JP2000299950A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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- JP2000299950A JP2000299950A JP11103617A JP10361799A JP2000299950A JP 2000299950 A JP2000299950 A JP 2000299950A JP 11103617 A JP11103617 A JP 11103617A JP 10361799 A JP10361799 A JP 10361799A JP 2000299950 A JP2000299950 A JP 2000299950A
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Abstract
磁気的な騒音を低減することができる車両用交流発電機
を提供すること。 【解決手段】 固定子鉄心22の各スロットに収容され
る導体セグメント23の直線部と導体セグメント123
の直線部は、一のスロット内の内層側あるいは外層側に
おいて回転周方向に沿って重ねて配置されており、これ
らの各直線部から接合部27、127に向かって延びる
斜行部26、126は、回転周方向に沿って同じ向きに
配置されている。同一のスロットから延びる2つの導体
セグメント23、123の各接合部27、127を回転
周方向に沿って所定の隙間を形成するように交互に配置
しており、しかもこれらの各接合部27、127の回転
軸方向に沿った高さを異ならせているため、隣接する接
合部27と127を遠ざけることができる。
Description
等に搭載される車両用交流発電機に関する。
して、複数の導体セグメントを接合することにより形成
された巻線を有するものが従来から知られている。例え
ば、WO92/06527には、U字状の複数の導体セ
グメントを固定子鉄心の一方の端面側から挿入した後
に、反挿入側の端部同士を接合することにより巻線が形
成された固定子が開示されている。この固定子は、連続
した導体を巻いて巻線を構成する場合に比べて、規則的
に配置された巻線が形成しやすいという特長がある。ま
た、同じようにU字状の導体セグメントを用いて巻線が
形成されているものとして、WO98/54823に開
示された車両用交流発電機が知られている。
O92/06527に開示された車両用交流発電機にお
いては、固定子鉄心の各スロットに挿入された導体は、
異なるスロットに収納されたもの同士の端部が接合さ
れ、それぞれの接合部が固定子鉄心の形状に沿って円周
方向に等間隔に並んで配置されている。例えば、各スロ
ットには4本の導体が収容されており、一のスロットか
ら同じ方向に延びた2本の導体の端部と、他のスロット
から同じ方向に延びた2本の導体の端部とがそれぞれ接
合され、この2つの接合部が円周方向に沿って一列に配
置されている。このように、各接合部が円周方向に一列
に配置されるため、接合部間の間隔が狭くなる。このた
め、2本の導体セグメントの端部同士を溶接してこの接
合部を形成する場合に、溶接時に一時的に生じる溶融部
分がその表面張力により隣接接合部間で連結しやすいと
いう問題があった。
セグメントには同相の電流が流れるため、これらの各導
体セグメントに対応して隣接配置される2つの接合部に
も同相の電流が流れる。このため、流れる電流値の変化
に応じて周期的に吸引力と反発力がこれらの接合部間に
作用し、磁気的な騒音が増大するという問題があった。
たものであり、その目的は、隣接する接合部間の距離を
確保することにより、接合時に生じる隣接接合部の連結
を防止することができる車両用交流発電機を提供するこ
とにある。
部間の距離を確保することにより、磁気的な騒音を低減
することができる車両用交流発電機を提供することにあ
る。
明によれば、複数のスロットを持つ固定子鉄心と、前記
スロットに装備された複数の導体セグメントを接合して
なる固定子巻線とを有する車両用交流発電機の固定子に
おいて、複数の前記導体セグメントを相互に接続する複
数の接合部を有し、回転軸方向に沿った前記接合部の端
部位置を、周方向に隣接する前記接合部について異なら
せている。これにより、隣接する各接合部間の距離を確
保することができ、各接合部を溶接によって形成する際
に、隣接する各接合部の溶融部分同士が表面張力によっ
て連結することを防止することができる。
導体セグメントは、それぞれが回転子のNS磁極ピッチ
に対応して離間した前記スロット内に収納される直線部
と前記直線部を前記スロットの外部にて連結する斜行部
とを有し、前記スロット内の同じ深さ位置に複数の前記
直線部が収納されているとともに、これら同じ深さ位置
の複数の前記直線部につながる前記斜行部が、前記固定
子鉄心の同一端面において同じ回転周方向に傾斜してい
る。各スロット内の同じ深さ位置に収納されている複数
の導体セグメントの斜行部が同じ回転周方向に傾斜して
いるため、この同じスロットに対応する複数の導体セグ
メントの接合部が回転周方向に並ぶことになるが、これ
