JP4581943B2

JP4581943B2 - Ｕ字セグメント順次接合ステータコイル

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Publication number: JP4581943B2
Application number: JP2005280272A
Authority: JP
Inventors: 隆鴇沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007097262A

Description

本発明は、回転電機のステータコイルとして使用されるＵ字セグメント順次接合ステータコイルの改良に関し、特にその頭部側コイルエンドに用いるコイル間渡り線の改良に関する。

Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルが、たとえば車両用交流発電機などのステータコイルとして提案され、実用化されている。下記の特許文献１〜２１は、本出願人により出願されたＵ字セグメント順次接合ステータコイルの一部である。このＵ字セグメント順次接合ステータコイルは、Ｕ字導体の一対の脚部をステータコアの一端面側からステータコアの略１磁極ピッチ離れたスロットに個別に挿通し、ステータコアの他端面側にて相ごとに直列接続して構成される。

Ｕ字導体は、Ｕ字状の頭部先端部と、この頭部先端部の両端から個別に延在する一対の頭部斜行部と、これら一対の頭部斜行部から延在してスロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、これら一対のスロット導体部から個別に延在する一対の端部斜行部と、端部斜行部の先端部により構成されて他のＵ字導体の端部斜行部の先端部に接合される端部先端部（接合部）とからなる。

頭部先端部及び頭部斜行部は頭部側コイルエンドを構成し、頭部斜行部及び端部先端部は端部側コイルエンドを構成する。スロット導体部と頭部斜行部と端部先端部とは脚部を構成している。各スロットは径方向において偶数個の導体収容位置をそれぞれ有している。各Ｕ字導体の一対のスロット導体部は、互いに異なる導体収容位置に収容されている。端部先端部が互いに接合される一対のＵ字導体のスロット導体部は、互いに異なる収容位置に収容されている。一本のＵ字導体の一対のスロット導体部を略１磁極ピッチ離隔するために、このＵ字導体の頭部斜行部及び頭部斜行部は周方向へ曲げられている。典型的な製造方法では、各頭部斜行部及び頭部斜行部はほぼ半磁極ピッチだけ周方向へ斜行している。

Ｕ字導体の頭部斜行部を周方向へ展開するために、松葉状に形成された未展開のＵ字導体の上記頭部斜行部予定部分は相対的に１磁極ピッチ捻られる。Ｕ字導体の一対の頭部斜行部予定部分の周方向への捻り（展開）は、Ｕ字導体のスロット導体部予定部分を一対のリング（回動リング又は捻りリングとも呼ぶ）で保持しつつ、この一対のリングを１磁極ピッチ相対回動させることにより実現される。更に説明すると、松葉状の未展開Ｕ字導体のスロット導体部予定部分を保持しつつ相対回動することによりＵ字導体の一対の頭部斜行部予定部分を周方向へ展開させて頭部斜行部となす頭部展開工程が実行される。

同様に、Ｕ字導体の端部斜行部を周方向へ展開するために、頭部斜行部が展開されたＵ字導体のスロット導体部をステータコアのスロットに挿入した後、端部斜行部予定部分をステータコアのスロットに挿通した後、端部先端部予定部分を一対のリングで保持しつつこの一対のリングを１磁極ピッチ相対回動させることにより、一対の端部斜行部予定部分を周方向へ捻って（展開して）端部斜行部となす端部展開工程が実行される。典型的なコイル捻り装置とその動作についてはたとえば下記の特許文献２、特許文献２０及び特許文献２１に開示されている。

一つのＵ字導体の一対のスロット導体部は互いに異なる２つの導体収容位置に個別に収容される。２つのＵ字導体の直列接続は、一方のＵ字導体の端部先端部と、この端部先端部に径方向に隣接する他方のＵ字導体の端部先端部とを接合することにより行われる。一例において、各スロットの周方向に隣接する２つの導体収容位置を用いて一つのＵ字セグメント順次接合ステータコイルを構成することができる。これを２位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルと称する。他例において、各スロットの周方向に隣接する４つの導体収容位置を用いて一つのＵ字セグメント順次接合ステータコイルを構成することができる。これを４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルと称する。４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルは、径方向最内側の導体収容位置と径方向最外側の導体収容位置とに一対の脚部が個別に収容される大セグメントと、径方向二番目の導体収容位置と径方向三番目の導体収容位置とに一対の脚部が個別に収容される小セグメントとが用いられる。頭部側コイルエンドにおいて、大セグメントの頭部先端部は小セグメントの頭部先端部を包むように配置される。

このようにして構成された各相コイルをたとえば星形接続してＵ字セグメント順次接合ステータコイルが完成される。各相コイル（一相のＵ字セグメント順次接合ステータコイル）の中性点引き出し線及び相出力引き出し線は、適切な部位でＵ字状セグメントのＵ字状の頭部を分割することにより、あるいは、２つのI字導体により構成することができる。

スロットの導体収容位置を増加することにより、スロットの２つの導体収容位置を占有する２位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイル、もしくは、スロットの４つの導体収容位置を占有する４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルを径方向へ複数配置できることは明白である。更に詳しく説明すると、２位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルではスロットの互いに隣接する２つの導体収容位置がＵ字導体のスロット導体部により占有され、４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルではスロットの互いに隣接する２つの導体収容位置がＵ字導体のスロット導体部により占有される。上記２位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルや４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルを径方向に重ねて配置すれば、モータ出力を向上することができる。

