JP2000228852A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で高出力な性能を達成すべく、高占積率
で且つ冷却性能を確保でき、しかも安価な車両用交流発
電機を提供することを目的としている。 【解決手段】 ２ｐ極の磁極を有する回転子鉄心７１、
７２と、ｍ相の巻線を構成する電機子巻線３１とを備
え、電機子鉄心３２のスロットの数は２ｐｍｎ（ｎ≧
２）であり、１スロットに挿入される導体の数は２であ
り、２つの導体はスロット内で径方向に１列に整列さ
れ、第ｋスロット内の内層側導体と第（ｋ±ｍｎ）スロ
ット内の外層側導体とはコイルエンドにて第ｋスロット
と第（ｋ±ｍｎ）スロットの間の任意の位置で半径方向
にひねられて繋がっている部分がコイルエンドにおいて
１相当たり２ｎ（２ｐ−１）箇所設けられ、複数の隣接
するｎ個のスロットに収納された導体が接続されて１つ
の相の巻線が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用交流発電機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題対策として車両エンジン
のアイドル回転数の低減により、車両用交流発電機（以
下オルタネータ）には、より低速回転からの出力供給が
求められるようになった。また、電力を要する環境対策
装置の搭載などにより、その要求出力も増加している。
一方、燃費向上のための軽量化や、車室空間の確保のた
めに、エンジンルーム内に搭載される部品への小型化要
求も年々強まっている。しかも、コスト低減要求は、い
うまでもない。

【０００３】これら要求に応えるべく、発電機におい
て、発電を誘起する巻線である電機子巻線の抵抗値を下
げて損失を減らすため、特開昭６３−１９４５４３号公
報に示されるように、スロット内の巻線断面を平角状に
成形し、スロット内の占積率を上げようとするものがあ
る。しかし、スロット内の占積率を上げるのみで、スロ
ット外のコイルエンドにおいて、各相（一般に３相）の
巻線どうしが径方向において干渉するので、コイルエン
ドが膨らみ、小型化要求には対応できない。

【０００４】そこで、国際公開９２／０６５２７号公報
には、ヘアピン状に成形した複数の導体セグメントで電
機子コイルを構成し、そのコイルエンドどうしが互いに
径方向に干渉せずに巻線を形成し、その結果、小型化要
求に対応する巻線技術が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６３−
１９４５４３号公報と国際公開９２／０６５２７号公報
の技術を組み合わせても、高出力化の為には、電機子コ
イルで損失を下げる冷却性能の問題がある。

【０００６】オルタネータでは一般に回転子鉄心（７
１、７２）の軸方向両端に冷却ファン（１２、１１）が
設けられ、回転子（７）の回転に伴い前記冷却ファンが
回転し冷却風を電機子のコイルエンド( ３１a 、３１
ｂ) に吹き付けて電機子巻線を冷却する構造をとってい
る。

【０００７】又、前記冷却ファンが回転することでその
入口側空間（１２０）に負圧を生じオルタネータ後方よ
り内部にフレッシュエアを導入しリア側電気部品（５、
１３０、１４０）、回転子コイル（８）、電機子コイル
を冷却している。

【０００８】従って前記ファンが電機子コイルに吹き付
けた冷却風が効率よく電機子コイルの外側に抜けていか
なければ電機子コイルエンド周辺（２、３）に滞留し、
オルタネータ内部に新たなフレッシュエアが導入され
ず、温度上昇の原因になる。これを解決するには冷却フ
ァンの能力を増大し冷却風の吐出抵抗が高くても十分に
吐き出されるファンを設計するのが一般的であるが、そ
のようなファンは大型であり、小型化要求に反するとと
もに、さらに高速回転域まで使用されるオルタネータに
とっては騒音増大という新たな問題も生ずる。

【０００９】国際公開９２／０６５２７号公報に示され
たオルタネータでは、図９に示す如く、スロットの異な
る導体どうしでは隙間（３８）が確保されているが、同
一スロットに挿入されている導体どうしは密着しており
全く隙間が確保出来ないので、この導体間には通風でき
ず、電機子コイルエンドの冷却は不十分であった。

【００１０】つまり、これらヘアピン状導体を一つのス
ロット内に複数挿入した電機子では導体を十分に冷却出
来ないばかりか、オルタネータとしての通風抵抗（特に
吐出抵抗）が増大し、ファンの能力を増加しないと吸入
風量自体が減少してしまい、他部品の冷却にも影響を及
ぼしてしまうという問題があった。このような問題は極
数（２ｐ）が多くなればなるほど、あるいはスロット当
たりの巻数が増えれば増えるほど深刻となる。

【００１１】一方、国際公開９２／０６５２７号公報に
おいては、１つのスロット内に内層側導体と外層側導体
とを配置し、異なるスロット内の内層側導体と外層側導
体とを交互に順次接続して、１つの相で２回巻回した巻
線の構成が示されている。しかし、同層どうし（内層と
内層または外層と外層）を接続する渡り部では、渡り部
とコイルエンドとの干渉を防止するために、渡り部はコ
イルエンドの先端よりもさらに軸方向端部側に延ばされ
た後、周方向に延びて接続されている。よって、コイル
エンドの実質的な軸方向の最大高さがこの渡り部によっ
て決定され、オルタネータの小型化の阻害要因となって
いる。

