JP2004104996A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】　リード部をコイルエンド群に固定するのに要する工数低減およびリード部とコイルエンド群との間の絶縁性向上を目的とする。
【解決手段】　多相の巻線の端部は、他の相の巻線の端部に接続されるリード部Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１を形成し、リード部Ｘ１、Ｚ１は、第１コイルエンド群３１ａに沿って敷設されており、リード部Ｘ１、Ｚ１は、部分的にクロスチューブ３３３に覆われ、クロスチューブ３３３は第１コイルエンド群３１ａに接着されている。クロスチューブ３３３には所定の厚みがあるため、リード部Ｘ１、Ｚ１を直接第１コイルエンド群３１ａに接触させずに固定することが可能となるので、リード部Ｘ１、Ｚ１と第１コイルエンド群３１ａとの間の絶縁性を確保することができる。また、リード部Ｘ１、Ｚ１の第１コイルエンド群３１ａへの固定は、接着剤３３４を用いて行っているので、固定に要する工数を低減できる。
【選択図】　　　図９

Description

　本発明は、回転電機の固定子に関するものであり、内燃機関により駆動される交流発電機であって、乗用車、トラック等あるいは船舶などの乗り物に搭載可能な車両用交流発電機に用いて好適である。

　三相交流発電機の各相の巻線の結線方法の代表的なものとして、星型結線と三角結線とが知られている。星型結線は、各相の巻線の一端を１か所にまとめ、各相の巻線の他端の３か所から外部負荷に電流を流す方法である。また、三角結線は、各相の巻線の両端をつなぎ合わせて環状にし、その接続点の３か所から外部負荷に電流を流す方法である。

　上述の異相巻線の端部どうしの接続は、固定子鉄心の端部に形成されるコイルエンド群において行われる。各相の巻線の一端により形成されるリード部は、コイルエンド群の一端側に沿って配置され、異相の巻線の一端と接続される。このリード部は、回転子やハウジングとの接触を防止するため、従来はリード部をコイルエンド群に糸で縛りつけていた（特許文献１参照）。

　あるいは、リード部長さを短くするため、位相の端部どうしの接続部の近くまで、リード部を巻線として固定子スロットに巻き込む、すなわち、巻数の多い固定子スロットを設けて、糸縛りを少なく、あるいは、廃止するものもあった。
特開平２−２１４４４５号公報

　しかしながら、上記特許文献１の技術では、リード部をコイルエンド群に糸で縛りつけるのに要する工数が大きいという問題があった。

　また、従来は、リード部を直接コイルエンド群に縛りつけているため、リード部とコイルエンド群との間の摩擦等によりそれらに傷が発生した場合には、リード部とコイルエンド群との間の絶縁性が損なわれるという問題もあった。

　さらに、近年の車両用交流発電機の高出力化に対応し、巻線抵抗値低減のための固定子スロット内の巻線の占積率向上に伴い、リード部を固定子スロットに巻き込み、巻数の多い固定子スロットを設けることも難しい。

　本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、リード部をコイルエンド群に固定するのに要する工数を低減することを目的とする。

　また、本発明はリード部とコイルエンド群との間の絶縁性を向上することを目的とする。

　上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、多相の巻線を有し、これら巻線が固定子鉄心の端部においてコイルエンド群を形成する回転電機の固定子において、多相の巻線の一部であって、コイルエンド群の表面に沿って周方向に敷設されたリード部と、リード部とコイルエンド群との間に形成された接着部とを有し、リード部は、扁平な断面を有しており、その広い面をコイルエンド群に向けて敷設されていることを特徴とする。

　これにより、リード部は接着部によってコイルエンド群に固定されるため、従来の糸で縛りつけて固定するものと比較して、リード部の固定に要する工数を低減できる。また、接着部はリード部とコイルエンド群との間に形成されるため、リード部とコイルエンド群との接触による傷の発生を防止でき、リード部とコイルエンド群との間の絶縁性を確保することができる。

　また、リード部は、扁平な断面を有しており、その広い面をコイルエンド群に向けて敷設されているので、リード部とコイルエンド群との絶縁体を介しての接着の安定性を向上することができる。

　請求項２に記載の発明では、接着部は、リード部の長さ方向に沿って互いに離れて形成された複数の接着部を有することを特徴とする。

　これにより、複数の接着部を有するため、リード部を強固に固定することができる。しかも、それらが互いに離れて形成されるため、コイルエンド群の放熱のための表面積を減少させることがない。

