JP4186872B2

JP4186872B2 - ４層型セグメント順次接合ステータコイル及びその製造方法

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Publication number: JP4186872B2
Application number: JP2004153561A
Authority: JP
Inventors: 請司香田; 瀬口　　正弘
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Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2008-11-26
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Description

本発明は、Ｕ字状の絶縁被覆導体線からなるセグメントをスロット挿通後、一方側のコイルエンドで順次接合して構成したセグメント順次接合ステータコイルとその製造方法に関する。

Ｕ字状の絶縁被覆導体線からなるセグメントをスロット挿通後、一方側のコイルエンドで順次接合して構成したセグメント順次接合ステータコイルをもつ車両用回転電機において提案されている。

たとえば、本出願人の出願になる特許文献１は、図９に示すようにスロットの径方向に順番に配置された１〜４層の導体収容位置のうち１、４層に挿通される大セグメントと、２、３層に挿通される小セグメントとを重ね、図１０に示すように大セグメントを波巻き状に、小セグメントを重ね巻き状に結線して構成して、互いに逆方向に周回する二つの部分コイルを形成し、これら二つの部分コイルを接続して電機子コイルの一つの相コイル（相巻線）を構成することを提案している。

以下の各図の巻線図において、同一スロットの各導体収容位置のうち左側に図示された導体収容位置は、右側に図示された導体収容位置よりも径方向内側に存在するものとする。また、各導体収容位置は呼称を簡単化するために「層」とも呼ぶ。したがって、図８に示される一つの相コイルは、第１、第２の部分コイルにより構成されており、両部分コイルの最初のスロット収容導体（スロット導体部とも言う）は、７１番スロットの１層と２層とに収容され、両部分コイルの最終のスロット収容導体は８番スロットの３、４層に収容されていることがわかる。これにより、二つの部分コイルを並列接続して一つの相コイルを構成することができる。

また、特許文献２は、図１１に示すようにスロットの径方向１〜４層の導体収容位置のうち１、２層に挿通される波巻き状のセグメントにより互いに逆方向に周回する第１、第２の小部分コイルを構成し、同じく３、４層に挿通される波巻き状のセグメントにより互いに逆方向に周回する第３、第４の小部分コイルを構成し、これら４つ部分コイルの直並列接続により、２つの部分コイルを並列接続して一つの相コイルを構成することができる。

以下、上記特許文献１、２に示した各スロットの径方向に隣接する４つの導体収容位置（層）に導体が配置されるセグメント順次接合ステータコイルを４層型セグメント順次接合ステータコイルとも称するものとする。

ただし、スロットに４の整数倍の導体収容位置（層）を設け、複数の４層型セグメント順次接合ステータコイルを複数径方向に積層して接続したものも当然、この４層型セグメント順次接合ステータコイルに含まれるものとする。
特開2000-092766号公報特開2002-58189号公報これらの４層型セグメント順次接合ステータコイルは、セグメントの端部を一括接合できるためにスロットを略一杯に占有する平角線を用いてステータコイルを構成することができ、スロット占積率に優れ、コイルエンドの膨れが小さく、かつ、コイルエンドにおける冷却性が従来のものに比して格段に優れたステータコイルを実現することができ、小型で大出力の車両用回転電機を実現できる特長を有している。

しかしながら、上記した特許文献１のセグメント順次接合ステータコイルは、コイルエンドにおける導体配列構造が複雑であり、製造作業が難しいという問題があった。また、各スロットの４つの導体収容位置（層）の導体（スロット導体部）がそれぞれ異なる電位をもつため、高電圧化を行う場合にはスロット内の層間電気絶縁に気を遣う必要があった。更に、図１２、図１３に示すように、異なる電位の小セグメントと大セグメントとが頭部コイルエンド及び端部コイルエンドにて交差するため、高電圧化を行う場合にはスロット内の層間電気絶縁及びコイルエンドにおける層間電気絶縁に気を遣う必要があった。たとえば、図１２、図１３に示すように、端部コイルエンドにおいて、セグメントの脚部の端部は、３枚の層間絶縁用の絶縁紙により絶縁分離し、これによりコロナ放電防止を行う必要が生じた。