【００１２】本発明は、小型で高出力な性能を達成すべ
く、高占積率で且つ冷却性能を確保でき、しかも安価な
オルタネータを提供することを目的としている。

【００１３】また、本発明は、小型で立ち上がり回転数
の低いオルタネータを安価に提供することを他の目的と
している。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、２ｐ極の磁極を有する
回転子鉄心と、該回転子鉄心の軸方向両端面に冷却ファ
ンを有する回転子と、ｍ相の巻線を構成する電機子巻線
と、該電機子巻線を保持する複数のスロット有する電機
子鉄心と、該電機子鉄心の軸方向両側の前記スロット外
に巻線のコイルエンドを備える車両用交流発電機におい
て、前記電機子鉄心のスロットの数は２ｐｍｎ（ｎ≧
２）であり、１スロットに挿入される導体の数は２であ
り、該２つの導体はスロット内で径方向に１列に整列さ
れており、第ｋスロット内の内層側導体と第（ｋ±ｍ
ｎ）スロット内の外層側導体とは前記コイルエンドにて
第ｋスロットと第（ｋ±ｍｎ）スロットの間の任意の位
置で半径方向にひねられて繋がっている部分が前記コイ
ルエンドにおいて１相当たり２ｎ（２ｐ−１）箇所設け
られ、複数の隣接するｎ個の前記スロットに収納された
導体が接続されて１つの相の巻線が形成されていること
を特徴としている。

【００１５】これにより、コイルエンドにおいてすべて
の導体は干渉することなく、導体間に隙間が形成される
ので、この隙間を冷却風が通過する。極数が増えてスロ
ット数が増えても、スロット内には２本の導体が１列に
配置されるのみなので、コイルエンドでの導体間隙間は
同様に確保でき、以上により、冷却性能を確保して出力
向上を可能とすることができる。しかも、スロット内に
は２本の導体が配置されているが、所望の出力特性を満
足するために導体間の接続により３本以上の実質的本数
を配置した場合に調整可能である。

【００１６】請求項２によれば、前記スロットに収納さ
れる導体は、整形されたセグメント導体により構成さ
れ、前記セグメント導体を接続することによって巻線を
形成することを特徴としている。これにより導体のスロ
ットへの挿入を容易にして、製造工数を低減できる。

【００１７】請求項３によれば、前記第ｋスロットと第
（ｋ±ｍｎ）スロットに挿入される前記セグメント導体
は、前記コイルエンドの一方にヘアピン状に整形された
前記セグメント導体のタ−ン部が配置され、前記コイル
エンドの他方に接続部が配置されることを特徴としてい
るので、コイルエンドの片側に接合部を集中できるの
で、接合工数を低減できる。

【００１８】請求項４によれば、前記セグメント導体
は、略Ｓ字状に整形され、前記コイルエンドの両側にお
いて接続部が配置されることを特徴としているので、セ
グメント自体の製造工数を低減できる。

【００１９】請求項５によれば、前記巻線は、各相ごと
に連続する導体によって形成されたことを特徴としてい
るので、セグメント導体を使用する場合に対し、各セグ
メント間の接合工数を無くすことができる。

【００２０】請求項６によれば、前記スロットに収めら
れる導体の断面形状は半径方向の長さをa 、周方向の長
さをｂとするとa ＞ｂであることを特徴としているの
で、コイルエンド内を通過して径方向へ流れる冷却風に
対し、通風路断面積を確保して冷却性能を向上できる。

【００２１】請求項７によれば、前記スロットは径方向
に略並行な壁面を有し、前記電気導体の断面は前記スロ
ット形状に沿った平角形状であることを特徴としている
ので、高占積率化を容易としている。

【００２２】請求項８に記載の発明では、ｐ対のＮＳ磁
極を持つ回転子鉄心と、ｍ相の巻線を構成する電機子巻
線と、電機子巻線を保持する複数のスロットを有する電
機子鉄心とを備える車両用交流発電機において、各スロ
ット内に、巻線を構成する略長方形の断面を持つ導体
が、周方向よりも径方向が長くなるようにして内層側と
外層側に配置され、導体は、スロット内に位置する内部
導体部と、この内部導体部からスロット外に延びるコイ
ルエンド部とを有して、異なるスロットに配置された導
体のコイルエンド部が接続され、内層側と外層側のうち
同層どうしで接続されるコイルエンド部の径方向長さ
を、内部導体部の径方向長さよりも短くし、隣接するｎ
個（ｎ≧２の自然数）のスロットに各２本収納された導
体が接続されて１つの位相の巻線が形成され、スロット
は２ｐｍｎ個形成されていることを特徴としている。

【００２３】これによると、各スロットに導体を２本配
置し、かつ２個以上の隣接するスロット内の導体を接続
しているため、見かけ上のターン数（２ｎターン／相）
が多くなり、立ち上がり回転数を低くすることができ
る。また、同層どうしで接続されるコイルエンド部の径
方向長さを、内部導体部の径方向長さよりも短くしてい
るので、同層接続部を含む複数の接続部間の径方向の干
渉を防止でき、従って、同層接続部を異層接続部の先端
よりもさらに軸方向端部側に突出させる必要がなくな
り、コイルエンドの実質高さを低く抑えることができ
る。よって、小型で立ち上がり回転数の低いオルタネー
タを実現できる。