　請求項３に記載の発明では、リード部は、他のリード部と接合されて接合部を形成しており、接着部は、接合部を覆う樹脂により形成されていることを特徴とする。

　これにより、接合部を保護する樹脂によって、その接合部まで敷設されたリード部の固定が可能である。

　請求項１２に記載の発明では、多相の巻線の端部は、他の相の巻線の端部に接続されるリード部を形成し、リード部は、一方のコイルエンド群に沿って敷設されており、リード部は、部分的に絶縁体に覆われ、絶縁体は一方のコイルエンド群に接着され、リード部は、扁平な断面を有しており、その広い面をコイルエンド群に向けて敷設されていることを特徴としている。

　これによると、リード部は絶縁体に覆われており、その絶縁材がコイルエンド群に接着されることにより、リード部とコイルエンド群とが固定されている。絶縁体には所定の厚みがあるため、リード部を直接コイルエンド群に接触させずに固定することが可能となる。そして、リード部とコイルエンド群との接触により電気導体に傷が発生するのを防止でき、リード部とコイルエンド群との間の絶縁性を確保することができる。また、リード部のコイルエンド群への固定は、接着剤を用いて行っているので、固定に要する工数を低減できる。

　また、リード部は、扁平な断面を有しており、その広い面をコイルエンド群に向けて敷設されているので、リード部とコイルエンド群との絶縁体を介しての接着の安定性を向上することができる。

　請求項１３に記載の発明では、絶縁体はチューブ状であり、リード部はチューブ状の絶縁体を貫通していることを特徴としている。これにより、リード部をチューブに通すだけで、リード部を絶縁体で覆うことが可能となり、リード部を絶縁体で覆うのに要する工数を低減することが可能となる。

　請求項１４に記載の発明では、チューブ状の絶縁体は、繊維で形成されたクロスチューブであることを特徴としている。これにより、チューブが繊維で編まれて形成されているので、適当な強度を確保できるとともに、編まれた繊維間にも接着剤がしみ込み、チューブとリード部との接着も可能となるので、繊維の適度な弾性によりリード部の耐振性をさらに高めることができる。

　請求項１５に記載の発明では、シート状の絶縁体を、リード部と一方のコイルエンド群との間に配置したことを特徴としている。そして、絶縁体をチューブ状にした場合、リード部を一方のコイルエンド群に沿って敷設する前に、チューブ状の絶縁体をリード部に予め組み付けておく必要がある。これに対し、請求項１５に記載の発明では、絶縁体をシート状にしているため、リード部を一方のコイルエンド群に沿って敷設した後にシート状の絶縁体を組み付けることができ、絶縁体の組み付けおよび接着を連続して能率よく行うことができる。

　請求項１６に記載の発明では、絶縁体は絶縁性を有する接着剤よりなることを特徴としている。これによれば、絶縁体自体が接着剤として機能するため、部品点数および組み付け工数が少なくなる点で有利である。

　請求項１７に記載の発明では、リード部は断面が長方形状であり、この断面長方形状のリード部は、一方のコイルエンド群の端部に、長方形の長辺を対向させて配置されていることを特徴としている。長方形の長辺をコイルエンド群に対向させて配置されているので、長方形の広い面積の部分でコイルエンド群と対向している。そのため、リード部とコイルエンド群との絶縁体を介しての接着の安定性を向上することができる。また、長方形の短辺がコイルエンド群の軸方向に配置されるので、固定子の軸方向の大きさを小さくできる。

　なお、請求項１８に記載のように、絶縁体は、リード部のうちの最も長い一つにのみ設けてもよい。リード部とコイルエンド群との接触により、絶縁不良が生じる可能性は、コイルエンド群に沿って敷設される距離が長くなる程大きくなる。そのため、絶縁体はリード部の最も長い一つに設けて、絶縁性を確保することにより、工数を低減できる。

　請求項１９に記載の発明では、巻線は複数の電気導体を接続して形成することを特徴としている。これにより、スロットの一方から電気導体を配置できるので、巻線の製造工程が容易となる。なお、電気導体の接続とは、スロットに配置された電気導体を連続線により連結するものと、接合により連結するものの双方を含んでいる。

　また、請求項２０に記載の発明のように、コイルエンド群の一方は連続線を用いて形成され、他方は前記電気導体を接合して形成することができる。即ち、電気導体としてＵ字状のセグメントを用い、コイルエンド群の一方はターン部により形成される。これにより、一方のコイルエンド群では電気導体の接合工程が省略でき、他方のコイルエンド群側のみで接合を行えばよいので、製造工数を低減できる。

　なお、請求項２１に記載の発明のように、コイルエンド群の一方では電気導体の接続部を多重に配置し、他方では電気導体を重ね巻の巻線を形成するように接続することができる。

　リード部は、請求項２４に記載のように、連続線を用いて形成されたコイルエンド群に敷設してもよく、また、請求項２５に記載のように、電気導体を接合して形成されたコイルエンド群に敷設してもよい。