以下、この方式を複数コイル径方向重ね構造と称し、これら複数のコイルのうち、径方向内側のコイル（すなわち内側のＵ字セグメント順次接合ステータコイル）を内側コイルと称し、径方向外側のコイル（すなわち外側のＵ字セグメント順次接合ステータコイル）を外側コイルと略称する。

上記した複数コイル径方向重ね構造における頭部斜行部の形成のために、内側コイル用Ｕ字導体と外側コイル用Ｕ字導体とを、多重回動リングを用いて一斉同時に捻る方法が提案されている。以下、この方式を一斉捻り方式又は一斉回動方式と呼ぶ。

上記した内側コイル及び外側コイルからなる複数コイル径方向重ね配置方式では、同相の内側コイルと外側コイルとを直列接続するために、外側コイルの最終（最初でもよい）のスロット導体部と、内側コイルの最初（最終でもよい）のスロット導体部と、これら２つのスロット導体部を連ねる特別形状の頭部とをもつコイル間渡り線を用いて、内側コイルと外側コイルとを直列接続することが好適である。

上記説明したＵ字セグメント順次接合ステータコイル及びその製造方法は、既述した下記の特許文献などによりもはや周知技術のレベルに達しているため、これ以上の従来技術説明は省略する。このＵ字セグメント順次接合ステータコイルは、明らかに古来の巻回式のステータコイルに比べて巻き線構造が簡単となる結果、スロット占積率向上やコイルエンドのコンパクト化を実現することができるうえ、巻き線工程も簡素化することができる。
特許第３１１８８３７号公報特許第３１７８４６８号公報特許第３１９９０６８号公報特開２０００−１３９０４９号公報特開２０００−３５０４２３号公報特開２００１−０４５７２１号公報特開２００１−０６９７３１号公報特開２００１−２４５４４７号公報特開２００２−２１８６８９号公報特開２００３−１８９５２０号公報特開２００４−０３２８８２号公報特開２００４−０３２８８４号公報特開２００４−０３２８９０号公報特開２００４−０３２８９７号公報特開２００４−０４８９３９号公報特開２００４−０４８９４１号公報特開２００４−０４８９６７号公報特開２００４−０６４９１４号公報特開２００４−１６６３１６号公報特開２００５−６３６４号公報特開２００５−２１１９５１号公報

上記した内側コイル及び外側コイルからなる複数コイル径方向重ね配置方式は、これら両コイル間を相ごとに接続するコイル間渡り線を必要とした。このため、従来より、一対のスロット導体部の一方を内側コイルと同じ導体収容位置に配置し、一対のスロット導体部の他方が外側コイルと同じ導体収容位置に配置し、これら一対のスロット導体部を頭部側コイルエンドにおいて大きなＵ字状頭部である頭部渡り部により繋いでなるコイル間渡り線を採用していた。この頭部渡り部は、Ｕ字状の頭部先端部と、互いに周方向逆向きに捻られて（展開された）、頭部先端部の両端を上記一対のスロット導体部に個別に接続する一対の斜行渡り部とからなる。このため、従来のコイル間渡り線の一対の斜行渡り部は、全体としてハ字状に形成されていた。

しかしながら、ハ字状の斜行渡り部をもつ従来のコイル間渡り線の一対のスロット導体部は、内側コイル及び外側コイルの特定の導体収容位置にしか収容することができず、その結果、内側コイルと外側コイルとの接続パターンが限定されてしまうという欠点があった。

更に説明すると、Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルでは、内側コイル及び外側コイルの実質１ターンを構成するＵ字導体（通常Ｕ字導体とも言う）の他に、内側コイルと外側コイルとを相ごとに接続するコイル間渡り線、内側コイル内の同じ相の通常Ｕ字導体を接続する内側コイル内渡り線、外側コイル内の同じ相の通常Ｕ字導体を接続する外側コイル内渡り線、外部端子をなす外部引き出し線、中性点に接続する中性点用引き出し線を各相ごとに必要とする。外部端子や中性点の位置は回転電機の設計条件により限定された位置に配置され、その結果として他の線の周方向位置をおのずから定められてしまう。この結果、従来のようにコイル間渡り線の導体収容位置が限定されることは、Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルの設計自由度を著しく制限してしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、内側コイルと外側コイルとの間を繋ぐコイル間渡り線の配置自由度を大幅に改善したＵ字セグメント順次接合ステータコイルを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するこの発明のＵ字セグメント順次接合ステータコイルは、スロットの内側コイル用導体収容位置に軸方向一方側から挿通された多数の内側コイル用Ｕ字導体の先端を順次接続してなる内側コイルと、前記スロットの外側コイル用導体収容位置に軸方向一方側から挿通された多数の外側コイル用Ｕ字導体の先端を順次接続して前記内側コイルの径方向外側に配設される外側コイルと、前記内側コイルの一端と前記外側コイルの一端とを接続するコイル間渡り線とを備え、
前記内側コイル及び外側コイルの頭部側コイルエンドは、前記Ｕ字導体の頭部先端部と、この頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜設されて前記スロットに達する一対の頭部斜行部とを有するＵ字セグメント順次接合ステータコイルにおいて、前記コイル間渡り線は、前記内側コイルの頭部斜行部と径方向等位置にて周方向及び軸方向に対して斜設されて前記スロットに達する内側の斜行渡り部と、前記外側コイルの頭部斜行部と径方向等位置にて周方向及び軸方向に対して斜設されて前記スロットに達する外側の斜行渡り部と、前記２つの斜行渡り部を連ねる頭部渡り部とを有し、前記頭部渡り部は、内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部との間のコイル間窪み部に収容されて周方向へ延在する周方向渡り部と、前記周方向渡り部の一端から前記内側コイルの前記頭部先端部の間のセグメント間隙間に収容されて略径内方向へ延在し、前記内側の斜行渡り部に達する前記内側の径方向渡り部と、前記周方向渡り部の他端から前記外側コイルの前記頭部先端部の間のセグメント間隙間に収容されて略径外方向へ延在し、前記外側の斜行渡り部に達する前記外側の径方向渡り部とを有し、前記コイル間渡り線の一対の斜行渡り部は、周方向同じ向きに延在していることをその特徴としている。

