓ１３に先立って、絶縁被膜形成処理が行われる。絶縁被膜形成処理では、予め、各セグメントコイルＳｃに絶縁被膜９が形成される。
【０１０２】
コイル挿入工程Ｓ１３では、複数のセグメントコイルＳｃが、固定子コア１１のスロットＳＬに挿入され、位置決めされる。第１セグメントコイル１１０は固定子コア１１の軸方向一端側（図示上側）からスロットＳＬに挿入され、第２セグメントコイル１２０は固定子コア１１の軸方向他端側（図示下側）からスロットＳＬに挿入される。第１セグメントコイル１１０ａの第２端部１１４ａと、第２セグメントコイル１２０ａの第１端部１２３ａとは、径方向で重なるように配置される。第２端部１１４ａの軸方向端面と、第１端部１２３ａの軸方向端面とは、面一となるように配置され、この部分が溶接による接続箇所Ｗｘとなる。同様に、第２セグメントコイル１２０ａの第２端部１２４ａと、第１セグメントコイル１１０ｂの第１端部１１３ｂとは、径方向で重なるように配置される。第２端部１２４ａの軸方向端面と、第１端部１１３ｂの軸方向端面とは面一となるように配置され、この部分が溶接による接続箇所Ｗｘとなる。同様の挿入作業を周方向に繰り返していき（図示では、第２セグメントコイル１２０ｃの挿入作業まで）、コイル挿入工程Ｓ１３が完了するとコイル接続工程Ｓ１４に進む。
【０１０３】
コイル接続工程Ｓ１４では、セグメントコイルＳｃ同士が、例えばレーザー溶接により、接続箇所Ｗｘで接続される。なお、セグメントコイルＳｃの接続箇所Ｗｘの絶縁被膜９は、予め除去される。この工程Ｓ１４では、レーザー溶接機の射出部５００ＬＸからレーザー光５００ＬＢが接続箇所Ｗｘに向けて軸方向に射出され、周方向に沿って射出部５００ＬＸが移動することにより線状導電部１１５、１２５（図２Ｂ参照）が形成される。なお、必要に応じて、第１セグメントコイル１１０の第２端部１１４と第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３とを接続する面状導電部１２６（図２Ｂ参照）、および、第２セグメントコイル１２０の第２端部１２４と第１セグメントコイル１１０の第１端部１１３とを接続する面状導電部１１６（図２Ｂ参照）を形成してもよい。導電部（線状導電部、面状導電部）により、複数のセグメントコイルＳｃの接続が完了すると相コイル１３が形成される。その後、セグメントコイルＳｃ同士の接続部に対して絶縁被膜を形成する作業を行い固定子１０が完成する。固定子１０と回転子２０とを支持部材（不図示）によって支持することにより、回転電機１Ａが完成する。
【０１０４】
以上のとおり、本実施例に係る回転電機１Ａの製造方法は、複数のＬ字状のセグメントコイルＳｃが接続されることにより固定子コイル１２が形成される製造方法であって、Ｌ字状の一辺を第１領域部１１１とし、Ｌ字状の他辺を第２領域部１１２とする第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０を複数形成するセグメント形成工程（Ｓ１１，Ｓ１２）と、第１セグメントコイル１１０を固定子コア１１の軸方向一端側からスロットＳＬに挿入して第１領域部１１１の先端部をスロットＳＬ外に突出させるとともに、第１領域部１１１から周方向一方側に延びるように第２領域部１１２を配置させ、第２セグメントコイル１２０を固定子コア１１の軸方向他端側からスロットＳＬに挿入して第１領域部１２１の先端部をスロットＳＬ外に突出させるとともに、第１領域部１２１から周方向一方側に延びるように第２領域部１２２を配置させ、これら複数のセグメントコイルＳｃをスロットＳＬに挿入することにより、複数のセグメントコイルＳｃの第１領域部１１１，１２１を、スロットＳＬ内において径方向に一列に並ぶ複数のレイヤのそれぞれに配置するコイル挿入工程Ｓ１３と、隣接する２つのスロットＳＬの同一のレイヤ（例えば、第１レイヤＬ１）に配置した２つのセグメントコイルＳｃにおいて、一方のセグメントコイル（例えば、第１セグメントコイル１１０）の第２端部（同、１１４ａ）と、他方のセグメントコイル（例えば、第２セグメントコイル１２０）の第１端部（同、１２３ａ）とをスロットＳＬ外で接続するコイル接続工程Ｓ１４と、を含む。
【０１０５】
このような製造方法によれば、セグメントコイルＳｃを固定子コア１１のスロットＳＬに挿入した後のセグメントコイルＳｃの成形が不要であるので、製造工数を低減でき、製造設備を簡略化できる。また、固定子コイル１２のコイルエンド部Ｃｅの軸方向終端部にセグメントコイルＳｃ同士の接続部が位置することになるため、目視検査が可能であり、かつ、物理的にアクセスが可能な回転電機１Ａを提供することができる。さらに、この製造方法は、導体板７０を打ち抜いて導体片７１を形成する打ち抜き加工工程Ｓ１１を含んでいるため、複雑な形状のコイルエンド部Ｃｅ（第２領域部１１２，１２２）を有するセグメントコイルＳｃを容易に形成することができる。
【０１０６】