【００２４】請求項９に記載の発明のように、同層どう
しで接続されるコイルエンド部の径方向長さを、内部導
体部の径方向長さの略半分にすることにより、同層接続
部を含む複数の接続部を径方向に重ねて配置することが
できる。

【００２５】請求項１０に記載の発明のように、同層ど
うしで接続されるコイルエンド部の径方向の一端側を他
端側に折り曲げることにより、同層どうしで接続される
コイルエンド部は、導体の断面積を保持したまま、径方
向長さを略半分にできる。

【００２６】請求項１１に記載の発明のように、同層ど
うしで接続されるコイルエンド部を、内部導体部の周方
向側面と連続する面が径方向を向くように捻ることによ
り、同層どうしで接続されるコイルエンド部は、導体の
断面積を保持したまま、径方向長さを短くできる。

【００２７】請求項１２に記載の発明のように、異層ど
うしで接続される標準形状の導体とは異なる形状の導
体、すなわち各相の巻線の出力端を有する導体および同
層どうしで接続される導体を、隣接するスロットの数の
合計がｎ×（２ｍ＋１）個の範囲内に集中配置すること
により、標準形状の導体と異形状の導体との混在組み付
け防止を容易とし、ひいては製造コストの低減につなげ
ることができる。

【００２８】請求項１３に記載の発明では、導体は略Ｓ
字状に成形されたセグメント導体であり、このセグメン
ト導体が接続されて巻線を形成することを特徴としてい
る。これにより、導体の製造やスロットへの挿入を容易
にして、製造コストを低減できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第一実施形態）図１から図４は
第一実施形態を示しており、２ｐ＝１２、ｍ＝３（Ｘ
相、Ｙ相、Ｚ相）、ｎ＝３の例を示したものである。な
お、ｎは２以上とすることができ、３以上が望ましい。

【００３０】図１はオルタネータの断面図、図２〜６は
本発明の巻線仕様に関する説明図である。

【００３１】電機子鉄心（３２）に設けられるスロット
の数は１０８、スロットピッチは１８となる。つまり第
ｋスロットの内側導体と第（ｋ±９）スロットの外側導
体が第ｋスロットと第（ｋ±９）スロットの間の任意の
位置で半径方向に転移する様に繋がっている。但し（ｋ
＋９）＞１０８の場合、及び（ｋ−９）＜１の場合は、
第１００スロットと第１、第１０１スロットと第２スロ
ット、…………、第１０７スロットと第８スロット、第
１０８スロットと第９スロットが繋がる。

【００３２】図２にＸ相を抜き出して巻線方法について
説明する。

【００３３】図３は図２の巻線仕様を構成する導体の一
部（第１スロットと第１０スロットに挿入される導体）
の斜視図である。図３に示すクランク状に整形された導
体を１つのスロットから出る２つのコイルエンド部の曲
げ方向が互いに逆向きになるように挿入する。図２の巻
線仕様図にて外側導体を実線、内側導体を波線で記述す
る。数字はスロットの番号を示す。

【００３４】第１０スロットの外側導体の一方の斜行部
（３１a １１）が第１スロットの内側導体の一方の斜行
部（３１a １２）とコイルエンド部Ａ側端部（３１a １
５）で半田付けや溶接等で接続することで半径方向に導
体が転移して繋がる。同様に第１０スロットの外側導体
の他方の斜行部（３１ｂ１１）が第１９スロットの内側
の一方の斜行部（３１ｂ１２）がコイルエンド部Ｂ側端
部（３１ｂ１５）で半田付けや溶接等で接続することで
半径方向に導体が転移して繋がる。更に第１９スロット
の内側導体の他方の端部は第２８スロットの外側導体の
端部とコイルエンド部Ａ側で半田付けや溶接等で接続さ
れている（図示せず）。同じルールで順次挿入接続して
ゆく。但し第１００スロットの外側導体（３１a １３）
と第１スロットの外側導体（３１a １４）をコイルエン
ド部Ａ側で接続しなければならない（３１a １６）。こ
の様に挿入接続された第（１＋９ｋ）スロットの導体群
は１つのループ状となり電機子電機子鉄心（３２）を２
回巻回することになる。つまり２ターン／スロットの巻
線が形成される。この導体群がＸ相の巻線を構成する１
つのコイルｘ１である。

【００３５】ここでこの導体群を１つのユニットとする
と１つのユニットに内側と外側の導体を繋げる部分が２
２箇所（３１a １５、３１ｂ１５等）、外側どうしを繋
げる部分が１箇所（３１a １６）出来ることになる。

【００３６】同様に（２＋９ｋ）のスロットに挿入され
るコイル群はＸ相の巻線を構成するコイルｘ２であり、
（３＋９ｋ）のスロットに挿入されるコイル群はＸ相の
巻線を構成するコイルｘ３である。

【００３７】これらコイルｘ１とｘ２を（３１a １８）
の如く接続し、ｘ２とｘ３（３１a１７）に示す如く接
続するとｘ１、ｘ２、ｘ３は直列に接続され６ターン／
相の巻線を構成することが可能となる。

