JP2002171732A

JP2002171732A - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP2002171732A
Application number: JP2000365235A
Authority: JP
Inventors: Toru Oiwa; 亨大岩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP3551148B2; US6515392B2; US20020063488A1

Abstract

(57)【要約】【課題】固定子巻線の接合作業が容易であり、振動断
線の発生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。【解決手段】車両用交流発電機の固定子は、１２相の
巻線素線を含んで構成されている。各巻線素線は、互い
に電気角で３０度異なっており、１８０度異なる２つの
巻線素線とこれらと電気角が３０度異なる２つの巻線素
線とが一組の巻線群を構成し、３つの巻線群の両端が互
いに接続されてΔ結線の固定子巻線２３が構成されてい
る。巻線群同士を接続する第２接続部２０５２と、各巻
線群内で互いに１８０度異なる巻線素線同士を接合する
第１接続部とによって一の接続部群が構成されており、
３つの接続部群が周方向に分散配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やトラック
等に搭載される車両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の車両は、走行抵抗低減のためのス
ラントノーズ化や、車室内居住空間の確保のニーズから
エンジンルームが狭くなっており、車両用交流発電機の
車載スペースも余裕がなくなってきている。また、燃費
向上のためにエンジンの回転数は下げられ、車両用交流
発電機の回転数も低くなっている。しかし、その一方
で、安全制御機器等の電気負荷が増加しており、発電能
力の向上が望まれている。以上のことから、最近では、
小型で高出力の車両用交流発電機を安価に提供すること
が求められている。

【０００３】また、エンドユーザの省エネルギー指向等
に伴って小型車の人気が高まっており、小型発電機の要
求や、配線の軽量化等の理由による高電圧発電機の要求
など、近年ますます多様な仕様の発電機が求められてい
る。

【０００４】従来、車両用交流発電機に一般に求められ
る固定子巻線は、連続線を固定子鉄心に装着する構造が
採用されており、このような固定子巻線を用いて小型
化、高出力化、低騒音化等を実現するために種々の改良
案が提案されている。

【０００５】例えば、特許公報第２９２７２８８号に
は、固定子巻線のスロット内における占積率を向上させ
るとともに、スロット外においては回転子との共働によ
り高い冷却性を確保したセグメント技術を用いた車両用
交流発電機が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、小型低出力
発電機、高電圧発電機あるいは低速回転での発電状態の
維持等の多様な要求に対応するためには、一般には固定
子巻線の巻数を増やすという手法が用いられる。ところ
が、上述したセグメント技術を用いた車両用交流発電機
では、セグメント数の増加に伴って、セグメント装着後
のセグメント成形が複雑になるとともに、セグメント接
合作業が複雑かつ困難になるという問題があった。

【０００７】また、セグメントを用いて固定子巻線を形
成する場合には、占積率を上げるためにセグメント断面
積を大きくするとともに、極力セグメント数を低減する
ため１スロット当たりのセグメント数を極力減らす傾向
にあるため、従来の連続線によって構成した固定子巻線
に比べて、巻線１本当たりの導体断面積が大きくなって
しまう。このため、セグメント同士の接続部自体が大き
くなってこの部分の質量が増加するとともに、接合部と
これにつながる配線部とが交錯してしまい、振動断線が
起こりやすいという問題があった。また、コイルエンド
の大型化や接合に伴う這い回し部の質量増加による振動
断線の発生等が起こりやすくなるという問題があった。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、固定子巻線の接合作業が容
易であり、振動断線の発生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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の車両用交流発電機は、回転駆動される
回転子と、回転子と対向配置された固定子鉄心およびこ
の固定子鉄心に装備された固定子巻線とを有する固定子
と、固定子巻線の出力線に電気的に接続された整流装置
と、整流装置と回転子と固定子とを支持するフレームと
を備えている。固定子巻線は、固定子鉄心の一方の端面
側に電気導体の複数のターン部を配列して形成された第
１コイルエンド群と、固定子鉄心の他方の端面側に電気
導体の曲げ部とこの曲げ部の端部の接続部とを配列して
形成された第２コイルエンド群とを有し、位相の異なる
６ｎ相の巻線素線からなる。巻線素線の両端は、第１コ
イルエンド群または第２コイルエンド群の一部として、
ターン部または曲げ部に沿って形成されて、コイルエン
ド端部に引き出された引出し部を有する。互いに電気角
で１８０度位相が異なる一対の巻線素線を直列接続する
第１接続部を形成することで、互いに電気角で１２０度
位相が異なる３相の巻線群を形成している。この巻線群
は、対応する引出し部近傍において互いに両端とともに
整流装置に接続される第２接続部を形成することでΔ結
線を形成し、この第２接続部近傍に第１接続部を配置し
て構成された３つの接続部群を、互いに交差しないよう
に周方向の３個所に分散配置している。