　以下、この発明を回転電機である車両用交流発電機に適用した実施形態を、図に示す各実施形態に基づいて説明する。

　（第一実施形態）
　図１から図１０はこの発明の第一実施形態を示したもので、図１は車両用交流発電機の主要部断面、図２から図１０は本実施形態の固定子の説明図である。

　車両用交流発電機１は、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、回転子３を支持するとともに固定子２を挟持して締結ボルト４ｃによって固定しているフロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５を備えて構成されている。

　回転子３は、シャフト６と一体になって回転するもので、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、送風装置としての斜流ファン１１および遠心ファン１２を備えている。シャフト６は、プーリ２０に連結され、自動車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。

　ランデル型ポールコア７は一組のポールコアを組合わせて構成されている。ランデル型ポールコア７は、シャフト６に組付られたボス部７１およびボス部７１の両端より径方向に延びるディスク部７２、及び１２個の爪状磁極部７３により構成されている。

　プーリ側の斜流ファン１１は、ポールコア７端面に溶接などによって固着されたベース板１１１に対して鋭角の傾斜を持つブレードと、直角なブレードとを持ち、回転子３と一体となって回転する。反プーリ側の遠心ファン１２は、ポールコア７の端面に溶接などによって固着されたベース板１２１に対して直角なブレードのみを持つ。

　ハウジング４の軸方向端面には吸入孔４１が設けられている。 そして、ハウジング４の外周両肩部には、固定子２の第１コイルエンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂとの径方向外側に対応して冷却風の排出孔４２が設けられている。

　整流器５は、車両用交流発電機１の反プーリ側の端部に設けられている。従って第１コイルエンド群３１ａは、この整流器５と対応づけて配置される。

　固定子２は、固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に形成されたスロット３５内に配置された複数の電気導体により構成される固定子巻線と、固定子鉄心３２と電気導体との間を電気絶縁するインシュレータ３４とにより構成される。また、固定子鉄心３２は一対のフロントハウジング４ａとリアハウジング４ｂとの間に挟持固定されている。

　図２は固定子２の部分的な断面図、図３は固定子鉄心３２に装着されるセグメント３３の模式的形状を示す斜視図である。図２に示すように、固定子鉄心３２には、多相の固定子巻線を収容できるように、複数のスロット３５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相の固定子巻線を収容するように、３６本のスロット３５が、等間隔に配置されている。

　固定子鉄心３２のスロット３５に装備された固定子巻線は、１本１本の電気導体として把握することができ、複数のスロット３５のそれぞれの中には、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３５内の４本の電気導体は、固定子鉄心３２の径方向に関して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。なお、一のスロット３５内の４本の電気導体は同相の巻線を形成している。

　これら電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線が形成される。なお、本実施形態では、スロット３５内の電気導体は、第１コイルエンド群３１ａ側においては、一端を連続線を配置することにより、また、第２コイルエンド群３１ｂ側においては、他端を接合することにより接続される。

　各スロット内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット内の１本の他の電気導体と対をなしている。

　特に、コイルエンド部における複数の電気導体間の隙間を確保し、整列して配置するために、一のスロット内の所定の層の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット内の他の層の電気導体と対をなしている。

　例えば、一のスロット内の内端層の電気導体３３１ａは、固定子鉄心３２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内の外端層の電気導体３３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット内の内中層の電気導体３３２ａは固定子鉄心３２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内の外中層の電気導体３３２ｂ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３２の軸方向の一方の端部において連続線を用いることにより、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを経由することで接続される。

　従って固定子鉄心３２の一方の端部においては、外中層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する連続線を、外端層の電気導体と内端層の電気導体とを接続する連続線が囲むこととなる。このように、固定子鉄心３２の一方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、同じスロット内に収容された他の対をなす電気導体の接続部により囲まれる。外中層の電気導体と内中層の電気導体との接続により中層コイルエンドが形成され、外端層の電気導体と内端層の電気導体との接続により端層コイルエンドが形成される。

　一方、一のスロット内の内中層の電気導体３３２ａは、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた、他のスロット内の内端層の電気導体３３１ａ' とも対をなしている。同様に、一のスロット内の外端層の電気導体３３１ｂ' は、固定子鉄心３２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内の外中層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心３２の軸方向の他方の端部において接合により接続される。

　従って、固定子鉄心３２の他方の端部においては、外端層の電気導体と外中層の電気導体とを接続する接合部と、内端層の電気導体と内中層の電気導体とを接続する接合部とが、径方向に並んでいる。外端層の電気導体と外中層の電気導体との接続、および内端層の電気導体と内中層の電気導体との接続により隣接層コイルエンドが形成される。

　このように固定子鉄心３２の他方の端部においては、対をなす電気導体の接続部が、重複することなく並べて配置される。

　さらに、複数の電気導体は、断面が長方形状の一定の太さの電気導体を所定形状に成形したセグメントにより提供される。図３に図示されるように、内端層の電気導体と外端層の電気導体とが、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３３１により提供される。そして、内中層の電気導体と外中層の電気導体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３３２により提供される。

