JP2001178057A - 車両用交流発電機の固定子 - Google Patents
車両用交流発電機の固定子Info
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Abstract
気導体が周方向の両方向に向けて延び出している構成に
適した車両用交流発電機の固定子を提供することにあ
る。 【解決手段】 電気導体33と固定子鉄心32のスロッ
ト35の内壁面との間に介在して配置され、スロット3
5内に収容された複数の電気導体33の間の境界に対応
した位置にスリット34aを有する電気絶縁部材34を
備えるので、電気絶縁部材34が破れることが防止され
る。
Description
に搭載される車両用交流発電機に関し、特にその固定子
に関する。
子鉄心と固定子巻線との間の絶縁構造については、デン
ソー公開技報No.43−127(1985年9月15
日発行)に記載されているものが知られている。デンソ
ー公開技報No.43−127によると、車両用交流発
電機の固定子において、固定子鉄心であるコアと固定子
巻線であるステータコイルとの間に設ける電気絶縁部材
であるペーパーインシュレーション(以下インシュレー
タと呼ぶ)の端部に多数のスリットを設けている。
発電機の固定子は、小型高出力の要求によりステータコ
イル(以下、電気導体と呼ぶ)がコア(以下、固定子鉄
心と呼ぶ)に多数巻かれている。しかしながら、単にス
リットを入れるだけで、電気導体一本一本に対応した配
慮がなされていない。したがって、短節巻或いは全節巻
のいずれであろうとも、固定子鉄心に設けられたスロッ
ト間を電気導体で巻架するときのインシュレータ(以
下、電気絶縁部材と呼ぶ)の破れを防止するには、不十
分である。
ンルーム内を高密度化して、車両内居住空間拡大の要求
が高まっており、車両用交流発電機は従来に増して、小
型高出力化を要求されている。このため、発熱部材でも
ある固定子についても、高出力かつ小型化と冷却性能を
両立できる構造が望まれており、ステータコイルの巻線
最適設計の自由度向上につながる電気導体巻架技術を導
くために、巻線時発生する電気絶縁部材の破れによる電
気短絡の防止技術が望まれている。
れたものであり、その目的は、固定子鉄心のスロットか
ら延び出す複数の電気導体が周方向の両方向に向けて延
び出している構成に適した車両用交流発電機の固定子を
提供することにある。
スロットから延び出す複数の電気導体を巻架するのに、
少ないスリットで電気絶縁部材の破れを防止できる車両
用交流発電機の固定子を提供することにある。
に、請求項1から請求項7のうち、少なくともいずれか
一項に記載の技術手段を採用することにより所望の車両
用交流発電機の固定子を提供する。
定子鉄心のスロットの内壁面との間に介在して配置さ
れ、スロット内に収容された電気導体の間の境界に対応
した位置にスリットを有する電気絶縁部材を備えるとい
う技術手段を用いるので、電気絶縁部材が破れることな
く、電気導体を周方向の両方向に向けて斜めに延びださ
せることができる。
定子鉄心のスロットの内壁面との間に介在して配置さ
れ、スロットの径方向端に対応した位置にスリットを有
する電気絶縁部材を備えるという技術手段を用いるの
で、スロットから延び出す電気導体を両方向に曲げるこ
とが可能となり、少ないスリット数で電気絶縁部材の破
れを防止できる。
に重なり部を設けて閉塞部を形成するので、水や塩水の
浸入防止と、電気導体の両方向への延び出しとが両立で
きる。
ットの端部形状は外部から受けるストレスに対して応力
集中を緩和させる形状を有するので、電気絶縁部材が拡
げられるときに、スリットの終端が破れることを防止で
きる。なお、終端部の形状は例えば円形とすることが望
ましい。
体を接合して固定子巻線を形成することが容易にでき
る。
おける電気導体の断面形状をスロット形状に沿った略矩
形形状にするので、スロット内の整列が可能となり、少
ないスリット数で確実に電気絶縁部材の破れを防止でき
る。
の固定子に具体化した実施形態を図面に従って説明す
る。
子が組付けられた車両用交流発電機の全体構造を示す断
面図である。図1に示すように、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。
線を構成する複数の電気導体(以下、導体セグメントと
呼ぶ)33と、絶縁層としてのシート状の電気絶縁部材
(以下、インシュレータと呼ぶ)34とを備えている。
固定子鉄心32は、薄い鋼板シートを重ね合せて円筒状
に形成されており、その内周面には多数のスロット35
が形成されている。また、この固定子鉄心32から露出
している導体セグメント33によって固定子巻線のコイ
ルエンド31が形成されている。固定子2の詳細構造に
ついては後述する。
フト6と、このシャフト6に固定されたランデル型の鉄
