JP2000350425A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
- Publication number
- JP2000350425A JP2000350425A JP11153930A JP15393099A JP2000350425A JP 2000350425 A JP2000350425 A JP 2000350425A JP 11153930 A JP11153930 A JP 11153930A JP 15393099 A JP15393099 A JP 15393099A JP 2000350425 A JP2000350425 A JP 2000350425A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil end
- stator
- slots
- conductor
- stator core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コイルエンドの周方向の共振を防止するこ
と、および導体セグメントどうしの短絡を防止するこ
と。 【解決手段】 固定子鉄心２２の各スロット２２１に
は、径方向に沿って一列に４本の電気導体が配置されて
いる。固定子鉄心２２の一方の端面から突出する第一コ
イルエンド群のセグメントを多重（二重）配置にし、外
側の大セグメントの頂部角度を１００°、内側の小セグ
メントの頂部角度を１００°以上にすることにより、コ
イルエンドの共振する回転数を一般走行時における回転
域よりも高く設定する。
と、および導体セグメントどうしの短絡を防止するこ
と。 【解決手段】 固定子鉄心２２の各スロット２２１に
は、径方向に沿って一列に４本の電気導体が配置されて
いる。固定子鉄心２２の一方の端面から突出する第一コ
イルエンド群のセグメントを多重（二重）配置にし、外
側の大セグメントの頂部角度を１００°、内側の小セグ
メントの頂部角度を１００°以上にすることにより、コ
イルエンドの共振する回転数を一般走行時における回転
域よりも高く設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は乗用車、トラック等
に搭載される車両用交流発電機に関する。
に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両用交流発電機に対し、安全制
御機器等の電気負荷の増加に伴う高出力化の要求ととも
に、車外騒音低減の社会的要請や車室内静粛性向上によ
る商品性向上の狙いから、発電によって発生する磁気音
の低減要求が高まってきた。
御機器等の電気負荷の増加に伴う高出力化の要求ととも
に、車外騒音低減の社会的要請や車室内静粛性向上によ
る商品性向上の狙いから、発電によって発生する磁気音
の低減要求が高まってきた。
【０００３】これに対し、ＷＯ９８／５４８２３には、
複数の導体セグメントを用いて固定子巻線のコイルエン
ドを周方向に同一パターンとなるように形成して各巻線
間の干渉を無くし、占積率や冷却性を向上させて高出力
化を図るとともに、位相のずれた２つの巻線群の出力を
合成して取り出すことにより磁気音を低減する車両用交
流発電機が開示されている。また、ＷＯ９２／０６５２
７には、複数の導体セグメントを用いた固定子の製造方
法が開示されている。
複数の導体セグメントを用いて固定子巻線のコイルエン
ドを周方向に同一パターンとなるように形成して各巻線
間の干渉を無くし、占積率や冷却性を向上させて高出力
化を図るとともに、位相のずれた２つの巻線群の出力を
合成して取り出すことにより磁気音を低減する車両用交
流発電機が開示されている。また、ＷＯ９２／０６５２
７には、複数の導体セグメントを用いた固定子の製造方
法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に磁気音は、固定
子と回転子とが対向する空隙部の磁気的脈動が固定子鉄
心を振動変形させ、これがフレームやフレームを固定し
ているエンジン本体側のブラケットなどに伝搬され、最
終的に空気の疎密波として放射されて、発生する。ま
た、固定子鉄心のスロットに装着され軸方向に伸びるコ
イルエンドの固有振動数がこの磁気脈動の周波数に一致
したときには、コイルエンドの導体に共振が起こり、コ
イルエンドからの磁気音の放射が大きくなる。
子と回転子とが対向する空隙部の磁気的脈動が固定子鉄
心を振動変形させ、これがフレームやフレームを固定し
ているエンジン本体側のブラケットなどに伝搬され、最
終的に空気の疎密波として放射されて、発生する。ま
た、固定子鉄心のスロットに装着され軸方向に伸びるコ
イルエンドの固有振動数がこの磁気脈動の周波数に一致
したときには、コイルエンドの導体に共振が起こり、コ
イルエンドからの磁気音の放射が大きくなる。
【０００５】特に、近年の車両用交流発電機では、内部
に冷却ファンを持ち、コイルエンドの外周に対向するフ
レームに通風のための多数の窓を有するため、コイルエ
ンドで発生する磁気音がフレームによって遮蔽されず、
これらの窓を通じて外部へ磁気音が直接放射される。ま
た、コイルエンドが共振しているときに、周方向の振動
成分は、フレームによって軸方向に挟持された固定子鉄
心を周方向に回動させる向きに作用する。よって、この
コイルエンド周方向の共振が繰り返されると、一般にフ
レームは軽量で非磁性体であるアルミ合金材によって形
成されているので、鉄製の固定子鉄心との当たり面が磨
耗する。これに伴い、固定子鉄心の軸方向固定力が低下
するので、磁気脈動による固定子鉄心の振動が増大し、
磁気音が増大する。なお、コイルエンドの固有振動数が
磁気脈動の周波数の２倍以上の整数倍と一致した場合
も、コイルエンドの周方向の振動は共振のときほどでは
ないが上昇する。
に冷却ファンを持ち、コイルエンドの外周に対向するフ
レームに通風のための多数の窓を有するため、コイルエ
ンドで発生する磁気音がフレームによって遮蔽されず、
これらの窓を通じて外部へ磁気音が直接放射される。ま
た、コイルエンドが共振しているときに、周方向の振動
成分は、フレームによって軸方向に挟持された固定子鉄
心を周方向に回動させる向きに作用する。よって、この
コイルエンド周方向の共振が繰り返されると、一般にフ
レームは軽量で非磁性体であるアルミ合金材によって形
成されているので、鉄製の固定子鉄心との当たり面が磨
耗する。これに伴い、固定子鉄心の軸方向固定力が低下
するので、磁気脈動による固定子鉄心の振動が増大し、
磁気音が増大する。なお、コイルエンドの固有振動数が