すなわち、この発明のコイル間渡り線は、周方向へ延在する周方向渡り部とその両端から略径方向へ延在する径方向渡り部とからなる頭部渡り部と、この頭部渡り部の一対の径方向渡り部の先端から互いに周方向同じ向きに斜行する一対の斜行渡り部を有している。このようにすれば、本発明のコイル間渡り線の互いに周方向同じ向きに斜行する一対の斜行渡り部は、互いに周方向同じ向きに斜行する通常Ｕ字導体の頭部斜行部に周方向に隣接することができるため、従来の「ハ字状の斜行渡り部をもつ従来のコイル間渡り線」では決して配置することができなかった内側コイルのための導体収容位置と外側コイルの導体収容位置との間に配置することができる。たとえば、内側コイル及び外側コイルのたとえば時計方向に斜行する頭部斜行部に連なるスロット導体部が収容される導体収容位置にコイル間渡り線の一対のスロット導体部を収容することができる。これに対して、従来の「ハ字状」の斜行渡り部をもつコイル間渡り線の一対の斜行渡り部は互いに周方向逆向きに斜行する頭部斜行部にしか周方向に隣接することができない。このため、必要に応じて、本発明のコイル間渡り線を用いたり、従来のハ字状のコイル間渡り線を用いたりすることにより、コイル間渡り線の配置自由度を増大することができる。

好適な態様において、前記二つの径方向渡り部の一方は、前記内側コイル用Ｕ字導体又は前記外側コイル用Ｕ字導体の頭部先端部の間のセグメント間隙間にあって当該頭部先端部の軸方向外側から当該頭部先端部の周囲を半周する形状の方向転換部を有する。これにより、通常Ｕ字導体の軸方向最も外側のＵ字状頭部に干渉するのを防止しつつ、コイル間渡り線の一対の斜行渡り部を周方向同じ向きに斜行させることができる。すなわち、既述したように本発明のコイル間渡り線は、一対の径方向渡り部と、内側コイルと外側コイルの間に位置して周方向へ延設されてこれら一対の径方向渡り部を繋ぐ周方向渡り部とをもつため、コイル間渡り線の一対の斜行渡り部が、通常Ｕ字導体のＵ字状に形成されて略径方向に延在するその頭部先端部と空間的に干渉する可能性が大きくなる。そこでこの発明では、コイル間渡り線の一対の径方向渡り部の一方を、内側コイル又は外側コイルのための通常Ｕ字導体の頭部先端部の軸方向外側からこの頭部先端部の周囲を半周するように湾曲させることによりその後の斜行渡り部の向きを反転する構成を採用している。このようにすれば、コイル間渡り線の特にその径方向渡り部と通常Ｕ字導体の頭部先端部との上記空間的な干渉を良好に回避しつつコイル間渡り線の一対の斜行渡り部を周方向同じ向きに斜行させることができる。また、この態様によれば、コイル間渡り線の一対の径方向渡り部のうち、方向転換部をもつ径方向渡り部は軸方向外側に突出しつつ略径方向からみて略半円形状に湾曲するため、この方向転換部の内部の空間に、コイル引き出し線や中性点用引き出し線やコイル内渡り線の径方向延在部分を配置することもできる。なお、ここで言うコイル引き出し線とは内側コイル又は外側コイルの端部を外部端子に接続するための引き出し線を意味し、中性点用引き出し線とは内側コイル又は外側コイルの端部を中性点に接続する引き出し線を意味し、コイル内渡り線とは内側コイル又は外側コイル内において同相の部分コイル間を接続する渡り線を意味する。更に、この方向転換部は、通常Ｕ字導体の略径方向に延在する頭部先端部と、コイル引き出し線や中性点用引き出し線やコイル内渡り線の径方向延在部分とをまとめて迂回することもできる。これにより、引き出し線やコイル内渡り線の径方向延在部と本発明のコイル間渡り線とをクロスさせることができる。その結果、Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルのコイル間渡り線の配置自由度を向上することができる。

更に詳しく説明すると、内側コイル及び外側コイルからなる複数コイル径方向重ね配置方式において、コイル間渡り線は、内側コイル用Ｕ字導体及び外側コイル用Ｕ字導体（通常Ｕ字導体と総称する）とは異なる周方向展開量をもつ場合がある。この場合、コイル間渡り線が接続すべき内側コイルの最終の周方向位置（又は最初の周方向位置）と外側コイルの最初の周方向位置（又は最終の周方向位置）とは、通常Ｕ字導体の周方向展開量（通常は１磁極ピッチ）とは全く異なる。また、内側コイルや外側コイルがたとえば４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルで構成される場合、大セグメントのＵ字状頭部により囲まれる小セグメントのＵ字状頭部にコイル間渡り線を繋ぐ場合、コイル間渡り線の配置に際して、大セグメントのＵ字状頭部が邪魔になる。更に、コイル間渡り線の一対の斜行渡り部は、それらと周方向に隣接する通常Ｕ字導体の頭部斜行部と同じ向きに斜行する必要があるが、その結果としてコイル間渡り線の一対の斜行渡り部を周方向同一向きに斜行させねばならない場合も生じる。この場合には、コイル間渡り線の頭部渡り部の三次元形状が非常に複雑となることが予想され、実用的な構造及び製造方法についてまだ開発されていなかった。これが、従来、コイル間渡り線の一対の斜行渡り部を周方向同じ向きに斜行させていた理由である。これに対して、この態様によれば、コイル間渡り線の一つの径方向渡り部に上記方向転換部を設けたため、他の通常Ｕ字導体の頭部先端部との干渉を抑止しつつ、コイル間渡り線の一対の斜行渡り部を周方向同じ向きに斜行させることが可能となった。