【００３８】つまり１相中に内側と外側の導体を接続す
る部分が６６箇所、外側どうしを接続する部分が３箇所
出来ることになる。

【００３９】これらはｐ、ｍ、ｎを一般まで拡張した場
合に外側導体と内側導体が転移して繋がる部分は１相当
たり２ｎ（２ｐ−１）箇所、外側導体どうしが繋がる部
分は１相当たりｎ箇所存在することになる。

【００４０】同様に（４＋９ｋ）、（５＋９ｋ）、（６
＋９ｋ）のスロットに挿入される導体を上記と同じルー
ルで接続するとｘ１、ｘ２、ｘ３とは電気的に２４０度
位相のずれたコイルｚ１、ｚ２、ｚ３が形成されこれら
を直列に接続するとＺ相コイルを得る。

【００４１】同様に（７＋９ｋ）、（８＋９ｋ）、（９
＋９ｋ）のスロットに挿入される導体を上記と同じルー
ルで接続するとｘ１、ｘ２、ｘ３とは電気的に１２０度
位相のずれたコイルｙ１、ｙ２、ｙ３が形成され、これ
らを直列に接続するとＹ相コイルを得る。

【００４２】このようにして出来た電機子のコイルエン
ド部を展開した形状を図４に示す。

【００４３】それぞれのスロットからでた隣接した導体
間には隙間があり、従って全ての導体間の隙間を均一に
冷却風が通過してゆくため効率的に導体を冷却出来る。

【００４４】更に前記隙間は冷却風の出口にもなるが、
この部分の通風抵抗は増大しないためファン自体を大き
くする必要なくオルタネータ内部に十分なフレッシュエ
アを取り入れることができ、回転子コイルやリア側に配
置される電気部品の冷却性を損ねることもないので、小
型高出力でかつ信頼性の高いオルタネータを提供でき
る。

【００４５】尚 ここに記載した例で外側導体と内側導
体を入れ替えても同様の効果を得ることが出来る。 こ
の場合第１００スロットの内側導体と第１スロットの内
側導体どうしを接続することになる。

【００４６】又、極対数ｐ、相数ｍ、分割ｎは任意の自
然数でも同様の効果を呈するが、極対数ｐ、分割ｎが大
きければ大きいほどその効果は大きなものになる。 （第二実施形態）第二実施形態を図５、６に示す。図
５、６は図２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一
部の斜視図である。ここで示すのもやはり２ｐ＝１２、
ｍ＝３、ｎ＝３の例である。

【００４７】第一実施形態ではコイルエンドの両側で接
続するのに対し、第二実施形態ではコイルエンド部Ａ側
の導体どうしの接続のみで巻線を形成する。具体的に
は、第ｋスロットの内側導体と第（ｋ＋９）スロットの
外側導体をヘアピン状の連続導体で構成することで接続
箇所を第１実施例の約半分に低減出来る。更にこのヘア
ピン部は導体を接続する必用がないため皮膜を剥がす必
要もなくよって絶縁処理も不要となり大幅な工数の低減
が可能である。

【００４８】先ず導体をヘアピン状に整形した後（図
５）、矢印方向に所望のスロットピッチ分開き、更に他
端を互いに反対方向にクランク状に整形したもの（図
６）を電機子鉄心の内周側よりスロットに挿入する。

【００４９】ここで第一実施形態に示した半径方向への
転移部（３１a １５）に相当する部分はヘアピンの屈曲
部（３１a ２５）であり、この部分は導体が皮膜をかぶ
ったままであるのでコイルエンドＡ側は絶縁処理不要で
ある。

【００５０】コイルエンド部Ｂ側の接続ルールは実施例
１に記載した通りである。

【００５１】このようにして得られた電機子のコイルエ
ンド部も図４と同様なコイルエンドを形成すので、冷却
風を通過させるのに十分な隙間を確保出来る。

【００５２】尚、図６の如くヘアピンの他端を予めクラ
ンク状に整形せずに、まっすぐのまま電機子鉄心（３
２）の軸方向よりスロットに挿入した後に、所望のピッ
チ分折り曲げて整形してもよい。 （第三実施形態）第一、第二実施形態では、セグメント
導体を使用したが、図７に示す第三実施形態のように、
連続線を用いて各相の巻線を形成してもよい。セグメン
ト間の接続工数が無くなり、製造工数を低減できる。 （第四実施形態）図８は第四実施形態を示すもので、導
体の半径方向長さをa 、周方向長さをbとしたときa ＞b
の長さ関係とすることで、同一断面積の丸形導体や略
正方形導体を使用した場合に比べて、コイルエンド内を
通過して径方向へ流れる冷却風に対し、通風路断面積を
確保して冷却性能を向上できる。また、ｎ値を増加させ
た場合、周方向の長さを大幅に低減でき電機子鉄心の内
径、外径長さを抑えることが出来る。つまりはオルタネ
ータ自身の体格を小型出来るのでる。

【００５３】また、図８に示すように、スロット壁面は
径方向に並行としてもよい。この場合、電気導体の断面
形状がスロット形状に沿った平角形状であるので、高占
積率化が容易である。導体のスロットへの挿入工程も、
位置が決まりやすくなるので挿入しやすくなる。 （第五実施形態）図１０から図１５は第五実施形態を示
すもので、図１０はオルタネータの断面図、図１１〜１
５は電機子に関する説明図である。本実施形態は、各相
の巻線の出力端を有する導体および同層どうしで接続さ
れる導体の形状や配置を変更して、オルタネータの軸方
向寸法の小型化を図ったもので、本例のオルタネータは
磁極対ｐ＝６（磁極数＝１２）、位相数ｍ＝３（Ｘ相、
Ｙ相、Ｚ相）、１つの位相の巻線を構成する導体が隣接
して配置されるスロットの数ｎ＝３である。