【００１０】本発明によれば、３つの接続部群が回転周
方向に分散配置されており、これらが半径方向および軸
方向に重ならないため、電気導体の接合部とそれにつな
がる配線部とが交錯することによる振動断線を回避する
ことができる。また、過大に質量が集中することによる
振動断線等を回避することができる。これにより、振動
断線の対策のための部材や構造が最小限ですむため、コ
イルエンド全体を小さくすることができる。また、各接
続部群が集中配置されないため、部分的にコイルエンド
が大きくなることを防止することができる。さらに、コ
イルエンドとの隙間を確保するために、フレームを部分
的あるいは全体的に大きくする必要がないため、車両用
交流発電機全体の小型化が可能になる。また、各接続部
群が離間することにより、接合時の作業性を向上させる
ことができる。

【００１１】上述した固定子巻線は、位相が異なる１２
相の巻線素線からなり、巻線群のそれぞれは、第１接続
部以外に、互いに電気角で３０度位相が異なる巻線素線
を、対応する引出し部において直列接続する第３接続部
を有することが望ましい。巻線素線の相数が１２相と多
くなる場合には各巻線素線間の接続部（第１、第２、第
３接続部）の数も多くなるが、各接続部群が周方向に分
散配置されるため、各接続部も離間して配置される。し
たがって、上述した振動断線の回避やコイルエンドの小
型化等の効果がさらに顕著になる。

【００１２】上述した第３接続部は、第１接続部近傍に
配置された対応する引出し部から、コイルエンド端部に
沿って這い回された這い回し部の端部を接合して形成さ
れており、隣接する接続部群の間に互いに交差しないよ
うに３個所に分散配置することが望ましい。各接続部群
だけでなく、第３接続部もこれらの接続部群に対して回
転周方向に分散配置されるため、さらに上述した振動断
線の回避やコイルエンドの小型化等の効果を高めること
ができる。

【００１３】また、上述した第２接続部の少なくとも一
部は、第１接続部近傍に配置された対応する引出し部か
ら、コイルエンド端部に沿って這い回された這い回し部
の端部を接合して形成することが望ましい。第２接続部
の少なくとも一部が第１接続部から離れた位置に配置さ
れるため、接続部群内の構造がさらに分散され、さらに
上述した振動断線の回避やコイルエンドの小型化等の効
果を高めることができる。

【００１４】また、上述した這い回し部は、絶縁材料か
らなる接合剤によって、第１コイルエンド群あるいは第
２コイルエンド群に固定されていることが望ましい。這
い回し部を固定しているため、太い電気導体を用いた場
合であっても、振動による断線等を防止することができ
る。

【００１５】また、上述した第１接続部は、複数のター
ン部の一つとして一体的に形成されていることが望まし
い。第１接続部が電気導体の一部となるため、接合代や
接合スペースが不要になり、固定子巻線の小型化が可能
になる。また、接続に伴う配線部分も不要になるため、
接続に必要な配線部も不要になり、第１接続部の質量を
最小限にすることができ、質量過大による振動断線等を
防止することができる。

【００１６】また、上述したフレームの第１コイルエン
ド群あるいは第２コイルエンド群の外径端における内高
が内径端における内高よりも小さいか同じであり、第３
接続部およびこれを形成する這い回し部が第１コイルエ
ンド群あるいは第２コイルエンド群よりも内径側に形成
され、第２接続部およびこれを形成するコイルエンド端
部に沿った這い回し部が第１コイルエンド群あるいは第
２コイルエンド群よりも外径側に形成されていることが
望ましい。第３接続部およびこれを形成する這い回し部
が第１、第２コイルエンド群よりも内径側に形成される
ため、這い回し部を最短距離で形成することができ、こ
の部分の質量を最小に抑えることができる。また、出力
線を取り出す部分は、元々コイルエンド群とフレームと
の隙間が小さくないため、出力線を引き出すために特に
フレームを大きくする必要がなく、フレームを含めた固
定子巻線周辺の構造を小型化することができる。

