JP4449653B2 - セグメント導体型電機子 - Google Patents

Description

本発明は、セグメント導体型電機子の改良に関する。

交流モータの一種に、固定子として機能する電機子の巻線が多数のＵ字形状のセグメント導体の一対の自由端を接合して成るものがある。電機子鉄心のスロットにＵ字形状のセグメント導体の一対の直線部（導体）を軸方向から挿入し、隣接するセグメント導体の自由端（接合端部）と接合して電機子巻線を作製する。Ｕ字状曲げ部及び接合側端部がそれぞれ電機子鉄心の一端及び他端から軸方向に突出している。電機子巻線がセグメント導体から成るセグメント導体型電機子（特許文献１参照）は、スロット内の線占積率を大きくできる。その結果、小型かつ軽量で、放熱性にも優れ、車両搭載用交流モータとして好適である。
特開平１１−１６４５０６号公報

例えばエンジンに搭載される補機用モータには、搭載性向上のため、更なる小型化が望まれている。しかし、従来のセグメント導体型電機子は、セグメント導体の接合端部を接合する巻線作製上の制約のため、接合側端部の軸方向長さ（突出量）を短くすることに限界があった。特に毎極毎相のスロット数が大きく（例えば２，３、・・）、一対の直線部間のピッチが長い場合、接合側端部の軸方向長さが長くなる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、上記電機子巻線の基本構造の変更を極力抑えつつ、その接合側端部の突出長さを短縮でき、Ｕ字状曲げ部の突出長さも短縮できるセグメント導体型電機子を提供することを目的とする。

本願の発明者は、接合側端部の先端同士が接合されるセグメント導体の一対の直線部（導体部）のピッチを磁極ピッチよりも小さく選定することを着想して、本発明を完成した。

本発明のセグメント導体型電機子は、請求項１に記載したように、毎極毎相ｎ個（ｎは２以上の自然数）のスロットを持つ電機子鉄心と、前記スロット内に径方向内側から外側へ順に収容された第１層導体、第２層導体、第３層導体及び第４層導体を持つ多相巻線により構成される電機子巻線とから成る。各相巻線を構成する第１各相巻線と第２各相巻線とは直列接続又は並列接続され、それぞれ円周方向で交互に配置された複数の波巻部と複数の重ね巻部とを含む。

波巻部は互いに第１ピッチＷ１離れた第１層導体及び第４層導体と、第１層導体及び第４層導体の各一端を連結するＵ字状曲げ部と、第１層導体及び第４層導体の各他端から延び円周方向で遠ざかるように屈曲した一対の接合側端部とを含む。重ね巻部は互いに第２ピッチＷ２離れた第２層導体及び第３層導体と、第２層導体及び第３層導体の各一端を連結するＵ字状曲げ部と、第２層導体及び第３層導体その各他端から延び円周方向で近づくように屈曲した一対の接合側端部とを含む。互いに第３ピッチＷ３離れた第１層導体及び第２層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合され、互いに第４ピッチＷ４離れた第３層導体及び第４層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合されている。

ここで、波巻部は重ね巻部の軸方向の外側に位置する外回りセグメント導体からなり、重ね巻部は波巻部の軸方向の内側に位置する内回りセグメント導体からなり、各相巻線を構成する各導体は電機子鉄心の軸方向の一端面側をＵ字状曲げ部の突出側とし、他端面側を接合部の突出側とするとともに、波巻部におけるＵ字状曲げ部の曲げ部形状を重ね巻部におけるＵ字状曲げ部の曲げ部形状と異ならせ、波巻部におけるＵ字状曲げ部を、重ね巻部におけるＵ字状曲げ部と非相似の円弧状とすることにより、波巻部におけるＵ字状曲げ部の曲げ部形状を重ね巻部におけるＵ字状曲げ部に近接させており、第１各相巻線及び第２各相巻線は、電機子鉄心の円周方向で互いに反対方向にｎ周回巻装され、波巻部及び重ね巻部は周回する毎に隣接スロットに移行して配置されている。また、波巻部の一対の接合側端部の先端は略２磁極ピッチに開かれ、重ね巻部の一対の接合側端部の先端は略零ピッチに閉じられている。そして、第２ピッチＷ２は磁極ピッチより１スロットピッチ以上小さく、更に、第３ピッチＷ３及び第４ピッチＷ４は等しく（Ｗ３＝Ｗ４）、しかも第３ピッチ及び第４ピッチはともに磁極ピッチＷｍｐより１スロットピッチ以上小さく（Ｗ３＝Ｗ４≦Ｗｍｐ−１）設定されている。

