JP2001339891A - 車両用回転電機の固定子およびその製造方法 - Google Patents
車両用回転電機の固定子およびその製造方法Info
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Abstract
電機を提供すること。 【解決手段】 多相固定子巻線の各相巻線は連続線より
成り、スロット内の固定子巻線はスロットの径方向深さ
に関して1対以上の内層および外層位置に配列されてお
り、スロット外の固定子巻線は回転子のNS磁極ピッチ
に対応して離間したスロット内の異なる層を直列接続す
るターン部を有して前記固定子鉄心の軸方向両側にコイ
ルエンドを形成しており、コイルエンドは径方向に隣接
した2つの巻線によるターン部を有している。コイルエ
ンドでの各相の巻線の干渉を防止してコイルエンドでの
巻線の絶縁被膜の損傷を防止できるとともに、連続線を
用いているので導体セグメントのような接合工程が無
く、接合部の絶縁処理が不要となるので製造コストを大
幅に低減できる。
Description
等に搭載される発電機などの回転電機の固定子に関する
ものである。
複数の導体セグメントを用いて重ね巻の固定子巻線を形
成し、特異なセグメントの数を低減し、巻線工程を容易
にすることにより、製造コストの低減を可能とする車両
用交流発電機の固定子が示されている。
や塩水などの電解液や異物の飛来があり、これらに対し
て発電性能の信頼性確保のために、耐環境性の向上が必
要である。
06号公報に示されている構造では、確かに導体セグメ
ントの種類を少なくすることはできるが、複数の導体セ
グメントを溶接などにより接合する箇所が多いので接合
の工数も多くかかる。また、導体セグメントの絶縁皮膜
は接合部において無くなるとともに、接合部近辺の絶縁
皮膜も接合時の熱による劣化を生じるので、耐環境性の
確保のためには、接合の後、接合部およびその周辺の絶
縁処理が別途必要である。以上により、期待通りの製造
コストの低減は達成できないという問題があった。
転電機において、信頼性向上、およびコスト低減を目的
とする。
め、請求項1に記載の発明では、回転周方向に沿って交
互にNS極の複数の爪状磁極を有する回転子に対向して
配置され、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多相固定子巻線とを有する車両用回
転電機の固定子において、前記多相固定子巻線の各相巻
線は連続線より成り、前記スロット内の前記固定子巻線
は、前記スロットの径方向深さに関して2対以上の内層
および外層位置に配列されており、前記スロット外の前
記固定子巻線は、前記回転子のNS磁極ピッチに対応し
て離間したスロット内の異なる層を直列接続するターン
部を有して前記固定子鉄心の軸方向両側にコイルエンド
を形成しており、前記コイルエンドは、径方向に隣接し
た2つの巻線によるターン部を有していることを特徴と
している。
ンドの少なくとも一側においては、前記内層及び外層の
一の対によって形成されるターン部を前記内層及び外層
の他の対によって形成されるターン部が取り囲む複合タ
ーン部を有することを特徴としている。
ンドの少なくとも一側においては、同軸円環状に配置さ
れた多重ターン部を有することを特徴としている。
の干渉を防止してコイルエンドでの巻線の絶縁被膜の損
傷を防止できるとともに、連続線を用いているので導体
セグメントのような接合工程が無く、接合部の絶縁処理
が不要となるので製造コストを大幅に低減できる。
ドの一側においては、前記複合ターン部のみが配置さ
れ、前記コイルエンドの他側においては、同軸円環状に
配置された2重のターン部が配置されることを特徴とし
ている。これにより、多相巻線の加工を少なくして絶縁
皮膜へのストレスを低減し、信頼性を向上できる。
の前記固定子巻線は、径方向に関して偶数列に配置され
ていることを特徴としている。これにより、所望の出力
を得るためのスロット内の巻線数の変更が、信頼性を確
保しつつ容易に達成できる。請求項6の発明によれば、
前記多相固定子巻線の断面は、丸形状であることを特徴
としている。これにより、各線のターン部の絶縁皮膜へ
のストレスを低減し、信頼性を向上できる。
って交互にNS極の複数の爪状磁極を有する回転子に対
向して配置され、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多相固定子巻線とを有する、車
両用回転電機の固定子の製造方法において、前記多相固
定子巻線は、前記回転子のNS磁極ピッチに対応して離
間した直線部を持ち、隣接する径方向位置にある前記直
線部を直列接続するターン部を持つ波巻きを各相同時に
製作する工程と、前記直線部の一定区間を前記回転子の
NS磁極ピッチに対応した周方向距離だけ斜行し、前記
斜行部の中央で反転曲げする工程とにより形成され、前
記多相固定子巻線の外径を縮小し、前記スロットの内周