好適な態様において、前記内側コイル及び外側コイルのうち、前記コイル間渡り線の方向転換部に近接する側のコイルは、スロットの径方向に連続する４つの導体収容位置に挿通される小セグメント及び大セグメントにより構成され、前記コイル間渡り線の方向転換部に連なる斜行渡り部は、前記小セグメントの頭部斜行部に周方向に隣接して前記小セグメントの頭部斜行部と周方向同じ向きに斜行している。

すなわち、この態様によれば、コイル間渡り線の頭部渡り部に属する一対の径方向渡り部のうち、方向転換部をもつ径方向渡り部は４位置型Ｕ字導体順次接続式コイルを構成する小セグメント及び大セグメントのうち、小セグメントの頭部斜行部に周方向に隣接してこの頭部斜行部と周方向同じ向きに斜行する。この時、小セグメントのＵ字状の頭部先端部は大セグメントのＵ字状の頭部先端部により囲まれているが、この態様のコイル間渡り線の頭部渡り部は、この大セグメントの頭部先端部の周囲を半周する形状に形成されているため、コイル間渡り線の一対の斜行渡り部を支障無く周方向同じ向きとし、かつ、その斜行渡り部を周方向に隣接する小セグメントの頭部斜行部と同じ向きに斜行させることができる。また、この方向転換部により引き出し線やその他の渡り線を迂回させることもできる。

好適な態様において、前記内側コイルの一端と前記外側コイルの一端とを接続するコイル間渡り線を複数本有し、前記複数のコイル間渡り線の少なくとも一本の径方向渡り部は、前記方向転換部を有し、前記複数のコイル間渡り線同士は、前記方向転換部以外の部位にて軸方向に重なる。すなわち、この態様によれば、軸方向に重なる２つのコイル間渡り線が、上記した軸方向に膨設される径方向渡り部の方向転換部を避ける位置にて軸方向に重なるため、二階建てのコイル間渡り線構造を頭部側コイルエンドの軸方向突出長増大を抑止しつつ実現することができる。

本発明のＵ字セグメント順次接合ステータコイルを車両用交流発電機のステータコイルとして採用した実施形態を図面を用いて説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、本発明の技術思想を他の公知技術等を用いて実施しても良いことは当然である。

（実施形態１）
（全体構造の説明）
この車両用交流発電機の軸方向断面図を図１に示す。ただし、図１においてステータコイル１２は模式的に図示されている。交流発電機は電機子として働く固定子１０と、界磁子として働く回転子５０と、フロントハウジング６１及びリアハウジング６２と、交流電力を直流電力に変換する整流器６５とを備えている。回転子５０はシャフト５１と一体に回転するもので、ランデル型ポールコア５２、界磁コイル５３、スリップリング５４、斜流ファン５６及び遠心ファン５７を備えている。ランデル型ポールコア５２は一組のポールコア５２ａ及び５２ｂを組合わせて構成されている。シャフト５１はプーリ５８を通じて車両エンジンにより回転駆動される。フロントハウジング６１及びリアハウジング６２は回転子５０を支持するとともに固定子１０を挟持している。

固定子１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に巻装されたステータコイル１２とからなる。ステータコイル１２は、多数のＵ字導体を順次接続して構成された公知のＵ字セグメント順次接合ステータコイルである。１３はステータコイル１２のうちステータコア１１からリヤ側に突出する頭部側コイルエンド、１４はステータコイル１２のうちステータコア１１からフロント側に突出する端部側コイルエンドである。したがって、Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルを構成する各Ｕ字導体は、ステータコア１１の各スロットにリヤ側からフロント側へ貫挿されている。各Ｕ字導体の先端部は相ごとに順次接続されて３つの相コイルが形成され、各相コイルが三相星形巻線されてステータコイル１２を構成している。

図１に示す実施例では、各Ｕ字導体の一対の脚部は１磁極ピッチ離れた一対のスロットに個別に収容されている。図１において、スロットは、径方向に８つの導体収容位置をもち、径方向内側から１〜４番目の導体収容位置に内側コイル用Ｕ字導体が挿通され、径方向内側から５〜８番目の導体収容位置に外側コイル用Ｕ字導体が挿通されている。各内側コイル用Ｕ字導体は端部側にて順次接続されて内側コイルを構成し、各外側コイル用Ｕ字導体は端部側にて順次接続されて外側コイルを構成している。内側コイル及び外側コイルはそれぞれ３相の相コイルにより構成され、内側コイル及び外側コイルの同相の相コイルは後述するコイル間渡り線により直接接続されている。この実施例では、内側コイルの各相コイルの残る端部は相互に接続されて中性点を構成し、外側コイルの各相コイルの残る端部はそれぞれの相の外部引き出し線を構成している。