【００１７】また、上述した整流装置は、整流素子と、
整流素子と出力線とを接続する端子と、端子を保持する
絶縁材料からなる端子台とを備え、巻線群のそれぞれ
は、引出し部近傍において両端を軸方向に延伸して出力
線を形成し、端子は、出力線が接続されることで第２接
続部となるように形成されていることが望ましい。第２
接続部がコイルエンド群から離れた整流装置内に形成さ
れるため、コイルエンド群周辺の接合代や接合スペース
あるいは接続に伴う配線部等が不要になって配線部の質
量が最小限ですむため、質量過大による振動断線等を防
止することができるとともに、固定子巻線の小型化が可
能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
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。

【００１９】図１は、一実施形態の車両用交流発電機の
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、整流装置５等
を含んで構成されている。

【００２０】固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子鉄
心２２に形成された複数のスロット（例えば本実施形態
では９６個）内に備わった電気導体としての複数の導体
セグメントを相互に接合することにより形成された固定
子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間
を電気絶縁するインシュレータ２４とを含んで構成され
ている。固定子鉄心２２は、薄い鋼板を重ね合わせて構
成されている。固定子巻線２３の詳細については後述す
る。

【００２１】回転子３は、シャフト６と一体になって回
転するものであり、ランデル型ポールコア７、界磁コイ
ル８、スリップリング９、１０、冷却用の斜流ファン１
１および遠心ファン１２等を含んで構成されている。シ
ャフト６は、プーリ２０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）によって回転駆動され
る。

【００２２】ランデル型のポールコア７は、一組のコア
を組み合わせることにより構成されている。各コアは、
シャフト６に組み付けられた円筒状のボス部７１と、ボ
ス部７１の一方の軸方向端面から径方向に延びるディス
ク部７２と、ディスク部７２の外周部から軸方向に沿っ
てボス部７１側に延びる複数の爪状磁極部７３とによっ
て構成されている。各コアは、それぞれの爪状磁極部７
３を互い違いに向かい合わせるようにして組み付けられ
る。界磁コイル８は、絶縁紙８１を介してポールコア７
の爪状磁極部７３の内径側に適当な圧縮力をもって当接
されている。絶縁紙８１は、樹脂を含浸したシートから
なり、界磁コイル８を包囲しており、加熱処理によって
界磁コイル８を固着するとともに、ポールコア７と界磁
コイル８との間の電気絶縁を担っている。

【００２３】プーリ２０側に配置されたポールコア７の
ディスク部７２の端面には、冷却用の斜流ファン１１が
溶接等により固定されている。また、反プーリ２０側
（スリップリング側）に配置されたポールコア７のディ
スク部７２の端面には、遠心ファン１２が溶接等により
固定されている。斜流ファン１１の投影面積（回転方向
に投影したブレードの面積）は、遠心ファン１２のブレ
ードの投影面積よりも小さく設定されている。

【００２４】フレーム４は、固定子２および回転子３を
収容しており、回転子３がシャフト６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７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。フレーム４は、フロントフレーム４
Ａとリヤフレーム４Ｂとからなり、これらが複数本の締
結ボルト４３によって締結されて上述した固定子２等の
支持が行われる。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２３に対向した部
分に冷却風の吐出窓４１が、軸方向端面に吸入窓４２が
それぞれ設けられている。

【００２５】リアフレーム４Ｂの外側には、整流装置５
や電圧制御装置５１、ブラシ装置５２が取り付けられ、
これらを覆うようにリヤカバー５３が取り付けられる。

【００２６】整流装置５は、固定子巻線２３から延びる
出力線が接続されており、固定子巻線２３から印加され
る三相交流電圧を三相全波整流して直流電圧に変換す
る。整流装置５の詳細な構造については後述する。

【００２７】上述した構造を有する車両用交流発電機１
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、ポールコア７のそれ
ぞれの爪状磁極部７３が励磁され、固定子巻線２３に三
相交流電圧を発生させることができ、整流装置５の出力
端子からは所定の直流電力が取り出される。

【００２８】次に、固定子巻線２３を構成する電気導体
について説明する。図２は、固定子巻線２３を構成する
導体セグメントの斜視図である。また、図３は図２に示
した導体セグメントの組み付け状態を示す斜視図であ
る。図４は、導体セグメントの形成過程を示す図であ
る。

【００２９】固定子鉄心２２のスロット２５に装備され
た固定子巻線２３は複数の電気導体により構成され、各
スロット２５には偶数本（本実施形態では４本）の電気
導体が収容されている。また、一のスロット２５内の４
本の電気導体は、図３に示すように固定子鉄心２２の径
方向について内側から内端層、内中層、外中層、外端層
の順で一列に配列されている。