磁気脈動の周波数の２倍以上の整数倍と一致した場合
も、コイルエンドの周方向の振動は共振のときほどでは
ないが上昇する。
【０００６】これに対し、ＷＯ９８／５４８２３には、
コイルエンドの周方向の共振を抑えるための構成も作用
も示されていない。また、ＷＯ９２／０６５２７におい
ては同一スロットの同一径方向位置から２本の導体セグ
メントが取り出されているので、コイルエンドの周方向
振動が大きくなると、導体セグメントどうしが擦れあ
い、セグメント表面の絶縁皮膜の損傷により、セグメン
ト間が電気短絡し、発電異常に至るおそれがある。
コイルエンドの周方向の共振を抑えるための構成も作用
も示されていない。また、ＷＯ９２／０６５２７におい
ては同一スロットの同一径方向位置から２本の導体セグ
メントが取り出されているので、コイルエンドの周方向
振動が大きくなると、導体セグメントどうしが擦れあ
い、セグメント表面の絶縁皮膜の損傷により、セグメン
ト間が電気短絡し、発電異常に至るおそれがある。
【０００７】特に、上述したＷＯ９８／５４８２３やＷ
Ｏ９２／０６５２７に示された車両用交流発電機におい
ては、コイルエンドの共振周波数については何も考慮さ
れておらず、本発明においてはこれを考慮することにし
た。そして、コイルエンドに所定の剛性を与えることで
共振周波数を車両用交流発電機における常用回転の外側
に配置することを着想した。
Ｏ９２／０６５２７に示された車両用交流発電機におい
ては、コイルエンドの共振周波数については何も考慮さ
れておらず、本発明においてはこれを考慮することにし
た。そして、コイルエンドに所定の剛性を与えることで
共振周波数を車両用交流発電機における常用回転の外側
に配置することを着想した。
【０００８】本発明の目的は、コイルエンドの周方向の
共振を防止することにある。また、本発明の他の目的
は、導体セグメントどうしの短絡を防止することにあ
る。
共振を防止することにある。また、本発明の他の目的
は、導体セグメントどうしの短絡を防止することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の車両用交流発
電機によれば、回転駆動される磁極鉄心を有する回転子
と、前記回転子の外周に対向配置されて複数のスロット
をもつ固定子鉄心と前記スロットに収納された複数の電
気導体とからなる固定子と、前記固定子を挟持する一対
の椀形状のフレームとを有し、前記固定子鉄心の軸方向
の両側面外部に前記電気導体の渡り線がコイルエンドを
形成している車両用交流発電機において、前記コイルエ
ンドが常用回転域以外の回転数において共振することを
特徴としている。これにより、一般走行での使用回転領
域である常用回転域において、コイルエンドの異常振動
を防止することができる。
電機によれば、回転駆動される磁極鉄心を有する回転子
と、前記回転子の外周に対向配置されて複数のスロット
をもつ固定子鉄心と前記スロットに収納された複数の電
気導体とからなる固定子と、前記固定子を挟持する一対
の椀形状のフレームとを有し、前記固定子鉄心の軸方向
の両側面外部に前記電気導体の渡り線がコイルエンドを
形成している車両用交流発電機において、前記コイルエ
ンドが常用回転域以外の回転数において共振することを
特徴としている。これにより、一般走行での使用回転領
域である常用回転域において、コイルエンドの異常振動
を防止することができる。
【００１０】請求項２の車両用交流発電機によれば、請
求項１の車両用交流発電機において、前記電気導体は、
前記スロット内に径方向に１列に配置され、前記渡り線
は、斜行部と前記斜行部に挟まれた頂部を持ち、前記斜
行部は略二等辺三角形の二等辺を形成し、前記頂部の頂
角θは１００°以上であることを特徴としている。これ
により、一般走行での使用回転領域において、磁気脈動
によるコイルエンドの周方向の共振を防止すると共に、
磁気脈動の倍数成分によるコイルエンドの周方向振動増
加の場合においても、斜行部間の隙間を形成して導体セ
グメント間の短絡を防止することができる。
求項１の車両用交流発電機において、前記電気導体は、
前記スロット内に径方向に１列に配置され、前記渡り線
は、斜行部と前記斜行部に挟まれた頂部を持ち、前記斜
行部は略二等辺三角形の二等辺を形成し、前記頂部の頂
角θは１００°以上であることを特徴としている。これ
により、一般走行での使用回転領域において、磁気脈動
によるコイルエンドの周方向の共振を防止すると共に、
磁気脈動の倍数成分によるコイルエンドの周方向振動増
加の場合においても、斜行部間の隙間を形成して導体セ
グメント間の短絡を防止することができる。
【００１１】請求項３の車両用交流発電機によれば、請
求項２の車両用交流発電機において、前記電気導体は前
記複数のスロットの深さ方向に対して互いに絶縁されて
スロットの奥側に位置する外層と入り口側に位置する内
層とに二分されたものが一対以上配設され、異なるスロ
ットの前記外層、内層の導体が前記コイルエンドにおい
て直列に接続されて全体で巻線をなすことを特徴として
いる。これにより、斜行部間の隙間の形成を容易にでき
る。
求項２の車両用交流発電機において、前記電気導体は前
記複数のスロットの深さ方向に対して互いに絶縁されて
スロットの奥側に位置する外層と入り口側に位置する内
層とに二分されたものが一対以上配設され、異なるスロ
ットの前記外層、内層の導体が前記コイルエンドにおい
て直列に接続されて全体で巻線をなすことを特徴として
いる。これにより、斜行部間の隙間の形成を容易にでき
る。
【００１２】請求項４の車両用交流発電機によれば、請
求項３の車両用交流発電機において、前記導体は前記一
対以上の内、外層導体としてスロット内に挿入される直
線部を持つ略Ｕ字状セグメントであり、ターン部には前
記略二等辺三角形の二等辺と頂部があらかじめ形成され
ていることを特徴としている。ターン部の角度をあらか
じめ１００°以上に形成して、且つ斜行部間に隙間を形
成することが、さらに容易になる。
求項３の車両用交流発電機において、前記導体は前記一
対以上の内、外層導体としてスロット内に挿入される直
線部を持つ略Ｕ字状セグメントであり、ターン部には前
記略二等辺三角形の二等辺と頂部があらかじめ形成され
ていることを特徴としている。ターン部の角度をあらか
じめ１００°以上に形成して、且つ斜行部間に隙間を形
成することが、さらに容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の車両用交流発電
機を図に示す各実施形態に基づいて説明する。
機を図に示す各実施形態に基づいて説明する。
【００１４】〔第一実施形態〕図１から図７はこの発明