【００５４】図１０に示すように、オルタネータ１は、
界磁として働く界磁回転子２と、この回転子２からの回
転磁束によって起電力を発生する電機子３と、回転子２
と電機子３を支持するフレ−ム４と、電機子３の巻線３
１の出力線が接続されて交流電力を直流に変換する整流
器５等から構成されている。

【００５５】回転子２は、ランデル型磁極鉄心（回転子
鉄心）７１、７２、界磁コイル８、スリップリング９、
１０を備えている。ランデル型磁極鉄心７１、７２は、
シャフト６に組付られたボス部から径方向外方に向かっ
てディスク部が延び、ディスク部からそれぞれ６個の爪
状磁極部７３が軸方向に延びている。また、スリップリ
ング９、１０を介して励磁電流が流れる界磁コイル８
は、磁極鉄心７１、７２に取り囲まれるように配置され
ている。

【００５６】回転子２は、シャフト６と一体になって回
転するもので、シャフト６はプーリ２０に連結され、自
動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により
ベルトを介して回転駆動される。なお、各磁極鉄心７
１、７２の軸方向両側面には冷却ファン１１、１２が、
溶接やかしめなど適宜な手段によって固定されており、
冷却ファン１１、１２は回転子２と一体となって回転し
て冷却風の流れを生じさせる。

【００５７】フレ−ム４の軸方向両端側には、冷却風吸
入のための吸気孔４１が設けられている。また、フレ−
ム４には、電機子巻線３１の第一コイルエンド３１ａお
よび第二コイルエンド３１ｂにそれぞれ対向した外周部
分に、冷却風排出のための排気孔４２が設けられてい
る。

【００５８】図１１に示すように、電機子鉄心３２に
は、多相の電機子巻線３１を収容できるように、複数の
スロット３５が形成されている。本実施形態では、回転
子２の磁極数（１２極）に対応して、３相の電機子巻線
３１を収納するように、１０８個のスロット３５が周方
向に等間隔に配置されている。電機子鉄心３２のスロッ
ト３５に装備された電機子巻線３１は、１本１本の電気
導体として把握することができ、スロット３５のそれぞ
れの中には、例えば銅よりなる２本の電気導体が収容さ
れ、２本の電気導体とスロット３５の内壁との間はイン
シュレータ３４によって絶縁してある。なお、電気導体
の断面は、スロット深さ方向（径方向）長さをａ、スロ
ット幅方向（周方向）長さをｂとすると、ａ＞ｂである
扁平な長方形であり、２本の電気導体はスロット深さ方
向に１列に配置されている。

【００５９】次に、図１２〜１５にて、巻線仕様および
導体の形状や配置等について詳述する。図１２は３相の
電機子巻線３１のうち１相のみを抜き出した巻線仕様図
であり、外層側導体を実線、内層側導体を破線で示して
いる。また、図１２中の数字はスロットの番号を示し、
スロット数は１０８個、ＮＳ磁極ピッチは９個のスロッ
トに対応する。

【００６０】本実施形態の巻線仕様は、第１実施形態と
同じであり、第（１＋９ｋ）スロットの導体群は１つの
ループ状となり電機子鉄心３２を２回巻回して、２ター
ン／スロットの巻線が形成される。そして、第（１＋９
ｋ）スロットの導体群と、第（２＋９ｋ）スロットの導
体群と、第（３＋９ｋ）スロットの導体群とを直列接続
して、６ターン／相の巻線を構成している。

【００６１】図１３は図１２の巻線仕様を構成する導体
の一部（第１スロットと第１０スロットに挿入される導
体）の斜視図である。導体は略Ｓ字状に折り曲げられた
セグメント導体であり、この導体は、スロット３５内に
収納される内部導体部３１ｃと、この内部導体部３１ｃ
の両側からスロット３５外に延びる第一、第二コイルエ
ンド３１ａ、３１ｂを有する。また、第一、第二コイル
エンド３１ａ、３１ｂは、内部導体部３１ｃから延びる
斜行部を有し、この斜行部の先端部において異なるスロ
ット３５からの導体を接続している。なお、内部導体部
３１ｃから両側に延びる２つの斜行部が互いに逆向きに
なるように、また内層側導体の斜行部と外層側導体の斜
行部とは逆の周方向に向くように、配置されている。

【００６２】そして、第１０スロットの外層側導体の一
方の斜行部３１a１１と、第１スロットの内層側導体の
一方の斜行部３１a１２とが、第一コイルエンド３１ａ
の先端部３１a１５において半田付けや溶接等で接合さ
れている。また、第１０スロットの外層側導体の他方の
斜行部３１ｂ１１と、第１９スロットの内層側導体の一
方の斜行部３１ｂ１２とが、第二コイルエンド３１ｂの
先端部３１ｂ１５で半田付けや溶接等で接合されてい
る。