【００３０】一のスロット２５内の内端層の電気導体２
３１ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて磁極
ピッチ離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２
３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内
の内中層の電気導体２３２ａは固定子鉄心２２の時計回
り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内
の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。そし
て、これらの対をなす電気導体は、固定子鉄心２２の軸
方向の一方の端面側において連続線を用いることによ
り、ターン部２３１ｃ、２３２ｃを経由することで接続
される。

【００３１】したがって、固定子鉄心２２の一方の端面
側においては、外中層の電気導体２３２ｂと内中層の電
気導体２３２ａとをターン部２３２ｃを経由して接続す
る連続線を、外端層の電気導体２３１ｂと内端層の電気
導体２３１ａとをターン部２３１ｃを経由して接続する
連続線が内包することとなる。このように、固定子鉄心
２２の一方の端面側においては、対をなす電気導体の接
続部としてのターン部２３２ｃが、同じスロット２５内
に収容された他の対をなす電気導体の接続部としてのタ
ーン部２３１ｃにより囲まれる。外中層の電気導体２３
２ｂと内中層の電気導体２３２ａとの接続により中層コ
イルエンドが形成され、外端層の電気導体２３１ｂと内
端層の電気導体２３１ａとの接続により端層コイルエン
ドが形成される。

【００３２】一方、一のスロット２５内の内中層の電気
導体２３２ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向け
て１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の内端層の電
気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のス
ロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子
鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他
のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対を
なしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心２
２の軸方向の他方の端面側において接続される。

【００３３】したがって、固定子鉄心２２の他方の端面
側においては、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の
電気導体２３２ｂとを接続する外側接合部２３３ｂと、
内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気導体２３２
ａとを接続する内側接合部２３３ａとが、径方向および
周方向に互いにずれた状態で配置されている。外端層の
電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとの接
続、および内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気
導体２３２ａとの接続により、異なる同心円上に配置さ
れた２つの隣接層コイルエンドが形成される。

【００３４】さらに、図２に示すように、内端層の電気
導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の
電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３
１により提供される。また、内中層の電気導体２３２ａ
と外中層の電気導体２３２ｂとが一連の電気導体をほぼ
Ｕ字状に成形してなる小セグメント２３２により提供さ
れる。基本となるＵ字状の導体セグメント２３０は、大
セグメント２３１と小セグメント２３２によって形成さ
れる。各セグメント２３１、２３２は、スロット２５内
に収容されて軸方向に沿って延びる部分を備えるととも
に、軸方向に対して所定角度傾斜して延びる曲げ部とし
ての斜行部２３１ｆ、２３１ｇ、２３２ｆ、２３２ｇを
備える。これら斜行部によって、固定子鉄心２２から軸
方向の両端面に突出する第１コイルエンド群２３ａが形
成されており、回転子３の軸方向の両端面に取り付けら
れた斜流ファン１１および遠心ファン１２を回転させた
ときに生じる冷却風の通風路は、主にこれら斜行部の間
に形成されている。また、この冷却風の通風路には、固
定子巻線２３の引出し線（後述する）も配置されてい
る。

【００３５】以上の構成を、全てのスロット２５の導体
セグメント２３０について繰り返す。そして、反ターン
部側のコイルエンド群２３ｂにおいて、外端層の端部２
３１ｅ’と外中層の端部２３２ｅ、並びに内中層の端部
２３２ｄと内端層の端部２３１ｄ’とがそれぞれ溶接、
超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって接
合されて外側接合部２３３ｂおよび内側接合部２３３ａ
が形成され、電気的に接続されている。

【００３６】次に、導体セグメント２３０の形成過程の
詳細について説明する。上述したように導体セグメント
２３０には、大セグメント２３１と小セグメント２３２
が含まれており、以下の説明では大セグメント２３１に
着目して説明を行うものとする。

【００３７】大セグメント２３１は、図４に示すよう
に、矩形状の断面を有する銅線からなるＵ字状の導体２
３１’をＡ方向に変形させて形成したターン部２３１ｃ
および斜行部２３１ｆに連なる２つの直線部２３１ａ、
２３１ｂを、固定子鉄心２２のスロット２５にインシュ
レータ２４を介在させた状態で挿入し、反ターン部側を
Ｂ方向に折り曲げて斜行部２３１ｇを形成した後、その
先端部分である端部２３１ｄ、２３１ｅを別に挿入され
た小セグメント２３２の端部に接合することにより構成
されている。