心7と、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き
回した界磁コイル8とを有する。界磁コイル8は、鉄心
7を構成する一対のポールコア7aによって両側から挟
み込まれている。また、鉄心7のフロント側の端面に
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に軸流式の冷却ファン11が溶接等
によって取り付けられている。同様に、鉄心7のリア側
の端面には、リア側から吸い込んだ冷却風を径方向に吹
き出すために遠心式の冷却ファン12が溶接等によって
取り付けられている。
収容しており、回転子3がシャフト6とともに回転可能
な状態で支持されていると共に、回転子3の鉄心7の外
周側に所定の隙間を介して固定子2が固定されている。
また、フレーム4は、固定子2のコイルエンド31の径
方向外側に冷却風の吐出孔42を有し、軸方向端面に吸
入孔41を有する。
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の界磁コイル8に外部か
ら励磁電圧を印加することにより、鉄心7のそれぞれの
爪部が励磁され、固定子巻線に3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。
詳細について以下説明する。図2は、固定子巻線を構成
する導体セグメント33の斜視図であり、固定子鉄心3
2に組付ける前の状態が示されている。図2に示すよう
に、導体セグメント33は、棒状あるいは板状の金属材
料(例えば銅)をターン部33cで折り曲げたほぼU字
状に形成されており、ターン部33cよりスロット35
の内周側に配置される内層側導体部33aと、ターン部
33cよりスロット35の外周側に配置される外層側導
体部33bとを含んで構成されている。また、これらの
内層側導体部33aと外層側導体33bのそれぞれは、
固定子2のスロット35収容される直線部としての内部
導体と、スロット35の外部に露出する外部導体とによ
って構成されている。
る。図3に示すように、固定子巻線を構成する各導体セ
グメント33は、固定子鉄心32の軸方向側面の一方に
ターン部33cが、他方にターン部33cと反対側の端
部33dが配置されている。また、各導体セグメント3
3は、ターン部33cによって形成されるコイルエンド
31とは反対側に位置する端部33dを互いに反対の周
方向に折り曲げた後、異層の他の導体セグメント33の
端部33d同士が接合されて結線される。固定子2の一
方のコイルエンド31を構成する導体セグメント33の
斜行部33eは、外層と内層とで逆方向に傾斜してお
り、各層内では同一方向に傾斜している。また、各導体
セグメント33の端部33d同士の結線は、超音波溶
着、アーク溶接、ろう付け等の電気的接合による場合の
他に、かしめなどの機械的加工手段を用いてもよい。
ある。固定子2の固定子巻線は、固定子鉄心32の各ス
ロット35に2本の導体セグメント33を挿入し、異な
るスロット35に挿入された導体セグメント33の端部
33d同士を互いに結線することにより構成されてい
る。図4に示すように、この導体セグメント33の内層
側導体部33aおよび外層側導体部33bのそれぞれの
断面形状は、周方向よりも径方向に長い長方形を有して
おり、この長方形の長辺が径方向に沿って配置されてい
る。この導体セグメント33は、その表面に絶縁皮膜が
形成されており、隣接する導体セグメント33同士の絶
縁は、それぞれの表面に形成された絶縁皮膜によって行
われる。また、導体セグメント33とスロット35の内
壁面との間の電気的絶縁は、インシュレータ34によっ
て行われる。インシュレータ34は、図6のように筒状
に形成されており、軸方向に沿って延びる開口をスロッ
ト35の径方向内側に位置させてスロット35内に軸方
向に沿って挿入される。
図6に示すように、導体セグメント33の端部33d側
の軸方向端縁から軸方向に沿って延びるのスリット34
aを2本だけ有している。スロット35内に位置する2
本の導体部33a、33bの間の境界に対応するように
配置されている。導体セグメント33は固定子鉄心32
のスロット35内に挿入された後、スロット35から延
び出している端部33d側を折り曲げ加工される。この
とき、インシュレータ34はスリット34aを有するの
で、導体セグメント33の折り曲げ方向に沿って変形し
易い。
ュレータ34の軸方向端縁から、固定子鉄心32の端面
32aにまで達しない長さ34aHである。スリット3
4aの終端の端部形状34a1は応力集中を緩和する形
状を備えている。なお、その端部形状34a1は、図
5、図6図示のように、円形状である。なお、端部形状
34a1は、矩形形状の角をR面取りした形状等でもよ
い。
れを防止できる。しかもスリットから破れが延びること
も防止できる。この結果、電気絶縁部材の破れに伴う電
気短絡を防止できる。