【００６３】同様に、第１０スロットの内層側導体の一
方の斜行部３１ａ１０は第１９スロットの外層側導体の
一方の斜行部と接合され、第１０スロットの内層側導体
の他方の斜行部３１ｂ１０は第１スロットの外層導体の
一方の斜行部と接合される。以上の接合を繰り返すこと
により、基本パターンとなる巻線を形成する。

【００６４】一方、図１２において、巻線が反転する第
１００スロットと第１スロットからの第一コイルエンド
３１ａ側の先端部３１ａ１６は外層側導体どうしの接合
であり、同様に、第１０１スロットと第２スロット、お
よび、第１０２スロットと第３スロットの、それぞれの
第一コイルエンド３１ａ側は外層側導体どうしの接合と
なる。

【００６５】図１４は、この反転する第１００スロット
と第１スロットに配置される導体の斜視図である。第１
００スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエン
ド３１ａ側斜行部３１ａ１３は、外層側が切断等にて削
除され、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方
向長さｃを内層側に持ち、第１スロットに挿入された外
層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１４
は、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長
さｃを外層側に持ち、これらの斜行部３１ａ１３、３１
ａ１４はその先端部３１a１６において径方向に重ねら
れて半田付けや溶接等で接合されている。また、第１０
１スロットと第２スロット、および、第１０２スロット
と第３スロットの、それぞれの外層側導体は、第１００
スロットと第１スロットに配置される外層側導体と同様
の構成である。なお、半分の径方向長さｃの径方向位置
を、逆にしてもよい。

【００６６】さらに、図１２に示すように、第９１スロ
ットと第１０１スロットの第一コイルエンド３１ａ側、
および、第９２スロットと第１０２スロットの第一コイ
ルエンド３１ａ側は、それぞれの内層側導体どうしが接
合される。また、第９３スロットと第１００スロットの
内層側導体は、第一コイルエンド３１ａ側に出力端３１
ａａ’、３１ａａを有する。

【００６７】図１５は、内層どうしが接合される導体、
および出力端３１ａａ、３１ａａ′を持つ導体の斜視図
であり、３つの導体群を直列接続した状態を示してい
る。第９１スロットに挿入された内層側導体の第一コイ
ルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１９は、内部導体部３１
ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを内層側に持
ち、第１０１スロットに挿入された内層側導体の第一コ
イルエンド３１ａ側斜行部３１ａ２０は、内部導体部３
１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを外層側に持
つ。そして、これらの斜行部３１ａ１９、３１ａ２０
は、その先端部３１a１８において径方向に重ねられて
半田付けや溶接等で接合されている。また、第９２スロ
ットと第１０２スロットの、それぞれの内層側導体は、
第９１スロットと第１０１スロットに配置される内層側
導体と同様の構成である。

【００６８】第９３スロットに挿入された内層側導体の
第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ２１は、内部導
体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを内層
側に持ち、かつ、径方向長さｃが一定のまま先端部３１
a１７、３１a１８よりも軸方向（図１の右方向）に突出
した出力端３１ａａ’を有する。また、第１００スロッ
トに挿入された内層側導体の第一コイルエンド３１ａ側
斜行部３１ａ２２は、内部導体部３１ｃの径方向長さａ
の半分の径方向長さｃを外層側に持ち、かつ、径方向長
さｃが一定のまま先端部３１a１７、３１a１８よりも軸
方向（図１の右方向）に突出した出力端３１ａａを有す
る。

【００６９】位相数ｍ＝３、直列接続される導体群数ｎ
＝３である本実施形態では、第一コイルエンド３１ａ側
斜行部の径方向長さｃを内部導体部３１ｃの径方向長さ
ａの半分にした導体は、図１２において第９１スロット
から第３スロットまでの連続して隣接する全２１スロッ
トに集中して配置してある。一般式としては、ｎ×（２
ｍ＋１）スロットに集中配置される。

【００７０】以上のように、各スロット３５に導体を２
本配置し、かつ隣接する３つのスロット内の導体群を直
列接続しているため、見かけ上のターン数は６ターン／
相と多くなり、立ち上がり回転数を低くすることができ
る。また、同層どうしで接続されるコイルエンドの径方
向長さｃを、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分に
しているので、同層どうし（内層と内層または外層と外
層）が接合されるコイルエンドを径方向に重ねて配置し
ても干渉することがない。従って、従来は同層どうしを
接続する場合、他のコイルエンドとの干渉を防止するた
めに他のコイルエンドの先端よりもさらに軸方向端部側
に延ばした渡り部が必要であったが、本実施形態によれ
ばそのような渡り部が不要である。よって、コイルエン
ドの実質高さを低くできるので、小型化が可能となる。

【００７１】ところで、従来のように渡り部を有するオ
ルタネータにおいて、導体がさらに扁平化された場合、
導体の機械強度が低下し、渡り部の振動が大きくなるの
で、フレーム４や他のコイルエンドとの干渉防止のため
の距離の拡大が必要となり、オルタネータの小型化に反
する。また、渡り部の振動低下のために、別途、固着処
理などを行うと、工数が増えるため、製造コストが上昇
する。これに対し、本実施形態では、さらに立ち上がり
回転数を低くするために直列接続される導体群数ｎを増
し、それに伴って導体がさらに扁平になっても、同層ど
うしの渡り部が無いので、渡り部の振動対策（干渉防止
や固着処理）が不要となり、小型化やコスト低減の効果
を得ることができる。