の第一実施形態を示したものであり、図１は車両用交流
発電機の主要部断面図、図２は固定子の部分断面図、図
３は固定子の導体セグメントの斜視図、図４は内径側か
ら見た固定子の部分図、図５はコイルエンドの周方向の
固有振動数を算出するための模式図、図６はコイルエン
ドの径方向の固有振動数を算出するための模式図、図７
は図６に示したコイルエンドをＰ方向から見た矢視図で
ある。
の第一実施形態を示したものであり、図１は車両用交流
発電機の主要部断面図、図２は固定子の部分断面図、図
３は固定子の導体セグメントの斜視図、図４は内径側か
ら見た固定子の部分図、図５はコイルエンドの周方向の
固有振動数を算出するための模式図、図６はコイルエン
ドの径方向の固有振動数を算出するための模式図、図７
は図６に示したコイルエンドをＰ方向から見た矢視図で
ある。
【００１５】車両用交流発電機１は、電機子として働く
固定子２、界磁として働く回転子３、回転子３および固
定子２を支持するフレーム４、固定子２の固定子巻線２
１の出力線２１ｃに接続されて交流電力を直流に変換す
る整流器６等から構成されている。
固定子２、界磁として働く回転子３、回転子３および固
定子２を支持するフレーム４、固定子２の固定子巻線２
１の出力線２１ｃに接続されて交流電力を直流に変換す
る整流器６等から構成されている。
【００１６】回転子３は、シャフト３１、ランデル型磁
極鉄心３２、冷却ファン３３、界磁コイル３４、スリッ
プリング３５等を含んで構成されている。
極鉄心３２、冷却ファン３３、界磁コイル３４、スリッ
プリング３５等を含んで構成されている。
【００１７】シャフト３１は、プーリ５に連結され、車
両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回
転駆動される。
両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回
転駆動される。
【００１８】ランデル型磁極鉄心３２は、シャフト３１
のリア側近傍に設けられた一対のスリップリング３５を
介して励磁電流が流れる界磁コイル３４を取り囲むよう
にしてシャフト３１に固定されている。磁極鉄心３２の
両側面には、冷却ファン３３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、回転子３と一体となって
回転することにより冷却風が生じる。
のリア側近傍に設けられた一対のスリップリング３５を
介して励磁電流が流れる界磁コイル３４を取り囲むよう
にしてシャフト３１に固定されている。磁極鉄心３２の
両側面には、冷却ファン３３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、回転子３と一体となって
回転することにより冷却風が生じる。
【００１９】フレーム４には、冷却風の通風路のため、
軸方向端面に吸気孔４２が、固定子２の第一コイルエン
ド２１ａ、第二コイルエンド２１ｂに対向した外周部分
に排気孔４１がそれぞれ設けられている。また、一対の
フレーム４は、ボルト７によって固定子鉄心２２を軸方
向に挟持固定している。
軸方向端面に吸気孔４２が、固定子２の第一コイルエン
ド２１ａ、第二コイルエンド２１ｂに対向した外周部分
に排気孔４１がそれぞれ設けられている。また、一対の
フレーム４は、ボルト７によって固定子鉄心２２を軸方
向に挟持固定している。
【００２０】固定子２は、内周側に複数のスロット２２
１が形成された固定子鉄心２２と、それぞれのスロット
２２１に収容される固定子巻線２１と、固定子鉄心２２
と固定子巻線２１との間を電気的に絶縁するインシュレ
ータ２３とを含んで構成されている。
１が形成された固定子鉄心２２と、それぞれのスロット
２２１に収容される固定子巻線２１と、固定子鉄心２２
と固定子巻線２１との間を電気的に絶縁するインシュレ
ータ２３とを含んで構成されている。
【００２１】図２に示すように、固定子鉄心２２には、
多相の固定子巻線２１を収容できるように、複数のスロ
ット２２１が形成されている。本実施形態では、回転子
３の磁極数に対応して、３相の固定子巻線２１を収納す
るように、３６個のスロット２２１が等間隔に配置され
ている。
多相の固定子巻線２１を収容できるように、複数のスロ
ット２２１が形成されている。本実施形態では、回転子
３の磁極数に対応して、３相の固定子巻線２１を収納す
るように、３６個のスロット２２１が等間隔に配置され
ている。
【００２２】固定子鉄心２２のスロット２２１に装備さ
れた固定子巻線２１は、１本１本の電気導体として把握
することができる。複数のスロット２２１のそれぞれに
は、偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容さ
れ、インシュレータ２３によってスロット内壁と電気的
に絶縁されている。また、一つのスロット２２１内の４
本の電気導体は、固定子鉄心２２の径方向に関して内側
から内端層２１１ａ、内中層２１２ａ、外中層２１２
ｂ′、外端層２１１ｂ′の順で、１列に配列されてい
る。これら４本の電気導体が所定のパターンで接続され
ることにより、固定子巻線２１が形成される。
れた固定子巻線２１は、１本１本の電気導体として把握
することができる。複数のスロット２２１のそれぞれに
は、偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容さ
れ、インシュレータ２３によってスロット内壁と電気的
に絶縁されている。また、一つのスロット２２１内の４
本の電気導体は、固定子鉄心２２の径方向に関して内側
から内端層２１１ａ、内中層２１２ａ、外中層２１２
ｂ′、外端層２１１ｂ′の順で、１列に配列されてい
る。これら４本の電気導体が所定のパターンで接続され
ることにより、固定子巻線２１が形成される。
【００２３】本実施形態においては、図３に示すよう
に、スロット２２１内の電気導体は、固定子鉄心２２の
リア側端面から突出する第１コイルエンド群２１ａ側に
おいては一端に頂部２１１ｃ、２１２ｃを配置して連続
線とすることにより、また、固定子鉄心２２のフロント
側端面から突出する第２コイルエンド群２１ｂ側におい
ては他端２１１ｄ、２１２ｄを接合することにより接続
される。
に、スロット２２１内の電気導体は、固定子鉄心２２の
リア側端面から突出する第１コイルエンド群２１ａ側に
おいては一端に頂部２１１ｃ、２１２ｃを配置して連続
線とすることにより、また、固定子鉄心２２のフロント
側端面から突出する第２コイルエンド群２１ｂ側におい
ては他端２１１ｄ、２１２ｄを接合することにより接続
される。
【００２４】また、一つのスロット２２１内の内端層の