これは、図９〜図１１に示すように周方向に隣接する２つのスロットが異なる相のスロット導体部を収容する形式の他、同一相のスロット導体部が周方向に隣接する複数のスロット（以下、同相スロットとも呼ばれる）に収容される相コイルにより構成されるステータコイルにおいても同じである。

また、この問題は、図１１に示す特許文献２の場合も同じであった。つまり、セグメント順次接合ステータコイルでは、スロットの各導体収容位置（層）は互いに異なる電位をもち、とりわけコイルエンドにおいて大きな相間電圧が印加される異相導体が交差するため、高電圧化するには層間絶縁を強化する必要があった。

なお、特許文献１のセグメント順次接合ステータコイルにおいて、スロットに６つの導体収容位置（層）を設け、１、６層を挿通する大セグメントと、３、４層を挿通する小セグメントと、２、５層を挿通する中セグメントを設けた６層型順次接合ステータコイルも考えられ、更には、８層型セグメント順次接合ステータコイルや１０層型セグメント順次接合ステータコイルを理論的には考えられるが、セグメントの種類が増加し、コイルエンドの膨らみが大きくなるという重大な欠点をもつため、４層型セグメント順次接合ステータコイルに比べて実用化において劣っている。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、大きな断面積をもつ平角線を用いるにもかかわらず製造性に優れ、かつコイルエンドの軸方向の膨らみを抑え、かつ電気絶縁性に優れた４層型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特徴としている。

第１発明の４層型セグメント順次接合ステータコイルは、一対の脚部が互いに略１磁極ピッチ離れたスロットの１層及び４層に個別に挿通されるＵ字状の大セグメントと、一対の脚部が互いに略１磁極ピッチ離れたスロットの２層及び３層に個別に挿通されるＵ字状の小セグメントとを順次接合してステータコアを１回周回する同一相の部分コイルを偶数個有し、同一相の前記各部分コイルは、互いに接続されて所定相の相コイルを構成する４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記大セグメント及び前記小セグメントは、所定のスロットの１層と２層とに挿通されるとともに周方向一方側に曲げられる１対の脚部と、前記所定のスロットから周方向他方側に略１磁極ピッチ離れた同一のスロットの３層と４層とに挿通される１対の脚部とを有し、前記部分コイルは、同一相の各スロットの互いに隣接する二つの層に一方の脚部が収容された前記大セグメント及び小セグメントにより構成された波巻きコイルからなる第１の部分コイルと、同一相の前記各スロットの互いに隣接する残りの二つの層に他方の脚部が収容された前記大セグメント及び小セグメントにより構成された波巻きコイルからなる第２の部分コイルとを有し、前記第１の部分コイル及び前記第２の部分コイルは、並列接続されていることを特徴とする。

すなわち、この発明は、スロットの１、４層を挿通する大セグメントと、スロットの２、３層を挿通する小セグメントとを用い、頭部コイルエンドにて大セグメントのＵ字状の頭部は、小セグメントのＵ字状の頭部を囲んで曲設されてなる４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、一方の脚部対が互いの同一のスロットの１、２層に挿通され、他方の脚部対が他の互いに同一のスロットの３、４層に挿通される大セグメントと小セグメントとを実質的に並列で同一電位となるように、各大セグメント及び小セグメントを順次接続してステータコアを一回周回する部分コイルを構成した点をその特徴としている。

このようにすれば、４層型セグメント順次接合ステータコイル構造の利点を生かしつつ、下記の更なる効果を奏することができる。まず、同スロットの１、２層の導体部分（スロット導体部）は同一電位となるためこれらの間の電気絶縁の確保を考える必要がなく、同スロットの３、４層の導体部分（スロット導体部）は同一電位となるためこれらの間の電気絶縁の確保を考える必要がない。次に、頭部コイルエンドにおいても、同スロットの１、２層から出た大セグメントの頭部と小セグメントと頭部とは同一電位となるためこれらの間の電気絶縁の確保を考える必要がなく、同スロットの３、４層から出た大セグメントの頭部と小セグメントと頭部とは同一電位となるためこれらの間の電気絶縁の確保を考える必要がない。更に、端部コイルエンドにおいても、同スロットの１、２層から出た大セグメントの脚部の端部と小セグメントと脚部の端部とは同一電位となるためこれらの間の電気絶縁の確保を考える必要がなく、同スロットの３、４層から出た大セグメントの脚部の端部と小セグメントと脚部の端部とは同一電位となるためこれらの間の電気絶縁の確保を考える必要がない。