本発明のセグメント導体型電機子によれば、接合側端部の周方向ピッチである第３ピッチ及び第４ピッチは磁極ピッチより１スロットピッチ以上小さいので、接合側端部の突出長さを短縮できる。また、電機子巻線のコイル全長を短くでき、抵抗低減効果により効率も向上する。

請求項１及び２のセグメント導体型電機子によれば、重ね巻部のＵ字状曲げ部の軸方向突出長さを短くできる。請求項３のセグメント導体型電機子によれば、波巻部のＵ字状曲げ部の軸方向突出長さを全節巻と同等以下に抑えることができる。講求項４のセグメント導体型電機子によれば、波巻部及び重ね巻部のＵ字状曲げ部の先端間のデッドスペースが減り、軸方向突出長さを低減できる。

（イ）全体
セグメント導体型電機子は電機子鉄心と電機子巻線とから成る。電機子巻線は電機子鉄心のスロットにセグメント導体セットを挿入しその自由端部（接合端部）を接合して成る。電機子鉄心の毎極毎相のスロット数ｎは複数（ｎ＝２、３、・・・）である。各スロット内に収容するセグメント導体の直線部（導体部）の本数は４本を１セットとし、１セット（４本）でも良いし、２セット（８本）でも良い。また、電機子鉄心に円周方向に形成する極の数（極数）は６極、８極、１０極・・とできる。

電機子巻線は多相（例えば三相）巻線から成り、各相巻線は直列接続又は並列接続された第１各相巻線及び第２各相巻線を含む。並列接続は低電圧（大電流）仕様に適している。第１各相巻線は複数の波巻部と複数の重ね巻部とが交互に接続されて成り、第２各相巻線も同様に構成されている。第１各相巻線及び第２各相巻線は、電機子鉄心の円周方向で一方向及び他方向にそれぞれｎ周巻装され、波巻部及び重ね巻部は周回する毎に隣接スロットに移行している。第１各相巻線及び第２各相巻線の作製時は、外周りセグメント導体と内周りセグメント導体とが１つの組になったセグメント導体セットを複数組準備し、その接合側端部を曲げた後、端部を接合すれば良い。

（ロ）波巻部
波巻部は外回りセグメント導体から成り、互いに第１ピッチＷ１離れた第１層導体及び第４層導体と、第１層導体及び第４層導体の各一端を連結するＵ字状曲げ部と、第１層導体及び第４層導体の各他端から延び円周方向で遠ざかるように屈曲した一対の接合側端部とを含む。波巻部の一対の接合側端部の先端は略２磁極ピッチに開かれている。

（ハ）重ね巻部
重ね巻部は内回りセグメント導体から成り、互いに第２ピッチ離れた第２層導体及び第３層導体と、第２層導体及び第３層導体の各一端を連結するＵ字状曲げ部と、第２層導体及び第３層導体その各他端から延び円周方向で近づくように屈曲した一対の接合側端部とを含む。第２ピッチＷ２は磁極ピッチＷｍｐより１スロットピッチ以上小さく（Ｗ２≦Ｗｍｐ−１）設定され、第１ピッチより２スロットピッチ以上小さく（Ｗ２≦Ｗ１−２）設定されている。重ね巻部の一対の接合側端部の先端は略零ピッチに閉じられている。

（ニ）両者の関係
第１各相巻線の波巻部の内側に第２各相巻線の重ね巻部が位置し、第２各相巻線の波巻部の内側に第１各相巻線の重ね巻部が位置している。波巻部の第１層導体と重ね巻部の第２層導体とは同じ又は１つ離れたスロットに収容され、波巻部の第４層導体と重ね巻部の第３層導体とは同じ又は１つ離れたスロットに収容されている。

第１各相巻線及び第２各相巻線において、第３ピッチＷ３離れた第１層導体及び第２層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合され、第４ピッチＷ４離れた第３層導体及び第４層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合されている。第３ピッチＷ３及び第４ピッチＷ４は等しく（Ｗ３＝Ｗ４）、しかも第３ピッチ及び第４ピッチはともに磁極ピッチＷｍｐより１スロットピッチ以上小さく（Ｗ３＝Ｗ４≦Ｗｍｐ−１）設定されている。第２ピッチＷ２は第３ピッチＷ３及び第４ピッチＷ４と等しく、又はこれより小さくできる。