電気導体２１１ａは、固定子鉄心２２の反時計回り方向
に１磁極ピッチ離れた他のスロット２２１内の外端層の
電気導体２１１ｂと対をなしている。同様に、一つのス
ロット２２１内の内中層の電気導体２１２ａは、固定子
鉄心２２の時計回り方向に１磁極ピッチ離れた他のスロ
ット２２１内の外中層の電気導体２１２ｂと対をなして
いる。そして、内端層の電気導体２１１ａと外端層の電
気導体２１１ｂとを含んでＵ字状の大セグメント２１１
が形成され、内中層の電気導体２１２ａと外中層の電気
導体２１２ｂとを含んでＵ字状の小セグメント２１２が
形成されている。
電気導体２１１ａは、固定子鉄心２２の反時計回り方向
に１磁極ピッチ離れた他のスロット２２１内の外端層の
電気導体２１１ｂと対をなしている。同様に、一つのス
ロット２２１内の内中層の電気導体２１２ａは、固定子
鉄心２２の時計回り方向に１磁極ピッチ離れた他のスロ
ット２２１内の外中層の電気導体２１２ｂと対をなして
いる。そして、内端層の電気導体２１１ａと外端層の電
気導体２１１ｂとを含んでＵ字状の大セグメント２１１
が形成され、内中層の電気導体２１２ａと外中層の電気
導体２１２ｂとを含んでＵ字状の小セグメント２１２が
形成されている。
【００２５】図４に示すように、第一コイルエンド群２
１ａにおいて、頂部２１１ｃと、斜行部２１１ｅ、２１
１ｆを２辺とする渡り線によって二等辺三角形が形成さ
れ、第二コイルエンド群２１ｂにおいては、接合部２１
２ｄ、２１１ｄ′が頂点となる渡り線によって二等辺三
角形を形成している。本実施形態では、第一コイルエン
ド群２１ａ、第二コイルエンド群２１ｂに対応する二等
辺三角形の最小頂部角度θは１００°に、底辺であるＮ
Ｓ磁極ピッチは２４ｍｍにそれぞれ設定されている。
１ａにおいて、頂部２１１ｃと、斜行部２１１ｅ、２１
１ｆを２辺とする渡り線によって二等辺三角形が形成さ
れ、第二コイルエンド群２１ｂにおいては、接合部２１
２ｄ、２１１ｄ′が頂点となる渡り線によって二等辺三
角形を形成している。本実施形態では、第一コイルエン
ド群２１ａ、第二コイルエンド群２１ｂに対応する二等
辺三角形の最小頂部角度θは１００°に、底辺であるＮ
Ｓ磁極ピッチは２４ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００２６】また、電気導体の断面形状は、図２に示す
ように、径方向に沿って長辺を並べた略長方形を有して
おり、例えば長辺の長さが２．２ｍｍに、短辺の長さが
１．４ｍｍにそれぞれ設定されている。
ように、径方向に沿って長辺を並べた略長方形を有して
おり、例えば長辺の長さが２．２ｍｍに、短辺の長さが
１．４ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００２７】回転子３の外周面は、空隙を介して固定子
鉄心２２の内周面と対向しており、発電時にはこの空隙
部の磁束が回転子３の回転と共に脈動するため、固定子
鉄心２２と回転子３の間に作用する変動力が生じる。こ
の脈動の基本周波数ｆ０［Ｈｚ］は、回転子のＮＳ磁極
数をＰ、巻線の相数をＴ、回転数をｎとすると、 ｆ０＝（ｎ×Ｔ×Ｐ）／６０ ・・・・（１） で表され、この周波数ｆ０にて最大変動力が発生する。
また、変動力のレベルは小さいが、ｆ０の整数倍の周波
数成分も持つ。
鉄心２２の内周面と対向しており、発電時にはこの空隙
部の磁束が回転子３の回転と共に脈動するため、固定子
鉄心２２と回転子３の間に作用する変動力が生じる。こ
の脈動の基本周波数ｆ０［Ｈｚ］は、回転子のＮＳ磁極
数をＰ、巻線の相数をＴ、回転数をｎとすると、 ｆ０＝（ｎ×Ｔ×Ｐ）／６０ ・・・・（１） で表され、この周波数ｆ０にて最大変動力が発生する。
また、変動力のレベルは小さいが、ｆ０の整数倍の周波
数成分も持つ。
【００２８】図５に示す模式図において、コイルエンド
の周方向（ｘ方向）の固有振動数ｆｘは、以下の式で求
めることができる。
の周方向（ｘ方向）の固有振動数ｆｘは、以下の式で求
めることができる。
【００２９】 ｆｘ＝（１／２π）・ωｘ ・・・・（２） （ωｘ）2 ＝２ＥＡ（ｓｉｎα）2 ／（Ｌ・ｍ） ・・・・（３） ここで、Ｅは銅のヤング率、Ａは電気導体の断面積、Ｌ
は斜行部長さ、αは頂部角度の１／２、ｍは質量であ
る。また斜行部の導体セグメントの質量分布は一定であ
るので、質量の平均高さｈはコイルエンドの頂部高さの
１／２となる。従って、式（２）、（３）にそれぞれ対
応する値を代入し、 ｆｘ＝１１．６［ｋＨｚ］ を得る。
は斜行部長さ、αは頂部角度の１／２、ｍは質量であ
る。また斜行部の導体セグメントの質量分布は一定であ
るので、質量の平均高さｈはコイルエンドの頂部高さの
１／２となる。従って、式（２）、（３）にそれぞれ対
応する値を代入し、 ｆｘ＝１１．６［ｋＨｚ］ を得る。
【００３０】一方、Ｔ＝３、Ｐ＝１２の場合について、
共振の条件であるｆ０＝ｆｘを式（１）に代入すると、
共振を生ずる回転数ｎは ｎ＝１９３００［ｒｐｍ］ ・・・・（４） となる。
共振の条件であるｆ０＝ｆｘを式（１）に代入すると、
共振を生ずる回転数ｎは ｎ＝１９３００［ｒｐｍ］ ・・・・（４） となる。
【００３１】ここで、一般路走行である市街地や郊外を
走行する時のエンジン回転数の範囲（常用回転域）は、
アイドリングでの約６００ｒｐｍを下限とし、５０００
ｒｐｍ程度を上限としている。また、エンジン回転と車
両用交流発電機の回転比は、２〜３の間に設定されてい
る。よって、一般走行における発電機の回転数の範囲
は、１２００〜１５０００ｒｐｍである。このため、式
（４）で示した共振の回転数は、一般走行における発電
機の回転数の範囲を越えているので、コイルエンドの周
方向（ｘ方向）の共振は発生しない。以上により、共振
によるコイルエンドからの磁気音の急増を防止すると共
に、フレーム４の固定子鉄心２２との当たり面の磨耗も
防止されるので、固定子鉄心２２の固定力低下による磁
気音が増大することもない。
走行する時のエンジン回転数の範囲（常用回転域）は、
アイドリングでの約６００ｒｐｍを下限とし、５０００
ｒｐｍ程度を上限としている。また、エンジン回転と車
両用交流発電機の回転比は、２〜３の間に設定されてい
る。よって、一般走行における発電機の回転数の範囲
は、１２００〜１５０００ｒｐｍである。このため、式
（４）で示した共振の回転数は、一般走行における発電
機の回転数の範囲を越えているので、コイルエンドの周
方向（ｘ方向）の共振は発生しない。以上により、共振
によるコイルエンドからの磁気音の急増を防止すると共
に、フレーム４の固定子鉄心２２との当たり面の磨耗も