また、この製造方法では、所定の厚みの導体板７０を打ち抜いて導体片７１を形成するため、導体片７１により形成されるセグメントコイルＳｃの厚みが、全体で均一となる。例えば、スロット内導体Ｃｓの厚みとコイルエンド部Ｃｅの厚みは、略同一となる。このように、厚みが全体で均一になるようにセグメントコイルＳｃを形成することにより、セグメントコイルＳｃの電気抵抗が局所的に大きくなることを防止できる。
【実施例２】
【０１０７】
図９Ａ〜図１０Ｂを参照して、本発明の実施例２について説明する。なお、図中、実施例１と同一もしくは相当部分には同一の記号を付し、相違点を主に説明する。図９Ａは実施例２の固定子１０を軸方向から見た部分平面図である。図９Ｂは実施例２の固定子１０をギャップ１９側から見た部分側面図である。図９Ｃは実施例２の固定子１０をギャップ１９側から見た部分側面図であり、引き出し部４００ｕ、４００ｗを有するセグメントコイル４１０ｕ、４１０ｗおよび第４レイヤＬ４に配置される第２セグメントコイル４２０ｕ、４２０ｗを省略した図である。
【０１０８】
本実施例２では、実施例１に係る回転電機１Ａにおける異なる２種類の相コイル１３（図１参照）が１つのスロット内に同居する構造の一例について説明する。また、異相スロットと同相スロットが周方向に並ぶコイルエンド部Ｃｅにおいても、各相コイル１３同士が干渉することなく、セグメントコイルＳｃを配置できる点に特徴があるため、その詳細構造を説明する。
【０１０９】
なお、本発明の波巻の１サイクルは基本的に同一レイヤに配置される。しかしながら、前述したように、各相コイル１３同士が干渉しないようするためには、同相コイルの周方向端部スロット（異相コイルと同居するスロット）においては、波巻の１サイクルの中で隣接レイヤに遷移する構成とする必要がある。これについても、以下に詳細構造を説明する。
【０１１０】
図９Ａは左から順に、Ｖ相スロット周方向端部ＳＬｖ２、ＶＵ相同居スロットＳＬｖｕ、Ｕ相スロット周方向一端部ＳＬｕ１、Ｕ相スロット周方向他端部ＳＬｕ２、ＵＷ相同居スロットＳＬｕｗ、Ｗ相スロット周方向端部ＳＬｗ１を示す。スロットＳＬｖｕは、異なる２種類の相コイル１３（Ｖ相コイル１３ＶとＵ相コイル１３Ｕ）が収容される異相スロットであり、スロットＳＬｕｗも同様に異なる２種類の相コイル１３（Ｕ相コイル１３ＵとＷ相コイル１３Ｗ）が収容される異相スロットである。スロットＳＬｖ２、ＳＬｕ１、ＳＬｕ２、ＳＬｗ１は、同じ種類の相コイル１３のみが収容される同相スロットである。図９Ｂ、図９Ｃも同様である。
【０１１１】
以下では、Ｕ相のセグメントコイルの符号には末尾に記号ｕを付記し、Ｗ相のセグメントコイルには記号ｗを付記する。なお、Ｕ相コイル１３Ｕ、Ｖ相コイル１３ＶおよびＷ相コイル１３Ｗの構成は同様であるので、Ｕ相コイル１３Ｕの配置構成を代表して説明する。
【０１１２】
図９Ａ〜図９Ｃに示すように、Ｕ相のＵ型コイル４３０ｕは、スロットＳＬｕ２の第４レイヤＬ４に直線部４３１ｕが配置され、スロットＳＬｕｗの第３レイヤＬ３に直線部４３２ｕが配置されている。Ｕ型コイル４３０ｕの連結部４３３ｕは、固定子コア１１のＩＩ端側に配置される。連結部４３３ｕには屈曲部８３５，８３６が設けられている。このため、連結部４３３ｕは、直線部４３１ｕから直線部４３２ｕに向かって周方向に延びるとともに径方向における位置が変化している。このため、直線部４３１ｕ，４３２ｕを径方向に隣接するレイヤ（第４レイヤＬ４および第３レイヤＬ３）のそれぞれに配置することができる。
【０１１３】
図９Ａ右図、図９Ｂ右図、図９Ｃ右図に、Ｕ相スロットとＷ相スロットが周方向に並ぶ構成を示す。固定子コア１１のＩ端側では、スロットＳＬｕ２の図示左側で隣接するスロット（不図示）の第４レイヤＬ４に配置される第１セグメントコイル４１０ｕの第２端部４１４ｕが、スロットＳＬｕ２の第３レイヤＬ３の軸線上に配置され、Ｕ字状のセグメントコイル４３０ｕ（以下、Ｕ型コイル。Ｕ型は図９Ｃ参照、詳細は後述）の直線部４３１ｕの先端部と径方向で隣り合うように配置される。第１セグメントコイル４１０ｕの第２端部４１４ｕとＵ型コイル４３０ｕの直線部４３１ｕの先端部とは、線状導電部４３５ｕおよび面状導電部４３６ｕの少なくとも一方によって電気的・機械的に接続される。
【０１１４】
また、固定子コア１１のＩ端側では、スロットＳＬｕ２の第３レイヤＬ３に配置される第１セグメントコイル３１０ｕの第２端部３１４ｕが、スロットＳＬｕｗの第２レイヤＬ２の軸線上に配置されている。第１セグメントコイル３１０ｕの第２端部３１４ｕは、Ｕ型コイル４３０ｕの直線部４３２ｕの先端部と径方向で隣り合うように配置され、線状導電部３３５ｕ、および面状導電部３３６ｕの少なくとも一方によって電気的・機械的に接続される。
【０１１５】
なお、上述した第４レイヤＬ４から第３レイヤＬ３へと遷移するＵ型コイル４３０ｕの配置構成と、第２レイヤＬ２から第１レイヤＬ１へと遷移するＵ型コイル２３０ｕの配置構成は同様であるため、Ｕ型コイル２３０ｕの配置構成の説明は省略する。