つまり、スロット及び両コイルエンドにおいて、１、２層間の層間絶縁と、３、４層間の層間絶縁を考慮せず、ただ、２、３層間の層間絶縁のみを確保すれば高電圧化が可能となり、電気絶縁性向上のための作業性が大幅に向上する。これに対して、上記した従来の４層型セグメント順次接合ステータコイルでは、スロット及び両コイルエンドにおいて、１、２層間の層間絶縁と、３、４層間の層間絶縁と、２、３層間の層間絶縁とを確保しなければ、高電圧化特にコロナ放電による電気絶縁劣化を防止することが困難である。

また、この発明によれば、スロットから端部コイルエンド側に飛び出した両セグメントの脚部の端部の周方向曲げ加工において、１、２層を３、４層に対して反対方向へ１磁極ピッチ相対回動するだけでよく、従来の４層型セグメント順次接合ステータコイルのように、１、３層を２、４層に対して反対方向へ１磁極ピッチ相対回動する方式と比較して、回動用リングを１対用意するだけでよく、製造が大幅に簡単となり、できあがった端部コイルエンドの形状も簡素となる。更に、４層型セグメント順次接合ステータコイルでは、端部コイルエンドにおいて、接合のためにセグメントの先端の絶縁被覆が除去されている。したがって、容易に径方向に隣接する４つの層のセグメントの先端を接合することにより各セグメントごとに並列接続されることになり、これにより互いに隣接して並列配置される各２つのセグメントの電位ばらつきを減らすことができる。

結局、スロット内、頭部コイルエンド及び端部コイルエンドにおいて、層方向に隣接する２導体が実質的に一つの導体とみなすことができるため、形状の簡素化と電気絶縁性の向上とを図ることができるわけである。なお、同一相の各部分コイルは、任意のパターンで直列又は並列に接続することができる。

好適な態様において、所定のスロットの１、２層から出た前記大セグメント及び小セグメントの脚部は、前記所定のスロットから略１磁極ピッチ離れたスロットの３、４層から出た前記大セグメント及び小セグメントの脚部に、端部コイルエンドにて接合されることを特徴としている。このようにすれば、端部コイルエンドにおいて、互いに径方向隣接する各大セグメントの脚部と各小セグメントの脚部とをそれぞれ接合することができるので、径方向に隣接する大セグメントと小セグメントとの電位、電流のばらつきを低減することができる。

好適な態様において、前記第１の部分コイルの最初の前記大セグメント及び小セグメントは、前記第２の部分コイルの最初の前記大セグメント及び小セグメントとともに同一スロットに挿通されることを特徴としている。このようにすれば、第１の部分コイルと第２の部分コイルとを並列接続する場合に、部分コイル間接続用の渡り線の配線が簡素となる。

好適な態様において、前記相コイルは、互いに周方向に隣接する同一相用の複数のスロットにそれぞれ収容された偶数個の前記部分コイルを接続してなることを特徴としている。すなわち、この態様によれば、同一相のスロット導体部が周方向に隣接する複数のスロット（以下、同相スロットとも呼ばれる）に収容される形式のステータコイルにおいて、上記と同様の効果を奏することができる。

好適な態様において、前記同一相用のスロットは、互いに周方向に隣接してｍ（ｍは１以上の自然数）個配置され、前記スロットは、４ｎ層（ｎは２以上の自然数）の導体収容位置をもち、前記相コイルは、前記４ｎ層の導体収容位置を４層づつそれぞれ占有する合計２ｎｍ個の前記部分コイルを接続してなる。このようにすれば、コイルエンドの膨らみを抑止しつつ多数の部分コイルを直列又は並列に接続して相コイルを構成することができる。