波巻部のＵ字状曲げ部の先端と重ね巻部の先端のＵ字状曲げ部の先端との間のすきまは、波巻部及び重ね巻部のＵ字状曲げ部の導体幅の半分以下である。

以下、本発明が交流機の電機子に適用された実施例を説明する。

＜第１実施例＞
（全体構成）
図１に示す三相交流モータ（永久磁石同期モータ）はハウジング１０、電機子３０及び回転子２５等から成る。ハウジング１０はそれぞれ一端が開口した左方ハウジング１１及び右方ハウジング１６を含み、左方ハウジング１１内に電機子（固定子）３０及び回転子２５が配置され、右方ハウジング１６がこれらを覆っている。即ち、左方ハウジング１１の端壁及び右方ハウジング１６の端壁に軸受１２及び１７を介して回転軸２０が回転可能に支持されている。回転軸２０の中間部に、回転子鉄心２６と、これに埋設された複数の永久磁石２７とを含む回転子２５が取り付けられ、左方の端壁から突出した軸部分に負荷（不図示）が接続されている。

電機子３０は電機子鉄心３２と、そのスロット３４に挿入された電機子巻線（三相電機子巻線）５４とを有し、回転子２５に対向している。

（電機子）
次に、電機子について図２から図１０を参照しつつ詳述する。図２及び図３に示すように、電機子鉄心３２の内周面に、所定幅及び所定深さを持つ複数（５４個）のスロット３４が所定ピッチで形成されている。図４に示すように、電機子巻線４０はＵ相巻線４０Ｕ、Ｖ相巻線４０Ｖ及びＷ相巻線４０Ｗがスター結線を構成しており、Ｕ相巻線４０Ｕは第１Ｕ相巻線９０と第２Ｕ相巻線１００とから成る。Ｖ相巻線４０Ｖ及びＷ相巻線４０Ｗについても同様である。各相巻線は、図５に示すセグメント導体セット７０を図２，図３に示すように電機子鉄心３２に設けられた複数のスロット３４に、絶縁紙３６を介して一端面側から挿通し、他端面で径方向に隣接する先端同士を順次接続して成る。

（セグメント導体セット、スロット内での配置）
セグメント導体セット７０を図５をもとに説明する。セグメント導体セット７０は外回りセグメント導体７２と、内回りセグメント導体８２とから成る。外回りセグメント導体７２は、直線状に伸びた一対のスロット導体部７３ａ及び７３ｂと、その一端同士を連結するＵ字状曲げ部７５と、両スロット導体部７３ａ及び７３ｂの他端から伸びた一対の接合側端部７７ａ及び７７ｂとを有する。

図５に示すように、一方のスロット導体部７３ａは電機子鉄心３２のスロット３４内で第１層を成すので第１層導体と呼び、他方スロット導体部７３ｂは同じく第４層を成すので第４層導体と呼ぶ。接合側端部７７ａ及び７７ｂは円周方向で互いに開く（離れる）ように屈曲しており、その先端７８ａ及び７８ｂが他のセグメント導体の先端と接合される。

内回りセグメント導体８２は、直線状に伸びた一対のスロット導体部８３ａ及び８３ｂと、その一端同士を連結するＵ字状曲げ部８５と、両スロット導体部８３ａ及び８３ｂの他端から伸びた一対の接合側端部８７ａ及び８７ｂとを有する。図３に示すように、一方スロット導体部８３ａは電機子鉄心３２のスロット３４内で第２層を成すので、第２層導体と呼び、他方スロット導体部８３ｂは同じく第３層を成すので第３層導体と呼ぶ。内回りセグメント導体８２のＵ字状曲げ部８５は外回りセグメント導体７２のＵ字状曲げ部７５に囲まれている。接合側端部８７ａ及び８７ｂは円周方向で閉じる（近づく）ように屈曲しており、その先端８８ａ及び８８ｂが他のセグメント導体の先端と接合される。

なお、図５において破線で示したのは、不図示の外回りセグメント導体又は内回りセグメント導体の対応部分である。

（三相電機子巻線）
図６に、上記セグメント導体セット７０の接合により構成された三相巻線のうちＵ相巻線の展開図を示す。セグメント導体セット７０の外回りセグメント導体７２と、内回りセグメント導体８２とが交互に接合されて第１Ｕ相巻線９０を形成している（図７参照）。また、セグメント導体セット７０の内回りセグメント導体８２と、外回りセグメント導体７２とが交互に接合されて第２Ｕ相巻線１００を形成している（図８参照）。

図３に示すように、第１Ｕ相巻線９０と第２Ｕ相巻線１００とは第１層導体７３ａと第２層導体８３ａが１スロットずれたスロットに収容されており、第３層導体８３ｂと第４層導体７３ｂとについても同様である。以下、接合された外回りセグメント導体７２は「波巻部」と呼び、接合された内周りセグメント導体８２は「重ね巻部」と呼ぶ。