【０１１６】
これに対して、図９Ａ左図および図９Ｂ左図に、Ｖ相スロットとＵ相スロットが周方向に並ぶ構成を示す。固定子コア１１のＩＩ端側には、Ｉ字状のセグメントコイル３４０ｕ（以下、Ｉ型コイル。Ｉ型は図９Ｃ参照、詳細は後述）が配置される。Ｉ型コイル３４０ｕの接続端部３４１ｕは、スロットＳＬｕ１の第２レイヤＬ２の軸線上に配置され、接続端部３４２ｕは、スロットＳＬｖｕの第３レイヤＬ３の軸線上に配置される。接続端部３４１ｕは、スロットＳＬｕ１の第３レイヤＬ３に配置される第１セグメントコイル３１０ｕの第１端部３１３ｕに径方向で隣り合うように配置され、この第１端部３１３ｕに線状導電部３１５ｕおよび面状導電部３１６ｕの少なくとも一方によって電気的・機械的に接続される。接続端部３４２ｕは、スロットＳＬｖｕの第２レイヤＬ２に配置される第１セグメントコイル２１０ｕの第１端部２１３ｕに径方向で隣り合うように配置され、この第１端部２１３ｕに線状導電部２１５ｕおよび面状導電部２１６ｕの少なくとも一方によって電気的・機械的に接続される。
【０１１７】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、スロットＳＬｖｕの第４レイヤＬ４に配置されるセグメントコイル４１０ｕ、および、スロットＳＬｕ１の第１レイヤＬ１に配置されるセグメントコイル１１０ｕは、第１セグメントコイルと同様の構成であるが、直線部から軸方向に延びる引き出し部４００ｕ、１００ｕがそれぞれ形成されている。引き出し部４００ｕ、１００ｕは、インバータ装置等を備える外部回路（不図示）に配線（不図示）を介して接続される。
【０１１８】
ここで、Ｕ型コイル４３０ｕ、Ｉ型コイル３４０ｕの構成に関して詳しく説明する。図９Ｃに示すように、Ｕ型コイル４３０ｕは、Ｕ字状の導電部材であり、第１セグメントコイルおよび第２セグメントコイルと同様、導体板７０に対して打ち抜き加工が行われることにより、Ｕ字状の導体片が作製され、この導体片に対してプレス加工が行われることにより作製される。Ｕ型コイル４３０ｕは、周方向に隣接するスロットＳＬに挿入される一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕと、一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕの端部同士を連結する連結部４３３ｕと、を有する。一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕは、互いに平行となるように形成され、連結部４３３ｕは一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕに対して直交するように形成される。連結部４３３ｕには、一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕがスロットＳＬに挿入された状態において、一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕの径方向の位置が約１レイヤ分ずれるように、第１屈曲部８３５と第２屈曲部８３６が形成される。第１屈曲部８３５と第２屈曲部８３６の間には、一対の直線部４３１ｕ，４３２ｕに対して傾斜する傾斜部８３４が形成される。
【０１１９】
Ｉ型コイル３４０ｕは、Ｉ字状（矩形状）の導電部材であり、第１セグメントコイルおよび第２セグメントコイルと同様、導体板７０に対して打ち抜き加工が行われることにより、Ｉ字状の導体片が作製され、この導体片に対してプレス加工が行われることにより作製される。Ｉ型コイル３４０ｕは、周方向に隣接するスロットＳＬに挿入される一対の第１セグメントコイルのうち、一方の第１セグメントコイル３１０ｕの第１端部３１３ｕに接続される接続端部３４１ｕと、他方の第１セグメントコイル２１０ｕの第１端部２１３ｕに接続される接続端部３４２ｕと、を有する。一対の接続端部３４１ｕ，３４２ｕは、互いに平行となるように形成される。Ｉ型コイル３４０ｕには、一対の接続端部３４１ｕ，３４２ｕの径方向の位置が約１レイヤ分ずれるように、第１屈曲部８４５と第２屈曲部８４６が形成される。第１屈曲部８４５と第２屈曲部８４６との間には、一対の接続端部３４１ｕ，３４２ｕに対して傾斜する傾斜部８４４が形成される。
【０１２０】
このように、複数のセグメントコイルによって構成されるＵ相コイル１３Ｕの全体形状は、以下のようになる。Ｕ相コイル１３Ｕは、第４レイヤＬ４において、引き出し部４００ｕを始端として周方向一方（図示右方）に向かって波状に延在し（図９Ｂ左図）、Ｕ型コイル４３０ｕによって第４レイヤＬ４から第３レイヤＬ３に位置が変化（遷移）するとともに周方向他方（図示左方）へと折り返される（図９Ｃ右図）。Ｕ相コイル１３Ｕは、第３レイヤＬ３において、周方向他方（図示左方）に向かって波状に延在し、Ｉ型コイル３４０ｕによって第３レイヤＬ３から第２レイヤＬ２に位置が変化（遷移）するとともに周方向一方（図示右方）へと折り返される（図９Ｃ左図）。Ｕ相コイル１３Ｕは、第２レイヤＬ２において、周方向一方（図示右方）に向かって波状に延在し、Ｕ型コイル２３０ｕによって第２レイヤＬ２から第１レイヤＬ１に位置が変化（遷移）するとともに周方向他方（図示左方）へと折り返される。Ｕ相コイル１３Ｕは、第１レイヤＬ１において、周方向他方（図示左方）に向かって波状に延在し、引き出し部１００ｕを終端とする。
【０１２１】
したがって、Ｕ相の第４レイヤＬ４に位置する引き出し部４００ｕからＵ相コイル１３Ｕに流入する電流は、図９Ｂ左図の実線矢印に示すように、第４レイヤＬ４のセグメントコイル（４１０ｕ，４２０ｕ）を通って周方向一方（図示右方）に向かって流れる。続いて、図９Ｃ右図の実線矢印に示すように、第４レイヤＬ４のセグメントコイル４１０ｕ、およびＵ型コイル４３０ｕを通って第３レイヤＬ３の第１セグメントコイル３１０ｕに流れ、周方向他方（図示左方）へと折り返される。続いて、図９Ｃ右図の実線矢印に示すように、第３レイヤＬ３のセグメントコイル（３１０ｕ，３２０ｕ）を周方向他方（図示左方）に向かって流れる。続いて、図９Ｃ左図の実線矢印に示すように、第３レイヤＬ３のセグメントコイル３１０ｕ、およびＩ型コイル３４０ｕを通って第２レイヤＬ２に配置される第１セグメントコイル２１０ｕに流れ、周方向一方（図示右方）へと折り返される。続いて、図９Ｃ左図の実線矢印に示すように、第２レイヤＬ２に配置されるセグメントコイル（２１０ｕ，２２０ｕ）を周方向一方（図示右方）に向かって流れる。続いて、図９Ａ右図に示すＵ型コイル２３０ｕを通って第１レイヤＬ１の第１セグメントコイル１１０ｕに流れ、周方向他方（図示左方）へと折り返される。第１レイヤＬ１のセグメントコイル（１１０ｕ，１２０ｕ）を周方向他方（図示左方）に向かって流れる電流は、セグメントコイル１１０ｕの引き出し部１００ｕを通って外部回路に流れる。
【０１２２】
以上のように、Ｕ相コイル１３Ｕは、各レイヤ（Ｌ１〜Ｌ４）の波状コイル３１〜３４がＵ型コイル４３０ｕ、２３０ｕおよびＩ型コイル３４０ｕで接続されることにより構成される。なお、Ｖ相コイル１３ＶおよびＷ相コイル１３Ｗについても同様の構成である。
【０１２３】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ａおよび図９Ｂの相コイル１３の構成に対応する回路図である。図１０Ａは固定子１０を軸方向から見た状態の回路図を示し、図１０Ｂは固定子１０をギャップ１９側から見た状態の回路図を示す。図１０Ｂの塗りつぶし丸印「●」はセグメントコイルＳｃの接続部を模式的に表し、矢印は電流の向きを表す。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、第１セグメントコイルは実線で示し、第２セグメントコイル、Ｕ型コイルおよびＩ型コイルは破線で示す。
【０１２４】
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、本実施例では、Ｕ型コイル２３０ｕ、４３０ｕが、Ｕ相コイル１３Ｕの周方向一端側の折返し部を構成するために設けられ、Ｉ型コイル３４０ｕが、Ｕ相コイル１３Ｕの周方向他端側の折返し部を構成するために設けられている。
【０１２５】
異相スロットであるスロットＳＬｕｗにおいて、第４レイヤＬ４には、Ｗ相の第１セグメントコイル４１０ｗが配置され、第３レイヤＬ３にはＵ相のＵ型コイル４３０ｕの直線部４３２ｕが配置され、第２レイヤＬ２にはＷ相の第１セグメントコイル２１０ｗが配置され、第１レイヤＬ１にはＵ相のＵ型コイル２３０ｕの直線部２３２ｕが配置される。
【０１２６】
異相スロットであるスロットＳＬｕｗに配置される複数のＵ型コイル２３０ｕ，４３０ｕの直線部２３２ｕ、４３２ｕには、それぞれ同一方向の電流が流れる。したがって、異相スロット（スロットＳＬｕｗ）と同相スロット（スロットＳＬｕ２）との間に配置されるティース１５の周りには、同一相（Ｕ相）における電流が同一方向に集中して流れることになる。また、異相スロットであるスロットＳＬｕｗに配置される複数のセグメントコイル２１０ｗ，４１０ｗの第１領域部２１１ｗ、４１１ｗの直線部には、それぞれ同一方向の電流が流れる。したがって、異相スロット（スロットＳＬｕｗ）と同相スロット（スロットＳＬｗ１）との間に配置されるティース１５の周りには、同一相（Ｗ相）における電流が同一方向に集中して流れることになる。つまり、本実施例によれば、集中巻・分数スロットの電流分布を形成することができる。
【０１２７】
以上のとおり、本実施例２によれば、集中巻・分数スロット構成の回転電機１Ａにおける異相コイルが径方向に並ぶ位置において、各相コイル１３同士が干渉することを防止できる。本実施例２では、Ｕ型コイルの両端部がスロットＳＬ外においてレーザー溶接等により一対の第１セグメントコイルの第２端部のそれぞれに接続され、Ｉ型コイルの両端部がスロットＳＬ外において一対の第１セグメントコイルの第１端部のそれぞれに接続されることにより相コイル１３が形成される。つまり、本実施例によれば、極めて簡便に、セグメントコイルＳｃを配置し、セグメントコイルＳｃ同士を接続することができる。
【実施例３】
【０１２８】
図１１は、本発明の実施例３に係るインホイール型の電動ホイール１０００の断面模式図である。電動ホイール１０００は、ホイール１０２０の内部に上記実施例１，２で説明した外転型の回転電機１Ａを備える。回転電機１Ａの回転子２０は、回転子フレーム１０３０に接続されている。回転子フレーム１０３０は、接続部材１０４０によって、ホイール１０２０と接続されている。ホイール１０２０にはタイヤ１０１０が嵌め合わされている。ホイール１０２０および回転子２０がシャフト１０６０に対して回転自在に支持される。ホイール１０２０もしくは回転子フレーム１０３０はシャフト１０６０に軸受１０５０を介して接続されている。
【０１２９】
一方、回転電機１Ａの固定子１０は、支持部材（不図示）でシャフト１０６０に固定支持されており、支持部材には電気回路部７７０も搭載されている。電気回路部７７０は電力を固定子１０に供給し、回転子２０を回転させる。回転子２０の回転は回転子フレーム１０３０、および接続部材１０４０を介してホイール１０２０に伝達される。ホイール１０２０はシャフト１０６０を中心に回転する。
【０１３０】
体格を大きくすることなく、高効率化および高出力化が実現された上記実施例１，２で説明した回転電機１Ａを電動ホイール１０００に適用することで、電動ホイール１０００の大型化および製造コストの増加を招くことなく、高効率で信頼性の高い電動ホイール１０００を提供できる。
【０１３１】
電動ホイール１０００は、ギアを介すことなく、回転電機１Ａによってホイール１０２０を直接駆動する。ギアを介して回転電機のトルクをホイールに伝達する従来の電動ホイールでは、ギアを支持するため軸受等の部品が必要になるため、部品点数の観点で改善の余地があった。また、従来の電動ホイールでは、ギアの摩耗、騒音が大きいといった課題が発生していた。
【０１３２】
これに対して、上記実施例１，２で説明した回転電機１Ａを備えた電動ホイール１０００は、回転電機１Ａがギアを介さずにホイール１０２０と直結している。このため、ギアの摩耗を配慮したメンテナンスが不要になる上に、ギアから発生する騒音が無くなる。また、軸受の数を低減することができる。その結果、軸受の摩耗リスクを低減することができ、軸受のグリス交換等でのメンテナンス作業量も削減できる。また、ギアレス化により、電動ホイール１０００を小型軽量にすることが可能となる。これにより、いわゆるばね下荷重が軽減されるため、電動ホイール１０００の駆動性、操舵性が向上する。
【実施例４】
【０１３３】
上記実施例１〜３では、外転型の回転子を有する回転電機１Ａについて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、内転型の回転子を有する回転電機に適用してもよい。図１２は、内転型の回転子２０Ｂを有する回転電機１Ｂを軸方向から見た平面模式図である。回転電機１Ｂは、円筒状の固定子１０Ｂと、固定子１０Ｂの内側に配置される円筒状の回転子２０Ｂと、を有する。回転電機１Ｂの構成は、固定子１０Ｂと回転子２０Ｂの配置関係が、実施例１で説明した外転型の回転電機１Ａと逆になっているが、セグメントコイルＳｃの構成は、上記実施例１，２と同様であるので説明を省略する。
【実施例５】
【０１３４】
図１３を参照して、本発明の実施例５に係る車両１６００について説明する。図１３は、本実施例５に係る車両１６００の平面模式図である。本実施例５に係る車両１６００には、上記実施例４で説明した内転型の回転電機１Ｂが搭載される。車両１６００は、上記実施例４で説明した内転型の回転電機１Ｂと、バッテリ１６５０と、バッテリ１６５０の直流電力を交流電力に変換して、交流電力を回転電機１Ｂに供給する電力変換装置１６６０とを備えている。回転電機１Ｂは、支持部材１６１０により車体フレーム１６４０に固定支持されている。回転電機１Ｂの回転子２０Ｂは車軸１６３０に直結される。回転電機１Ｂのトルクは、ギアを介すことなく、車軸１６３０を介して車輪１６２０に伝達され、車輪１６２０が駆動される。
【０１３５】
車両１６００に搭載される回転電機１Ｂは、高効率化および高出力化が実現されているため、車両を直接駆動することができる。したがって、本実施例５によれば、上記実施例３と同様、ギアレス化に伴う効果を得ることができる。また回転電機１Ｂの体格を小さくできるので、ギアレス化との相乗効果により車両１６００の小型軽量化を図ることができる。