（頭部側コイルエンドの説明）
頭部側コイルエンド１３は、各Ｕ字導体のＵ字状頭部により構成されている。このＵ字状頭部は、Ｕ字状の頭部先端部とこの頭部先端部の両端から軸方向スロットへ向けて近づきつつ周方向へ略半磁極ピッチ延在する（斜行する）一対の頭部斜行部とからなる。同じＵ字状頭部の一方の頭部斜行部と他方の頭部斜行部とは径方向に１導体収容位置ピッチだけずらして配置され、Ｕ字状の頭部先端部は略径方向に延在してこれら一対の頭部先端部を連ねている。

なお、端部側コイルエンド１４は、各Ｕ字導体の飛び出し端部からなる。この飛び出し端部は、スロットから出た後、軸方向スロットから離れる向きへ延在しつつ周方向へ略半磁極ピッチだけ延在する（斜行する）一対の端部斜行部と、端部斜行部の先端から軸方向に突出する端部先端部とからなる。内側コイル用Ｕ字導体の互いに径方向に隣接する一対の端部先端部は溶接され、外側コイル用Ｕ字導体の互いに径方向に隣接する一対の端部先端部は溶接されている。

この実施例では、内側コイル及び外側コイルは、既述した互いに径方向に隣接する４つの導体収容位置を占めるＵ字導体により構成される４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルからなり、形状及び構造は本質的に同じである。内側コイルに用いる内側コイル用Ｕ字導体を図２を参照して説明する。外側コイルに用いる外側コイル用Ｕ字導体の形状及び構造も図２に示すものと同じである。

図２において、各スロットの径方向に連続する４つの導体収容位置のうち１、４番目の導体収容位置に頭部曲率半径が大きいＵ字導体である大セグメント１７が挿通され、２、３番目の導体収容位置に頭部曲率半径が小さいＵ字導体である小セグメント２７が挿通されている。大セグメント１７のうち一対のスロット挿入部分をスロット導体部１８ａ、１８ｂと称する。小セグメント２７のうち一対のスロット挿入部分をスロット導体部２８ａ、２８ｂと称する。１９は大セグメント１７のＵ字状頭部、２９は小セグメント２７のＵ字状頭部である。大セグメント１７は、一対の飛び出し端部２１ａ及び２１ｂをもち、飛び出し端部２１ａ及び２１ｂは端部斜行部２２ａ及び２２ｂと、端部先端部２３ａ及び２３ｂとをもつ。同様に、小セグメント２７は、一対の飛び出し端部３１ａ及び３１ｂをもち、飛び出し端部３１ａ及び３１ｂは端部斜行部３２ａ及び３２ｂと、端部先端部３３ａ及び３３ｂとをもつ。端部先端部２３ｂと３３ｂは溶接されて溶接部４１aとなり、端部先端部２３ａ、３３ａは溶接されて溶接部４１bとなる。結局、４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルでは、小セグメント２７とこれを囲む大セグメント１７とにより構成されることがわかる。

この大セグメント１７と小セグメント２７とのペアをそれぞれ用いたステータコイル１２の頭部側コイルエンド１３の形状を図３に示す。１００は内側コイル、２００は外側コイルである。図３において、１７aは、大きなＵ字導体である大セグメント１７の頭部先端部、２７aは、小さいＵ字導体である小セグメント２７の頭部先端部、１７bは大セグメント１７の径方向内側の頭部斜行部、１７cは大セグメント１７の径方向外側の頭部斜行部、２７bは小セグメント２７の径方向内側の頭部斜行部、２７cは小セグメント２７の径方向外側の頭部斜行部、１７dは大セグメント１７の内側のスロット導体部、１７eは大セグメント１７の外側のスロット導体部、２７dは小セグメント２７の内側のスロット導体部、２７eは小セグメント２７の外側のスロット導体部である。

ステータコア１１のスロットは、径方向に８つの導体収容位置Ｃ１〜Ｃ８を有している。導体収容位置Ｃ１〜Ｃ４には内側コイル１００を構成する大セグメント１７及び小セグメント２７のスロット導体部１７d、２７d、２７e、１７eが収容されている。導体収容位置Ｃ５〜Ｃ８には外側コイル２００を構成する大セグメント１７及び小セグメント２７のスロット導体部１７d、２７d、２７e、１７eが収容されている。

上記した４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルの標準の構造及び製造方法については、先に記載した各特許文献たとえば特許文献２０等に詳述されてもはや周知となっているため、これ以上の説明を省略する。ただし、本発明は、上記した４位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイル以外にたとえば２位置型Ｕ字セグメント順次接合ステータコイルなどにも採用できることはもちろんである。

（コイル間渡り線の配置）
コイル間渡り線３００の配置を図３〜図５に示す。コイル間渡り線３００のスロット導体部は導体収容位置Ｃ２、Ｃ６間に配置されている。図３は頭部側コイルエンド１３近傍の側面図であり、図４は頭部側コイルエンド１３のコイル間渡り線３００近傍を周方向に展開した状態を示す周方向部分展開図であり、図５は頭部側コイルエンド１３を軸方向リヤ側からみた正面図である。

図３において、３００は、内側コイル１００と外側コイル２００とを相ごとに直列接続するためのコイル間渡り線である。コイル間渡り線３００は、
内側コイルの一端と外側コイル２００の一端とを接続するコイル間渡り線である。Ｃ１〜Ｃ８はスロットの径方向に並ぶ８つの導体収容位置を示す。Ｃ１は径方向最内側の導体収容位置、Ｃ８は径方向最外側の導体収容位置を示す。