【００７２】また、異層どうしで接続される標準形状の
導体とは異なる形状の導体、すなわち各相の巻線の出力
端３１ａａ、３１ａａ’を有する導体、および同層どう
しで接続される導体（コイルエンドの径方向長さｃを、
内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分にした導体）
を、隣接するスロットの数の合計がｎ×（２ｍ＋１）個
の範囲内に配置することにより、標準形状の導体と異形
状の導体との混在組み付け防止を容易とし、ひいては製
造コストの低減につなげることができる。 （第六実施形態）図１６は第六実施形態を示すもので、
同層どうしで接続されるコイルエンドの径方向長さを小
さくするための具体的構成が、第五実施形態と異なる。

【００７３】図１６は、第１００スロットと第１スロッ
トに配置される導体を示すもので、第１００スロットに
挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行
部３１ａ１３は、径方向中央部が稜線となるように、径
方向の一端側（外層側）が他端側（内層側）に略１８０
°折り曲げられ、これにより、斜行部３１ａ１３の径方
向長さｃは、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分に
なっている。一方、第１スロットに挿入された外層側導
体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１４は、径
方向中央部が稜線となるように、径方向の内層側が外層
側に折り曲げられ、これにより、斜行部３１ａ１４の径
方向長さｃは、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分
になっている。そして、これらの斜行部３１ａ１３、３
１ａ１４は、その先端部３１a１６において径方向に重
ねられて半田付けや溶接等で接合されている。

【００７４】本実施形態によれば、第五実施形態と同様
の効果が得られるとともに、内部導体部３１ｃと同じ断
面積を保持したまま、斜行部３１ａ１３、３１ａ１４の
径方向長さｃを略半分にできる。

【００７５】なお、同層どうしで接続される他の導体
も、上記した第１００スロットと第１スロットに配置さ
れる導体と同様の構成にすることができる。 （第七実施形態）図１７は第七実施形態を示すもので、
同層どうしで接続されるコイルエンドの径方向長さを小
さくするための具体的構成が、第五実施形態と異なる。

【００７６】図１７は、第１００スロットと第１スロッ
トに配置される導体を示すもので、第１００スロットに
挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行
部３１ａ１３は、この斜行部３１ａ１３の中間位置（た
だし、内部導体部３１ｃに近い位置）から斜行部３１ａ
１３の先端にかけて略９０°捻られて、内部導体部３１
ｃの周方向側面３１ｃ１と連続する面が径方向を向くよ
うになっている。一方、第１スロットに挿入された外層
側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１４
も、この斜行部３１ａ１４の中間位置から斜行部３１ａ
１４の先端にかけて略９０°捻られて、内部導体部３１
ｃの周方向側面３１ｃ１と連続する面が径方向を向くよ
うになっている。そして、これらの斜行部３１ａ１３、
３１ａ１４は、その先端部３１a１６において内部導体
部３１ｃの周方向側面３１ｃ１と連続する面が径方向に
重ね合わされて、半田付けや溶接等で接合されている。

【００７７】本実施形態によれば、第五実施形態と同様
の効果が得られるとともに、内部導体部３１ｃと同じ断
面積を保持したまま、斜行部３１ａ１３、３１ａ１４の
径方向長さを小さくできる。ここで、内部導体部３１ｃ
の径方向長さａを内部導体部３１ｃの周方向長さｂの二
倍以上にすれば、斜行部３１ａ１３、３１ａ１４の径方
向長さを内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分以下に
することができる。従って、導体の偏平率が高い場合
に、本実施形態は特に有効である。

【００７８】なお、同層どうしで接続される他の導体
も、上記した第１００スロットと第１スロットに配置さ
れる導体と同様の構成にすることができる。 （他の実施形態）セグメント導体は、一方のコイルエン
ドの斜行部のみ所定の形状に成形しておき、スロットの
軸方向の開口部から挿入した後、他方のコイルエンドの
斜行部を成形しても良いし、あるいは、あらかじめ両側
のコイルエンドを所定形状に成形しておき、スロットの
内周側の開口部から導体を挿入し、その後にこの開口部
を狭めるように塑性加工してスロット内の導体を固定し
てもよい。なお、後者の場合、セグメント導体ではな
く、連続導体を使うこともできる。この場合、各セグメ
ント導体の接合工程がほとんど不要となるので、大幅な
組み付け工数の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の車両用交流発電機の断
面図である。