【００３８】実際には、図３に示すように、反ターン部
側の斜行部が形成される前の大セグメント２３１と小セ
グメント２３２を、固定子鉄心２２の軸方向端面の同一
側にターン部２３１ｃ、２３２ｃが揃うように重ね、大
セグメント２３１はスロット２５の奥側に、小セグメン
ト２３２はスロット２５の開口側に位置するように挿入
する。これらの大セグメント２３１と小セグメント２３
２は、平角被覆導線を折り曲げ、プレス等でほぼＵ字型
形状に成形して製作され、ほぼ平行なスロット２５の側
面に、大セグメント２３１と小セグメント２３２のそれ
ぞれの両側面がインシュレータ２４を介して当接するよ
うに圧入される。その後、図２に示すように、ターン部
２３１ｃ、２３２ｃと斜行部２３１ｆ、２３２ｆによっ
て形成される第１のコイルエンド群２３ａとは反対側に
位置する端部２３１ｄ、２３２ｄを互いに隣接するもの
同士が反対側に位置するように周方向に折り曲げた後、
異層の大セグメント２３１の端部２３１ｄと小セグメン
ト２３２の端部２３２ｄ同士が電気導通するように超音
波溶着、アーク溶接、ろう付け等で接合され、その接合
された端部２３１ｄ、２３２ｄと斜行部２３１ｇ、２３
２ｇによって第２コイルエンド群２３ｂが形成される。

【００３９】次に、固定子巻線２３の巻線仕様について
詳細に説明する。図５は、固定子巻線２３を構成する１
２相の巻線素線の関係を示す図であり、それぞれの巻線
素線の向きが電気角に対応している。また、図６は１２
相の巻線素線の結線状態を示す図である。図７および図
８は、図６に示す結線状態を実現する実際の巻線仕様を
示す図である。

【００４０】１２相の巻線素線のそれぞれは、上述した
導体セグメント２３０の端部同士を接合して周方向に直
列に一巡させることにより構成されている。各巻線素線
は、互いに電気角で３０°異なる位置に形成されてい
る。それぞれの相巻線をｘ１、ｖ１、ｙ１、ｗ１、ｚ
２、ｕ２、ｘ２、ｖ２、ｙ２、ｗ２、ｚ１、ｕ１とす
る。また、図５において、それぞれの巻線素線の一方の
引出部（巻始まり部分）をＸ１、Ｖ１、Ｙ１、Ｗ１、Ｚ
２、Ｕ２、Ｘ２、Ｖ２、Ｙ２、Ｗ２、Ｚ１、Ｕ１とし、
他方の引出部（巻終わり部分）をＸ１′、Ｖ１′、Ｙ
１′、Ｗ１′、Ｚ２′、Ｕ２′、Ｘ２′、Ｖ２′、Ｙ
２′、Ｗ２′、Ｚ１′、Ｕ１′とする。

【００４１】図６に示すように、巻線素線ｘ１、巻線素
線ｘ２、巻線素線ｕ１、巻線素線ｕ２が直列接続されて
第１の巻線群ｘ−ｕが構成されている。この中で、巻線
素線ｘ１と巻線素線ｘ２は、互いに電気角が１８０°ず
れており、異型の導体セグメント（後述する）によって
構成される相間接合線を介して逆相の状態で接続され
る。また、巻線素線ｕ１と巻線素線ｕ２は、互いに電気
角が１８０°ずれており、異型の導体セグメントによっ
て構成される相間接合線を介して逆相の状態で接続され
る。これらの相間接合線によって第１接続部２０５１が
構成されている。また、巻線素線ｘ２の一方の引出部Ｘ
２と巻線素線ｕ１の他方の引出部Ｕ１′とが接続されて
いる。この相間接合部によって第３接続部２０５３が構
成されている。

【００４２】同様に、巻線素線ｙ１、巻線素線ｙ２、巻
線素線ｖ１、巻線素線ｖ２が直列接続されて第２の巻線
群ｙ−ｖが構成されている。この中で、巻線素線ｙ１と
巻線素線ｙ２は、互いに電気角が１８０°ずれており、
異型の導体セグメントによって構成される相間接合線を
介して逆相の状態で接続される。また、巻線素線ｖ１と
巻線素線ｖ２は、互いに電気角が１８０°ずれており、
異型の導体セグメントによって構成される相間接合線を
介して逆相の状態で接続される。これらの相間接合線に
よって第１接続部２０５１が構成されている。また、巻
線素線ｙ２の一方の引出部Ｙ２と巻線素線ｖ１の他方の
引出部Ｖ１′とが接続されている。この相間接合部によ
って第３接続部２０５３が構成されている。