防止されるので、固定子鉄心２２の固定力低下による磁
気音が増大することもない。
【００３２】また、磁気脈動による変動力には、力のレ
ベルは小さいがｆ０の整数倍数の周波数の成分も含まれ
る。式（１）によると、２次成分（２倍周波数）が固有
振動数ｆｘに対応する回転数は式（４）の１／２に、３
次成分に対応する回転数は式（４）の１／３になり、こ
れらの回転数は一般走行で発電機の回転数の範囲である
１５０００ｒｐｍ以下に含まれるようになる。しかし、
変動力の１次成分に比較し、その他の成分はレベルが小
さいので、それぞれの回転数で磁気音の急増には至らな
い。しかも、本実施形態では、スロット２２１内には１
列に導体セグメントが配置されているので、隣り合うス
ロットの斜行部の間には周方向に必ず隙間が形成され、
同じ径方向位置の隣接する導体セグメント同士が擦れあ
うことによる線間の短絡を防止できる。
ベルは小さいがｆ０の整数倍数の周波数の成分も含まれ
る。式（１）によると、２次成分（２倍周波数）が固有
振動数ｆｘに対応する回転数は式（４）の１／２に、３
次成分に対応する回転数は式（４）の１／３になり、こ
れらの回転数は一般走行で発電機の回転数の範囲である
１５０００ｒｐｍ以下に含まれるようになる。しかし、
変動力の１次成分に比較し、その他の成分はレベルが小
さいので、それぞれの回転数で磁気音の急増には至らな
い。しかも、本実施形態では、スロット２２１内には１
列に導体セグメントが配置されているので、隣り合うス
ロットの斜行部の間には周方向に必ず隙間が形成され、
同じ径方向位置の隣接する導体セグメント同士が擦れあ
うことによる線間の短絡を防止できる。
【００３３】なお、第一コイルエンド群２１ａのセグメ
ントを多重配置にし、最も外側の大セグメント２１１の
頂部角度θを１００°としているので、図４に示すよう
に他の小セグメント２１２の頂部角度θは１００°以上
となる。よって、式（２）、（３）において角度αが大
きくなるので小セグメント２１２の固有振動数ｆｘは大
セグメント２１１の固有振動数より高くなり、以上より
小セグメント２１２も共振しない。
ントを多重配置にし、最も外側の大セグメント２１１の
頂部角度θを１００°としているので、図４に示すよう
に他の小セグメント２１２の頂部角度θは１００°以上
となる。よって、式（２）、（３）において角度αが大
きくなるので小セグメント２１２の固有振動数ｆｘは大
セグメント２１１の固有振動数より高くなり、以上より
小セグメント２１２も共振しない。
【００３４】また、コイルエンドの径方向の共振につい
ては、図６および図７に示すように、周方向からの視点
により、一端が支持された重量ｍのはりにモデル化でき
る。一般に、このようなモデルの固有振動数ｆｚは、以
下の式で求めることができる。
ては、図６および図７に示すように、周方向からの視点
により、一端が支持された重量ｍのはりにモデル化でき
る。一般に、このようなモデルの固有振動数ｆｚは、以
下の式で求めることができる。
【００３５】 ｆｚ＝（１／２π）・ωｚ ・・・・（５） （ωｚ）2 ＝１２ＥＩ／ｈ3 ・ｍ ・・・・（６） ここで、長方形断面の断面２次モーメントＩは、径方向
Ｚと直角方向の長さをａ、径方向長さをｂとおくと、 Ｉ＝（１／１２）ａ・ｂ3 で表される。図６および図７においては、長方形断面を
有する２本の電気導体によってはりを形成しているの
で、このａ，ｂが２倍となって、断面２次モーメントＩ
は１６倍となる。
Ｚと直角方向の長さをａ、径方向長さをｂとおくと、 Ｉ＝（１／１２）ａ・ｂ3 で表される。図６および図７においては、長方形断面を
有する２本の電気導体によってはりを形成しているの
で、このａ，ｂが２倍となって、断面２次モーメントＩ
は１６倍となる。
【００３６】以上より、径方向の固有振動数ｆｚ＝９１
００［Ｈｚ］を得る。これに対応する発電機の回転数
は、式（１）より１５２００ｒｐｍとなる。よって、周
方向の共振する回転数と同様に、一般走行における発電
機の回転数の範囲を越えている。また、頂部角度θを１
００°以上に広角化するに従い、このはりの高さｈが低
くなるので、式（６）により固有振動数はさらに高くな
り、共振発生の可能性はさらに少なくなる。さらに、脈
動はｆ０の整数倍数の周波数の成分も持つが、１次成分
の変動力に比較してレベルが小さいので、それぞれに対
応する回転数での磁気音の急増には至らない。
００［Ｈｚ］を得る。これに対応する発電機の回転数
は、式（１）より１５２００ｒｐｍとなる。よって、周
方向の共振する回転数と同様に、一般走行における発電
機の回転数の範囲を越えている。また、頂部角度θを１
００°以上に広角化するに従い、このはりの高さｈが低
くなるので、式（６）により固有振動数はさらに高くな
り、共振発生の可能性はさらに少なくなる。さらに、脈
動はｆ０の整数倍数の周波数の成分も持つが、１次成分
の変動力に比較してレベルが小さいので、それぞれに対
応する回転数での磁気音の急増には至らない。
【００３７】〔その他の実施形態〕第一実施形態ではＮ
Ｓ磁極数Ｐを１２、ＮＳ磁極ピッチ長さを２４ｍｍとし
たが、ＮＳ磁極数の変更やそれに伴う磁極ピッチ長さの
変更時、あるいは、短節重ね巻きなどの巻線方式に変更
することによって磁極ピッチ長さを変更した場合でも、
固有振動数ｆｘが脈動振動数ｆ０よりも高くなるよう
に、頂部角度θを１００°以上に設定してもよい。
Ｓ磁極数Ｐを１２、ＮＳ磁極ピッチ長さを２４ｍｍとし
たが、ＮＳ磁極数の変更やそれに伴う磁極ピッチ長さの
変更時、あるいは、短節重ね巻きなどの巻線方式に変更
することによって磁極ピッチ長さを変更した場合でも、
固有振動数ｆｘが脈動振動数ｆ０よりも高くなるよう
に、頂部角度θを１００°以上に設定してもよい。
【００３８】また、コイルエンドにおいて樹脂材による
絶縁処理を行うことにより、径方向に隣接交差する斜行
部間２１１ｇが樹脂固着される場合には、図８に模式図
を示すように、実質的にはり長さＬをＬ′に、また高さ
ｈをｈ′に縮小できるので、式（３）、（６）より周方
向および径方向の固有振動数ｆｘを高くできる。よっ
て、一般走行時の共振をさらに確実に防止できる。
絶縁処理を行うことにより、径方向に隣接交差する斜行
部間２１１ｇが樹脂固着される場合には、図８に模式図
を示すように、実質的にはり長さＬをＬ′に、また高さ
ｈをｈ′に縮小できるので、式（３）、（６）より周方
向および径方向の固有振動数ｆｘを高くできる。よっ
て、一般走行時の共振をさらに確実に防止できる。
【図１】本発明の第一実施形態における車両用交流発電
機の主要部断面図である。
機の主要部断面図である。
【図２】第一実施形態における固定子の部分断面図であ
る。