コイル間渡り線３００は、所定のスロットの導体収容位置Ｃ２に収容される内側のスロット導体部３０１と、所定のスロットの導体収容位置Ｃ６に収容される外側のスロット導体部３０２と、スロット導体部３０１から延設されて内側コイル１００の小セグメント２７の頭部斜行部２７bと周方向同じ向きに斜設される内側の斜行渡り部３０３と、スロット導体部３０２から延設されて外側コイル２００の小セグメント２７の頭部斜行部２７bと周方向同じ向きに斜設される外側の斜行渡り部３０４と、２つの斜行渡り部３０３、３０４を連ねる頭部渡り部３０５とからなる。スロット導体部３０１は、内側コイル１００の最初（または最終）のスロット導体部を構成しており、スロット導体部３０２は、外側コイル２００の最終（又は最初）のスロット導体部を構成している。コイル間渡り線３００の内側の斜行渡り部３０３は、内側コイル１００の頭部斜行部２７bと径方向等位置にてそれと同一方向に斜設され、更に、コイル間渡り線３００の外側の斜行渡り部３０４は、外側コイル２００の頭部斜行部２７bと径方向等位置にてそれと同一方向に斜設されている。すなわち、コイル間渡り線３００の頭部渡り部３０５の径方向内端に連なって周方向かつ軸方向へ斜行する内側の斜行渡り部３０３は、内側コイル１００の小セグメント２７の頭部斜行部２７bの一つが占有するべき位置に配置される。また、コイル間渡り線３００の頭部渡り部３０５の径方向外端に連なって周方向かつ軸方向へ斜行する外側の斜行渡り部３０４は、外側コイル２００の小セグメント２７の頭部斜行部２７bが占有すべき位置に配置される。つまり、コイル間渡り線３００の斜行渡り部３０３が、内側コイル１００の小セグメント２７の頭部斜行部２７bと径方向等位置にてそれと同一方向に斜設され、更に、コイル間渡り線３００の斜行渡り部３０４が、外側コイル２００の小セグメント２７の頭部斜行部２７bと径方向等位置にてそれと同一方向に斜設されているため、斜行渡り部３０３、３０４から頭部渡り部３０５への連続と方向変換とが、他の小セグメント２７の各部に邪魔されることは無い。次に、頭部渡り部３０５について更に詳しく説明する。頭部側コイルエンド１３のコイル間渡り線３００近傍を軸方向後方から見た状態を図５に示す。頭部渡り部３０５は、内側コイル１００と外側コイル２００との境界部に沿いつつ周方向に延在する周方向渡り部３０５１と、内側の径方向渡り部３０５２と、外側の径方向渡り部３０５３とからなる。周方向渡り部３０５１は、内側コイル１００の頭部先端部１７aと外側コイル２００の頭部先端部１７aとの間に位置して周方向へ延在するコイル間窪み部xに収容されて周方向へ延在する。

内側の径方向渡り部３０５２は、周方向渡り部３０５１の一端から内側コイル１００の大セグメント１７の頭部先端部１７aの間のセグメント間隙間yに収容されて略径内方向へ延在している。内側の径方向渡り部３０５２は、内側コイル１００の各小セグメント２７の頭部先端部２７aの一つが占めるべき位置にて他の頭部先端部２７ａと同様に略径方向に延在している。

外側の径方向渡り部３０５３は、周方向渡り部３０５１の他端から外側コイル２００の大セグメント１７の頭部先端部１７aの間のセグメント間隙間zに収容される前に、図５に示すように大セグメント１７の頭部先端部１７ａの軸方向外側に覆い被さるように屈曲した後、このセグメント間隙間z内に曲げられ、その後、反時計方向に斜行する。結局、径方向渡り部３０５３は、大セグメント１７の頭部先端部１７aの周囲を約半周湾曲して方向を反転し、その後、反時計方向に斜行する斜行渡り部に連なっている。この明細書では、径方向渡り部３０５３の上記約１８０度方向変換する部位を方向転換部と称する。なお、図５において、黒く着色した領域はコイル間渡り線３００の頭部渡り部３０５の後端面をなす平坦側面である。

この実施形態のコイル間渡り線３００の頭部渡り部３０５は、大セグメント１７の軸方向外側に突出する上記径方向渡り部３０５３はもつものの、全体として、図３に示すように略クランク形状に形成されているため、頭部渡り部３０５をコンパクトに配置できるとともに、頭部側コイルエンド１３の軸方向突出長を上記方向転換部を除いて縮小することができる。また、周方向渡り部３０５１の長さ及び位置を調節することにより、外側コイル２００と相ごとに接続すべき内側コイル１００の相ごとの開始（又は終了）位置を適切に選択することができる。同じく、内側コイル１００と相ごとに接続すべき外側コイル２００の相ごとの終了（又は開始）位置を適切に選択することができる。

（コイル間渡り線３００の製造方法の説明）
以下、コイル間渡り線３００の作製について以下に説明する。まず、コイル間渡り線３００及び通常Ｕ字導体の周方向展開に用いる多重回動リング４００について説明する。

（多重回動リングの説明）
この実施形態にて用いる４重リングにより構成した多重回動リング４００について図６を参照して説明する。この多重回動リング４００は、通常Ｕ字導体やコイル間渡り線用Ｕ字導体を周方向展開する（捻る）ため装置である。ただし、この発明の実施に採用可能な多重回動リングは図１２に示す四重の多重回動リング４００に限定されるものではなく、８重リング構成としてもよく、３重リング構成としてもよく、あるいはその他の個数のリング構成としてもよい。

