JP2004336883A - 車両用交流発電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ケースとの嵌合時に受ける力により変形しない剛性の高い固定子を有した車両用発電機を提供する。
【解決手段】回転子７と、シャフト６の中心軸方向に延びるスロット１５ｃが周方向に並んで複数形成され回転子７を内包するようにケース３に嵌合支持される円筒状の固定子鉄心１５および固定子鉄心１５のスロット１５ｃに巻装された固定子巻線１６とを有する固定子８を備え、固定子巻線１６は固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部１６ａ、１６ｂを有し、接着性を有した絶縁性樹脂２５がコイルエンド部１６ａ、１６ｂの全面に塗布されると共に、コイルエンド部１６ａ、１６ｂの根元の外周面と固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも接着性を有した絶縁性樹脂が充填されている、
【選択図】 図１
【解決手段】回転子７と、シャフト６の中心軸方向に延びるスロット１５ｃが周方向に並んで複数形成され回転子７を内包するようにケース３に嵌合支持される円筒状の固定子鉄心１５および固定子鉄心１５のスロット１５ｃに巻装された固定子巻線１６とを有する固定子８を備え、固定子巻線１６は固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部１６ａ、１６ｂを有し、接着性を有した絶縁性樹脂２５がコイルエンド部１６ａ、１６ｂの全面に塗布されると共に、コイルエンド部１６ａ、１６ｂの根元の外周面と固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも接着性を有した絶縁性樹脂が充填されている、
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、内燃機関により駆動される車両用交流発電機に係わり、さらに詳しくは、乗用車やトラックなどの車両に搭載される車両用交流発電機の固定子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の車両用交流発電機の固定子は、０．５ｍｍ程度の厚みの鋼板を積み重ねて所定積層長さ（即ち、積層方向の所定厚さ）の鉄心（コア）としたものに、その内周側に配置される回転子の回転軸に向かって開口する多数のスロットが設けられており、該スロット内には発電機の仕様に合った多様な巻線が収納される。
そして、例えば、特許文献１の図３に示されるように、固定子鉄心（単にコアとも略す）の形状は円筒状であり、中心に向かって開口を有するスロットが固定子鉄心の内面側において全周にわたって設けられている。
【０００３】
筒状をなす固定子鉄心（コア）の外周部である非スロット部（スロット底部のことであり、コアバックとも称される）は、磁路分の厚みがあれば良いため、それほど厚みを有して構成されるわけではなく、また、全体が固定子鉄心（コア）の軸方向の薄板積層体であるので、径方向の力には弱い場合がある。
特に、コアの外形寸法をほぼ同じくして多スロット化された固定子では顕著である。
しかしながら、固定子をケーシングであるブラケットにしっかり支持させるための支持部は、通常の場合は固定子鉄心（コア）の一部（外周部など）であるため、少なくとも組立時には固定子鉄心（コア）へ直接力が加わる。
【０００４】
鋼板が積層されて円筒状に形成された固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部が椀状をしたブラケットの内周面に嵌め合わされる際に、固定子鉄心（コア）には径方向への変形力と固定子鉄心（コア）軸端の積層を剥がす方向の力がかかる。
また、嵌め合わせのために固定子鉄心（コア）端部に段加工を加えてあるものでは、さらにコアバックの厚みが小さくなっており、変形度合いの増加も考えられる。
一方、従来から、固定子巻線（単にコイルとも略す）の固定子鉄心（コア）から突出する部分（即ち、コイルエンド）に設ける絶縁性樹脂は、他の部品との絶縁を主目的としており、素線表面を薄く覆う程度で設けられる。
【０００５】
さらに、絶縁性樹脂は、元々は狭いスロット内に束状に収納される固定子巻線（コイル）と固定子鉄心（コア）との絶縁を確保のために設ける（塗布する）ものであり、コイルエンドには二次的に付着しただけで全体が覆われてはいないものもある。
特許文献１には、整列連続巻線のコイルエンド全体を覆う絶縁性樹脂が示される。
これはコイルエンド放熱性を均一化するもので、コイルエンド内樹脂状態やコア端部の状態、スロット内の樹脂状態等の詳述はない。
また、絶縁性樹脂として、樹脂主剤よりも熱伝導性の高い部材を主剤に混ぜるとする開示があるが、コイルエンド外周表面への放熱に関しており、固定子鉄心（コア）端支持部との相関は示されない。
【０００６】
なお、整列連続巻線とは、「連続線からなる素線が、固定子鉄心（コア）の両端面側のスロット外で折り返されて、所定スロット数毎にスロット内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装された巻線を複数有し、この複数の巻線は、複数本の素線を同時に折り畳んで形成された少なくとも１組の巻線群で形成され、巻線群は直線部がターン部により連結された所定スロットピッチで配列されている巻線」のことを言う。（特許文献１の段落００１５参照）
【０００７】
また、特許文献２には、コイルエンドのコアから延出する延出部の渡り部（周方向連結部）の外形軸断面積に占める巻線導体および絶縁性樹脂の割合が示され、固定子全体の剛性向上と固定子巻線（コイル）の冷却性向上の両立を目指すことが開示されている。
また、特許文献３には、振動減衰率が大きい絶縁性樹脂が示され、磁気音低減を実現していることが開示されている。
【０００８】
同様、特許文献４にはコイル素線間および／または鉄心−コイル間に所定弾性特性を有する樹脂を設け、励振部（特に固定子鉄心）剛性アップにより振動の減衰を大きくすることによりで電磁音の低減を図ることが開示されている。
また、特許文献５には、導体セグメントによるコイルエンドに隙間を塞ぐ樹脂を設けて、冷却手段により強制冷却することにより冷却改善を図ると共に、絶縁性と耐震性確保、風騒音低減を目指すことが開示されている。
特許文献５では、樹脂が流動浸漬にてコイルエンドに装着され、界面コントロールが容易で作業性が良い製造方法が開示されているが、スロットの内部状態についての明記はない。
【０００９】
一方、従来から鋼板を積層してなる積層コアは、スロット内にコイルを挿入後、表面全体を防錆塗装し、発電機搭載時の信頼性、耐久性を確保している。
このような積層コアとブラケットとの嵌め合わせとして、防錆塗装後の状態の外周囲にブラケット内周面を嵌め込むものと、積層コアの中心軸方向の両端部に嵌合位置決めの段加工をして嵌め込むものがある。
前者は、コア外周の軸端の防錆塗装部がある程度削り取られながらブラケット内周面が嵌め込まれる。
【００１０】
これに対して、後者は、ブラケット軸端部が嵌め込まれる箇所が事前に内周側に削られており、Ｌ字状に軸面と径方向面の鋼板素地が露出している。
両者の寸法合わせが容易であるが、露出した状態でブラケットの嵌め込みの力が加わるので、それにより積層板間のはがれが生じた場合はかなり腐食しやすくなってしまう。
実際のものとして、コア軸端加工部とブラケットはめ合い部との境界に水が溜まり易く、ここでの錆の拡大からステータ（コア部）が軸側に張り出して、内周側で回転する回転子をロックさせてしまうなどの不具合もあった。
【００１１】
【特許文献１】
特許第３２５６６９６号公報（図１〜図３、段落００６３）
【特許文献２】
特開２００１−２１８６９５号公報（図２、図６、段落００４９）
【特許文献３】
特開２００１−２１８４０５号公報（図１５、段落００３５）
【特許文献４】
特開平７−２５５１４０号公報（図２、段落００１１）
【特許文献５】