好適な態様において、複数の前記部分コイルを直列又は並列接続する異形の渡り線用セグメントを有することを特徴としている。このようにすれば、径方向あるいは周方向に配列された複数の部分コイルを簡単に直列又は並列に接続することができる。

好適な態様において、前記大セグメント及び小セグメントのＵ字状の頭部からなる頭部コイルエンドは、前記１、２層の脚部につらなる導体部分を前記３、４層の脚部に連なる導体部分から分離する絶縁紙をもち、前記１層の脚部につらなる導体部分を前記２層の脚部に連なる導体部分から分離する絶縁紙をもたず、前記３層の脚部につらなる導体部分を前記４層の脚部に連なる導体部分から分離する絶縁紙をもたないことを特徴としている。これにより、簡素な構造で製造性に優れた高電圧の４層型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。

好適な態様において、前記大セグメント及び小セグメントの脚部の端部からなる端部コイルエンドは、前記１、２層の脚部を前記３、４層の脚部から分離する絶縁紙をもち、前記１層の脚部を前記２層の脚部から分離する絶縁紙をもたず、前記３層の脚部を前記４層の脚部から分離する絶縁紙をもたないことを特徴としている。これにより、簡素な構造で製造性に優れた高電圧の４層型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。

この４層型セグメント順次接合ステータコイルの製造方法によれば、大セグメントと小セグメントのペアを用いて４層型セグメント順次接合ステータコイルを構成するに際して、脚部展開前の前記大セグメントの一対の脚部をスロットの１、４層に挿通し、脚部展開前の前記小セグメントの一対の脚部をスロットの２、３層に挿通し、前記１層から出た前記脚部と前記２層から出た前記脚部との脚部ペアに対して、前記３層から出た前記脚部と前記４層から出た前記脚部との脚部ペアを周方向へ１磁極ピッチ周方向へ相対回動させるため、製造方法を簡素化することができる。

本発明の４層型セグメント順次接合ステータコイルの好適な態様を以下の実施例により具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を他の技術の組み合わせにより構成してもよいことは明白である。なお、以下の実施例にて用いた巻線図において、点線は裏側のコイルエンドを示し、実線は表側のコイルエンドを示す。ただし、これらの巻線図では特に説明しない限り、三つの相コイルのうち一相の相コイルだけを示す。

この実施例の４層型セグメント順次接合ステータコイルは、ロータの磁極数が１２であり、図１に示すようにステータコアが１０８個のスロットを有する三相回転電機に用いられている。すなわち、１磁極あたり９スロットが割り当てられ、１相１磁極あたり３スロットが割り当てられている。したがって、周方向に隣接する３スロットが同相となっており、以下、同相３スロット構成と呼ぶ。各スロットは、径方向に４つの導体収容位置（層）をもち、径方向内側から１層Ｓ１、２層Ｓ２、３層Ｓ３、４層Ｓ４と称する。各層にはそれぞれ一本の絶縁被覆平角線が配置されている。

各スロットの各層には、大セグメント２３１と小セグメント２３５とが挿入されている（図２参照）。更に説明すると、大セグメント２３１は、スロットから飛び出して頭部コイルエンドを構成するＵ字状の頭部２３２と、頭部２３２に連なる一対の脚部の端部２３３、２３４ともち、脚部の端部２３３、２３４はスロットから飛び出して周方向に曲げられて端部コイルエンドを構成している。同じく、小セグメント２３５は、スロットから飛び出して頭部コイルエンドを構成するＵ字状の頭部２３６と、頭部２３６に連なる一対の脚部の端部２３７、２３８ともち、脚部の端部２３７、２３８はスロットから飛び出して周方向に曲げられて端部コイルエンドを構成している。なお、脚部のうちスロット内の部分はスロット導体部２３９と呼ばれ、脚部はスロット導体部と脚部の端部とからなる。以下、脚部の端部を略称して単に端部とも称する。