【００４３】巻線素線ｚ１、巻線素線ｚ２、巻線素線ｗ
１、巻線素線ｗ２が直列接続されて第２の巻線群ｚ−ｗ
が構成されている。この中で、巻線素線ｚ１と巻線素線
ｚ２は、互いに電気角が１８０°ずれており、異型の導
体セグメントによって構成される相間接合線を介して逆
相の状態で接続される。また、巻線素線ｗ１と巻線素線
ｗ２は、互いに電気角が１８０°ずれており、異型の導
体セグメントによって構成される相間接合線を介して逆
相の状態で接続される。これらの相間接合線によって第
１接続部２０５１が構成されている。また、巻線素線ｚ
２の一方の引出部Ｚ２と巻線素線ｗ１の他方の引出部Ｗ
１′とが接続されている。この相間接合部によって第３
接続部２０５３が構成されている。

【００４４】図９は、各巻線素線の引出部と相間接合線
を実現するために用いられる異型セグメントを示す斜視
図である。なお、以下では、巻線素線ｘ１と巻線素線ｘ
２とを接続する第１接合部２０５１に着目して説明する
が、他の巻線素線間を接続する第１接合部２０５１につ
いても同様である。

【００４５】図３に示したように、引出部Ｘ１等が引き
出されない通常の導体セグメントには、内端層の電気導
体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとがターン部２
３１ｃを介して接続された大セグメント２３１と、内中
層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが
ターン部２３２ｃを介して接続された小セグメント２３
２とが含まれており、これらの端部同士を接合すること
により巻線素線ｘ１やｘ２が形成されている。

【００４６】また、２２番目のスロット２５の外端層の
電気導体から延びる引出部Ｘ２′と１６番目のスロット
２５の内中層の電気導体から延びる引出部Ｘ１とが、図
９に示すように、異型セグメント２３０ａによって構成
される第１接合部２０５１によって接続されている。な
お、本実施形態では、第１接合部２０５１を１つの異型
セグメント２３０ａで構成したが、ターン部を有しない
導体セグメントを用いて別々に引き出した後にそれらの
端部同士を接合するようにしてもよい。

【００４７】また、１６番目のスロット２５の内端層の
電気導体から延びる引出部Ｘ２は、ターン部を有しない
異型セグメント２３０ｂを用いて引き出され、対応する
他の引出部Ｕ１′と所定位置で接合されて第３接続部２
０５３を形成する。

【００４８】同様に、２２番目のスロット２５の外中層
の電気導体から延びる引出部Ｘ１′は、ターン部を有し
ない異型セグメント２３０ｃを用いて引き出され、対応
する他の引出部Ｗ２とともに固定子巻線２３の出力線と
して引き出され、整流装置５において接続されて第２接
続部２０５２を形成する。

【００４９】図１０は、各巻線素線の引出部の引出位置
を示す図である。また、図１１は第１、第２、第３接続
部の周方向の配置状態とこれらの各接続部に至るまでの
這い回し部の状態を示す図である。図１２は、固定子２
の部分的な側面図であり、一部の接続部と引出部の軸方
向の配置状態を示す図である。

【００５０】第１接続部２０５１および第２接続部２０
５２からなる３つの接続部群２０６１、２０６２、２０
６３は互いに周方向に離間している。また、第３接合部
２０５３はコイルエンドに沿って内径側を這い回した這
い回し部２０７によって、隣接する接続部群のほぼ中間
に配置されて、例えばＴＩＧ溶接によって接合されてい
る。したがって、３つの接続部群２０６１、２０６２、
２０６３のみならず第３接続部２０５３も含めて互いに
周方向に離間している。また、第３接続部２０５３につ
ながる這い回し部２０７や第２接続部２０５２につなが
る這い回し部２０８は、エポキシ樹脂等の絶縁材を用い
てコイルエンドに固着されている。

【００５１】次に、整流装置５の詳細について説明す
る。図１３は、整流装置５の正面図であり、リヤ側から
見た状態が示されている。また、図１４は整流装置５の
裏面図であり、フレーム４側から見た状態が示されてい
る。図１５は、整流装置５に含まれる端子台の詳細形状
を示す図である。