【０１３６】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
【０１３７】
（変形例１）
図１４を参照して本実施例の変形例１に係るセグメントコイルＳｃについて説明する。図１４は、変形例１に係る第１セグメントコイル１１０がスロット内に挿入される様子を示す図である。図１４に示すように、本変形例１に係る第１セグメントコイル１１０は、直線部８１１の周方向の両側部に、外方（周方向）に向かって突出する突起部６１が形成されている。図示しないが、第２セグメントコイル１２０にも突起部６１が形成されている。スロットＳＬには、セグメントコイルＳｃの突起部６１が嵌合する窪み６２が形成されている。
【０１３８】
これにより、スロットＳＬ内の所定位置までセグメントコイルＳｃが挿入されると、突起部６１と窪み６２とが嵌合し、セグメントコイルＳｃが位置決めされる。したがって、本変形例１によれば、スロットＳＬに対するセグメントコイルＳｃの位置決めを容易に行うことができる。また、突起部６１と窪み６２とが嵌合することにより、セグメントコイルＳｃの位置が保持されるため、溶接作業の際にセグメントコイルＳｃを固定するための治具が不要である。したがって、本変形例１によれば、コイル挿入工程Ｓ１３およびコイル接続工程Ｓ１４における工数の低減を図ることができる。なお、窪み６２は絶縁材７に設けてもよい。
【０１３９】
また、窪み６２は省略してもよい。この場合、突起部６１がスロットＳＬの内面に接触することにより、セグメントコイルＳｃがスロットＳＬから脱落することが防止され、任意の位置でセグメントコイルＳｃを保持させることができる。
【０１４０】
（変形例２）
図１４を参照して本実施例の変形例２に係るセグメントコイルＳｃについて説明する。図１４には、第１セグメントコイル１１０を軸方向から見た図が示されている。上記実施例では、第１セグメントコイル１１０に２か所の屈曲部が設けられる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。屈曲部は、３つ以上設けてもよい。図１４に示す第１セグメントコイル１１０は、基部８１２と周方向延設部８１３との間に、傾斜部８１８が形成されている。また、第１セグメントコイル１１０は、軸方向延設部８１４と第２端部１１４との間に、傾斜部８１９が形成されている。つまり、本変形例２では、基部８１２と傾斜部８１８との間、傾斜部８１８と周方向延設部８１３との間、軸方向延設部８１４と傾斜部８１９との間、および、傾斜部８１９と第２端部１１４との間のそれぞれに屈曲部が形成されている。
【０１４１】
一対の傾斜部８１８，８１９は互いに平行に形成される。基部８１２、周方向延設部８１３、軸方向延設部８１４および第２端部１１４は、それぞれ平行に配置される。第２端部１１４は、基部８１２に対して約１レイヤ分だけ径方向にずれた位置に配置される。なお、第２セグメントコイル１２０も同様の構成とすることができる。つまり、本変形例２に係る第１セグメントコイル１１０および第２セグメントコイル１２０の第２領域部１１２，１２２は、複数の屈曲部（本変形例では４つ）が形成されることにより、直線部８１１，８２１と第２端部１１４，１２４との間で径方向における位置が段階的に変化する。
【０１４２】
（変形例３）
上記実施例では、セグメントコイルの第２領域部が、径方向から見たときに階段状を呈する形状とされている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。セグメントコイルは、スロットＳＬ外において、隣接するセグメントコイルとの干渉を回避することが可能な形状であればよい。以下、第１スロットＳＬ１の第２レイヤＬ２に配置される第１セグメントコイル２１０ａ、および第２スロットＳＬ２の第１レイヤＬ１に配置される第１セグメントコイル１１０ｂを例に挙げて、セグメントコイルの変形例について説明する。
【０１４３】
（変形例３−１）
図１５Ａに示すように、第１セグメントコイル２１０ａは、第２領域部２１２ａが第１領域部２１１ａに対して傾斜して設けられていてもよい。第２領域部２１２ａは、直線部８１１から周方向に延びるだけでなく軸方向にも延びており、第２端部２１４ａを固定子コア１１の端面から離隔させている。本変形例３−１では、第２端部２１４ａの軸方向内側の端面と固定子コア１１の軸方向端面との間の距離Ｘａに対して、隣接する第１セグメントコイル１１０ｂの第２領域部１１２ｂの軸方向外側端面と固定子コア１１の軸方向端面との間の距離Ｘｂが、Ｘａ＞Ｘｂの関係を満足するように構成される。これにより、第１セグメントコイル２１０ａの第２端部２１４ａと固定子コア１１との間に、隣接する第１セグメントコイル１１０ｂの第２領域部１１２ｂを配置可能なスペースが確保される。
【０１４４】