　大セグメント３３１と小セグメント３３２とは基本セグメント３３を形成する。そして、基本セグメント３３を規則的にスロット３５に配置して、固定子鉄心３２の周りを２周するコイルが形成される。しかし、固定子巻線の引出線を構成するセグメントおよび１周めと２周めとを接続するターン部は基本セグメント３３とは形状の異なる異形セグメントで構成される。そして、本実施形態の場合、異形セグメントの本数は３本となる。

　巻線仕様図を３相巻線のうちの１相であるＸ相について、図４、図５、図６を使用して説明する。外端層を１点鎖線、外中層を破線、内中層を実線、内端層を２点鎖線で示す。また、上段がターン部を配列してなる第１コイルエンド群３１ａであり、下段が接合部を配列してなる第２コイルエンド群３１ｂである。また、図の中央に横一列に並ぶ数字はスロット番号を表し、他の巻線仕様図においても同様である。

　まず、図４に示すように、セグメント３３はスロット番号の１番から３スロットおきに配置される。第２コイルエンド群３１ｂにおいて、一のスロットから出た外中層の電気導体の端部は固定子鉄心３２の時計周り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロットから出た外端層の電気導体の端部と、また、一のスロットから出た内端層の電気導体の端部は固定子鉄心３２の時計周り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロットから出た内中層の電気導体の端部と接合される。そして、スロットあたり２ターンの重ね巻の第１巻線３１１が形成される。

　同様に、図５に示すように、スロットあたり２ターンの重ね巻の第２巻線３１２が形成される。

　これら図４、図５の巻線３１１および巻線３１２は、図６に示すように、第１巻線３１１の端部３３ｍと第２巻線３１２の端部３３ｎとが連結され、スロットあたり４ターンの巻線３１５が形成される。

　なお、第１巻線３１１の端部３３ｍと第２巻線３１２の端部３３ｎとを連結するターン部を有するセグメントは、基本セグメント３３である大セグメント３１１および小セグメント３１２とは形状が異なっているものが用いられている。

　図７は、各相の結線状態を示す巻線仕様図である。Ｙ相及びＺ相の巻線は、Ｘ相と同様にして、互いに１２０度ずつ位相の異なるスロットに形成される。Ｘ相の巻線端、Ｙ相の巻線端、Ｚ相の巻線端は、それぞれリード部Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１を形成し、中性点３３ｋとして接続される。また、Ｘ相の巻線端Ｘ２、Ｙ相の巻線端Ｙ２、Ｚ相の巻線端Ｚ２は、整流器５に接続される。そして、図８に示すようにこれらの３相が星形結線される。図７に示した巻線では、整流器５につながる巻線端Ｘ２は、第１コイルエンド群３１ａ側から軸方向に取り出されている。

　固定子巻線の製造工程を以下に説明する。基本セグメント３３は、Ｕ字状の小セグメント３３２のターン部３３２ｃをＵ字状の大セグメント３３１のターン部３３１ｃが囲むように多重にして揃えられ、固定子鉄心３２の軸方向側面の一方側から挿入される。その際、大セグメント３３１の一方の電気導体３３１ａは固定子鉄心３２の一のスロットの内端層に、小セグメント３３２の一方の電気導体３３２ａは前記一のスロットの内中層に、そして、大セグメント３３１の他方の電気導体３３１ｂは固定子鉄心３２の前記一のスロットから時計方向に１磁極ピッチ離れた他のスロットの外端層に、小セグメント３３２の他方の電気導体も前記他のスロットの外中層に挿入される。

　その結果、図２に示すように一のスロットには内端層側から、上述の電気導体として直線部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ' 、３３１ｂ' が一列に配置される。ここで、３３２ｂ' 、３３１ｂ' は１磁極ピッチずれた他のスロット内の電気導体と対をなしている大小のセグメントの直線部である。

　挿入後、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、端層側に位置している電気導体は、大セグメント３３１が開く方向に接合部３３１ｄ、３３１ｅが１．５スロット分傾けられる。そして、中層の電気導体は、小セグメント３３２が閉じる方向に接合部３３２ｄ、３３２ｅが１．５スロット分傾けられる。以上の構成を、異形セグメント除く全てのセグメント３３について繰り返す。

　なお、各相について、巻線端を形成するセグメント及び１周めと２周めとを接続するターン部を形成するセグメントが異形セグメントとなるが、それらの構成については、上記巻線の仕様に従って構成される。

　第２コイルエンド群３１ｂ側において、外端層の接合部３３１ｅ' と外中層の接合部３３２ｅ、並びに内中層の接合部３３２ｄと内端層の接合部３３１ｄ' とが溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合され、固定子２が得られる。

　第１コイルエンド群３１ａにおいては、各相のリード部Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１を形成する一方の巻線端は、異なる２相のリード部を形成する巻線端と接続され、中性点３３ｋを形成する。本実施形態においては、Ｘ相のリード部Ｘ１とＺ相のリード部Ｚ１とを、Ｙ相のリード部Ｙ１に接続して中性点３３ｋを形成している。各相のリード部Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１の接続は以下のようにして行われる。

　図９は第１コイルエンド群３１ａを示す固定子２の側面図である。また、図１０は、図９におけるＡ−Ａ断面図である。

　Ｘ相のリード部Ｘ１とＺ相のリード部Ｚ１は、クロスチューブ（絶縁体）３３３に通され、リード部Ｘ１、Ｚ１が部分的にクロスチューブ３３３で覆われる。その後、クロスチューブを被せられたＸ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１は、図９に示すように、Ｙ相のリード部Ｙ１に向かって、第１コイルエンド群３１ａの軸方向端面上に敷設される。

　なお、ここで用いられているクロスチューブ３３３は、適当な強度を有し、しなやかな繊維で編まれて形成されている。また、リード部Ｘ１、Ｚ１は図１０に示すように、長方形断面の長辺を第１コイルエンド群３１ａに対向させるように、即ち、コイルエンド群３１ａにおける全体の高さを低くするように長方形断面の配置向きが選択される。

　また、Ｘ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１の敷設方向は、できるだけ第１コイルエンド群３１ａの端部に敷設される長さが短くなるように、Ｙ相のリード部Ｙ１を挟んで反対側からそれぞれ敷設される。

　第１コイルエンド群３１ａとクロスチューブ３３３とは、耐熱性の高い、例えばエポキシ系の接着剤３３４で固着される。なお、クロスチューブ３３３の編まれた繊維間にも接着剤３３４がしみ込むので、接着剤３３４で接着されるのは、第１コイルエンド群３１ａとクロスチューブ３３３とクロスチューブ３３３で覆われたリード部Ｘ１、Ｚ１の部分である。また、クロスチューブ３３３は所定の厚みを有しているため、Ｘ相、Ｚ相のリード部Ｘ１、Ｚ１と、第１コイルエンド群３１ａとの間には、隙間が形成される。Ｘ相のリード部Ｘ１とＺ相のリード部Ｚ１とは、コイルエンドの軸方向に伸びたＹ相のリード部Ｙ１に接合され、中性点３３ｋが形成される。

　各相のリード部Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１を形成しない側の端部Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２は、第１コイルエンド群３１ａから軸方向に取り出され、整流器５に接続される。

　本実施形態では、リード部Ｘ１、Ｚ１の第１コイルエンド群３１ａへの固定は、リード部Ｘ１、Ｚ１にチューブ３３３を通し、そのチューブ３３３を第１コイルエンド群３１ａに接着することにより行われる。そのため、リード部Ｘ１、Ｚ１の第１コイルエンド群３１ａへの固定が容易になり、固定に要する工数を低減することが可能となる。

　特に、本実施形態では、リード部Ｘ１、Ｚ１に被せるチューブ３３３は、繊維で形成されている。そのため、リード部Ｘ１、Ｚ１と第１コイルエンド群３１ａとの間の絶縁性を確保できる。また、クロスチューブ３３３は、適当な強度を有し、しなやかな繊維で編まれて形成されており、第１コイルエンド群３１ａとクロスチューブ３３３とリード部Ｘ１、Ｚ１が接着剤３３４によって接着されているので、リード部Ｘ１、Ｚ１自身の耐振性も向上することが可能である。

　なお、本実施形態では、図７に示すようにＹ相のリード部Ｙ１との距離が等しいＸ相のリード部Ｘ１とＺ相のリード部Ｚ１の両方にクロスチューブ３３３を設けたものについて説明した。しかし、整流器５に接続される端部Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２の取り出し位置変更に伴う各リード部間の距離変化に従い、Ｘ相のリード部Ｘ１とＺ相のリード部Ｚ１の一方にのみクロスチューブ３３３を設ける構成にしてもい。例えば、Ｘ相のリード部Ｘ１の第１コイルエンド群３１ａ上の敷設距離に比べて、Ｚ相のリード部Ｚ１の敷設距離が短いときには、リード部Ｘ１のみにクロスチューブ３３３を設けるようにしてもよい。

　（第二実施形態）
　第一実施形態においては、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、大セグメント３３１が開く方向に傾けられ、小セグメント３３２が閉じる方向に傾けられて、隣接する端部を接合して巻線を形成していた。これに対し、図１１に示す第二実施形態のように、大セグメント３３１が閉じる方向に傾けられ、小セグメント３３２が開く方向に傾けられて、隣接する端部を接合して巻線を形成してもよい。

　（第三実施形態）
　第一実施形態においては、リード部Ｘ１、Ｚ１をクロスチューブ３３３で覆い、それをコイルエンド群３１ａに接着剤３３４で固定した。これに対し、図１２に示す第三実施形態のように、シート状のクロスシート（絶縁体）３３５を、リード部Ｘ１、Ｚ１と第１コイルエンド群３１ａとの間に配置し、接着剤３３４によってクロスシート３３５とリード部Ｘ１、Ｚ１を覆うとともに、接着剤３３４によってクロスシート３３５とリード部Ｘ１、Ｚ１を第１コイルエンド群３１ａに接着固定するようにしてもよい。なお、クロスシート３３５は、例えばワニスとガラス繊維で補強したワニスガラス繊維よりなり、接着剤３３４は、耐熱性および電気絶縁性に富む例えばエポキシ系の接着剤である。

　第一実施形態においては、Ｘ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１を、Ｙ相のリード部Ｙ１に向かって第１コイルエンド群３１ａの軸方向端面上に敷設する前に、クロスチューブ３３３をリード部Ｘ１、Ｚ１に予め組み付けておく必要がある。これに対し、本実施形態では、Ｘ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１を第１コイルエンド群３１ａの軸方向端面上に敷設した後にクロスシート３３５を組み付けることができるため、クロスシート３３５の組み付けおよび接着を連続して能率よく行うことができる。

　（第四実施形態）
　図１３、１４は第四実施形態を示すもので、本実施形態では、クロスチューブ３３３やクロスシート３３５を使用せずに、電気絶縁性に富む接着剤よりなる絶縁層（絶縁体）３３６のみで、リード部Ｘ１、Ｚ１を覆うとともに、絶縁層３３６によってリード部Ｘ１、Ｚ１を第１コイルエンド群３１ａに接着固定するようにしている。なお、絶縁層３３６を形成する接着剤は、耐熱性および電気絶縁性に富む例えばエポキシやシリコン等からなる。

　次に、絶縁層３３６の形成方法について説明する。まず、Ｘ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１を、Ｙ相のリード部Ｙ１に向かって第１コイルエンド群３１ａの軸方向端面上に敷設し、Ｘ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１をＹ相のリード部に接続して中性点３３ｋを形成する。次に、Ｘ相とＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１を第１コイルエンド群３１ａ側に押して変形させ、Ｘ相およびＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１と第１コイルエンド群３１ａとの間の隙間を小さくする。

　次いで、Ｘ相およびＺ相のリード部Ｘ１、Ｚ１と第１コイルエンド群３１ａのターン部３３１ｃとに、接着剤を塗布する。ここで、上記のようにリード部Ｘ１、Ｚ１と第１コイルエンド群３１ａとの間の隙間を小さくしているため、塗布された接着剤は毛細管現象によってその隙間に入り込み、リード部Ｘ１、Ｚ１とターン部３３１ｃとの間に内側絶縁層３３６ａが形成される。また、リード部Ｘ１、Ｚ１を包み込むように、外側絶縁層３３６ｂが形成される。

　なお、絶縁層３３６によるリード部Ｘ１、Ｚ１の固定は、図１３に示すように、複数箇所で行うのが望ましい。また、絶縁層３３６を形成する接着剤の粘性を調整することにより、主として内側絶縁層３３６ａを形成して、リード部Ｘ１、Ｚ１を固定してもよい。

　本実施形態によれば、クロスチューブ３３３やクロスシート３３５が不要であるため、部品点数および組み付け工数が少なくなる点で有利である。

　（第五実施形態）
　図１５、図１６により、第五実施形態を説明する。

　図１５は第五実施形態による固定子２の引き出し線近傍の側面図であり、図１６は図１５の要部断面図である。

　この実施形態では、リード部Ｘ１、Ｚ１は、折曲部Ｂ１と、中性点（接合部）３３ｋとを有している。リード部Ｘ１、Ｚ１は、コイルエンド群３１ａの頂部に沿って敷設されている。このリード部Ｘ１、Ｚ１は、数カ所で、コイルエンド群３１ａの頂部に接近するかあるいは接触している。

　リード部Ｘ１、Ｚ１は、樹脂３３７によって部分的にコイルエンド群３１ａの頂部に接着されている。樹脂３３７は、複数の接着部３３８を形成している。これら接着部３３８は、リード部Ｘ１、Ｚ１と、コイルエンド群３１ａとの間の隙間に液状の樹脂が溜まり、硬化することによって形成される。接着部３３８は、リード部Ｘ１、Ｚ１と、セグメントのターン部の頂部との間に形成されている。リード部Ｘ１、Ｚ１の下に位置するセグメントのターン部の頂部のうち、一部には、接着部３３８が形成されない。このような形状がコイルエンド群３１ａの放熱表面積を維持するために有効である。

　この樹脂３３７は、中性点３３ｋの表面を覆って、中性点３３ｋの表面を保護している。さらに、この樹脂３３７は、コイルエンド群３１ａのほぼ全体を覆っている。これにより、セグメント表面を保護するとともに、隣接するセグメント間を部分的に接着している。さらに、樹脂３３７は、固定子鉄心３２内に浸透し、隣接する部材を部分的に接着している。なお、樹脂３３７は、含浸樹脂とも呼ばれる公知の樹脂である。

　この実施形態の形状は、以下の工程により得られる。

　まず、３本のリード部のうち、両側に位置する２本のリード部Ｘ１、Ｚ１を、折曲部Ｂ１において、中央に位置するリード部Ｙ１の方向に向けて折り曲げる。次に、リード部Ｘ１、Ｚ１、Ｙ１の先端を接合して中性点３３ｋを形成する。この後に、リード部Ｘ１、Ｚ１を部分的にコイルエンド群３１ａに向けて接近するように変形させる。例えば作業者がリード部Ｘ１、Ｚ１を押すことによりリード部を変形させる。

　そして、図１５図示の上側から、液状の樹脂３３７を滴下する。このとき、液状の樹脂３３７は、中性点３３ｋを含むコイルエンド群３１ａの全体に滴下される。液状の樹脂３３７は、リード部Ｘ１、Ｚ１の上からも滴下される。この液状の樹脂３３７は、比較的粘度の低い樹脂である。液状の樹脂３３７は、コイルエンド群３１ａの表面に薄い膜を形成し、大部分が固定子鉄心３２のスロット３５内に浸透する。液状の樹脂３３７の一部は、リード部Ｘ１、Ｚ１とコイルエンド群３１ａとの近接した部位に溜まる。この状態で樹脂３３７を硬化させることにより、接着部３３８が得られる。なお、樹脂３３７を粉体とし、予熱した固定子２に散布し、溶融固着させてもよい。

　この実施形態によると、中性点３３ｋを保護する樹脂によって、その中性点３３ｋまで敷設されたリード部の固定が可能である。さらに、リード部の長さ方向に沿って複数の接着部が形成されることで、リード部を強固に固定することができる。しかもそれらが互いに離れて形成されるため、コイルエンド群３１ａの放熱のための表面積を減少させることがない。

　この実施形態には、クロスチューブ３３３を併用することが可能である。クロスチューブ３３３を併用することで、接着部の形成数を増やすことが可能である。

　（他の実施形態）
　上記実施形態においては、星型結線で各相の巻線端の結線したものについて説明した。しかし、本発明は、三角結線で各相の巻線端の結線したものについても適用可能である。即ち、三角結線を用いて各相のリード部を接続する際にも、リード部はコイルエンド群の軸方向端面上に沿って敷設されるので、そのリード部を上記各実施形態で示した方法でコイルエンド群に固着することができる。

　また、上記実施形態においては、各相の巻線端は第１コイルエンド群３１ａ、即ちターン部側から引き出した。しかし、巻線端は第２コイルエンド群３１ｂ、即ち接合部側から引き出すことも可能である。

　また、上記実施形態では、各相の巻線はＵ字状に成形されたセグメント３３は、大セグメント３３１のターン部３３１ｃが小セグメント３３２のターン部３３２ｃを囲むように多重に配置したものについて説明した。しかし、セグメント３３の配置は、多重に限られるものではない。また、本発明は、棒状のセグメントを用い、両コイルエンド群３１ａ、３１ｂにおいて接合により巻線を形成したものに対しても、あるいは、従来のように連続線を用いて巻線を形成したものに対しても適用可能である。

　また、上記実施形態においては、スロット数が３６の場合を示したが、磁極数の変更等に応じてスロット数が変化しても同様に適用可能である。

本発明の第一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。 第一実施形態の固定子の部分的な断面図である。 第一実施形態のセグメントの模式的斜視図である。 第一実施形態の固定子の部分的な巻線仕様図である。 第一実施形態の固定子の部分的な巻線仕様図である。 第一実施形態の固定子の部分的な巻線仕様図である。 第一実施形態の固定子の巻線仕様図である。 第一実施形態の回路図である。 第一実施形態の第１コイルエンド群を示す側面図である。 図９のＡーＡ断面図である。 第二実施形態のセグメントの模式的斜視図である。 第三実施形態の第１コイルエンド群を示す断面図である。 第四実施形態の第１コイルエンド群を示す側面図である。 図１３のＢ−Ｂ断面図である。 第五実施形態の第１コイルエンド群を示す側面図である。 図１５の要部断面図である。

符号の説明

　３１ａ…第１コイルエンド群、３２…固定子鉄心、３３３…クロスチューブ（絶縁体）、３３５…クロスシート（絶縁体）、３３ｋ…中性点、３３４…接着剤、３３６…絶縁層（絶縁体）、Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１…リード部。