【００５２】図１３および図１４に示すように、整流装
置５は、端子台５１を挟んで軸方向に離間して配置され
たプラス電極５７とマイナス電極５８を備えている。こ
れらの各電極５７、５８は、冷却フィンとしての機能を
有している。プラス電極５７のフレーム側表面には、３
個のプラス側整流素子５３がリード５３ａをフレーム側
に向けて装着されており、それぞれのリード５３ａが端
子台５１から突出した端子５２に接合端５２１にてＴＩ
Ｇ溶接により接合されている。また、マイナス電極５８
のリヤ側表面には、３個のマイナス側整流素子５５がリ
ード５５ａをリヤ側に向けて装着されており、それぞれ
のリード５５ａが端子台５１から突出した端子５２に接
合端５２２にてＴＩＧ溶接により接合されている。

【００５３】また、端子台５１は、一組となるプラス側
整流素子５３とマイナス側整流素子５５に対応する３個
の端子５２を有している。各端子５２は、それぞれ２個
の引出接合部５２３を備えており、これら２個の引出接
合部５２３は互いに端子５２内で電気的に接続されてい
る。したがって、第２接続部２０５３を構成する２本の
引出部（例えば巻線素線ｗ２の一方の引出部Ｗ２と巻線
素線ｘ１の他方の引出部Ｘ１′）を、一の端子５２に備
わった２個の引出接合部５２３に接合することにより、
これら２つの引出部との間の接合が行われる。このよう
にして３つの第２接続部２０５３を形成することにより
Δ結線が行われる。また、この２個の引出接合部５２３
は、上述した接合端５２１、５２２にも端子５２内で電
気的に接合されているため、この第２接合部２０５２を
形成すると同時に、一組のプラス側整流素子５３とマイ
ナス側整流素子５５と２本の引出部との間の接合も行わ
れる。

【００５４】なお、本実施形態では、固定子巻線２３の
各引出部を整流装置５の各引出接合部５２３にＴＩＧ溶
接によって接合しているが、ねじ止め等によって電気的
に接続するようにしてもよい。また、本実施形態の整流
装置５では、図１３および図１４に示すように、プラス
電極５７には３個の整流素子未装着部５４が形成されて
おり、マイナス電極５８には３個の整流素子未装着部５
６が形成されている。これらの整流素子未装着部５４、
５６を用いることにより、最大で６対（１２個）の整流
素子を装着することができる。これにより、様々な出力
仕様、固定子巻線仕様に対応する整流装置を、１種類の
プラス電極５７およびマイナス電極５８を用いて構成す
ることができ、プレス工程に使用する型の種類を減らし
たり、品番管理および段取り工数の低減等が可能にな
る。さらに、本実施形態の端子台５１は、それぞれの端
子５２に、未接合端５２６と露出した連結部５２７を備
えているため、連結部５２７を切断した後に、未接合端
５２６に整流素子を接合することで、整流素子を追加す
ることができる。これにより、１種類の端子台５１を用
いて、複数の仕様の整流装置を構成することができるよ
うになる。

【００５５】このように、本実施形態の車両用交流発電
機１では、３つの接続部群２０６１、２０６２、２０６
３が回転周方向に分散配置されており、これらが半径方
向および軸方向に重ならないため、電気導体の各接合部
とそれにつながる配線部とが交錯することによる振動断
線を回避することができる。また、過大に質量が集中す
ることによる振動断線等を回避することができる。これ
により、振動断線の対策のための部材や構造が最小限で
すむため、コイルエンド全体を小さくすることができ
る。また、各接続部群２０６１、２０６２、２０６３が
集中配置されないため、部分的にコイルエンドが大きく
なることを防止することができる。さらに、コイルエン
ドとの隙間を確保するために、フレーム４を部分的ある
いは全体的に大きくする必要がないため、車両用交流発
電機１全体の小型化が可能になる。また、各接続部群２
０６１、２０６２、２０６３が離間することにより、接
合時の作業性を向上させることができる。

【００５６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、フレーム４の第１コイル
エンド群の外径端における内高を内径端における内高よ
りも小さいか同じに設定するとともに、第２接続部２０
５２およびこれを形成するコイルエンド端部に沿った這
い回し部２０８が第１コイルエンド群よりも外径側に形
成されていることが望ましい。出力線を取り出す部分
は、元々コイルエンド群とフレーム４との隙間が小さく
ないため、出力線を引き出すために特にフレーム４を大
きくする必要がなく、フレーム４を含めた固定子巻線２
３周辺の構造を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示
す図である。