図３，図６，図７及び図８において、スロット３４内の第１層（径方向最内側）に収容される第１層導体７３ａ及びそれに連なるＵ字状曲げ部７５の半分及び接合側端部７７ａは破線で示されている。同様に、第２層導体８３ａは実線で示され、第３層導体８３ｂは一点鎖線で示され、第４層導体７３ｂは二点鎖線で、それぞれ示されている。

図３及び図５に示すように、波巻部７２の第１層導体７３ａが電機子鉄心３２のスロット（２）内で第１層を成し、第４層導体７３ｂがスロット（１２）内で第４層を成している。重ね巻部８２の第２層導体８３ａがスロット（３）内で第２層を成し、第３層導体８３ｂがスロット（１１）内で第３層を成している。

図３及び図５に示すように、左方に位置する波巻部（不図示）の先端７８ａと図３に示した重ね巻部８２の先端８８ａとが接合（溶接）され、右方に位置する波巻部（不図示）の先端７８ｂと図３に示した重ね巻き８２の先端８８ｂとが接合（溶接）されている。その結果、Ｕ字状曲げ部７５及び８５が電機子鉄心３２の一端面３５ａ側で全体的にリング状の第１のコイルエンド３６を構成し、接合側端部７７ａ、７７ｂ、８７ａ及び８７ｂが他端面３５ｂ側で全体的にリング状の第２のコイルエンド３７を構成している。

（Ｕ相巻線）
図６に示すＵ相巻線４０Ｕは、図７に示す第１Ｕ相巻線部９０と、図８に示す第２Ｕ相巻線部１００とで構成されている。そのうち、第１Ｕ相巻線部９０は図９に示すように、波巻部７２と重ね巻部８２とを交互に接合して構成され、一対の波巻部７２の接合端ピッチと重巻き部８２の接合端ピッチとの合計は２磁極ピッチに等しい（Ｗａ＋Ｗｂ＝２Ｗｍｐ＝１８）。

波巻部７２の第１層導体７３ａがスロット（１１）の第１層を成し、第４層導体７３ｂが２１スロット（２１）の第４層を成し、両者は第１ピッチＷ１（１０スロットピッチ）離れている。円周方向で遠ざかるように屈曲した接合側端部７７ａの先端７８ａと接合側端部７７ｂの先端７８ｂとは接合端ピッチＷａ（１８スロットピッチ）離れている。ここで、磁極ピッチＷｍｐを９スロットピッチとすると、接合端ピッチＷａは磁極ピッチの２倍（１８スロットピッチ）に等しい。

一方、重ね巻部８２の第２層導体８３ａがスロット（３）の第２層を成し、第３層導体８３ｂがスロット（１１）の第３層を成し、両者は第２ピッチＷ２（８スロットピッチ）離れている。円周方向で近づくように屈曲した接合側端部８７ａの先端８８ａと接合端部８７ｂの先端８８ｂとは接合端ピッチＷｂ（零スロットピッチ）離れている。

なお、図８に示す第２Ｕ相巻線部１００は第１Ｕ相巻線部９０と同様の構成を持つので、詳しい説明は割愛する。第２Ｕ相巻線１００の波巻部は第１Ｕ相巻線９０の重ね巻部８２と、重ね巻部は第１Ｕ相巻線９０の波巻部７２と、それぞれ組み合わされている。

（巻線の周回移行部）
毎極毎相のスロット数ｎは３であり（以下、「３倍スロット」と呼ぶ）、電機子鉄心３２に第１Ｕ相巻線部９０が左回りに３周巻装され、第２Ｕ相巻線部１００が右回りに３周巻装され、互いに直列接続されている。即ち、第１Ｕ相巻線部９０は、図７に示す端子接続線４１Ｕから第３９スロット内の第４層導体７３ｂにつながり、電機子鉄心３２を左回りに巻装される第１左周回巻線９１と、９スロットピッチの波巻部からなる周回移行部９４で第１左周回巻線９１と接続され同方向に進行する第２左周回巻線９２と、周回移行部９４で第２左周回巻線９２と接続され同方向に進行し最終端９６を持つ第３左周回巻線９３とで構成される。３つの左周回巻線９１から９３は１スロットピッチずつずれたスロットに挿入されている。

第２Ｕ相巻線部１００は、図８に示すように、第１Ｕ相巻線部９０の最終端９６から巻き始まり、電機子鉄心３２を右回りに巻装される第１右周回巻線１０１と、９スロットピッチの波巻部からなる周回移行部１０４で第１右周回巻線１０１と接続され同方向に進行する第２右周回巻線１０２と、周回移行部１０４で第２右周回巻線１０２と接続され同方向に進行しその巻終りが中性点Ｎにつながっている第３右周回巻線１０３とで構成される。３つの左周回巻線１０１から１０３は１スロットピッチずつずれたスロットに挿入されている。