大セグメント２３１の一対のスロット導体部２３９は互いに９スロットピッチ離れた１層Ｓ１と４層Ｓ４に個別に収容され、同じく、小セグメント２３５一対のスロット導体部２３９は互いに９スロットピッチ離れた２層Ｓ２と３層Ｓ３に個別に収容されている。ここで重要な点は、第ｈ（ｈは１〜１０８の自然数）番目のスロットの１層Ｓ１に所定の大セグメント２３１のスロット導体部２３９が収容され、大セグメント２３１のもう一つのスロット導体部２３９が第ｈ＋９番目のスロットの４層Ｓ４に収容されている場合、この第ｈ番目のスロットの２層Ｓ２にスロット導体部２３９が収容される所定の小セグメント２３５のもう一つのスロット導体部２３９は第ｈ＋９番目のスロットの３層Ｓ３に収容される点にある。この実施例の更に他の特徴は、これら二つの平行配置された大セグメント２３１と小セグメント２３５とのペアには同一電位が印加される点にある。すなわち、この実施例では、径方向に隣接する一つの大セグメント２３１と小セグメント２３５とのペアは、同一相の同じ二つのスロットの互いに隣接する導体収容位置（層）を占有する。

更に、これら大セグメント２３１と小セグメント２３５とのペアは、端部の先端同士が順次接合されてステータコアを一周する部分コイルを構成する。したがって、この実施例の一つの部分コイルは各スロットの４つの導体収容位置（層）のうちの二つ層たとえば１層Ｓ１、２層Ｓ２を占有するか、あるいは３層Ｓ３、４層Ｓ４を占有する。各スロットは、それぞれ４つの層をもつので、結局、互いに１磁極ピッチ離れた１２個のスロットにそれぞれ波巻きコイルからなる二つの部分コイルが収容され、各部分コイルは大セグメント２３１と小セグメント２３５とのペアを６ペア並列状態にて有する。

これら、部分コイルの配置を図３を参照して説明する。図３は、同相３スロットのうち反時計方向最も端のスロットすなわち同相３スロットの同相１番目のスロットに収容される部分コイル３０１、３０２を示す。部分コイル３０１は、始端であるＵ１から始まって反時計方向に一周してその終端である中１にて終わる。同じく、部分コイル３０２は、始端であるＵ２から始まって時計方向に一周してその終端である中２にて終わる。なお、始端と終端とを逆としてもよい。

同じく、図３では図示省略したが、同相３スロットのうち中央のスロットすなわち同相３スロットの同相２番目のスロットにも２つの部分コイルが収容され、同相３スロットのうち時計方向最も端のスロットすなわち同相３スロットの同相３番目のスロットにも２つの部分コイルが収容されて、図３と同様に配線されている。

結局、各スロットには合計６個の部分コイルが収容されている。これら６個の部分コイルは並列又は直列に接続して種々の直列ターン数をもつ相コイルを構成することができる。なお、各相コイルを直列接続するには、一つの部分コイルの終端を次の部分コイルの始端に接続すればよい。

この実施例では、同じスロットに収容される二つの部分コイル、たとえば図３に示す二つの部分コイル３０１、３０２は並列接続される。このようにすればスロット内で径方向に隣接する２層Ｓ２、３相Ｓ３のスロット導体部２３９間の電位差を低減することができる。

第１番スロットの１層Ｓ１、２層Ｓ２から出て反時計方向へ略半磁極ピッチだけ曲げられた大セグメント２３１の端部２３３及び小セグメント２３５の端部２３７と、第１０番スロットから出て反時計方向へ略半磁極ピッチだけ曲げられた大セグメント２３１の端部２３４及び小セグメント２３５の端部２３８との接合を図４、図５に示す。２４０は溶接部分であり、端部２３３、２３７の先端同士が径方向に接合され、端部２３７、２３８の先端同士が径方向に接合され、端部２３８、２３４の先端同士が径方向に接合されている。このようにすれば、これらの溶接作業やその後の各端部の電気絶縁において、これらの４つの端部からなる端部群は同一電位であり、溶接作業や電気絶縁維持に気を遣う必要がない。