セグメントコイルＳｃは、通電方向に直交する断面において、スロットＳＬ内に配置されるスロット内導体Ｃｓ（すなわち直線部８１１）の横幅（幅広部分の長さ）Ｌｓと、スロットＳＬ外に配置されるコイルエンド部Ｃｅ（例えば、第２領域部２１２ａ）の横幅（幅広部分の長さ）Ｌｅとが、同じになるように形成してもよいし、異なるように形成してもよい。コイルエンド部Ｃｅの配置スペースが限られている場合には、Ｌｓ＞Ｌｅとすることでコイルエンド部Ｃｅをコンパクトに構成することができ、回転電機１Ａの体格が大きくなることを抑制することができる。一方、コイルエンド部Ｃｅの配置スペースに余裕がある場合には、Ｌｓ＜Ｌｅとすることで、コイルエンド部Ｃｅのコイル断面積が増加するので、巻線抵抗ひいては銅損による発熱を低減することが可能となる。なお、上記実施例についても同様に、第２領域部の横幅と、直線部の横幅とが異なるように、セグメントコイルを形成してもよい。
【０１４５】
（変形例３−２）
図１５Ｂは、変形例３−２に係る第１セグメントコイル２１０ａの形状について示す図である。本変形例３−２に係る第１セグメントコイル２１０ａは、変形例３−１と同様、第２領域部２１２ａが第１領域部２１１ａに対して傾斜して設けられている。
【０１４６】
さらに、第２領域部２１２ａには、鋸歯状の凹凸部８２８が形成されている。凹凸部８２８は、複数の凸部が間隔をあけて形成されることで、凸部の間に凹部が形成される。これにより、セグメントコイル２１０ａのコイルエンド部Ｃｅを構成する第２領域部２１２ａの放熱面積が拡大するため、セグメントコイル２１０ａの冷却性能が向上する。
【０１４７】
（変形例３−３）
図１５Ｃは、変形例３−３に係る第１セグメントコイル２１０ａの形状について示す図である。本変形例３−３に係る第１セグメントコイル２１０ａは、変形例３−１と同様、第２領域部２１２ａが第１領域部２１１ａに対して周方向に傾斜して設けられている。
【０１４８】
さらに、第２領域部２１２ａには、ひだ状の凹凸部８２９が形成されている。凹凸部８２９は、複数の凸部が間隔をあけて形成されることで、凸部の間に凹部が形成される。これにより、セグメントコイル２１０ａのコイルエンド部Ｃｅを構成する第２領域部２１２ａの放熱面積が拡大するため、セグメントコイル２１０ａの冷却性能が向上する。
【０１４９】
（変形例４）
導電部（線状導電部、面状導電部）によって、第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとを接続する位置は、上記実施例に限定されない。
【０１５０】
（変形例４−１）
図１６Ａに示す例では、第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３の周方向の側部に沿って線状導電部１２７が形成されている。線状導電部１２７は、第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３の側部と、第１セグメントコイル１１０の第２端部１１４の径方向に向く幅広面とを接続している。線状導電部１２７は、例えば、径方向からレーザー、あるいは電子ビームを照射することにより形成される。
【０１５１】
（変形例４−２）
図１６Ｂに示す例では、第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３は、その先端に向かって横幅が狭くなるように形成され、第１端部１２３の外周部（周方向の両側部、および、軸方向の先端部）に沿って、複数の線状導電部１２５，１２７，１２８が形成されている。線状導電部１２５，１２７，１２８は、第２セグメントコイル１２０の第１端部１２３の外周部と、第１セグメントコイル１１０の第２端部１１４の径方向を向く幅広面とを接続している。線状導電部１２５，１２７，１２８は、例えば、径方向からレーザー、あるいは電子ビームを照射することにより形成される。
【０１５２】
このように、第１セグメントコイルと第２セグメントコイルとを接続する位置は、適宜、設定することができる。
【０１５３】
（変形例５）
上記実施例では、プレス加工により、セグメントコイル１１０の第２領域部１１２に屈曲部８１５，８１６が形成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第２領域部１１２は、直線部８１１から周方向一方に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成されていればよい。また、セグメントコイル１１０の第２領域部１１２は、打ち抜き加工により、階段形状（クランク形状）に形成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第２領域部１１２は、直線部８１１から周方向一方に向かって延びるとともに軸方向における位置が変化するように形成されていればよい。
【０１５４】