（直列接続部）
第１Ｕ相巻線部９０の最終端９６と、第２Ｕ相巻線部１００の巻始めとの電気的接続は、一続きのセグメント導体を用いている。ここでは、第２７スロット内の第１層導体と第３６スロット内の第３層導体とが、９スロットピッチの異形セグメント導体１０７で直列接続されている（図６参照）。

なお、Ｖ相巻線（不図示）及びＷ相巻線（不図示）はＵ相巻線と同じ構成を持ち、Ｖ相巻線はＵ相巻線から円周方向に６スロット分シフトしたスロットに収容され、Ｗ相巻線はＶ相巻線から円周方向に更に６スロット分シフトしたスロットに収容されている。

第１Ｕ相巻線部９０と第２Ｕ相巻線部１００は、並列接続として低電圧（大電流）仕様とすることも可能である。そのためには、第１Ｕ相巻線部９０の最終端を中性点Ｎにつなぎ、第２Ｕ相巻線部１００の巻始めを端子接続線４１Ｕにつなぐだけの変更でよい。

（効果）
第１実施例によれば、以下の効果が得られる。第１に、セグメント導体セット７０の接合側端部７７ａ、７７ｂ、８７ａ及び８７ｂの軸方向寸法が短くできる。詳しくは、図９において、先端７８ａ及び８８ａ同士が互いに接合された波巻部７２の第１層導体７３ａはスロット（１１）に挿入され、重ね巻部８２の第２層導体８３ａはスロット（３）に挿入され、両者は第３ピッチＷ３（８スロットピッチ）離れている。同様に、先端７８ｂ及び８８ｂ同士が互いに接合された重ね巻部８２の第３層導体８３ｂはスロット（１１）に挿入され、波巻部７２の第４層導体７３ｂはスロット（３）に挿入され、両者は第４ピッチＷ４（８スロットピッチ）離れている。

このように、第３ピッチＷ３と第４ピッチＷ４とは等しく、しかも磁極ピッチＷｍｐ（９スロットピッチ）より１スロットピッチだけ小さい。そのため、第３ピッチＷ３及び第４ピッチがＷ４が磁極ピッチＷｍｐに等しい場合に対し、接合側端部７７ａ、７７ｂ、８７ａ及び８７ｂの軸方向長さを短縮でき、電機子鉄心３２の他端面３５ｂ側のコイルエンド３７の長さを短くできる。つまり、一対の接合側端部７７ａ及び７７ｂと電機子鉄心３２の他端面３５ｂとで形成される三角形及び一対の接合側端部８７ａ及び８７ｂと電機子鉄心３２の他端面３５ｂとで形成され上記三角形と、これらと相似な三角形とを考えた場合、三角形の底辺が短くなれば高さは低くなる。

第２に、セグメント導体セット７０の内周側に位置する重ね巻部８２のＵ字状曲げ部８５の軸方向寸法が短くできる。即ち、図１０から分かるように、Ｕ字状曲げ部８５により連結された第２層導体８３ａと第３層導体８３ｂとの間の第２ピッチＷ２（８スロットピッチ）が、Ｕ字状曲げ部７５により連結された波巻部７２の第１層導体７３ａと第４層導体７３ｂとの間の第１ピッチＷ１（１０スロットピッチ）より２スロットピッチだけ小さく、しかも磁極ピッチＷｍｐ（９スロットピッチ）よりも１スロットピッチだけ小さい。従って、接合側端部７８ａ及び７８ｂ等について上述した理由により、Ｕ字状曲げ部８５の突出長さを短くできる。なお、必要に応じて、Ｕ字状曲げ部８５の先端角部８５ａを円弧状に丸めることができる。

次に、波巻部７２のＵ字状曲げ部７５の突出長さの抑制について説明する。波巻部７２の第１層導体７３ａは第３８スロットＳ３８に挿入され、第４層導体７３ｂは第４８スロットＳ４８に挿入され、両者間の第１ピッチＷ１（１０スロットピッチ）は磁極ピッチＷｍｐよりも大きい。よって、その∪字状曲げ部７５の先端角部７５ａとＵ字状曲げ部８５の先端角部８５ａとの間には隙間が生じ易い。