【図２】固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図
である。

【図３】図２に示した導体セグメントの組み付け状態を
示す斜視図である。

【図４】導体セグメントの形成過程を示す図である。

【図５】固定子巻線を構成する１２相の巻線素線の関係
を示す図である。

【図６】１２相の巻線素線の結線状態を示す図である。

【図７】図６に示す結線状態を実現する実際の巻線仕様
を示す図である。

【図８】図６に示す結線状態を実現する実際の巻線仕様
を示す図である。

【図９】各巻線素線の引出部と相間接合線を実現するた
めに用いられる異型セグメントを示す斜視図である。

【図１０】各巻線素線の引出部の引出位置を示す図であ
る。

【図１１】第１、第２、第３接続部の周方向の配置状態
とこれらの各接続部に至るまでの這い回し部の状態を示
す図である。

【図１２】固定子の部分的な側面図であり、一部の接続
部と引出部の軸方向の配置状態を示す図である。

【図１３】整流装置の正面図である。

【図１４】整流装置の裏面図である。

【図１５】整流装置に含まれる端子台の詳細形状を示す
図である。

【符号の説明】

１車両用交流発電機２固定子３回転子４フレーム５整流装置２３固定子巻線２０５１第１接合部２０５２第２接合部２０５３第３接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される回転子と、前記回転子と
対向配置された固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備
された固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子巻線
の出力線に電気的に接続された整流装置と、前記整流装
置と前記回転子と前記固定子とを支持するフレームとを
備える車両用交流発電機において、前記固定子巻線は、前記固定子鉄心の一方の端面側に電
気導体の複数のターン部を配列して形成された第１コイ
ルエンド群と、前記固定子鉄心の他方の端面側に前記電
気導体の曲げ部とこの曲げ部の端部の接続部とを配列し
て形成された第２コイルエンド群とを有し、位相の異な
る６ｎ相の巻線素線からなり、前記巻線素線の両端は、前記第１コイルエンド群または
前記第２コイルエンド群の一部として、前記ターン部ま
たは前記曲げ部に沿って形成されて、コイルエンド端部
に引き出された引出し部を有し、互いに電気角で１８０度位相が異なる一対の前記巻線素
線を直列接続する第１接続部を形成することで、互いに
電気角で１２０度位相が異なる３相の巻線群を形成し、前記巻線群は、対応する前記引出し部近傍において互い
に両端とともに前記整流装置に接続される第２接続部を
形成することでΔ結線を形成し、前記第２接続部近傍に前記第１接続部を配置して構成さ
れた３つの接続部群を、互いに交差しないように周方向
の３個所に分散配置した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、前記固定子巻線は、位相が異なる１２相の前記巻線素線
からなり、前記巻線群のそれぞれは、前記第１接続部以外に、互い
に電気角で３０度位相が異なる前記巻線素線を、対応す
る前記引出し部において直列接続する第３接続部を有す
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、前記第３接続部は、前記第１接続部近傍に配置された対
応する前記引出し部から、前記コイルエンド端部に沿っ
て這い回された這い回し部の端部を接合して形成されて
おり、隣接する前記接続部群の間に互いに交差しないよ
うに３個所に分散配置した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、前記第２接続部の少なくとも一部は、前記第１接続部近
傍に配置された対応する前記引出し部から、前記コイル
エンド端部に沿って這い回された這い回し部の端部を接
合して形成されることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】請求項３または４において、前記這い回し部は、絶縁材料からなる接合剤によって、
前記第１コイルエンド群あるいは前記第２コイルエンド
群に固定されていることを特徴とする車両用交流発電
機。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記第１接続部は、複数の前記ターン部の一つとして一
体的に形成されていることを特徴とする車両用交流発電
機。
【請求項７】請求項２において、前記フレームの前記第１コイルエンド群あるいは前記第
２コイルエンド群の外径端における内高が内径端におけ
る内高よりも小さいか同じであり、前記第３接続部およびこれを形成する這い回し部が前記
第１コイルエンド群あるいは前記第２コイルエンド群よ
りも内径側に形成され、前記第２接続部およびこれを形成する前記コイルエンド
端部に沿った這い回し部が前記第１コイルエンド群ある
いは前記第２コイルエンド群よりも外径側に形成されて
いることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかにおいて、前記整流装置は、整流素子と、前記整流素子と前記出力
線とを接続する端子と、前記端子を保持する絶縁材料か
らなる端子台とを備え、前記巻線群のそれぞれは、前記引出し部近傍において両
端を軸方向に延伸して前記出力線を形成し、前記端子は、前記出力線が接続されることで前記第２接
続部となるように形成されていることを特徴とする車両
用交流発電機。