らの各接合部の回転軸方向の位置が異なるように設定さ
れているため、隣接する接合部間に作用する周期的な吸
引力を低減することができ、磁気的騒音の発生を低減す
ることができる。
スロット内の同じ深さ位置にある複数の前記導体セグメ
ントは、前記固定子鉄心の同一端面側において接合され
るそれぞれの前記端部の回転軸方向の長さが異なるとと
もに前記渡り部の回転周方向の長さが異なっている。こ
れにより、スロットから同じ回転周方向に出る複数の渡
り線の先端部分としての接合部の位置を回転周方向にず
らすとともに、その回転軸方向の位置を隣接する各接合
部について異ならせることが容易となる。
導体セグメントは、前記スロット内に収納された前記直
線部が、前記スロット形状に沿ったほぼ矩形の断面形状
を有している。これにより、スロット内で導体セグメン
トの周囲に形成される隙間を減らすことができるため、
高いスロット収容占積率を確保することができる。
態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳
細に説明する。
全体構成を示す図である。図1に示す車両用交流発電機
1は、固定子2、回転子3、フレーム4、整流器5等を
含んで構成されている。
線21を構成する2種類の導体セグメント23、123
と、固定子鉄心22と各導体セグメント23、123と
の間を電気絶縁するインシュレータ24とを備えてい
る。固定子2の詳細な構造については後述する。
かつ同心状に巻き回した界磁巻線31を、それぞれが6
個の爪部を有するポールコア32によって、回転軸33
を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、
フロント側のポールコア32の端面には、フロント側か
ら吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すた
めの冷却ファン35が溶接等によって取り付けられてい
る。同様に、リヤ側のポールコア32の端面には、リヤ
側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却
ファン36が溶接等によって取り付けられている。ま
た、回転軸33のリヤ側端部近傍には、界磁巻線31の
両端に電気的に接続された2つのスリップリング37、
38が形成されており、これらのスリップリング37、
38を介してブラシ装置7から界磁巻線31に対して給
電が行われる。
収容しており、回転子3が回転軸33を中心に回転可能
な状態で支持されているとともに、回転子3のポールコ
ア32の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子
2が固定されている。また、フレーム4は、固定子鉄心
22の軸方向端面から突出した固定子巻線21のコイル
エンドに対向した部分に冷却風の吐出窓41を有し、軸
方向端面に吸入窓42を有している。
は、ベルト等を介してプーリ20にエンジン(図示せ
ず)からの回転力が伝えられると回転子3が所定方向に
回転する。この状態で回転子3の界磁巻線31に外部か
ら励磁電圧を印加することにより、ポールコア32のそ
れぞれの爪部が励磁されて回転子3の回転周方向に沿っ
て交互にNS磁極が形成されるため、固定子巻線21に
三相交流電圧を発生させることができ、整流器5の出力
端子からは所定の直流電流が取り出される。
図2は、固定子2の部分的な断面図である。図2に示し
ように、固定子鉄心22は複数のスロット25を有して
おり、各スロット25には多相の固定子巻線21が収容
されている。本実施形態では、回転子3の磁極数に対応
して、三相の固定子巻線21を収容するように、36個
のスロット25が回転周方向に等間隔に配置されてい
る。また、複数のスロット25のそれぞれには、4本の
電気導体が収容される。一のスロット25内の4本の電
気導体は、固定子鉄心22の径方向(奥行き方向)と周
方向のそれぞれに二列ずつ配置されている。
導体セグメント23の詳細形状を示す斜視図である。ま
た、図4は固定子巻線21を構成する他方の導体セグメ
ント123の詳細形状を示す斜視図である。
ターン部28において導体が折り返されたほぼ矩形断面
を有するU字状に形成されており、スロット25内に収
容される直線部23a、23bと、スロット25の外部
に配置されて回転周方向に沿って傾斜した斜行部26と
を有している。また、この導体セグメント23におい
て、ターン部28と反対側の端部は、回転子3のNS磁
極ピッチに対応して離間した他のスロット25に収納さ
れている導体セグメント23の端部同士を溶接等によっ
て接合するために用いる接合部27となる。このよう
に、導体セグメント23には、2つの直線部23a、2
3bが含まれており、一方の直線部23aがスロット2
5の内層側に配置されて、図2に示したスロット25内
の内層側の反時計回り方向側に配置された一方の電気導
体となる。また、他方の直線部23bがスロット25の
外層側に配置されて、図2に示したスロット25内の外
層側の反時計回り方向側に配置された一方の電気導体と
なる。
に収納される2つの直線部23a、23bは、回転子3
のNS磁極ピッチに対応して離間した各スロット25に
収納された2つの異なる導体セグメント23に対応した
ものであるため、一方の直線部には23b′の符号を付
して表している。また、図3において、「L」は導体セ
グメント23の反ターン部側に形成された2つの接合部
27の回転周方向に沿った距離であり、回転子3のNS
磁極ピッチの2倍に一致する。「L1」は導体セグメン
ト23の2つの直線部23aと23bの回転周方向に沿
った距離であり、回転子3のNS磁極ピッチに一致す
る。また、「L2」は内層側の直線部23aとこれにつ
ながる反ターン部側の一方の接合部27間の回転周方向
に沿った距離であり、「L3」は外層側の直線部23b
とこれにつながる反ターン部側の他方の接合部27との
間の回転周方向に沿った距離である。
123は、ターン部128において導体が折り返された
ほぼ矩形断面を有するU字状に形成されており、スロッ
ト25内に収容される直線部123a、123bと、ス
ロット25の外部に配置されて回転周方向に沿って傾斜
した斜行部126とを有している。また、この導体セグ
メント123において、ターン部128と反対側の端部
は、異なるスロット25に収納されている導体セグメン
ト123の端部同士を溶接等によって接合するために用
いる接合部127となる。このように、導体セグメント
123には、2つの直線部123a、123bが含まれ
ており、一方の直線部123aがスロット25の内層側
に配置されて、図2に示したスロット25内の内層側の
時計回り方向側に配置された他方の電気導体となる。ま
た、他方の直線部123bがスロット25の外層側に配
置されて、図2に示したスロット25内の外層側の時計
回り方向側に配置された他方の電気導体となる。
に収納される2つの直線部123a、123bは、異な
る導体セグメント123に対応したものであるため、一
方の直線部には123b′の符号を付して表している。
また、図4において、「L」は導体セグメント123の
反ターン部側に形成された2つの接合部127の回転周
方向に沿った距離であり、回転子3のNS磁極ピッチの
2倍に一致する。「L1′」は導体セグメント123の
2つの直線部123aと123bの回転周方向に沿った
距離であり、回転子3のNS磁極ピッチに一致する。ま
た、「L2′」は内層側の直線部123aとこれにつな
がる反ターン部側の一方の接合部127間の回転周方向
に沿った距離であり、「L3′」は外層側の直線部12
3bとこれにつながる反ターン部側の他方の接合部12
7との間の回転周方向に沿った距離である。
に装備された状態を示す斜視図であり、内径側から見た
形状が示されている。上述したように、導体セグメント
23の一方の直線部23aと導体セグメント123の一
方の直線部123aは、同じスロット25内の内層側に
おいて回転周方向に沿って重ねて配置されており、これ
らの各直線部23a、123aから内層側の接合部2
7、127に向かって延びる斜行部26、126が、図
5において内径側からみて左上方に向かって形成されて
いる。また、導体セグメント23の他方の直線部23b
と導体セグメント123の他方の直線部123bは、同
じスロット25内の外層側において回転周方向に沿って
重ねて配置されており、これらの各直線部23b、12
3bから外層側の接合部27、127に向かって延びる
斜行部26、126が、図5において内径側からみて右
上方に向かって形成されている。
の導体セグメント23、123において、接合部27と
接合部127等の間には以下の関係がある。
向かって延びる斜行部26は、内層側の斜行部26の周
方向の長さ(L2)の方が、外層側の斜行部26の周方
向の長さ(L1)よりも大きな値に設定されており、各
接合部27は、外層側の直線部23bに近い位置に偏心
して配置される。また、他方の導体セグメント123か
ら接合部127に向かって延びる斜行部126は、内層
側の斜行部126の周方向の長さ(L2′)の方が、外
層側の斜行部126の周方向の長さ(L3′)よりも小
さな値に設定されており、各接合部127は、内層側の
直線部123aに近い位置に偏心して配置される。した
がって、図5に示すように、2種類の導体セグメント2
3、123のそれぞれの接合部27、127は、固定子
鉄心22の一方の端面側において、円環状に交互にずれ
た状態で配置され、これらの間に所定の隙間が形成され
る。なお、等間隔に接合部27、127を交互に配置す
る場合には、L2−L2′=L1/6(=L1′/6)
あるいはL3′−L3=L1/6(=L2′/6)を満
たす必要がある。
27、127は、回転軸方向に沿った固定子鉄心22の
端面からの位置(高さ)が異なっており、互いに隣接す
る接合部27と127とが離間して配置されている。例
えば、図5に示すように、一方の接合部27の高さの方
が、他方の接合部127の高さよりも低く設定されてい
る。但し、本発明においては、隣接する接合部27、1
27のそれぞれの高さを異ならせることが重要であるた
め、図5に示した場合とは反対に、接合部27の高さを
接合部127の高さよりも高く設定してもよい。
いて固定子巻線21を形成する手順は以下のようにな
る。まず、図3および図4のそれぞれに点線で示したよ
うな接合部27、127側の斜行部26、126が形成
されていない状態の2種類の導体セグメント23′、1
23′を用意する。そして、これらの導体セグメント2
3′、123′のターン部28、128と各直線部23
a、23b、123a、123bを持ちながら、これら
を周方向に重ねた状態で、回転軸方向から磁極ピッチだ
け離れた固定子鉄心22の2つのスロット25に挿入す
る。
の端面から突出した導体セグメント23、123の外層
側の端部を所定の周方向に折り曲げて、外層側の斜行部
126、26を形成する。また、同時にあるいはこの工
程と前後して、固定子鉄心22の一方の端面から突出し
た導体セグメント23、123の内層側の端部を外層側
とは反対の周方向に折り曲げて、内層側の斜行部26、
126を形成する。
21のコイルエンドを形成する内層の斜行部26、12
6と外層の斜行部26、126がそれぞれ周方向に沿っ
た逆向きに傾斜するように配置される。その後、図6に
示す巻線仕様図にしたがって、ターン部28、128側
のコイルエンドに反転渡り線331を配置した後、内層
側の接合部27、127あるいは外層側の接合部27、
127を、溶接や半田付けなどによって電気的に接合
し、スロット25当たり4本の電気導体を有する固定子
巻線21が形成される。
機1では、図5に示すように、固定子巻線21の反ター
ン部側の各コイルエンドにおいて、同一のスロットから
延びる2つの導体セグメント23、123の各接合部2
7、127を回転周方向に沿って所定の隙間を形成する
ように交互に配置しており、しかもこれらの各接合部2
7、127の回転軸方向に沿った高さを異ならせている
ため、隣接する接合部27と127をさらに遠ざけるこ
とができる。このため、2本の導体セグメント23、1
23の端部同士を溶接してこれら接合部27、127を
形成する場合に、溶接時に一時的に生じる溶融部分がそ
の表面張力により隣接接合部間で連結することを防止す
ることができる。
いに遠ざけることにより、これらの間に周期的に作用す
る吸引力を弱めることができるため、この周期的に作用
する力によって生じる磁気的な騒音を低減することがで
きる。図7、図8、図9は、接合部による磁気的な騒音
の発生を説明するための図である。図7に示すように、
同じスロットから2本の導体セグメントの斜行部が延び
て、その端部である接合部の高さが同じである場合(従
来例に対応する)には、接合部において実際に連結され
た箇所の横断面(図7のVIII−VIII線断面)を
みると、同じスロットに収納された2本の導体セグメン
トに同相の交流電流が流れるので、図8に示すように常
に同じ向きに電流が流れ、矢印aで示す向きに電流値に
比例した吸引力が働く。しかも、交流電流は同相で変化
するので、吸引力が最大となり、吸引力ゼロと最大を繰
り返すので、磁気的な騒音が大きくなる。なお、接合部
以外の接近箇所、例えば接合部の連結部分よりも固定子
端面に近い箇所の横断面(図7のIX−IX線断面)を
見ると、逆方向の電流により、図9に矢印bで示す吸引
力と矢印cで示す反発力が同時に作用することになるた
め、接合部同士が接近する場合に比べると、磁気的な騒
音は小さい。したがって、本実施形態で説明したよう
に、隣接する接合部27、127の高さ位置を交互に変
えることによって、図8において矢印aで示される同相
の電流が流れる間隔を離すことができ、周期的に発生す
る吸引力を低減することができる。
ント23、123の断面を矩形形状に形成することによ
り、スロット25内の占積率を高めることができるた
め、固定子巻線21の抵抗値を低減し、発電能力を向上
させることができる。しかも、連続巻線を用いずに導体
セグメント23、123を用いることにより、上述した
高占積率化に加えて、コイルエンド間の隙間を形成する
工程を簡略化でき、固定子2の製造コストを低減するこ
とができる。
ト25内に収容された電気導体は、深さ方向に二列(内
層、外層)および回転周方向に二列であり、合計で4本
が一のスロット25に収容されている場合を説明した
が、要求出力等に応じてスロット25の深さ方向や回転
周方向のそれぞれの電気導体数を変更するようにしても
よい。
体セグメント23、123を用いたが、図10に示すよ
うに、ターン部を有しないほぼJ字状の導体セグメント
223を用い、これを固定子鉄心の軸方向から直線部2
23hをそろえて挿入し、挿入した先端部側を所定の周
方向に傾斜させるようにしてもよい。この場合には、同
一スロットに収容され、斜行部が同じ周方向に傾斜した
複数の導体セグメントにおいて、その両端部である各接
合部の周方向の位置をずらすとともに、回転軸方向の位
置をずらすことにより、固定子鉄心の各端面に円環状に
並ぶ各接合部について、周方向に隙間を形成するととも
に交互に高さ位置を変えることができる。また、導体セ
グメント223の形状がU字状よりも単純化されるの
で、導体セグメント自体の製造工程が簡略化され、固定
子の製造コストを低減することができる。
ような固定子鉄心22の各スロット25に、回転軸方向
に沿って反ターン部側に斜行部を有しない導体セグメン
ト23′、123′を挿入し、その後挿入の先端側を整
形して図3および図4に示す導体セグメント23、12
3を完成させたが、図11および図12に示すように、
固定子鉄心122の各歯先先端部124に径方向に沿っ
た突起部130あるいは132を形成することにより、
スロット125の内周側開口部の周方向の幅を、スロッ
ト125内部の周方向の幅と同じに設定してもよい。こ
のような固定子鉄心122を用いた場合には、内径側か
らU字状あるいはJ字状の各導体セグメント23、12
3を挿入した後に、各歯先先端部124の突起部13
0、132を周方向に曲げればよいため、スロット12
5に収納する前に、図3および図4に示したようなター
ン部と反ターン部の両方に斜行部を有する導体セグメン
ト23、123を製造することができ、固定子鉄心の各
スロットに挿入した後に整形する場合に比べて製造工程
の簡略化が可能になる。また、スロット125に導体セ
グメント23、123を挿入した後に、径方向から加圧
して各導体セグメント23、123のスロット125内
の直線部をスロット形状に合わせて変形することも可能
になるため、さらにスロット125内の占積率を高めて
出力向上を図ることができる。
接合部27、127を遠ざけることにより、磁気的な騒
音を低減するようにしたが、例えば振動抑制用の樹脂カ
バーで各接合部27、127を覆う等のこれ以外の磁気
的騒音対策を併用してもよい。
す図である。
詳細形状を示す斜視図である。
詳細形状を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
めの図である。
て、作用する力の方向を示す図である。
する力の方向を示す図である。
る。
る。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 複数のスロットを持つ固定子鉄心と、前
記スロットに装備された複数の導体セグメントを接合し
てなる固定子巻線とを有する車両用交流発電機におい
て、 複数の前記導体セグメントを相互に接続する複数の接合
部を有し、 回転軸方向に沿った前記接合部の端部位置を、周方向に
隣接する前記接合部について異ならせることを特徴とす
る車両用交流発電機。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記導体セグメントは、それぞれが回転子のNS磁極ピ
ッチに対応して離間した前記スロット内に収納される直
線部と前記直線部を前記スロットの外部にて連結する斜
行部とを有し、 前記スロット内の同じ深さ位置に複数の前記直線部が収
納されているとともに、これら同じ深さ位置の複数の前
記直線部につながる前記斜行部が、前記固定子鉄心の同
一端面において同じ回転周方向に傾斜していることを特
徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項3】 請求項2において、 前記スロット内の同じ深さ位置にある複数の前記導体セ
グメントは、前記固定子鉄心の同一端面側において接合
されるそれぞれの前記端部の回転軸方向の長さが異なる
とともに前記斜行部の回転周方向の長さが異なることを
特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記導体セグメントは、前記スロット内に収納された前
記直線部が、前記スロット形状に沿ったほぼ矩形の断面
形状を有することを特徴とする車両用交流発電機。
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JP10361799A JP3956075B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 車両用交流発電機 |
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JP10361799A JP3956075B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 車両用交流発電機 |
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JP2000299950A true JP2000299950A (ja) | 2000-10-24 |
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ID=14358740
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JP10361799A Expired - Lifetime JP3956075B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 車両用交流発電機 |
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Cited By (7)
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