但し、Ｕ字状曲げ部７５の先端角部７５ａを円弧状に丸める等の曲げ部形状の最適化により、先端角部７５ａをＵ字状曲げ部８５の先端角部８５ａに近づけており、軸方向寸法の増加を抑えている。具体的には、図１０に示すように、Ｕ字状曲げ部７５の先端角部７５ａの形状を最適化して円弧部７５ａ１とした。その結果、Ｕ字状曲げ部７５、８５間のすきまが、Ｌｂだけ減少し、すきまＷｇになった。すきまＷｇの大きさはＵ字状曲げ部８５の導体幅の半分程度である。こうして、コイルエンド３６の突出長さは第１ピッチＷ１が磁極ピッチの場合と同レベルまで短くできる。

第３に、この三相巻線は、８／９短節巻（短節巻係数ｋｐ＝０．９８４）による効果と、３倍スロット分布巻（分布巻係数ｋｄ＝０．９６）による効果とを併せ持っており（巻線係数ｋ＝ｋｐ・ｋｄ＝０．９４５）、高調波起電力を低減する効果も有する。

＜第２実施例＞
図１１から図１５をもとに、本発明の第２実施例を説明する。この第２実施例は、Ｕ字状曲げ部の突出長さを更に短縮するため、第１ピッチＷ１を磁極ピッチ（Ｗｍｐ）と同じに選定し、第２ピッチＷ２を第３ピッチＷ３及び第４ピッチＷ４よりも小さく選定している。以下、第１実施例と異なる部分を中心に説明する。

（三相電機子巻線）
図１１に、上記セグメント導体セット７０（図５参照）の接合により構成された三相巻線のうちＵ相巻線４０Ｕの展開図を示す。Ｕ相巻線４０Ｕは、図１２に示す第１Ｕ相巻線部１５０と、図１３に示す第２Ｕ相巻線部１６０とで構成されている。セグメント導体セット７０の外回りセグメント導体７２と、内回りセグメント導体８２とが交互に接合されて第１Ｕ相巻線１５０を形成している。また、セグメント導体セット７０の内回りセグメント導体７２と、外回りセグメント導体８２とが交互に接合されて第２Ｕ相巻線１６０を形成している。第１Ｕ相巻線部１５０と第２Ｕ相巻線部１６０とは第１層導体７３ａと第２層導体８３ａとが１スロットずれたスロットに収容されており、第３層導体８３ｂと第４層導体７３ｂとについても同様である。

図１２に示すように、第１Ｕ相巻線１５０は波巻部７２の第１層導体７３ａが電機子鉄心３２のスロット（１１）内で第１層を成し、第４層導体７３ｂがスロット（２０）内で第４層を成している。重ね巻部８２の第２層導体８３ａがスロット（３）内で第２層を成し、第３層導体８３ｂがスロット（１０）内で第３層を成している。第１実施例（図３、図５）で説明したのと同様に、波巻部７２の接合側端部７７ａの先端７８ａと重ね巻部８２の接合側端部８７ａの先端８８ａとが接合され、波巻部７２の接合側端部７７ｂの先端７８ｂと重ね巻部８２の接合側端部８７ｂの先端８８ｂとが接合されている。図１３に示す第２Ｕ相巻線１６０は上記第１Ｕ相巻線１５０と同じ構成を持つので、詳しい説明は割愛する。

（Ｕ相巻線）
その主要部（１極対）を示す図１４から分かるように、Ｕ相巻線のうち第１Ｕ相巻線部１５０は波巻部７２と重ね巻部８２とを交互に接合して構成され、一対の波巻部７２の接合端ピッチＷａと重ね巻部８２の接合端ピッチＷｂとの合計は２磁極ピッチに等しい（Ｗａ＋Ｗｂ＝２Ｗｍｐ＝１８）。

波巻部７２の第１層導体７３ａがスロット（１１）の第１層を成し、第４層導体７３ｂがスロット（２０）の第４層を成し、両者は第１ピッチＷ１（９スロットピッチ）離れている。円周方向で遠ざかる接合側端部７７ａの先端７８ａと接合側端部７７ｂの先端７８ｂとは接合端ピッチＷａ（１７スロットピッチ）離れている。磁極ピッチＷｍｐを９スロットピッチとすると、接合端ピッチＷａは２磁極ピッチの２倍（１８スロットピッチ）より１スロットだけ少ない。

一方、重ね巻部８２の第２層導体８３ａがスロット（３）の第２層を成し、第３層導体８３ｂがスロット（１０）の第３層を成し、両者は第２ピッチＷ２（７スロットピッチ）離れている。円周方向で近づくように屈曲した接合側端部８７ａの先端８８ａと接合端部８７ｂの先端８８ｂとは接合端ピッチＷｂ（１スロットピッチ）離れている。なお、第２Ｕ相巻線部１６０は、第１Ｕ相巻線部１５０と同様の構成を持つので、説明は割愛する。