図６に示す４重リング構成では、各スロットの導体収容位置Ｃ１、Ｃ２のＵ字導体の直線部を保持するリング４０１と、各スロットの導体収容位置Ｃ３、Ｃ４のＵ字導体の直線部を保持するリング４０２と、各スロットの導体収容位置Ｃ５、Ｃ６のＵ字導体の直線部を保持するリング４０３と、各スロットの導体収容位置Ｃ７、Ｃ８のＵ字導体の直線部を保持するリング４０４とを相対回動可能に同軸配置してなる。一斉回動時にリング４０１、４０３は時計方向へ、リング４０２、４０４は反時計方向へ回動するものとする。

なお、８重リング構成では、相対回動可能に同軸配置された８つのリングが各導体収容位置Ｃ１〜Ｃ８ごとに個別に配置される。３重リング構成では、各スロットの導体収容位置Ｃ１、Ｃ２のＵ字導体の直線部を保持するリングと、各スロットの導体収容位置Ｃ３〜Ｃ６のＵ字導体の直線部を保持するリングと、各スロットの導体収容位置Ｃ７、Ｃ８のＵ字導体の直線部を保持するリングとを相対回動可能に同軸配置して構成される。なお、いずれの構成においても、各リングは、周方向にスロットピッチでＵ字導体の直線部を保持する孔を有している。

（コイル間渡り線３００の周方向展開方法の説明）
コイル間渡り線３００の周方向展開方法の好適な実施形態を以下に説明する。

図３〜図５に示すコイル間渡り線３００の一対の斜行渡り部３０３、３０４は導体収容位置Ｃ２、Ｃ６に配置される。斜行渡り部３０３は内側コイル用Ｕ字導体の小セグメント２７の径方向内側の頭部斜行部２７cに対して周方向に隣接し、斜行渡り部３０４は外側コイル用Ｕ字導体の小セグメント２７の径方向内側の頭部斜行部２７cに対して周方向に隣接する。

多重回動リング４００として４重リングを用いる場合、導体収容位置Ｃ２、Ｃ６のスロット導体部を回動させる一対のリング４０１、４０３は同方向に回動し、コイル間渡り線３００の一対の斜行渡り部３０３、３０４は図１０に示すように周方向同じ向きに斜行する。つまり、図５にて説明すると、黒く塗りつぶした頭部渡り部３０５のうち、径方向渡り部３０５３は、径方向渡り部３０５２から時計方向へ延在する周方向渡り部３０５１を、反時計方向へ延在するコイル間渡り線３００の斜行渡り部３０４（図３参照）に繋ぐため、１８０度方向反転する必要がある。このため、この実施形態３では、予めプレス成形などにより頭部渡り部３０５の形状を作製した直線部未展開のコイル間渡り線３００の直線部に実施形態４と同様の予備展開工程により所定スロットピッチの斜行渡り部の形成を予備的に行う。

更に具体的に説明する。リング４０１〜４０４の孔は、一斉展開直前において周方向等位置となっているべきである。したがって、コイル間渡り線３００の一対の直線部は一斉展開直前にて放射線r4、r5（図５参照）上の孔に入るべきものであるが、コイル間渡り線３００の直線部（すなわち径方向渡り部３０５２、３０５３の先端）は放射線r2、r3（実際には径方向渡り部３０５３の先端は放射線r3より更に時計方向にずれている）の位置に存在しており、周方向に半ピッチずれている。この問題を解決するには、径方向渡り部３０５２、３０５３に連なる一対の直線部を予め略半スロットピッチ余分に捻っておけばよい。

すなわち、プレス成形により頭部渡り部３０５が形成され、かつ、斜行渡り部３０３、３０４がまだ形成されていない（未展開の）コイル間渡り線３００をまず最初にリング４０１、４０３に挿し、その後、頭部渡り部３０５の周方向回動を禁止しつつリング４０１、４０３を反時計方向へ略半スロットピッチだけ回動させて、その斜行渡り部３０３、３０４を半スロットピッチ斜行させる（予備展開工程）。なお、斜行渡り部３０３、３０４となるべきコイル間渡り線３００の直線部はこの予備展開分だけあらかじめ余分に抜き出しておく。また、この予備展開の前のリング４０１、４０３の孔は、リング４０２、４０４の孔に対して略半スロットピッチずらしておき、予備展開後、各リング４０１〜４０４の孔は放射方向に並ぶようにする。

次に、未展開の通常Ｕ字導体（内側コイル用Ｕ字導体及び外側コイル用Ｕ字導体）を多重回動リング４００に挿し、一斉回動を行う。これにより、コイル間渡り線３００への斜行渡り部３０３、３０４の形成と通常Ｕ字導体への頭部斜行部の形成とを円滑に行うことができる。なお、リング４０３の予備回動量（予備捻り量）をリング４０１のそれより大きく設定しても良い。

（変形態様）
既述した４重の多重回動リング４００を用いる代わりに、たとえば導体収容位置Ｃ１を占有するリングと導体収容位置Ｃ２を占有するリングとを別々のリングとし、同様に、導体収容位置Ｃ５を占有するリングと導体収容位置Ｃ６を占有するリングとを別々のリングとしてもよい。

（実施形態２）
次に、実施形態１で説明した方向転換部をもつコイル間渡り線３００と、その他のコイル間渡り線とを軸方向に見た場合に重ねる二階建て構造のコイル間渡り線配置について以下に説明する。

図示説明は省略するが、コイル間渡り線としては、実施形態１で説明した導体収容位置Ｃ２、Ｃ６のスロット導体部を繋ぐコイル間渡り線の他に、導体収容位置Ｃ１、Ｃ８のスロット導体部を繋ぐコイル間渡り線や、スロット導体部Ｃ２、Ｃ７のスロット導体部を繋ぐコイル間渡り線などを採用することができる。