また、大セグメント２３１及び小セグメント２３５は、それらの周方向に未だ曲げられていない脚部をスロットに挿通し、その後、スロットから飛び出したＳ１層の脚部の端部とＳ２層の脚部の端部とを第一のリングで保持し、スロットから飛び出したＳ３層の脚部の端部とＳ４層の脚部の端部とを第一のリングと同軸の第二のリングで保持し、これらリングを１磁極ピッチ相対回動して端部２３３、２３７を端部２３８、２３４に対して１磁極ピッチ周方向へ曲げればよく、従来のように各層の脚部の端部を個別に保持する４つのリングを相対回動させる必要がなく、脚部曲げ作業が格段に容易となる。

他の実施例を図６に示す巻線図を参照して説明する。図６は、同相２スロット形式のステータコアにおいて、互いに周方向に隣接する二つの同相スロットの部分コイルを直列接続した例を示す。同相第１スロットには部分コイル３０１、３０２が収容され、同相第２スロットには部分コイル３０３、３０４が収容され、部分コイル３０１の終端は部分コイル３０３の始端に異形セグメント１００１により接続される。同じく、部分コイル３０２の終端は部分コイル３０４の始端に異形セグメント１００２により接続される。これにより、多数の同相スロットを設ける場合においても問題なくそれらを好適には実線で示す頭部コイルエンドに属する異形セグメントで直列渡り接続を行うことができることがわかる。もちろん、同様に各同相スロットの部分コイルを並列接続することもできる。

他の実施例を図７に示す巻線図を参照して説明する。図７は、同相１スロット形式のステータコアにおいて、各スロットに８つの導体収容位置（層）Ｓ１〜Ｓ８を設け、１層Ｓ１、２層Ｓ２、３層Ｓ３、４層Ｓ４により径内側部分コイル群を構成し、５層Ｓ５、６層Ｓ６、７層Ｓ７、８層Ｓ８により径外側部分コイル群を構成したものである。実施例１で既述したように、径外側部分コイル群は二つの部分コイル３０１、３０２を有し、同様に、径内側部分コイル群は二つの部分コイル３０１’、３０２’を有する。また、部分コイル３０１の終端は部分コイル３０１’の始端に異形セグメント２００１により接続される。同じく、部分コイル３０２の終端は部分コイル３０２’の始端に異形セグメント２００２により接続される。これにより、スロットに多数の層を設ける場合でも問題なく異形セグメントで直列渡り接続を行うことができることがわかる。もちろん、同様に各部分コイルを並列接続することもできる。

（変形態様）
各実施例の変形態様を図８を参照して説明する。この変形態様では、端部側コイルエンドにおいて、２層Ｓ２と３層Ｓ３との間の径方向位置に円筒状に絶縁紙４０を配置したものである。ただし、端部コイルエンドの１層Ｓ１と２層Ｓ２との間の径方向位置、並びに、端部コイルエンドの３層Ｓ３と４層Ｓ４との間の径方向位置には絶縁紙は配置されない。このようにすれば、簡単に高電圧化の際の端部コイルエンドにおけるコロナ放電を防止することができる。また、同様に、頭部コイルエンドにおいても、２層Ｓ２と３層Ｓ３との間の径方向位置に円筒状に絶縁紙４０を配置するだけで頭部コイルエンドにおける高電圧化の際のコロナ放電を良好に防止することができる。

更に、上記した各部分コイルは、種々の渡り線を用いて直列又は並列接続されて所望の直列ターン数をもつ相コイルを構成することができる。

第二発明を説明するための実施例を図１４、図１５を参照して以下に説明する。

各スロットは８層の導体収容位置（層）Ｓ１〜Ｓ８をもつ。第１セグメント群の大セグメントの一対の脚部はあるスロットｘのＳ１とスロットｘから１磁極ピッチ離れたスロットのＳ４とに個別に挿通される。第１セグメント群の小セグメントの一対の脚部はスロットｘのＳ２とスロットｘから１磁極ピッチ離れたスロットのＳ３とに個別に挿通される。導体収容位置（層）Ｓ１〜Ｓ４を挿通する大セグメントと小セグメントは第１セグメント群を構成し、第１セグメント群のすべての脚部は図１４に示すようにたとえば時計方向に曲げられている。