【図２】図１の交流発電機の巻線仕様図である。

【図３】図２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一
部の斜視図である。

【図４】図１の交流発電機のコイルエンド部の径方向側
面図である。

【図５】第二実施形態のセグメント導体の斜視図であ
る。

【図６】第二実施形態のセグメント導体の斜視図であ
る。

【図７】第三実施形態の導体の一部の斜視図である。

【図８】第四実施形態の電機子の部分的断面図である。

【図９】従来技術のコイルエンド部の径方向側面図であ
る。

【図１０】本発明の第五実施形態の車両用交流発電機の
断面図である。

【図１１】図１１の電機子の部分的断面図である。

【図１２】図１１の交流発電機の巻線仕様図である。

【図１３】図１２の巻線仕様を構成するセグメント導体
の一部の斜視図である。

【図１４】図１２の巻線仕様を構成するセグメント導体
の一部の斜視図である。

【図１５】図１２の巻線仕様を構成するセグメント導体
の一部の斜視図である。

【図１６】第六実施形態のセグメント導体の斜視図であ
る。

【図１７】第七実施形態のセグメント導体の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１、１２…冷却ファン、３１…電機子巻線、３１ａ、
３１ｂ…コイルエンド、３２…電機子鉄心、３５…スロ
ット、７１、７２…回転子鉄心。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２ｐ極の磁極を有する回転子鉄心と、該
   回転子鉄心の軸方向両端面に冷却ファンを有する回転子
   と、ｍ相の巻線を構成する電機子巻線と、該電機子巻線
   を保持する複数のスロット有する電機子鉄心と、該電機
   子鉄心の軸方向両側の前記スロット外に巻線のコイルエ
   ンドを備える車両用交流発電機において、 前記電機子鉄心のスロットの数は２ｐｍｎ（ｎ≧２）で
   あり、 １スロットに挿入される導体の数は２であり、 該２つの導体はスロット内で径方向に１列に整列されて
   おり、 第ｋスロット内の内層側導体と第（ｋ±ｍｎ）スロット
   内の外層側導体とは前記コイルエンドにて第ｋスロット
   と第（ｋ±ｍｎ）スロットの間の任意の位置で半径方向
   にひねられて繋がっている部分が前記コイルエンドにお
   いて１相当たり２ｎ（２ｐ−１）箇所設けられ、 複数の隣接するｎ個の前記スロットに収納された導体が
   接続されて１つの相の巻線が形成されていることを特徴
   とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】 前記スロットに収納される導体は、整形
   されたセグメント導体により構成され、前記セグメント
   導体を接続することによって巻線を形成することを特徴
   とする請求項１記載の車両用交流発電機。
3. 【請求項３】 前記第ｋスロットと第（ｋ±ｍｎ）スロ
   ットに挿入される前記セグメント導体は、前記コイルエ
   ンドの一方にヘアピン状に整形された前記セグメント導
   体のタ−ン部が配置され、前記コイルエンドの他方に接
   続部が配置されることを特徴とする請求項２記載の車両
   用交流発電機。
4. 【請求項４】 前記セグメント導体は、略Ｓ字状に整形
   され、前記コイルエンドの両側において接続部が配置さ
   れることを特徴とする請求項２記載の車両用交流発電
   機。
5. 【請求項５】 前記巻線は、各相ごとに連続する導体に
   よって形成されたことを特徴とする請求項１記載の車両
   用交流発電機。
6. 【請求項６】 前記スロットに収められる導体の断面形
   状は半径方向の長さをa 、周方向の長さをｂとするとa
   ＞ｂであることを特徴とする請求項１から５記載のいず
   れかの車両用交流発電機。
7. 【請求項７】 前記スロットは径方向に略並行な壁面を
   有し、前記電気導体の断面は前記スロット形状に沿った
   扁平平角形状であることを特徴とする請求項１から６記
   載のいずれかの車両用交流発電機。
8. 【請求項８】 ｐ対のＮＳ磁極を持つ回転子鉄心と、ｍ
   相の巻線を構成する電機子巻線と、前記電機子巻線を保
   持する複数のスロットを有する電機子鉄心とを備える車
   両用交流発電機において、 前記各スロット内に、前記電機子巻線を構成する略長方
   形の断面を持つ導体が、周方向よりも径方向が長くなる
   ようにして内層側と外層側に配置され、 前記導体は、前記スロット内に位置する内部導体部と、
   この内部導体部から前記スロット外に延びるコイルエン
   ド部とを有して、異なる前記スロットに配置された前記
   導体の前記コイルエンド部が接続され、 内層側と外層側のうち同層どうしで接続される前記コイ
   ルエンド部の径方向長さを、前記内部導体部の径方向長
   さよりも短くし、 隣接するｎ個（ｎ≧２の自然数）の前記スロットに各２
   本収納された前記導体が直列接続されて１つの位相の巻
   線が形成され、 前記スロットは２ｐｍｎ個形成されていることを特徴と
   する車両用交流発電機。
9. 【請求項９】 同層どうしで接続される前記コイルエン
   ド部の径方向長さは、前記内部導体部の径方向長さの略
   半分であることを特徴とする請求項８に記載の車両用交
   流発電機。
10. 【請求項１０】 同層どうしで接続される前記コイルエ
    ンド部は、径方向の一端側が他端側に折り曲げられてい
    ることを特徴とする請求項８または９に記載の車両用交
    流発電機。
11. 【請求項１１】 同層どうしで接続される前記コイルエ
    ンド部は、内部導体部の周方向側面と連続する面が径方
    向を向くように捻られていることを特徴とする請求項８
    または９に記載の車両用交流発電機。
12. 【請求項１２】 前記各相の巻線の出力端を有する前記
    導体および同層どうしで接続される前記導体は、隣接す
    る前記スロットの数の合計がｎ×（２ｍ＋１）個の範囲
    内に配置されることを特徴とする請求項８ないし１１の
    いずれか１つに記載の車両用交流発電機。
13. 【請求項１３】 前記導体は略Ｓ字状に成形されたセグ
    メント導体であり、このセグメント導体が接続されて前
    記巻線を形成することを特徴とする請求項８ないし１２
    のいずれか１つに記載の車両用交流発電機。