図１７に示す第１セグメントコイル１１０Ｙは、矩形平板状の素材に対して曲げ加工を施すことにより、第２領域部１１２が直線部８１１から周方向一方に向かって延びるとともに径方向および軸方向における位置が変化するように形成されている。このような変形例５によれば、上記実施例と同様、第１セグメントコイル１１０Ｙを固定子コア１１に組み付ける際、スロットＳＬ外において、隣接する第１セグメントコイル同士が干渉することを防止することができる。
【０１５５】
（変形例６）
上記実施例では、打ち抜き加工工程（Ｓ１１）とプレス加工工程（Ｓ１２）と、を個別に行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。セグメントコイルの製造方法では、打ち抜き加工およびプレス加工を同時行うことができる金型を用いることにより、打ち抜き加工工程（Ｓ１１）とプレス加工工程（Ｓ１２）を一工程とすることもできる。これにより、セグメントコイルの製造工数を低減することができる。
【０１５６】
（変形例７）
実施例５では、回転電機１Ｂによって車輪１６２０を直接駆動する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、回転電機１Ｂと車輪１６２０との間にギアを設けた車両１６００に対しても適用することができる。
【０１５７】
（変形例８）
上記実施例では、車両に回転電機１Ａ，１Ｂを適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、種々の電気機器に適用することができる。
【０１５８】
（変形例９）
上述した実施例では、回転電機１Ａ，１Ｂが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相コイル１３を備えている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。少なくとも位相が異なる２つ以上の相コイル（例えば、５相コイル）を備えた回転電機に本発明を適用してもよい。
【０１５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【０１６０】
１０，１０Ｂ…固定子、１１…固定子コア、１２…固定子コイル、１３…相コイル、１５…ティース、１５ａ…鍔部、１９…ギャップ（空隙）、２０，２０Ｂ…回転子、３１，３２，３３，３４…波状コイル、３８…山部、３９…谷部、１１５、１２５…線状導電部（導電部）、１１６、１２６…面状導電部（導電部）、６１…突起部、１Ａ，１Ｂ…回転電機、１１０…第１レイヤ第１セグメントコイル、１１１…第１領域部、８１１…直線部、８１０…突出部、１１３…第１端部、１１２…第２領域部、８１２…基部、８１３…周方向延設部、８１４…軸方向延設部、１１４…第２端部、８１５，８１６…屈曲部、１２０…第１レイヤ第２セグメントコイル、１２１…第１領域部、８２１…直線部、８２０…突出部、１２３…第１端部、１２２…第２領域部、８２２…基部、８２３…周方向延設部、８２４…軸方向延設部、１２４…第２端部、８２５，８２６…屈曲部、２３０、４３０…Ｕ型コイル（セグメントコイル）、３４０…Ｉ型コイル（セグメントコイル）、１００、４００…引き出し部、２１０…第２レイヤ第１セグメントコイル、２１２…第２領域部、２１４…第２端部、３１０…第３レイヤ第１セグメントコイル、３１２…第２領域部、３１４…第２端部、８２８…凸部、４１０…第４レイヤ第１セグメントコイル、４１２…第２領域部、４１４…第２端部、８２９…凸部、１０００…電動ホイール、１０２０…ホイール、１６００…車両、１６２０…車輪、１６５０…バッテリ、１６６０…電力変換装置、Ｃｅ…コイルエンド部（スロット外導体）、Ｃｓ…スロット内導体、Ｌｅ…横幅、Ｓｃ…セグメントコイル、ＳＬ…スロット
【要約】
【課題】体格を大きくすることなく、回転電機の効率および出力を向上させる。
【解決手段】回転電機は、固定子コアのスロット内において径方向に一列に並ぶ複数のレイヤのそれぞれに配置される複数のセグメントコイルを有する。セグメントコイルは、スロット内に配置される直線部、および直線部の一端側からスロット外に突出する突出部を有する第１領域部１１１，１２１と、直線部の他端側のスロット外において、直線部の他端側から周方向一方に向かって延びるとともに径方向における位置が変化するように形成される第２領域部１１２，１２２と、を有する。所定スロット内の所定レイヤに配置される第１セグメントコイル１１０の第２領域部１１２の先端部は、上記所定スロットに隣接するスロット内の上記所定レイヤに配置される第２セグメントコイル１２０の第１領域部１２１の先端部と径方向で隣り合うように配置され、接続される。
【選択図】図２Ｂ【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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