開口部から挿入して、スロット内に多相固定子巻線を配
置することを特徴としている。
の干渉を防止して巻線間の絶縁性を向上させるととも
に、連続線を使用することにより接合部を不要とするこ
とができるので信頼性を確保し、製造コストを大幅に低
減できる。また、要求出力に対応するスロット内本数の
変更にも、反転曲げ回数の変更により容易に対応でき
る。
の固定子を、特に交流発電機の固定子での実施例を説明
する。
の第一実施形態を示したもので、図1は本案の車両用交
流発電機の半断面図、図2は巻線成形の第1段階を1相
(X相)のみ取り出した部分斜視図、図3は図2の巻線
仕様図、図4は巻線成形の第2段階を示す巻線仕様図、
図5は巻線成形の第2段階を示す巻線仕様図、図6は固
定子の部分断面図である。
力がプーリ20に伝えられて、このプーリに固定されて
いる回転子2が回転する。この状態で回転子2の界磁巻
線8にスリップリング9、10を介して励磁電流を流す
ことによって、ポールコア71、72にNS磁極が形成
されるため、固定子巻線31に交流電圧を発生させるこ
とができ、整流器5の出力端子6から所定の直流電流が
取り出される。ポールコア71、72に固定された冷却
ファン11、12により、冷却風はフレ−ム4の軸方向
の開口部41から内部へ取り込まれ、径方向の開口部4
2から外部へ排出される。
定子鉄心32のスロット35内において、インシュレー
タ34を介して装備されている。また、固定子巻線31
の回路は、3相巻線を星形結線、もしくは三角結線して
形成される。以下、X相の巻線のみを抜き出して、説明
する。
第1段階の成形において、連続線によって直線部311
aとターン部312a、312bにより、略円筒状に波巻
きが形成されている。この時、 径方向に外層31a1
と内層31a2を持ち、ターン部312a、312bの
先端部312cにおいて外層31a1と内層31a2を
入れ替えるようにひねられ、回転子2のNS磁極ピッチ
だけ離れたスロット35に対応する位置にある直線部3
11aにつながる。このようにして巻始めの端部312
0から1周したところで、ひねりのないターン部312
dを介して反転され、1周目と同様に2周目が形成さ
れ、巻終わり端部3121に至る。図3の巻線仕様図に
おいて、実線が外層31a1、破線が内層31a2であ
る。
示す様に、直線部311a内に斜行部311kを形成す
る。斜行部311kの中央は直線部311aの中央と一
致しており、斜行部311kの周方向ピッチは回転子の
NS磁極ピッチ(図4では3スロットピッチ)に対応し
ている。なお、ターン部312aと斜行部311kとの
間、及びターン部312bと斜行部311kとの間に形
成される直線部の長さは固定子鉄心32の軸方向長さに
対応して設定される。
に示す様に、斜行部311kの中央で軸方向に反転して
曲げる。これにより、スロットに収納される直線部31
2xと、同軸で隣接するターン部312a、312bを
多重環状(本実施形態では2重環状)として持つコイル
エンド312yと、第2段階の成形での反転部に対応し
て小ターン部を大ターン部が取り囲む複合ターン部とし
ての2重ターン部となるコイルエンド312zが形成さ
れる。図5において、実線は最外層31b1、破線は中
外層31b2、2点鎖線は中内層31b3、1点鎖線は
最内層31b4を示しており、図6に示すように、スロ
ットあたり4本の巻線が形成される。
相と電気角が120度づつずれた位置にY相、Z相の巻
線を配置し、第3段階の巻線成形まで3相分を同時に成
形する。これにより、3相巻線を形成する。
2への収納は以下の要領で行う。まず、3相巻線31に
外周側から力を加えると、直線部の間隔が狭まり、円筒
外径寸法を小さくできる。よって、この外径寸法を固定
子鉄心32の内周よりも小さくして固定子鉄心32の内
側に3相巻線31を配置し、外周側からの力をゆるめる
ことによって、スプリングバック効果により、スロット
内に3相巻線31の直線部を収納する。なお、3相巻線
31を収納する時には、スロット開口部は広く、図6に
示すように、収納後に固定子鉄心32の磁極歯321の
先端部322を、スロット35の開口部が狭くなるよう
に塑性変形させ、3相巻線31をスロット35内に保持
する。
相の各位相の巻線はコイルエンドにおいて干渉しないの
で、干渉による絶縁不良を防止できる。また、各位相の
巻線を連続線で形成しているので、セグメント導体を用
いる場合に比べ、各セグメントの接合や、その後工程と
しての絶縁処理を無くすことができ、さらに、接合部近
傍の巻線の絶縁被膜の劣化も無い。また、あらかじめ波
巻きを形成した巻線に斜行部を軸方向中央部に設け、反
転折り曲げする工程により、スロットあたり4本の巻線
を簡便形成できる。以上により、信頼性を確保しつつ、
コスト低減を達成することができる。
1回の反転曲げによりスロットに4本の巻線を収納した
が、要求出力に応じて初期の波巻きの直線部長さを長く