対応させて設けたので、固定子鉄心のスロットから延び
出す電気導体が周方向の両方向に向けて斜めに延びだし
ている構成に適した車両用交流発電機の固定子を提供す
ることができる。
採用してもよい。図7、図8の実施形態では、スロット
35内の電気導体数を4本としている。インシュレータ
134は、重なり部134cを有し、4本の導体セグメ
ント133間の境界に対応して合計6本のスリット13
4aを有する。
ーン部33c側の端縁にスリットを設けてよい。さらに
スリットをインシュレータの軸方向の両端縁に設けても
よい。また、スリットは、固定子鉄心32にインシュレ
ータ34、134を装着した後に、その端縁をラッパ状
に拡げる加工を加える場合にも、インシュレータの破れ
を防止するために有効である。
について、図9を参照して説明する。図9は、本発明の
実施形態となる車両用交流発電機の固定子2のインシュ
レータ340の詳細形状を示す斜視図である。第1の実
施形態の構造とは、スリット340aを配置する位置と
個数のみ異なり、その他は同じである。
ト340aを、スロット35の径方向端の一方に対応す
る位置に1本だけ有している。径方向端の他方である径
方向外側端には、インシュレータ340の重なり部34
0cを配置する。固定子鉄心32のスロット35から延
び出す導体セグメント33を周方向の両方向に曲げた場
合でも、1本のスリット340aと重なり部340cと
により、インシュレータ340が破れることを防止でき
る。なお、スリット340aは、固定子鉄心32の端面
にまで達しない所定長340aHを有し、端部形状34
0a1が丸形状である。所定長340aHは、折り曲げ
加工による変形部340b長さ340bHより小さい。
トを設けてもよい。また、図6に示すような開口部34
oを持つインシュレータの径方向端の一方である径方向
外側端にスリット340aと同様のスリットを設けても
よい。
ットを設けるだけで、固定子鉄心のスロットから延び出
す電気導体が周方向の両方向に曲げられても、電気絶縁
部材の破れを防止できる車両用交流発電機の固定子を提
供することができる。
ャンプー等の電解液にさらされるといった厳しい環境下
で使用されることが多い。このため、インシュレータに
重なり部を設けると、閉塞部を有することができ、異物
の浸入を防止できる。
た車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。
の斜視図である。
ある。
部分的な径方向断面図である。
ある。
る。
を示す分解斜視図である。
タ) 34a、134a、340a スリット 34a1、134a1、340a1、端部形状(スリッ
トの終端) 35 スロット
Claims (7)
- 【請求項1】 複数のスロットを有する固定子鉄心と、 前記スロット内に収容される電気導体により構成される
固定子巻線とを備えた車両用交流発電機の固定子におい
て、 前記電気導体と前記スロットの内壁面との間に介在して
配置され、前記スロット内に収容された前記電気導体の
間の境界に対応した位置にスリットを有する電気絶縁部
材を備えることを特徴とする車両用交流発電機の固定
子。 - 【請求項2】 複数のスロットを有する固定子鉄心と、 前記スロット内に収容される電気導体により構成される
固定子巻線とを備えた車両用交流発電機の固定子におい
て、 前記電気導体と前記スロットの内壁面との間に介在して
配置され、前記スロットの径方向端に対応した位置にス
リットを有する電気絶縁部材を備えることを特徴とする
車両用交流発電機の固定子。 - 【請求項3】 前記電気絶縁部材は、前記スロットの径
方向端の一方に対応した位置に重なり部と、他方に対応
する位置に前記スリットとを備えることを特徴とする請
求項2に記載車両用交流発電機の固定子。 - 【請求項4】 前記スリットは、前記電気絶縁部材の軸
方向端縁から、軸方向に沿って所定長さにわたって形成
され、応力集中を緩和させる端部形状をもって終端され
ていることを特徴とする請求項1ないし請求項3に記載
の車両用交流発電機の固定子。 - 【請求項5】 前記端部形状が、円形状であることを特
徴とする請求項4に記載の車両用交流発電機の固定子。 - 【請求項6】 前記固定子巻線は、複数の前記電気導体
を接合して形成されることを特徴とする請求項1から請
求項5のいずれか一項に記載の車両用交流発電機の固定
子。 - 【請求項7】 前記スロット内における前記電気導体の
断面形状が前記スロットの形状に沿った略矩形形状であ
ることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一
項に記載の車両用交流発電機の固定子。
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1999
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