（巻線の周回移行部）
３倍スロット（ｎ＝３）なので、電機子鉄心３２に第１Ｕ相巻線部１５０が３周巻装され、これと逆向きに第２Ｕ相巻線部１６０が３周巻装され、互いに直列接続されている。即ち、図１２において、第１Ｕ相巻線部１５０は、Ｕ相端子１５１ａを持ち電機子鉄心３２を左回りに巻装される第１左周回巻線１５１と、８スロットピッチの波巻部からなる周回移行部１５４で第１左周回巻線１５１と接続され同方向に進行する第２左周回巻線１５２と、周回移行部１５４で第２左周回巻線１５２と接続され同方向に進行し最終端１５３ａを持つ第３左周回巻線１５３とで構成される。

第２Ｕ相巻線部１６０は、図１３に示すように、電機子鉄心３２を右回りに巻装される第１右周回巻線１６１と、８スロットピッチの波巻部からなる周回移行部１６４で第１右周回巻線１６１と接続され同方向に進行する第２右周回巻線１６２と、周回移行部１６４で第２右周回巻線１６２と接続され同方向に進行しその巻終りが中性点Ｎにつながっている第３右周回巻線１６３とで構成される。

（直列接続部）
第１Ｕ相巻線部１５０の最終端１５３ａと、第２Ｕ相巻線部１６０の巻始め１６１ａとは、第２７スロット内の第１層導体７３ａと第３５スロット内の第３層導体８３ｂとが、８スロットピッチの異形セグメント導体１６７で直列接続されている。なお、第１実施例で説明したのと同様に、第１Ｕ相巻線部１５０と第２Ｕ相巻線部１６０とは並列接続しても良い。

（効果）
第２実施例によれば、第１実施例の効果に加えて、重ね巻部８２のＵ字状曲げ部８５の突出長さ及び波巻部７２のＵ字状曲げ部７５の突出長さをさらに短くできる。即ち、図１５から分かるように、重ね巻部８２の第２層導体８３ａが挿入されたスロット（３９）と、第３層導体８３ｂが挿入されたスロット（４６）とは７スロットだけ離れており、これは磁極ピッチより２スロットだけ小さい。第２層導体８３ａと第３層導体８３ｂとの間の距離が短いので、Ｕ字状曲げ部８５の突出長さも低くできる。

また、波巻部７２の第１層導体７３ａが挿入されたスロット（３８）と、第４層導体７３ｂが挿入されたスロット（４７）とは９スロットだけ離れており、これは磁極ピッチと等しい。よって、磁極ピッチより大きい場合に比べて、Ｕ字状曲げ部７５の突出長さを低くできる。しかも、Ｕ字状曲げ部７５の先端角部７５ａを丸めて円弧部７５ａ１とすれば、突出長さを抑制できる。その結果、コイルエンド３６の突出長さは第１ピッチＷ１が磁極ピッチよりも小さいレベルまで短くできる。

更に、Ｕ相巻線４０は、７．５／９短節巻（短節巻係数ｋｐ＝０．９７で、この値は５／６短節巻に相当）による効果と、３倍スロット分布巻（分布巻係数ｋｄ＝０.９６）による効果を併せ持っており（巻線係数ｋ＝ｋｐ・ｋｄ＝０．９３）、高調波起電カを低減し、モータのトルクリップル等を抑える効果も有する。

本発明の第１実施例の軸方向断面図である。 第１実施例の電機子鉄心内のスロット内の導体配置図である。 同じくの電機子のＵ相巻線図の主要部拡大図である。 同じく各相巻線の関係を示す結線図である。 同じくセグメント導体セットの斜視図である。 同じく電機子のＵ相巻線図である。 同じく電機子の第１Ｕ相巻線図である。 同じく電機子の第２Ｕ相巻線図である。 同じく電機子の主要部巻線図である。 同じく電機子巻線の模式図である。 第２実施例の電機子のＵ相巻線図である。 同じく電機子の第１Ｕ相巻線図である。 同じく電機子の第２Ｕ相巻線図である。 同じく電機子の主要部巻線図である。 同じく電機子巻線の模式図である。

符号の説明

２５：回転子 ３０：電機子（固定子）
３２：電機子鉄心 ３４：スロット
４０：電機子巻線 ４０Ｕ：Ｕ相巻線
７０：セグメント導体セット ７２：波巻部
７３ａ：第１層導体 ７３ｂ：第４層導体
７５：Ｕ字状曲げ部 ７７ａ、７７ｂ：接合側端部
７８ａ、７８ｂ：先端 ８２：重ね巻部
８３ａ：第２層導体 ８３ｂ：第３層導体
９０：第１Ｕ相巻線 １００：第２Ｕ相巻線

Claims (6)

1. 毎極毎相ｎ個（ｎは２以上の自然数）のスロット（３４）を持つ電機子鉄心（３２）と、前記スロット内に径方向内側から外側へ順に収容された第１層導体（７３ａ）、第２層導体（８３ａ）、第３層導体（８３ｂ）及び第４層導体（７３ｂ）を持つ多相巻線により構成される電機子巻線（４０）とから成り、各相巻線（４０Ｕ、４０Ｖ及び４０Ｗ）を構成する第１各相巻線（９０）と第２各相巻線（１００）とは直列接続又は並列接続され、該第１各相巻線と第２各相巻線は円周方向で交互に配置された複数の波巻部（７２）と複数の重ね巻部（８２）とをそれぞれ含み、
   該波巻部は互いに第１ピッチ離れた前記第１層導体及び第４層導体と、該第１層導体及び第４層導体の各一端を連結するＵ字状曲げ部（７５）と、該第１層導体及び第４層導体の各他端から延び円周方向で遠ざかるように屈曲した一対の接合側端部（７７ａ及び７７ｂ）とを含み、該重ね巻部は互いに第２ピッチ離れた前記第２層導体及び第３層導体と、該第２層導体及び第３層導体の各一端を連結するＵ字状曲げ部（８５）と、該第２層導体及び第３層導体の各他端から延び円周方向で近づくように屈曲した一対の接合側端部（８７ａ及び８７ｂ）とを含み、
   互いに第３ピッチ離れた前記第１層導体及び前記第２層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士（７８ａ，８８ａ）が互いに接合され、互いに第４ピッチ離れた前記第３層導体及び前記第４層導体からそれぞれ延びた先端同士（８８ｂ、７８ｂ）が互いに接合されているセグメント導体型電機子であって、
   前記波巻部は前記重ね巻部の軸方向の外側に位置する外回りセグメント導体からなり、前記重ね巻部は前記波巻部の軸方向の内側に位置する内回りセグメント導体からなり、
   前記各相巻線を構成する前記各導体は前記電機子鉄心の軸方向の一端面側を前記Ｕ字状曲げ部の突出側とし、他端面側を前記接合部の突出側とするとともに、
   前記波巻部（７２）における前記Ｕ字状曲げ部（７５）の曲げ部形状を前記重ね巻部（８２）における前記Ｕ字状曲げ部（８５）の曲げ部形状と異ならせ、前記波巻部（７２）における前記Ｕ字状曲げ部（７５）を、前記重ね巻部（８２）における前記Ｕ字状曲げ部（８５）と非相似の円弧状とすることにより、前記波巻部（７２）における前記Ｕ字状曲げ部（７５）の曲げ部形状を前記重ね巻部（８２）における前記Ｕ字状曲げ部（８５）に近接させており、
   前記第１各相巻線及び前記第２各相巻線は前記電機子鉄心の円周方向で互いに反対方向にｎ周回巻装され、前記波巻部及び前記重ね巻部は前記電機子鉄心を周回する毎に隣接スロットに移行して配置され、前記波巻部の一対の前記接合側端部の先端は略２磁極ピッチに開かれ、前記重ね巻部の一対の前記接合側端部の先端は略零ピッチに閉じられ、前記第２ピッチは磁極ピッチより１スロットピッチ以上小さく設定され、前記第３ピッチ及び第４ピッチは等しくしかも磁極ピッチより１スロットピッチ以上小さく設定されていることを特徴とするセグメント導体型電機子。
2. 前記第２ピッチは前記第１ピッチより２スロットピッチ以上小さく設定されている請求項１記載のセグメント導体型電機子。
3. 前記第１ピッチは磁極ピッチ以下に設定されている請求項１または２に記載のセグメント導体型電機子。
4. 前記波巻部のＵ字状曲げ部の先端と前記重ね巻部のＵ字状曲げ部の先端との間のすきまは、該波巻部及び該重ね巻部のＵ字状曲げ部の導体幅の半分以下である請求項１から３の何れか１つに記載のセグメント導体型電機子。
5. 前記第１各相巻線の波巻部の内側に前記第２各相巻線の重ね巻部が位置し、該第２各相巻線の波巻部の内側に該第１各相巻線の重ね巻部が位置している請求項１に記載のセグメント導体型電機子。
6. 前記第１各相巻線と第２各相巻線とは、前記波巻部の第１層導体と前記重ね巻部の第２層導体とが同じ又は１つ離れたスロットに収容され、該波巻部の第４層導体と該重ね巻部の第３層導体とが同じ又は１つ離れたスロットに収容されている請求項１に記載のセグメント導体型電機子。

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