し、反転折り曲げ回数を増やすこともできる。例えば、
2回の反転曲げを行うように斜行部を設定することによ
り、スロットあたり6本の巻線とすることができる。こ
の場合も、第1実施形態と同様の効果を得ることができ
る。この場合、図7の模式図に示すように、隣接層どう
しのターン部と多重ターン部とが、両側のコイルエンド
において、それぞれ2重円環状に形成される。
円環側のコイルエンドから取り出しているが、第1段階
での波巻き成形時に、端部を直線部の中央から引き出す
ことにより、第3段階での反転曲げ後、出力端部が多重
ターン部側のコイルエンドから取り出すようにしても、
同様の効果を得る。
を巻線収納後に、磁極歯先端部を塑性変形させて巻線を
保持したが、図2における1本の太線を、複数の細線の
集合体としても良い。これにより、導体断面形状に柔軟
性を持たせることができ、塑性変形をすることなく、狭
いスロット開口部から巻線を入れることができるので、
加工工数を低減できる。
に、スロット数も36個ではなく、回転子の磁極数や、
位相数などに応じ、変更してよい。
断面図である。
斜視図である。
のX相の巻線仕様図である。
のX相の巻線仕様図である。
のX相の巻線仕様図である。
…固定子巻線、311a…直線部、312a、312b
…ターン部、312c…先端部、311k…斜行部、
312y、312z …コイルエンド、32…固定子鉄
心。
Claims (7)
- 【請求項1】 回転周方向に沿って交互にNS極の複数
の爪状磁極を有する回転子に対向して配置され、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多相固定子巻線とを有する車
両用回転電機の固定子において、 前記多相固定子巻線の各相巻線は連続線より成り、 前記スロット内の前記固定子巻線は、前記スロットの径
方向深さに関して2対以上の内層および外層位置に配列
されており、 前記スロット外の前記固定子巻線は、前記回転子のNS
磁極ピッチに対応して離間したスロット内の異なる層を
直列接続するターン部を有して前記固定子鉄心の軸方向
両側にコイルエンドを形成しており、 前記コイルエンドは、径方向に隣接した2つの巻線によ
るターン部を有していることを特徴とする車両用回転電
機の固定子。 - 【請求項2】 請求項1記載の車両用回転電機の固定子
において、 前記コイルエンドの少なくとも一側においては、前記内
層及び外層の一の対によって形成されるターン部を前記
内層及び外層の他の対によって形成されるターン部が取
り囲む複合ターン部を有することを特徴とする車両用回
転電機の固定子。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の車両用回転電
機の固定子において、 前記コイルエンドの少なくとも一側においては、同軸円
環状に配置された多重ターン部を有することを特徴とす
る車両用回転電機の固定子。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1つに記載の
車両用回転電機の固定子において、 前記コイルエンドの一側においては、前記複合ターン部
のみが配置され、 前記コイルエンドの他側においては、同軸円環状に配置
された2重のターン部が配置されることを特徴とする車
両用回転電機の固定子。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1つに記載の
車両用回転電機の固定子において、 前記スロット内の前記固定子巻線は、径方向に関して偶
数列に配置されていることを特徴とする車両用回転電機
の固定子。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれか1つに記載の
車両用回転電機の固定子において、 前記多相固定子巻線の断面は、丸形状であることを特徴
とする車両用回転電機の固定子。 - 【請求項7】 回転周方向に沿って交互にNS極の複数
の爪状磁極を有する回転子に対向して配置され、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
多相固定子巻線とを有する、車両用回転電機の固定子の
製造方法において、 前記多相固定子巻線は、 前記回転子のNS磁極ピッチに対応して離間した直線部
を持ち、隣接する径方向位置にある前記直線部を直列接
続するターン部を持つ波巻きを各相同時に製作する工程
と、 前記直線部の一定区間を前記回転子のNS磁極ピッチに
対応した周方向距離だけ斜行させ、前記斜行部の中央で
反転曲げする工程とにより形成され、 前記多相固定子巻線の外径を縮小し、前記スロットの内
周開口部から挿入して、スロット内に多相固定子巻線を
配置することを特徴とする車両用回転電機の固定子の製
造方法。
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