これに対して、第２セグメント群の大セグメントの一対の脚部はあるスロットｘのＳ５とスロットｘから１磁極ピッチ離れたスロットのＳ８とに個別に挿通される。第２セグメント群の小セグメントの一対の脚部はスロットｘのＳ６とスロットｘから１磁極ピッチ離れたスロットのＳ７とに個別に挿通される。導体収容位置（層）Ｓ５〜Ｓ８を挿通する大セグメントと小セグメントは第２セグメント群を構成し、第２セグメント群のすべての脚部は第１セグメント群の脚部と反対方向に曲げられている。

第一セグメント群の脚部と第二セグメント群の脚部との接合を図１５を参照して説明する。
第１の大セグメントの一つの脚部２３３、第１の小セグメントの一つの脚部２３７、第２の小セグメントの一つの脚部２３８、第２の大セグメントの一つの脚部２３４が、図示しない所定スロットのＳ１〜Ｓ４から出て時計方向へ曲げられている。これらのセグメントは第一セグメント群に属する。
同じく、第３の大セグメントの一つの脚部２３３、第３の小セグメントの一つの脚部２３７、第４の小セグメントの一つの脚部２３８、第４の大セグメントの一つの脚部２３４が、上記図示しない所定スロットから１磁極ピッチ時計方向に離れた同一のスロットのＳ５〜Ｓ８から出て反時計方向へ曲げられている。これらのセグメントは第二セグメント群に属する。

つまり、同一スロットから出た第１セグメント群の４本の脚部２３３、２３７、２３８、２３４はスロットから出た後、時計方向へ曲げられ、同一スロットから出た第２セグメント群の４本の脚部２３３、２３７、２３８、２３４は、スロットから出た後、反時計方向へ曲げられる。

第１セグメント群の４本の脚部２３３、２３７、２３８、２３４と、第２セグメント群の４本の脚部２３３、２３７、２３８、２３４とを図１４に示すように溶接して合計７つの接合部２４０を形成する。この第１セグメント群の４本の脚部２３３、２３７、２３８、２３４と、第２セグメント群の４本の脚部２３３、２３７、２３８、２３４との溶接を順次繰り返して、ステータコアを一周する一つの波巻コイルを構成する。したがって、毎相毎極１スロットの構成では、Ｓ１〜Ｓ８の層をもつ各スロットに２つの波巻コイルが巻装される。毎相毎極ｍスロットとすると、合計２ｍ個の波巻コイルを１相当たり形成することができる。これら各波巻コイルを接続してステータコイルの一つの相コイルを構成することができる。

この態様では、互いに隣接する４層の脚部同電位を与えることができる上、曲げ方向がそろっているため端部側における曲げ加工が簡単となり、極低ターン数への対応を容易に実現することができる。

実施例１の車両用セグメント順次接合ステータコイルが巻装されるステータコアの部分断面図である。実施例１で用いる大セグメントと小セグメントとの一つのペアを示す模式斜視図である。実施例１のステータコイルを説明するための巻線図である。実施例１の端部コイルエンドにおけるセグメント接合状態を示す側面図である。図４の平面図である。実施例２のステータコイルを説明するための巻線図である。実施例３のステータコイルを説明するための巻線図である。変形態様の端部コイルエンドを示す模式断面図である。従来の４層型セグメント順次接合ステータコイルに用いる大セグメントと小セグメントとのペアを示す模式斜視図図である。従来の波巻きー重ね巻き方式の４層型セグメント順次接合ステータコイルを示す巻線展開図である。従来の波巻き方式の４層型セグメント順次接合ステータコイルを示す巻線展開図である。従来の高電圧４層型セグメント順次接合ステータコイルの模式斜視図である。図１３の模式断面図である。実施例４の４層型セグメント順次接合ステータコイルに用いる大セグメントと小セグメントとのペアを示す模式斜視図図である。実施例４の端部コイルエンドにおけるセグメント接合状態を示す側面図であるである。