る。
【図３】第一実施形態における固定子の導体セグメント
の斜視図である。
の斜視図である。
【図４】第一実施形態における固定子の内径側からの部
分的外観図である。
分的外観図である。
【図５】第一実施形態におけるコイルエンドの周方向の
固有振動数を算出するための模式図である。
固有振動数を算出するための模式図である。
【図６】第一実施形態におけるコイルエンドの径方向の
固有振動数を算出するための模式図である。
固有振動数を算出するための模式図である。
【図７】図６に示したコイルエンドをＰ方向から見た矢
視図である。
視図である。
【図８】他の実施形態の固定子の模式図である。
１ 車両用交流発電機 ２ 固定子 ２１ 固定子巻線 ２１ａ 第一コイルエンド ２１ｂ 第二コイルエンド ２１ｃ 出力線 ２１１ 大セグメント ２１２ 小セグメント ２２ 固定子鉄心 ２３ インシュレータ
Claims (4)
- 【請求項１】 回転駆動される磁極鉄心を有する回転子
と、前記回転子の外周に対向配置されて複数のスロット
をもつ固定子鉄心と前記スロットに収納された複数の電
気導体とからなる固定子と、前記固定子を挟持する一対
の椀形状のフレームを有し、前記固定子鉄心の軸方向の
両側面外部には前記電気導体の渡り線がコイルエンドを
形成している車両用交流発電機において、 前記コイルエンドが常用回転域以外の回転数において共
振す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、 前記電気導体は、前記スロット内に径方向に１列に配置
され、 前記渡り線は、斜行部と前記斜行部に挟まれた頂部を持
ち、前記斜行部は略二等辺三角形の二等辺を形成し、 前記頂部の頂角θは１００°以上であることを特徴とす
る車両用交流発電機。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記電気導体は前記複数のスロットの深さ方向に対して
互いに絶縁されてスロットの奥側に位置する外層と入り
口側に位置する内層とに二分されたものが一対以上配設
され、異なるスロットの前記外層、内層の導体が前記コ
イルエンドにおいて直列に接続されて全体で巻線をなす
ことを特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項４】 請求項３において、 前記導体は前記一対以上の内層導体、外層導体としてス
ロット内に挿入される直線部を持つ略Ｕ字状セグメント
であり、ターン部には前記略二等辺三角形の二等辺と頂
部があらかじめ形成されていることを特徴とする車両用
交流発電機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15393099A JP3823608B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 車両用交流発電機 |
| US09/477,402 US6404091B1 (en) | 1999-06-01 | 2000-01-04 | Automotive ac generator |
| DE10000956.5A DE10000956B4 (de) | 1999-06-01 | 2000-01-12 | Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugwechselstromgenerators |
| FR0001601A FR2794579B1 (fr) | 1999-06-01 | 2000-02-09 | Generateur de courant alternatif pour automobile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15393099A JP3823608B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 車両用交流発電機 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000350425A true JP2000350425A (ja) | 2000-12-15 |
| JP2000350425A5 JP2000350425A5 (ja) | 2005-04-07 |
| JP3823608B2 JP3823608B2 (ja) | 2006-09-20 |
Family
ID=15573199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15393099A Expired - Lifetime JP3823608B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 車両用交流発電機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6404091B1 (ja) |
| JP (1) | JP3823608B2 (ja) |
| DE (1) | DE10000956B4 (ja) |
| FR (1) | FR2794579B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009195006A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| WO2012137862A1 (ja) * | 2011-04-07 | 2012-10-11 | 株式会社デンソー | 回転電機の固定子 |
| US8384263B2 (en) | 2008-02-14 | 2013-02-26 | Hitachi, Ltd. | Rotating electrical machine having a compact stator |
| WO2015182346A1 (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-03 | 三菱電機株式会社 | 回転電機および回転電機の製造方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2797921B1 (fr) * | 1999-09-01 | 2001-09-28 | Alstom | Nacelle d'eolienne constituee par la carcasse d'un generateur electrique |