図３〜図５に示すコイル間渡り線３００に第２のコイル間渡り線を軸方向に重ねる場合について図５を参照して説明する。図３〜図５からわかるように、実施形態１のコイル間渡り線３００は、径方向渡り部３０５３だけが軸方向リヤ側に突出しているが、その周方向渡り部３０５１や径方向渡り部３０５２は軸方向へ突出していない。したがって、コイル間渡り線３００の周方向渡り部３０５１上に第２のコイル間渡り線の周方向渡り部を問題なく配置することができる。

この場合には、この第２のコイル間渡り線３００の周方向渡り部は、図５に示すコイル間渡り線３００の周方向渡り部３０５１よりもコイル間渡り線３００の軸方向幅だけ突出する。しかし、図５に示すコイル間渡り線３００の径方向渡り部３０５３はもともとそれ以上、軸方向に突出しているため頭部側コイルエンドの軸方向突出長が更に増大することがない。

つまり、図５のコイル間渡り線３００を二階建てコイル間渡り線構造の低層側に用いる場合、頭部側コイルエンドの軸方向長の増大を生じることなく他のコイル間渡り線を軸方向に重ねることができるわけである。

実施形態１のステータコイルを採用する車両用交流発電機の軸方向断面図である。大セグメントと小セグメントとからなるコイル用のＵ字導体ペアの模式斜視図である。頭部側コイルエンド構造を示す軸方向模式側面図である。図３の頭部側コイルエンドの部分周方向展開図である。図３の頭部側コイルエンドを後方から見た部分正面図である。（a）はＵ字導体の周方向展開（捻り）に用いる多重回動リングを示す模式半平面図であり、（b）は模式径方向断面図である。

符号の説明

１７大セグメント
１７a 頭部先端部
１７b 頭部斜行部
１７c 頭部斜行部
２７小セグメント
２７a 頭部先端部
２７b 頭部斜行部
２７c 頭部斜行部
１００内側コイル
２００外側コイル
３００コイル間渡り線
３０１スロット導体部
３０２スロット導体部
３０３斜行渡り部
３０４斜行渡り部
３０５頭部渡り部
３０５１周方向渡り部
３０５２径方向渡り部
３０５３径方向渡り部
４００多重回動リング
４０１〜４０４リング

Claims

スロットの内側コイル用導体収容位置に軸方向一方側から挿通された多数の内側コイル用Ｕ字導体の先端を順次接続してなる内側コイルと、前記スロットの外側コイル用導体収容位置に軸方向一方側から挿通された多数の外側コイル用Ｕ字導体の先端を順次接続して前記内側コイルの径方向外側に配設される外側コイルと、前記内側コイルの一端と前記外側コイルの一端とを接続するコイル間渡り線とを備え、
前記内側コイル及び外側コイルの頭部側コイルエンドは、前記Ｕ字導体の頭部先端部と、この頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜設されて前記スロットに達する一対の頭部斜行部とを有するＵ字セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記コイル間渡り線は、
前記内側コイルの頭部斜行部と径方向等位置にて周方向及び軸方向に対して斜設されて前記スロットに達する内側の斜行渡り部と、前記外側コイルの頭部斜行部と径方向等位置にて周方向及び軸方向に対して斜設されて前記スロットに達する外側の斜行渡り部と、前記２つの斜行渡り部を連ねる頭部渡り部とを有し、
前記頭部渡り部は、
内側コイルの頭部先端部と外側コイルの頭部先端部との間のコイル間窪み部に収容されて周方向へ延在する周方向渡り部と、
前記周方向渡り部の一端から前記内側コイルの前記頭部先端部の間のセグメント間隙間に収容されて略径内方向へ延在し、前記内側の斜行渡り部に達する前記内側の径方向渡り部と、
前記周方向渡り部の他端から前記外側コイルの前記頭部先端部の間のセグメント間隙間に収容されて略径外方向へ延在し、前記外側の斜行渡り部に達する前記外側の径方向渡り部と、
を有し、
前記コイル間渡り線の一対の斜行渡り部は周方向同じ向きに延在していることを特徴とするＵ字セグメント順次接合ステータコイル。
請求項１記載のＵ字セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記二つの径方向渡り部の一方は、前記内側コイル用Ｕ字導体又は前記外側コイル用Ｕ字導体の頭部先端部の間のセグメント間隙間にあって当該頭部先端部の軸方向外側から当該頭部先端部の周囲を半周する形状の方向転換部を有するＵ字セグメント順次接合ステータコイル。
請求項２記載のＵ字セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記内側コイル及び外側コイルのうち、前記コイル間渡り線の方向転換部に近接する側のコイルは、スロットの径方向に連続する４つの導体収容位置に挿通される小セグメント及び大セグメントにより構成され、
前記コイル間渡り線の方向転換部に連なる斜行渡り部は、前記小セグメントの頭部斜行部に周方向に隣接して前記小セグメントの頭部斜行部と周方向同じ向きに斜行しているＵ字セグメント順次接合ステータコイル。
請求項２記載のＵ字セグメント順次接合ステータコイルにおいて、
前記内側コイルの一端と前記外側コイルの一端とを接続するコイル間渡り線を複数本有し、
前記複数のコイル間渡り線の少なくとも一本の径方向渡り部は、前記方向転換部を有し、
前記複数のコイル間渡り線同士は、前記方向転換部以外の部位にて軸方向に重なるＵ字セグメント順次接合ステータコイル。