符号の説明

Ｓ１〜Ｓ８スロット導体収容位置（層）
４０絶縁紙
１００１異形セグメント
１００２異形セグメント
２００１異形セグメント
２００２異形セグメント
２３１大セグメント
２３２頭部
２３３脚部
２３４脚部
２３５小セグメント
２３６頭部
２３７脚部
２３８脚部
２３９スロット導体部
３０１部分コイル
３０２部分コイル
３０３部分コイル
３０４部分コイル

Claims

一対の脚部が互いに略１磁極ピッチ離れたスロットの１層及び４層に個別に挿通されるＵ字状の大セグメントと、一対の脚部が互いに略１磁極ピッチ離れたスロットの２層及び３層に個別に挿通されるＵ字状の小セグメントとを順次接合してステータコアを１回周回する同一相の部分コイルを偶数個有し、同一相の前記各部分コイルは、互いに接続されて所定相の相コイルを構成する４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記大セグメント及び前記小セグメントは、
所定のスロットの１層と２層とに挿通されるとともに周方向一方側に曲げられる１対の脚部と、
前記所定のスロットから周方向他方側に略１磁極ピッチ離れた同一のスロットの３層と４層とに挿通される１対の脚部と、
を有し、
前記部分コイルは、
同一相の各スロットの互いに隣接する二つの層に一方の脚部が収容された前記大セグメント及び小セグメントにより構成された波巻きコイルからなる第１の部分コイルと、
同一相の前記各スロットの互いに隣接する残りの二つの層に他方の脚部が収容された前記大セグメント及び小セグメントにより構成された波巻きコイルからなる第２の部分コイルと
を有し、
前記第１の部分コイル及び前記第２の部分コイルは、並列接続されていることを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
所定のスロットの１、２層から出た前記大セグメント及び小セグメントの脚部は、
前記所定のスロットから略１磁極ピッチ離れたスロットの３、４層から出た前記大セグメント及び小セグメントの脚部に、端部コイルエンドにて接合されることを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記第１の部分コイルの最初の前記大セグメント及び小セグメントは、
前記第２の部分コイルの最初の前記大セグメント及び小セグメントとともに同一スロットに挿通されることを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項３記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記相コイルは、
互いに周方向に隣接する同一相用の複数のスロットにそれぞれ収容された偶数個の前記部分コイルを接続してなることを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項４記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記同一相用のスロットは、互いに周方向に隣接してｍ（ｍは１以上の自然数）個配置され、
前記スロットは、４ｎ層（ｎは２以上の自然数）の導体収容位置をもち、
前記相コイルは、前記４ｎ層の導体収容位置を４層づつそれぞれ占有する合計２ｎｍ個の前記部分コイルを接続してなることを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１乃至５のいずれか記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
複数の前記部分コイルを直列又は並列接続する異形の渡り線用セグメントを有することを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１乃至６のいずれか記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記大セグメント及び小セグメントのＵ字状の頭部からなる頭部コイルエンドは、
前記１、２層の脚部につらなる導体部分を前記３、４層の脚部に連なる導体部分から分離する絶縁紙をもち、
前記１層の脚部につらなる導体部分を前記２層の脚部に連なる導体部分から分離する絶縁紙をもたず、
前記３層の脚部につらなる導体部分を前記４層の脚部に連なる導体部分から分離する絶縁紙をもたないことを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１乃至７のいずれか記載の４層型セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記大セグメント及び小セグメントの脚部の端部からなる端部コイルエンドは、
前記１、２層の脚部を前記３、４層の脚部から分離する絶縁紙をもち、
前記１層の脚部を前記２層の脚部から分離する絶縁紙をもたず、
前記３層の脚部を前記４層の脚部から分離する絶縁紙をもたないことを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１記載のセグメント順次接合ステータコイルの製造方法において、
脚部展開前の前記大セグメントの一対の脚部をスロットの１、４層に挿通し、
脚部展開前の前記小セグメントの一対の脚部をスロットの２、３層に挿通し、
前記１層から出た前記脚部と前記２層から出た前記脚部との脚部ペアに対して、前記３層から出た前記脚部と前記４層から出た前記脚部との脚部ペアを１磁極ピッチ周方向へ相対回動させることを特徴とする４層型セグメント順次接合ステータコイルの製造方法。