| JP2001245451A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Pioneer Electronic Corp | モータ装置 |
| JP2006149049A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Denso Corp | 車両用回転電機 |
| FR2879855A1 (fr) * | 2004-12-20 | 2006-06-23 | Valeo Equip Electr Moteur | Procede de fabrication de stators de machines electriques tournantes polyphasees, stators obtenus par ce procede |
| JP4600373B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2010-12-15 | 株式会社デンソー | 車両用交流発電機 |
| JP4946421B2 (ja) | 2006-12-20 | 2012-06-06 | 株式会社デンソー | 回転電機の巻線接合方法 |
| US9531227B2 (en) * | 2012-03-29 | 2016-12-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Stator structure for rotary electric machine |
| JP5954591B2 (ja) | 2014-02-07 | 2016-07-20 | 株式会社デンソー | 回転電機の固定子 |
| US10358039B1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-07-23 | Edward Michael Frierman | Vehicle turbine system |
| EP3890163A1 (fr) * | 2020-04-01 | 2021-10-06 | GE Energy Power Conversion Technology Ltd. | Procede de dimensionnement d'un rotor a arbre non traversant, rotor et motocompresseur associes |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4525642A (en) * | 1984-04-05 | 1985-06-25 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine generator with stator end winding support assembly including resilient bracket |
| JPS6237041A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
| DE3704780A1 (de) * | 1987-02-16 | 1988-11-10 | Wolfram Wittenborn | System von verbesserungen fuer elektrische maschinen mit eisenlosem glockenanker |
| JPH03118742A (ja) * | 1989-10-02 | 1991-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | モールドモータ |
| CH680546A5 (ja) * | 1989-12-15 | 1992-09-15 | Klaus Weigelt Dr Ing | |
| DE4031276A1 (de) | 1990-10-04 | 1992-04-09 | Bosch Gmbh Robert | Staender fuer elektrische maschinen und verfahren zu seiner herstellung |
| JP2917815B2 (ja) * | 1994-06-07 | 1999-07-12 | 株式会社デンソー | 回転電機 |
| DE19529392A1 (de) | 1995-08-10 | 1997-02-13 | Bosch Gmbh Robert | Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator |
| JP3351258B2 (ja) * | 1995-09-27 | 2002-11-25 | 株式会社デンソー | 車両用交流発電機 |
| WO1998054822A1 (fr) | 1997-05-26 | 1998-12-03 | Denso Corporation | Alternateur pour vehicule |
| EP1179881B1 (en) * | 1997-05-26 | 2004-09-22 | Denso Corporation | AC generator for vehicles |
| BR9801695B1 (pt) * | 1997-05-26 | 2009-08-11 | máquina elétrica rotativa. | |
| ES2187855T3 (es) | 1997-05-26 | 2003-06-16 | Denso Corp | Maquina electrica rotativa. |
-
1999
- 1999-06-01 JP JP15393099A patent/JP3823608B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-01-04 US US09/477,402 patent/US6404091B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-12 DE DE10000956.5A patent/DE10000956B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-09 FR FR0001601A patent/FR2794579B1/fr not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009195006A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| US8384263B2 (en) | 2008-02-14 | 2013-02-26 | Hitachi, Ltd. | Rotating electrical machine having a compact stator |