特開２００１−１１９８８３号公報（図５、図６、段落００４１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の車両用交流発電機の固定子では、固定子の支持構造（ブラケット）に見合った剛性確保はされておらず、コア軸端面の支持部（即ち、ブラケットに嵌合されるコアは端面部）としての剛性が低く、組立ての際のブラケット軸方向への圧入（即ち、ブラケットとの嵌合）時に変形したり、積層された鋼板の剥がれや積層ずれ等が発生し、その結果、耐圧不良や腐食などの不具合が起こっていた。また、変形による電磁音の悪化も問題であった。
【００１３】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、固定子としての剛性が向上し、ブラケットとの嵌合時に変形せず、耐圧不良や腐食などが発生しない高信頼度な車両用発電機を提供することを目的とする。
また、変形による電磁音の悪化が起こらない高品位な車両用発電機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流発電機は、ケースに回転可能に支持されるシャフトと、上記シャフトに固着される回転子と、上記シャフトの中心軸方向に延びるスロットが周方向に並んで複数形成され上記回転子を内包するように上記ケースに嵌合支持される円筒状の固定子鉄心および上記固定子鉄心の上記スロットに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線とを有する固定子を備え、
上記固定子の固定子巻線は上記固定子鉄心の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部を有し、接着性を有した絶縁性樹脂が上記コイルエンド部の全面に塗布されると共に、上記コイルエンド部の根元の外周面と上記固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも上記接着性を有した絶縁性樹脂が充填されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは同等のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による車両用交流発電機の構成を示す断面図である。
また、図２は、実施の形態１による車両用交流発電機の固定子に絶縁性樹脂を塗布する前の斜視図である。
また、図３は、実施の形態１による車両用交流発電機の固定子のコイルエンド根元とコア端間に絶縁性樹脂を施したときの状態を概念的に示す斜視図である。
【００１６】
まず、図１を用いて本実施の形態による車両用交流発電機の全体構成について説明する。
本実施の形態による車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト（回転軸）６と、このシャフト６に固定された回転子７と、回転子７の軸方向両端部に固定された冷却ファン５と、回転子７を包囲するようにケース３に固定された固定子８と、シャフト６の他端部に固定されて回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９の表面に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納するブラシホルダ１１と、固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１７に取り付けられて、固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８とを備えている。
【００１７】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、界磁巻線１３を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１を備えている。
そして、一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ最外径面形状を略台形形状とする爪状磁極２２、２３が外周縁部に周方向に等角ピッチで突設されており、これらの爪状磁極２２、２３を噛み合わせるように対向させてシャフト６に固着されている。
【００１８】
固定子鉄心（コア）１５は、円筒状の基部（コアバック）１５ａと、それぞれ基部１５ａの内周面に周方向に等角ピッチに形成された複数のティース部１５ｂと、基部１５ａと隣り合うティース部１５ｂとにより形成された軸方向に延びる複数のスロット１５ｃとを備えている。
図２に示すように、固定子巻線１６は、銅線材（電気導体）を絶縁皮膜してなる導体線を１つのスロット１５ｃから固定子鉄心（コア１５）の端面側に延出し、周方向に延びて所定スロット（図２の例では６スロット）離れた次のスロット１５ｃに入るように、所定スロット毎のスロット１５ｃに波状に所定回巻回してなる３相分の巻線から構成されている。
また、各相の巻線は巻装されるスロット１５ｃが互いに１スロットずつずれて固定子鉄心（コア）１５に巻装されている。
【００１９】
そして、図３に示すように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子８の固定子巻線（コイル）１６のコイルエンド（フロント側のコイルエンド１６ａおよびリヤ側のコイルエンド１６ｂ）は、固定子鉄心（コア）１５の回転軸方向の端面から突出する根元部分に、隙間なく強い接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）が充填されており、組み立て時に必ず力が加わる支持箇所（即ち、フラケットとの嵌合部）の機械的強度が強化される。
コイルエンドの根元、コア端面部に接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）を隙間なく充填するので、根元コイルと接着性を有した絶縁性樹脂とが一体化して全体で軸方向および径方向に厚みのある環状質量体のような役割をなす。
【００２０】
このように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子は、固定子巻線（コイル）１６のコイルエンド（即ち、フロント側のコイルエンド１６ａおよびリヤ側のフロントエンド１６ｂ）の根元および固定子鉄心（コア）１５の回転軸方向の端面部に強い接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）を隙間なく充填するので、根元コイルとワニスとが一体化して全体で軸方向および径方向に厚みのある環状質量体のような役割をなす。
このように、本実施の形態においては、固定子鉄心（コア）１５の環状支持部（即ち、ブラケットとの嵌合面）に隣接して強い接着性を有した絶縁性樹脂が設けられるので、支持構造の剛性が高められ、組み立て時だけでなく、運搬時、車両搭載時にもブラケットを通して加わる力に対して変形が抑制される。
特に、固定子鉄心（コア）が比較的多スロットである場合に、固定子鉄心（コア）の剛性確保に効果がある。
また、剛性が向上することにより、電磁音の低減を図ることができる。
【００２１】
なお、絶縁性樹脂（ワニス）を塗布する工程は、従来と同様に、保持した回転軸まわりに回転させながら、コイルエンド外周側から滴下して、コイルエンドの全体とスロット内隙間とに絶縁性樹脂（ワニス）を充填する。
図４は、コイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂（ワニス）が充填されている様子を概念的に示す断面図である。
なお、図４はコイルエンドの巻線形態を示すために、コイルエンド全体を覆う絶縁性樹脂（ワニス）の図示は省略されている。
図４において、１５ａは固定子鉄心（コア）１５の基部（コアバック）、１６ａは固定子巻線（コイル）のフロント側のコイルエンド、１６ｂは固定子巻線（コイル）のリヤ側のコイルエンド、２５は絶縁性樹脂（ワニス）、２５ａはスロット内での絶縁性樹脂（ワニス）連続部分である。
【００２２】
図４に示すように、コイルエンド１６ａおよび１６ｂの最外周は、基部（コアバック）１５ａの分だけ内周側にあり、固定子鉄心（コア）１５の中心軸方向の端部外周側からコイルエンド最外周部の根元付近まで絶縁性樹脂（ワニス）の表面張力により、絶縁性樹脂（ワニス）が所定量保持される。
塗布される絶縁性樹脂（ワニス）が所定の粘度（従来用いられる絶縁ワニスより表面張力大）を有することにより保持可能であるが、塗布工程において根元部分のみ再度塗る手法によっても実現できる。
これにより、固定子鉄心（コア）１５の中心軸方向の端部には、残るコイルエンド部よりも多くの絶縁性樹脂（ワニス）が保持できるとともにスロット内にも充填がされる。
【００２３】
なお、固定子鉄心（コア）１５および固定子巻線（コイル）１６で構成される固定子８が発生する熱は、フロントブラケット１あるいはリヤブラケット２にも熱伝導されて、冷却される。
従って、冷却効果の面でみると、絶縁性樹脂の熱伝導率は大きいほど良い。
車両用交流発電機の通常動作時の固定子巻線（コイル）の温度は２４０℃程度であるので、２４０℃での高温放置実験を行った結果、以下のことが判った。
【００２４】
粘性係数が４００ｐａｓ以下であると、時間経過（例えば、１００時間）と共に、著しく熱伝導率が低下する。
従って、固定子巻線（コイル）の冷却性が悪くなる。
また、粘性係数が８００ｐａｓ以上になると、高温放置での熱伝導率の低下は小さくなるが、樹脂成形性は容易でない。
さらに、高温放置テストを続けると材料そのものに靱性がなくなり、振動によるクラックが発生する可能性がある。
この結果、粘性係数が４００〜８００ｐａｓで、熱伝導率が２．０ｗ／ｍｋ以上の絶縁性樹脂が好適である。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態による車両用交流発電機は、フロントブラケット１とリヤブラケット２からなるケース３に回転可能に支持されるシャフト６と、シャフト６に固着される回転子７と、シャフト６の中心軸方向に延びるスロット１５ｃが周方向に並んで複数形成され回転子７を内包するようにケース３に嵌合支持される円筒状の固定子鉄心１５および上記固定子鉄心１５のスロット１５ｃに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線１６とを有する固定子８を備え、固定子８の固定子巻線１６は上記固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部１６ａ、１６ｂを有し、接着性を有した絶縁性樹脂２５がコイルエンド部１６ａ、１６ｂの全面に塗布されると共に、コイルエンド部１６ａ、１６ｂの根元の外周面と上記固定子鉄心１５の中心軸方向端面とが形成する角部にも上記接着性を有した絶縁性樹脂２５が充填されている。
【００２６】
その結果、固定子鉄心１５の嵌合支持部である鋼板積層端の中心軸方向の端部の鋼板と接着性を有した絶縁性樹脂２５が一体化して固着されるので、固定子としての剛性が向上し、組み立て時や発電時の固定子８の変形を防止できる。
なお、絶縁性樹脂２５が充填される箇所は、コイルエンド部の断面がＬ字状の空間部（即ち、角部）であるので、多くの絶縁性樹脂を充填しやすい。
【００２７】
また、固定子８の固定子鉄心１５に形成されたスロット１５ｃ内に隙間なく接着性を有した絶縁性樹脂２５が充填されているので、固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面を挟んで軸方向に連続する接着性を有した絶縁性樹脂が設けられることになり、固定子鉄心１５の軸方向端部は径方向の力に対して剛性が強くなる。
また、少なくとも１つのスロット内で固定子鉄心１５の一端から他端まで接着性を有した絶縁性樹脂が連続しているので、固定子鉄心１５の軸長さを貫通するスロット内で軸方向に連続する接着性を有する絶縁性樹脂が設けられることになり、軸方向に鋼板が積層された固定子鉄心１５は径方向の力に対して剛性が強くなる。
【００２８】
また、固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面より延出するフロント側のコイルエンド１６ａとリヤ側のコイルエンド１６ｂとがスロット１５ｃを介して接着性を有した絶縁性樹脂により連続しているので、固定子鉄心１５の軸長さを貫通して中心軸方向の両端面に設けられる絶縁性樹脂が一体化することになり、鋼板が中心軸方向に積層された固定子鉄心は径方向の力に対して剛性が強くなる。
また、コイルエンド部より固定子鉄心１５の端部の方が径方向への絶縁性樹脂の充填が多いので、径方向の剛性がより大きくなると共に、固定子鉄心の端面が絶縁性樹脂で覆われているので、腐食防止の効果も大きい。
また、接着性を有する絶縁性樹脂は、その粘性係数は４００〜８００Ｐａｓで、熱伝導率は２．０Ｗ／ＭＫ以上であるので、冷却性がよい。
【００２９】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２による車両用交流発電機に用いられる固定子巻線（コイル）を構成する素線群（コイルＡＳＳＹ）の固定子鉄心（コア）への装着状態を示す平面図である。
図５に示すように、本実施の形態におけるコイルＡＳＳＹは、１スロットピッチで連続導体素線を同様に折り畳んで平面状のコイルＡＳＳＹを形成し、３パターンを重ね合わせて、ストレート状（直方体状）のコア形状とする。
このコイルＡＳＳＹを、ストレート状（直方体状）の積層コアの積層方向と直行する一方の側において所定ピッチで開口しているスロットに挿入して、スロット開口が円筒中心に向くよう曲げて円管化し、コア端部同士を突合せ溶接接続して固定子８となすものである。
なお、上述した固定子８の製造方法については、特許文献１の段落００３２〜段落００３３に詳述されている。
【００３０】
また、図６は、本実施の形態による車両用交流発電機に用いられる固定子の絶縁性樹脂が塗布される前の斜視図である。
図に示すように、固定子鉄心（コア）１５から軸方向に突出するコイルエンドは素線ターン部で構成され、素線ターン自体の同一形状性に加えて、さらにフロントとリヤのコイルエンドの形状、突出長さ等がほぼ等しく、コイルが周方向および径方向に整列性が高い。
即ち、周方向にはスロットピッチで均一にコイル群が形成され、径方向にはコイルＡＳＳＹを３群積み重ねるので、整列性がよい。
【００３１】
このような構成であるので、コイルエンド根元の絶縁性樹脂部が周方向に均一に形成されやすく、椀状ブラケットの嵌合による変形に強いものが得られる。
本実施の形態による固定子は、円筒状をした固定子鉄心（コア）の多スロット内への巻線挿入の方法の改良例あり、積層直方体コアにコイルＡＳＳＹを挿入して一体化した後、コア円筒化、突合せ部溶接という構造のため、実施の形態１の場合と比べて径方向に加わる力に弱い場合もあるが、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部とコイルエンド根元に接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）を充填することにより、このような固定子鉄心（コア）であっても高信頼性のものが得られる。
【００３２】
また、実施の形態１は１３５φの外形寸法固定子に７２スロットが構成された例であり、実施の形態２ではほぼ同一外形寸法の固定子に９６スロットが構成された例であるが、このように多スロット化されたものであっても、本案の実施により嵌合時の強度が確保され、後の変形も抑制される。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子鉄心は、少なくともｎ（ｎ≧３）箇所のスロット内で、中心軸方向の一端から他端まで接着性を有した絶縁性樹脂が連続しているので、円筒状固定鉄心ＡＳＳＹの径方向の剛性が確保される。
また、上記ｎ箇所のスロットは、円筒状の固定子鉄心の全周にわたって均等に配置されるので、円筒状固定鉄心ＡＳＳＹの径方向の剛性が周方向に均等に確保される。
また、固定子巻線１６は、コイルエンド部において整列されているので、コイルエンド部の根元に充填する絶縁性樹脂が均等に配置され、固定子としてのバランスが良くなる。
【００３４】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３による車両用交流発電機に用いられる固定子の構造を説明するための斜視図である。
前述の実施の形態２では、固定子鉄心（コア）に挿入する固定子コイルは連続線であったが、複数の短コイル片の両端を所定ピッチ離れた２つのスロットにそれぞれ挿入し、コイル片端と所定の他のコイル片端とをそれぞれ接続して、コア装着状態で連続巻線となすものに適応することもできる。
樹脂充填作業工程や、コア端外見は前述の実施の形態と同様である。
実施の形態２と同様の多スロット固定子が、円筒状コアにおいて実現できる。
即ち、直方体状の固定子鉄心（コア）のスロットにコイルを挿入し、これを円筒状に形成しなくても、固定子を製作することができる。
【００３５】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４による車両用交流発電機の固定子においてコイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂（ワニス）が充填されている様子を概念的に示す断面図である。
また、図９は、実施の形態４による車両用交流発電機の固定子において接着性を有した絶縁性樹脂が充填されている場合（即ち、実施の形態４）とそうでない場合の剛性を比較した剛性比較グラフである。
【００３６】
図８に示すように、円筒状をした固定子鉄心（コア）１５の外周部である基部１５ａの中心軸方向の両端部には、絶縁性樹脂を充填後、切削によりブラケットを嵌合・位置決めするための段加工が施されている。
コイルエンド根元に充填する絶縁性樹脂２５が固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部において外周側に広がって設けられ、さらに、図２５ｂに示すようになめらかなＲ形状をなす。
【００３７】
このように、絶縁性樹脂を充填後に切削加工をするため、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端面は外径端まで絶縁性樹脂で覆われて露出面がないものとなり、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端面全体に強い接着性を有した絶縁性樹脂が保持されて、十分な剛性が得られる。
このように設けられる絶縁性樹脂により、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部が段加工されていても剛性が保持でき、かつ、端面全体に絶縁性樹脂が保持されているので腐食の発生も抑制できる。
また、コイルエンド内周根元からコイルエンド軸端にかけて仕切り（壁）Ｐが設けられているので、該箇所に所定ワニスが不足なく容易に保持されて、絶縁性樹脂の充填作業がスピードアップする。
【００３８】
図９は、絶縁性樹脂が充填されている本実施の形態による固定子と絶縁性樹脂が充填されていない場合の固定子の剛性を比較したグラフである。
図において、Ａは本実施の形態による固定子の剛性を表すグラフ、Ｂは絶縁性樹脂が充填されていない場合の固定子の剛性を表すグラフである。
図より明らかなように、本実施の形態による固定子は、大きな剛性を示しており、組み立て作業時等において受ける圧力に対して、変形し難いことが判る。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子鉄心１５のケース３との嵌合支持部は、段加工されているので、他の部位より防錆塗装が少ないが、コイルエンド根元とコア軸端部に絶縁性樹脂が確実に充填されるので、嵌合時やその後の剛性が保持されており、積層の変形も抑えられるので、腐食進行部位のない高品位なものが得られる。
また、コイルエンドの内周部には、別部材による壁を有するので、コイルエンドの根元部に充填される絶縁性樹脂の体積を増加しやすい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明による車両用交流発電機は、ケースに回転可能に支持されるシャフトと、シャフトに固着される回転子と、シャフトの中心軸方向に延びるスロットが周方向に並んで複数形成され回転子を内包するようにケースに嵌合支持される円筒状の固定子鉄心および固定子鉄心のスロットに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線とを有する固定子を備え、固定子の固定子巻線は固定子鉄心の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部を有し、接着性を有した絶縁性樹脂がコイルエンド部の全面に塗布されると共に、コイルエンド部の根元の外周面と固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも接着性を有した絶縁性樹脂が充填されているので、固定子としての剛性が向上し、ブラケット（ケース）との嵌合時に変形せず、耐圧不良や腐食などが発生しない高信頼度な車両用発電機を実現できる。また、変形による電磁音の悪化が起こらない高品位な車両用発電機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子において、絶縁性樹脂を塗布する前の斜視図である。
【図３】実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子において、絶縁性樹脂塗布したときの状態を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子において、コイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂が充填されている状態を示す図である。
【図５】実施の形態２による車両用交流発電機に適用される固定子の固定子巻線を構成する素線群の固定子鉄心への装着状態を説明するための平面図である。
【図６】実施の形態２による車両用交流発電機に適用される固定子の絶縁性樹脂が塗布される前の斜視図である。
【図７】実施の形態３による車両用交流発電機に適用される固定子の構造を説明するための斜視図である。
【図８】実施の形態４による車両用交流発電機に適用される固定子において、コイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂が充填されている状態を示す図である。
【図９】実施の形態４による車両用交流発電機に適用される固定子の剛性を説明するための図である。
【符号の説明】
１ フロントブラケット ２ リヤブラケット
３ ケース ４ プーリ４
５ 冷却ファン ６ シャフト（回転軸）
７ 回転子７ ８ 固定子
９ スリップリング １０ ブラシ
１１ ブラシホルダ１１ １２ 整流器
１３ 界磁巻線 １５ 固定子鉄心（コア）
１５ａ 基部（コアバック） １５ｂ ティース部
１５ｃ スロット
１６ 固定子巻線（コイル）
１６ａ フロント側のコイルエンド
１６ｂ リヤ側のコイルエンド
１７ ヒートシンク １８ レギュレータ
２０、２１ ポールコア
２２、２３ 爪状磁極
２５ 絶縁性樹脂
２５ａ スロット内での絶縁性樹脂連続部
２５ｂ 絶縁性樹脂のＲ部
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、内燃機関により駆動される車両用交流発電機に係わり、さらに詳しくは、乗用車やトラックなどの車両に搭載される車両用交流発電機の固定子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来の車両用交流発電機の固定子は、０．５ｍｍ程度の厚みの鋼板を積み重ねて所定積層長さ（即ち、積層方向の所定厚さ）の鉄心（コア）としたものに、その内周側に配置される回転子の回転軸に向かって開口する多数のスロットが設けられており、該スロット内には発電機の仕様に合った多様な巻線が収納される。
そして、例えば、特許文献１の図３に示されるように、固定子鉄心（単にコアとも略す）の形状は円筒状であり、中心に向かって開口を有するスロットが固定子鉄心の内面側において全周にわたって設けられている。
【０００３】
筒状をなす固定子鉄心（コア）の外周部である非スロット部（スロット底部のことであり、コアバックとも称される）は、磁路分の厚みがあれば良いため、それほど厚みを有して構成されるわけではなく、また、全体が固定子鉄心（コア）の軸方向の薄板積層体であるので、径方向の力には弱い場合がある。
特に、コアの外形寸法をほぼ同じくして多スロット化された固定子では顕著である。
しかしながら、固定子をケーシングであるブラケットにしっかり支持させるための支持部は、通常の場合は固定子鉄心（コア）の一部（外周部など）であるため、少なくとも組立時には固定子鉄心（コア）へ直接力が加わる。
【０００４】
鋼板が積層されて円筒状に形成された固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部が椀状をしたブラケットの内周面に嵌め合わされる際に、固定子鉄心（コア）には径方向への変形力と固定子鉄心（コア）軸端の積層を剥がす方向の力がかかる。
また、嵌め合わせのために固定子鉄心（コア）端部に段加工を加えてあるものでは、さらにコアバックの厚みが小さくなっており、変形度合いの増加も考えられる。
一方、従来から、固定子巻線（単にコイルとも略す）の固定子鉄心（コア）から突出する部分（即ち、コイルエンド）に設ける絶縁性樹脂は、他の部品との絶縁を主目的としており、素線表面を薄く覆う程度で設けられる。
【０００５】
さらに、絶縁性樹脂は、元々は狭いスロット内に束状に収納される固定子巻線（コイル）と固定子鉄心（コア）との絶縁を確保のために設ける（塗布する）ものであり、コイルエンドには二次的に付着しただけで全体が覆われてはいないものもある。
特許文献１には、整列連続巻線のコイルエンド全体を覆う絶縁性樹脂が示される。
これはコイルエンド放熱性を均一化するもので、コイルエンド内樹脂状態やコア端部の状態、スロット内の樹脂状態等の詳述はない。
また、絶縁性樹脂として、樹脂主剤よりも熱伝導性の高い部材を主剤に混ぜるとする開示があるが、コイルエンド外周表面への放熱に関しており、固定子鉄心（コア）端支持部との相関は示されない。
【０００６】
なお、整列連続巻線とは、「連続線からなる素線が、固定子鉄心（コア）の両端面側のスロット外で折り返されて、所定スロット数毎にスロット内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装された巻線を複数有し、この複数の巻線は、複数本の素線を同時に折り畳んで形成された少なくとも１組の巻線群で形成され、巻線群は直線部がターン部により連結された所定スロットピッチで配列されている巻線」のことを言う。（特許文献１の段落００１５参照）
【０００７】
また、特許文献２には、コイルエンドのコアから延出する延出部の渡り部（周方向連結部）の外形軸断面積に占める巻線導体および絶縁性樹脂の割合が示され、固定子全体の剛性向上と固定子巻線（コイル）の冷却性向上の両立を目指すことが開示されている。
また、特許文献３には、振動減衰率が大きい絶縁性樹脂が示され、磁気音低減を実現していることが開示されている。
【０００８】
同様、特許文献４にはコイル素線間および／または鉄心−コイル間に所定弾性特性を有する樹脂を設け、励振部（特に固定子鉄心）剛性アップにより振動の減衰を大きくすることによりで電磁音の低減を図ることが開示されている。
また、特許文献５には、導体セグメントによるコイルエンドに隙間を塞ぐ樹脂を設けて、冷却手段により強制冷却することにより冷却改善を図ると共に、絶縁性と耐震性確保、風騒音低減を目指すことが開示されている。
特許文献５では、樹脂が流動浸漬にてコイルエンドに装着され、界面コントロールが容易で作業性が良い製造方法が開示されているが、スロットの内部状態についての明記はない。
【０００９】
一方、従来から鋼板を積層してなる積層コアは、スロット内にコイルを挿入後、表面全体を防錆塗装し、発電機搭載時の信頼性、耐久性を確保している。
このような積層コアとブラケットとの嵌め合わせとして、防錆塗装後の状態の外周囲にブラケット内周面を嵌め込むものと、積層コアの中心軸方向の両端部に嵌合位置決めの段加工をして嵌め込むものがある。
前者は、コア外周の軸端の防錆塗装部がある程度削り取られながらブラケット内周面が嵌め込まれる。
【００１０】
これに対して、後者は、ブラケット軸端部が嵌め込まれる箇所が事前に内周側に削られており、Ｌ字状に軸面と径方向面の鋼板素地が露出している。
両者の寸法合わせが容易であるが、露出した状態でブラケットの嵌め込みの力が加わるので、それにより積層板間のはがれが生じた場合はかなり腐食しやすくなってしまう。
実際のものとして、コア軸端加工部とブラケットはめ合い部との境界に水が溜まり易く、ここでの錆の拡大からステータ（コア部）が軸側に張り出して、内周側で回転する回転子をロックさせてしまうなどの不具合もあった。
【００１１】
【特許文献１】
特許第３２５６６９６号公報（図１〜図３、段落００６３）
【特許文献２】
特開２００１−２１８６９５号公報（図２、図６、段落００４９）
【特許文献３】
特開２００１−２１８４０５号公報（図１５、段落００３５）
【特許文献４】
特開平７−２５５１４０号公報（図２、段落００１１）
【特許文献５】
特開２００１−１１９８８３号公報（図５、図６、段落００４１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の車両用交流発電機の固定子では、固定子の支持構造（ブラケット）に見合った剛性確保はされておらず、コア軸端面の支持部（即ち、ブラケットに嵌合されるコアは端面部）としての剛性が低く、組立ての際のブラケット軸方向への圧入（即ち、ブラケットとの嵌合）時に変形したり、積層された鋼板の剥がれや積層ずれ等が発生し、その結果、耐圧不良や腐食などの不具合が起こっていた。また、変形による電磁音の悪化も問題であった。
【００１３】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、固定子としての剛性が向上し、ブラケットとの嵌合時に変形せず、耐圧不良や腐食などが発生しない高信頼度な車両用発電機を提供することを目的とする。
また、変形による電磁音の悪化が起こらない高品位な車両用発電機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流発電機は、ケースに回転可能に支持されるシャフトと、上記シャフトに固着される回転子と、上記シャフトの中心軸方向に延びるスロットが周方向に並んで複数形成され上記回転子を内包するように上記ケースに嵌合支持される円筒状の固定子鉄心および上記固定子鉄心の上記スロットに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線とを有する固定子を備え、
上記固定子の固定子巻線は上記固定子鉄心の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部を有し、接着性を有した絶縁性樹脂が上記コイルエンド部の全面に塗布されると共に、上記コイルエンド部の根元の外周面と上記固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも上記接着性を有した絶縁性樹脂が充填されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは同等のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による車両用交流発電機の構成を示す断面図である。
また、図２は、実施の形態１による車両用交流発電機の固定子に絶縁性樹脂を塗布する前の斜視図である。
また、図３は、実施の形態１による車両用交流発電機の固定子のコイルエンド根元とコア端間に絶縁性樹脂を施したときの状態を概念的に示す斜視図である。
【００１６】
まず、図１を用いて本実施の形態による車両用交流発電機の全体構成について説明する。
本実施の形態による車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト（回転軸）６と、このシャフト６に固定された回転子７と、回転子７の軸方向両端部に固定された冷却ファン５と、回転子７を包囲するようにケース３に固定された固定子８と、シャフト６の他端部に固定されて回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９の表面に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納するブラシホルダ１１と、固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１７に取り付けられて、固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８とを備えている。
【００１７】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、界磁巻線１３を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１を備えている。
そして、一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ最外径面形状を略台形形状とする爪状磁極２２、２３が外周縁部に周方向に等角ピッチで突設されており、これらの爪状磁極２２、２３を噛み合わせるように対向させてシャフト６に固着されている。
【００１８】
固定子鉄心（コア）１５は、円筒状の基部（コアバック）１５ａと、それぞれ基部１５ａの内周面に周方向に等角ピッチに形成された複数のティース部１５ｂと、基部１５ａと隣り合うティース部１５ｂとにより形成された軸方向に延びる複数のスロット１５ｃとを備えている。
図２に示すように、固定子巻線１６は、銅線材（電気導体）を絶縁皮膜してなる導体線を１つのスロット１５ｃから固定子鉄心（コア１５）の端面側に延出し、周方向に延びて所定スロット（図２の例では６スロット）離れた次のスロット１５ｃに入るように、所定スロット毎のスロット１５ｃに波状に所定回巻回してなる３相分の巻線から構成されている。
また、各相の巻線は巻装されるスロット１５ｃが互いに１スロットずつずれて固定子鉄心（コア）１５に巻装されている。
【００１９】
そして、図３に示すように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子８の固定子巻線（コイル）１６のコイルエンド（フロント側のコイルエンド１６ａおよびリヤ側のコイルエンド１６ｂ）は、固定子鉄心（コア）１５の回転軸方向の端面から突出する根元部分に、隙間なく強い接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）が充填されており、組み立て時に必ず力が加わる支持箇所（即ち、フラケットとの嵌合部）の機械的強度が強化される。
コイルエンドの根元、コア端面部に接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）を隙間なく充填するので、根元コイルと接着性を有した絶縁性樹脂とが一体化して全体で軸方向および径方向に厚みのある環状質量体のような役割をなす。
【００２０】
このように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子は、固定子巻線（コイル）１６のコイルエンド（即ち、フロント側のコイルエンド１６ａおよびリヤ側のフロントエンド１６ｂ）の根元および固定子鉄心（コア）１５の回転軸方向の端面部に強い接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）を隙間なく充填するので、根元コイルとワニスとが一体化して全体で軸方向および径方向に厚みのある環状質量体のような役割をなす。
このように、本実施の形態においては、固定子鉄心（コア）１５の環状支持部（即ち、ブラケットとの嵌合面）に隣接して強い接着性を有した絶縁性樹脂が設けられるので、支持構造の剛性が高められ、組み立て時だけでなく、運搬時、車両搭載時にもブラケットを通して加わる力に対して変形が抑制される。
特に、固定子鉄心（コア）が比較的多スロットである場合に、固定子鉄心（コア）の剛性確保に効果がある。
また、剛性が向上することにより、電磁音の低減を図ることができる。
【００２１】
なお、絶縁性樹脂（ワニス）を塗布する工程は、従来と同様に、保持した回転軸まわりに回転させながら、コイルエンド外周側から滴下して、コイルエンドの全体とスロット内隙間とに絶縁性樹脂（ワニス）を充填する。
図４は、コイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂（ワニス）が充填されている様子を概念的に示す断面図である。
なお、図４はコイルエンドの巻線形態を示すために、コイルエンド全体を覆う絶縁性樹脂（ワニス）の図示は省略されている。
図４において、１５ａは固定子鉄心（コア）１５の基部（コアバック）、１６ａは固定子巻線（コイル）のフロント側のコイルエンド、１６ｂは固定子巻線（コイル）のリヤ側のコイルエンド、２５は絶縁性樹脂（ワニス）、２５ａはスロット内での絶縁性樹脂（ワニス）連続部分である。
【００２２】
図４に示すように、コイルエンド１６ａおよび１６ｂの最外周は、基部（コアバック）１５ａの分だけ内周側にあり、固定子鉄心（コア）１５の中心軸方向の端部外周側からコイルエンド最外周部の根元付近まで絶縁性樹脂（ワニス）の表面張力により、絶縁性樹脂（ワニス）が所定量保持される。
塗布される絶縁性樹脂（ワニス）が所定の粘度（従来用いられる絶縁ワニスより表面張力大）を有することにより保持可能であるが、塗布工程において根元部分のみ再度塗る手法によっても実現できる。
これにより、固定子鉄心（コア）１５の中心軸方向の端部には、残るコイルエンド部よりも多くの絶縁性樹脂（ワニス）が保持できるとともにスロット内にも充填がされる。
【００２３】
なお、固定子鉄心（コア）１５および固定子巻線（コイル）１６で構成される固定子８が発生する熱は、フロントブラケット１あるいはリヤブラケット２にも熱伝導されて、冷却される。
従って、冷却効果の面でみると、絶縁性樹脂の熱伝導率は大きいほど良い。
車両用交流発電機の通常動作時の固定子巻線（コイル）の温度は２４０℃程度であるので、２４０℃での高温放置実験を行った結果、以下のことが判った。
【００２４】
粘性係数が４００ｐａｓ以下であると、時間経過（例えば、１００時間）と共に、著しく熱伝導率が低下する。
従って、固定子巻線（コイル）の冷却性が悪くなる。
また、粘性係数が８００ｐａｓ以上になると、高温放置での熱伝導率の低下は小さくなるが、樹脂成形性は容易でない。
さらに、高温放置テストを続けると材料そのものに靱性がなくなり、振動によるクラックが発生する可能性がある。
この結果、粘性係数が４００〜８００ｐａｓで、熱伝導率が２．０ｗ／ｍｋ以上の絶縁性樹脂が好適である。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態による車両用交流発電機は、フロントブラケット１とリヤブラケット２からなるケース３に回転可能に支持されるシャフト６と、シャフト６に固着される回転子７と、シャフト６の中心軸方向に延びるスロット１５ｃが周方向に並んで複数形成され回転子７を内包するようにケース３に嵌合支持される円筒状の固定子鉄心１５および上記固定子鉄心１５のスロット１５ｃに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線１６とを有する固定子８を備え、固定子８の固定子巻線１６は上記固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部１６ａ、１６ｂを有し、接着性を有した絶縁性樹脂２５がコイルエンド部１６ａ、１６ｂの全面に塗布されると共に、コイルエンド部１６ａ、１６ｂの根元の外周面と上記固定子鉄心１５の中心軸方向端面とが形成する角部にも上記接着性を有した絶縁性樹脂２５が充填されている。
【００２６】
その結果、固定子鉄心１５の嵌合支持部である鋼板積層端の中心軸方向の端部の鋼板と接着性を有した絶縁性樹脂２５が一体化して固着されるので、固定子としての剛性が向上し、組み立て時や発電時の固定子８の変形を防止できる。
なお、絶縁性樹脂２５が充填される箇所は、コイルエンド部の断面がＬ字状の空間部（即ち、角部）であるので、多くの絶縁性樹脂を充填しやすい。
【００２７】
また、固定子８の固定子鉄心１５に形成されたスロット１５ｃ内に隙間なく接着性を有した絶縁性樹脂２５が充填されているので、固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面を挟んで軸方向に連続する接着性を有した絶縁性樹脂が設けられることになり、固定子鉄心１５の軸方向端部は径方向の力に対して剛性が強くなる。
また、少なくとも１つのスロット内で固定子鉄心１５の一端から他端まで接着性を有した絶縁性樹脂が連続しているので、固定子鉄心１５の軸長さを貫通するスロット内で軸方向に連続する接着性を有する絶縁性樹脂が設けられることになり、軸方向に鋼板が積層された固定子鉄心１５は径方向の力に対して剛性が強くなる。
【００２８】
また、固定子鉄心１５の中心軸方向の両端面より延出するフロント側のコイルエンド１６ａとリヤ側のコイルエンド１６ｂとがスロット１５ｃを介して接着性を有した絶縁性樹脂により連続しているので、固定子鉄心１５の軸長さを貫通して中心軸方向の両端面に設けられる絶縁性樹脂が一体化することになり、鋼板が中心軸方向に積層された固定子鉄心は径方向の力に対して剛性が強くなる。
また、コイルエンド部より固定子鉄心１５の端部の方が径方向への絶縁性樹脂の充填が多いので、径方向の剛性がより大きくなると共に、固定子鉄心の端面が絶縁性樹脂で覆われているので、腐食防止の効果も大きい。
また、接着性を有する絶縁性樹脂は、その粘性係数は４００〜８００Ｐａｓで、熱伝導率は２．０Ｗ／ＭＫ以上であるので、冷却性がよい。
【００２９】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２による車両用交流発電機に用いられる固定子巻線（コイル）を構成する素線群（コイルＡＳＳＹ）の固定子鉄心（コア）への装着状態を示す平面図である。
図５に示すように、本実施の形態におけるコイルＡＳＳＹは、１スロットピッチで連続導体素線を同様に折り畳んで平面状のコイルＡＳＳＹを形成し、３パターンを重ね合わせて、ストレート状（直方体状）のコア形状とする。
このコイルＡＳＳＹを、ストレート状（直方体状）の積層コアの積層方向と直行する一方の側において所定ピッチで開口しているスロットに挿入して、スロット開口が円筒中心に向くよう曲げて円管化し、コア端部同士を突合せ溶接接続して固定子８となすものである。
なお、上述した固定子８の製造方法については、特許文献１の段落００３２〜段落００３３に詳述されている。
【００３０】
また、図６は、本実施の形態による車両用交流発電機に用いられる固定子の絶縁性樹脂が塗布される前の斜視図である。
図に示すように、固定子鉄心（コア）１５から軸方向に突出するコイルエンドは素線ターン部で構成され、素線ターン自体の同一形状性に加えて、さらにフロントとリヤのコイルエンドの形状、突出長さ等がほぼ等しく、コイルが周方向および径方向に整列性が高い。
即ち、周方向にはスロットピッチで均一にコイル群が形成され、径方向にはコイルＡＳＳＹを３群積み重ねるので、整列性がよい。
【００３１】
このような構成であるので、コイルエンド根元の絶縁性樹脂部が周方向に均一に形成されやすく、椀状ブラケットの嵌合による変形に強いものが得られる。
本実施の形態による固定子は、円筒状をした固定子鉄心（コア）の多スロット内への巻線挿入の方法の改良例あり、積層直方体コアにコイルＡＳＳＹを挿入して一体化した後、コア円筒化、突合せ部溶接という構造のため、実施の形態１の場合と比べて径方向に加わる力に弱い場合もあるが、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部とコイルエンド根元に接着性を有した絶縁性樹脂（例えば、ワニス）を充填することにより、このような固定子鉄心（コア）であっても高信頼性のものが得られる。
【００３２】
また、実施の形態１は１３５φの外形寸法固定子に７２スロットが構成された例であり、実施の形態２ではほぼ同一外形寸法の固定子に９６スロットが構成された例であるが、このように多スロット化されたものであっても、本案の実施により嵌合時の強度が確保され、後の変形も抑制される。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子鉄心は、少なくともｎ（ｎ≧３）箇所のスロット内で、中心軸方向の一端から他端まで接着性を有した絶縁性樹脂が連続しているので、円筒状固定鉄心ＡＳＳＹの径方向の剛性が確保される。
また、上記ｎ箇所のスロットは、円筒状の固定子鉄心の全周にわたって均等に配置されるので、円筒状固定鉄心ＡＳＳＹの径方向の剛性が周方向に均等に確保される。
また、固定子巻線１６は、コイルエンド部において整列されているので、コイルエンド部の根元に充填する絶縁性樹脂が均等に配置され、固定子としてのバランスが良くなる。
【００３４】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３による車両用交流発電機に用いられる固定子の構造を説明するための斜視図である。
前述の実施の形態２では、固定子鉄心（コア）に挿入する固定子コイルは連続線であったが、複数の短コイル片の両端を所定ピッチ離れた２つのスロットにそれぞれ挿入し、コイル片端と所定の他のコイル片端とをそれぞれ接続して、コア装着状態で連続巻線となすものに適応することもできる。
樹脂充填作業工程や、コア端外見は前述の実施の形態と同様である。
実施の形態２と同様の多スロット固定子が、円筒状コアにおいて実現できる。
即ち、直方体状の固定子鉄心（コア）のスロットにコイルを挿入し、これを円筒状に形成しなくても、固定子を製作することができる。
【００３５】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４による車両用交流発電機の固定子においてコイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂（ワニス）が充填されている様子を概念的に示す断面図である。
また、図９は、実施の形態４による車両用交流発電機の固定子において接着性を有した絶縁性樹脂が充填されている場合（即ち、実施の形態４）とそうでない場合の剛性を比較した剛性比較グラフである。
【００３６】
図８に示すように、円筒状をした固定子鉄心（コア）１５の外周部である基部１５ａの中心軸方向の両端部には、絶縁性樹脂を充填後、切削によりブラケットを嵌合・位置決めするための段加工が施されている。
コイルエンド根元に充填する絶縁性樹脂２５が固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部において外周側に広がって設けられ、さらに、図２５ｂに示すようになめらかなＲ形状をなす。
【００３７】
このように、絶縁性樹脂を充填後に切削加工をするため、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端面は外径端まで絶縁性樹脂で覆われて露出面がないものとなり、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端面全体に強い接着性を有した絶縁性樹脂が保持されて、十分な剛性が得られる。
このように設けられる絶縁性樹脂により、固定子鉄心（コア）の中心軸方向の端部が段加工されていても剛性が保持でき、かつ、端面全体に絶縁性樹脂が保持されているので腐食の発生も抑制できる。
また、コイルエンド内周根元からコイルエンド軸端にかけて仕切り（壁）Ｐが設けられているので、該箇所に所定ワニスが不足なく容易に保持されて、絶縁性樹脂の充填作業がスピードアップする。
【００３８】
図９は、絶縁性樹脂が充填されている本実施の形態による固定子と絶縁性樹脂が充填されていない場合の固定子の剛性を比較したグラフである。
図において、Ａは本実施の形態による固定子の剛性を表すグラフ、Ｂは絶縁性樹脂が充填されていない場合の固定子の剛性を表すグラフである。
図より明らかなように、本実施の形態による固定子は、大きな剛性を示しており、組み立て作業時等において受ける圧力に対して、変形し難いことが判る。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態による車両用交流発電機の固定子鉄心１５のケース３との嵌合支持部は、段加工されているので、他の部位より防錆塗装が少ないが、コイルエンド根元とコア軸端部に絶縁性樹脂が確実に充填されるので、嵌合時やその後の剛性が保持されており、積層の変形も抑えられるので、腐食進行部位のない高品位なものが得られる。
また、コイルエンドの内周部には、別部材による壁を有するので、コイルエンドの根元部に充填される絶縁性樹脂の体積を増加しやすい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明による車両用交流発電機は、ケースに回転可能に支持されるシャフトと、シャフトに固着される回転子と、シャフトの中心軸方向に延びるスロットが周方向に並んで複数形成され回転子を内包するようにケースに嵌合支持される円筒状の固定子鉄心および固定子鉄心のスロットに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線とを有する固定子を備え、固定子の固定子巻線は固定子鉄心の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部を有し、接着性を有した絶縁性樹脂がコイルエンド部の全面に塗布されると共に、コイルエンド部の根元の外周面と固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも接着性を有した絶縁性樹脂が充填されているので、固定子としての剛性が向上し、ブラケット（ケース）との嵌合時に変形せず、耐圧不良や腐食などが発生しない高信頼度な車両用発電機を実現できる。また、変形による電磁音の悪化が起こらない高品位な車両用発電機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子において、絶縁性樹脂を塗布する前の斜視図である。
【図３】実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子において、絶縁性樹脂塗布したときの状態を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子において、コイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂が充填されている状態を示す図である。
【図５】実施の形態２による車両用交流発電機に適用される固定子の固定子巻線を構成する素線群の固定子鉄心への装着状態を説明するための平面図である。
【図６】実施の形態２による車両用交流発電機に適用される固定子の絶縁性樹脂が塗布される前の斜視図である。
【図７】実施の形態３による車両用交流発電機に適用される固定子の構造を説明するための斜視図である。
【図８】実施の形態４による車両用交流発電機に適用される固定子において、コイルエンドの根元とスロット内隙間に絶縁性樹脂が充填されている状態を示す図である。
【図９】実施の形態４による車両用交流発電機に適用される固定子の剛性を説明するための図である。
【符号の説明】
１ フロントブラケット ２ リヤブラケット
３ ケース ４ プーリ４
５ 冷却ファン ６ シャフト（回転軸）
７ 回転子７ ８ 固定子
９ スリップリング １０ ブラシ
１１ ブラシホルダ１１ １２ 整流器
１３ 界磁巻線 １５ 固定子鉄心（コア）
１５ａ 基部（コアバック） １５ｂ ティース部
１５ｃ スロット
１６ 固定子巻線（コイル）
１６ａ フロント側のコイルエンド
１６ｂ リヤ側のコイルエンド
１７ ヒートシンク １８ レギュレータ
２０、２１ ポールコア
２２、２３ 爪状磁極
２５ 絶縁性樹脂
２５ａ スロット内での絶縁性樹脂連続部
２５ｂ 絶縁性樹脂のＲ部
Claims (12)
- ケースに回転可能に支持されるシャフトと、上記シャフトに固着される回転子と、上記シャフトの中心軸方向に延びるスロットが周方向に並んで複数形成され上記回転子を内包するように上記ケースに嵌合支持される円筒状の固定子鉄心および上記固定子鉄心の上記スロットに巻装される多相交流巻線からなる固定子巻線とを有する固定子を備え、
上記固定子の固定子巻線は上記固定子鉄心の中心軸方向の両端面より延出するコイルエンド部を有し、
接着性を有した絶縁性樹脂が上記コイルエンド部の全面に塗布されると共に、上記コイルエンド部の根元の外周面と上記固定子鉄心の中心軸方向端面とが形成する角部にも上記接着性を有した絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 上記固定子の固定子鉄心に形成されたスロット内に隙間なく接着性を有した絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
- 少なくとも１つのスロット内で、上記固定子鉄心の一端から他端まで接着性を有した絶縁性樹脂が連続していることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用交流発電機。
- 上記固定子鉄心の中心軸方向の両端面より延出するフロント側のコイルエンドとリヤ側のコイルエンドとがスロットを介して接着性を有した絶縁性樹脂により連続していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記固定子鉄心は、少なくともｎ（ｎ≧３）箇所のスロット内で、中心軸方向の一端から他端まで接着性を有した絶縁性樹脂が連続していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記ｎ箇所のスロットは、円筒状の固定子鉄心の全周にわたって均等に配置されることを特徴とする請求項５に記載の車両用交流発電機。
- 上記固定子巻線は、コイルエンド部において整列されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記コイルエンド部より上記固定子鉄心の端部の方が径方向への絶縁性樹脂の充填が多いことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記固定子鉄心の上記ケースとの嵌合支持部は、他の部位より防錆塗装が少ないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記固定子鉄心の上記ケースとの嵌合支持部は、切削加工により他の部位より削られていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記コイルエンドの内周部には、別部材による壁を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
- 上記接着性を有する絶縁性樹脂は、その粘性係数は４００〜８００ｐａｓ、熱伝導率は２．０ｗ／ｍｋ以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車両用交流発電機。
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