Claims (25)

1. 多相の巻線を有し、これら巻線が固定子鉄心の端部においてコイルエンド群を形成する回転電機の固定子において、
   　前記多相の巻線の一部であって、前記コイルエンド群の表面に沿って周方向に敷設されたリード部と、
   　前記リード部と前記コイルエンド群との間に形成された接着部とを有し、
   　前記リード部は、扁平な断面を有しており、その広い面を前記コイルエンド群に向けて敷設されていることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記接着部は、前記リード部の長さ方向に沿って互いに離れて形成された複数の接着部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記リード部は、他のリード部と接合されて接合部を形成しており、前記接着部は、前記接合部を覆う樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記樹脂は、前記固定子鉄心の内部にまで浸透していることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の固定子。
5. 前記リード部は、前記多相の巻線の中性点を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
6. 前記接着部は、前記リード部と前記コイルエンド群の頂部との間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
7. 前記多相の巻線は、前記固定子鉄心に装備され前記コイルエンド群において互いに接合された複数のセグメントを有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
8. 前記セグメントはＵ字型であり、前記接着部は前記セグメントのターン部に対応して形成されていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子。
9. 前記巻線は、Ｕ字型の大セグメントのターン部がＵ字型の小セグメントのターン部を囲むように形成されてなる基本セグメントを規則的に前記固定子鉄心の複数のスロットに配置して構成されていることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子。
10. 前記接着部は、前記Ｕ字型の大セグメントのターン部に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の回転電機の固定子。
11. 前記接着部には、繊維を編んでなる部材であって、前記リード部と前記コイルエンド群との間に介装された部材が含まれることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
12. 複数のスロットを持つ固定子鉄心と、前記固定子鉄心に装備された電気導体からなる多相の巻線とを有する回転電機の固定子において、
    　前記固定子鉄心の軸方向両端面には、前記スロットから前記電気導体が突出してなるコイルエンド群が形成されており、
    　前記多相の巻線の端部は、他の相の端部に接続されるようになっており、前記多相の巻線の端部のうち少なくとも１つの端部は、前記一方のコイルエンド群に沿って敷設されたリード部を形成し、
    　前記リード部は、部分的に絶縁体に覆われ、
    　前記絶縁体は、前記一方のコイルエンド群に接着されており、
    　前記リード部は、扁平な断面を有しており、その広い面を前記一方のコイルエンド群に向けて敷設されていることを特徴とする回転電機の固定子。
13. 前記絶縁体はチューブ状であり、前記リード部は前記チューブ状の絶縁体を貫通していることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機の固定子。
14. 前記チューブ状の絶縁体は、繊維で形成されたクロスチューブであることを特徴とする請求項１３に記載の回転電機の固定子。
15. 前記絶縁体はシート状であり、このシート状の絶縁体は、前記リード部と前記一方のコイルエンド群との間に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機の固定子。
16. 前記絶縁体は絶縁性を有する接着剤よりなることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機の固定子。
17. 前記リード部は断面が長方形状であり、この断面長方形状のリード部は、前記一方のコイルエンド群の端部に、長方形の長辺を対向させて配置されていることを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
18. 前記絶縁体は、前記リード部のうちの最も長い一つにのみに設けられていることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
19. 前記巻線は、複数の電気導体を接続して形成されることを特徴とする請求項１２ないし１８のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
20. 前記固定子鉄心の軸方向両端面に形成された前記コイルエンド群のいずれか一方は連続線を用いて形成され、
    　前記コイルエンド群の他方は前記電気導体を接合して形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の回転電機の固定子。
21. 前記固定子鉄心の軸方向両端面に形成された前記コイルエンド群のいずれか一方では、前記電気導体の接続部は多重に配置され、
    　前記コイルエンド群の他方では、前記電気導体は、重ね巻の巻線を形成するように接続されていることを特徴とする請求項１９または２０に記載の回転電機の固定子。
22. 前記電気導体は、Ｕ字型の大セグメントのターン部がＵ字型の小セグメントのターン部を囲むように形成されてなる基本セグメントからなり、前記巻線は、前記基本セグメントを規則的に前記スロットに配置して構成されていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の回転電機の固定子。
23. 前記絶縁体は、前記Ｕ字型の大セグメントのターン部に接着されていることを特徴とする請求項２２に記載の回転電機の固定子。
24. 前記リード部は、連続線を用いて形成されたコイルエンド群に敷設されていることを特徴とする請求項２０ないし２３のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。
25. 前記リード部は、前記電気導体を接合して形成されたコイルエンド群に敷設されていることを特徴とする請求項２０ないし２３のいずれか１つに記載の回転電機の固定子。

Images