| WO2012137862A1 (ja) * | 2011-04-07 | 2012-10-11 | 株式会社デンソー | 回転電機の固定子 |
| JP2012222922A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Denso Corp | 回転電機の固定子 |
| US9559556B2 (en) | 2011-04-07 | 2017-01-31 | Denso Corporation | Stator of rotating electric machine |
| WO2015182346A1 (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-03 | 三菱電機株式会社 | 回転電機および回転電機の製造方法 |
| JPWO2015182346A1 (ja) * | 2014-05-26 | 2017-04-20 | 三菱電機株式会社 | 回転電機および回転電機の製造方法 |
| US10153673B2 (en) | 2014-05-26 | 2018-12-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Production method for rotating electrical machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2794579B1 (fr) | 2003-03-07 |
| US6404091B1 (en) | 2002-06-11 |
| DE10000956A1 (de) | 2000-12-07 |
| FR2794579A1 (fr) | 2000-12-08 |
| DE10000956B4 (de) | 2014-06-18 |
| JP3823608B2 (ja) | 2006-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3242635B2 (ja) | 交流発電機 | |
| JP3858698B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP4091197B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP3490659B2 (ja) | 交流発電機 | |
| JP3823608B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP3438581B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| KR20020076319A (ko) | 자동차용 교류발전기 | |
| JP2002218688A (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP2009148057A (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JPH05111221A (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP3474824B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| KR100893450B1 (ko) | 전기 모터 | |
| JP3633498B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP3876912B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP3294497B2 (ja) | 交流発電機 | |
| JPH03159549A (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP3438570B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP3982369B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP4118548B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP4265058B2 (ja) | 車両用交流発電機の固定子 | |
| JP3041867B2 (ja) | 車両用交流発電機及びその製造方法 | |
| JP3438606B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP2814890B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP4548264B2 (ja) | 車両用交流発電機 | |
| JP4497090B2 (ja) | 車両用交流発電機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040518 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040518 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040611 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060214 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060411 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060606 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060619 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3823608 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20190707 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |