JP2005051981A - Armature for rotary electric machines, and production of armature coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のスロットを有するコアと、前記複数のスロットのうち選択された一対のスロットに収容されるようにして角形導体を成形して成る複数の電機子コイルとを有する回転電機用電機子および電機子コイルの製造方法の改良に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine having a core having a plurality of slots and a plurality of armature coils formed by forming a rectangular conductor so as to be received in a pair of slots selected from the plurality of slots. The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a child and an armature coil.
占積率を増大せしめるために、略U字状もしくは略V字状に形成された角形導体をスロットに収容するようにしたものが、たとえば特許文献1等で既に知られている。
ところで、電機子コイルを回転電機たとえばオルタネータの発電コイルとして用いる場合に、電機子コイルのターン数と発電周波数は比例関係にあり、ターン数を自由に設定できるかどうかは、出力および発電開始回転数の設計に重要なファクターとなる。しかるに上記従来のものでは、ターン数を複数に設定したときには、一方のコイル端側での電気的な接続が不可避であり、その接続のためのスペースを確保する必要があるだけでなく、溶接等の接続工程が必要となる。 By the way, when the armature coil is used as a power generation coil of a rotating electric machine, for example, an alternator, the number of turns of the armature coil and the power generation frequency are in a proportional relationship. It becomes an important factor in the design of However, in the above-described conventional device, when the number of turns is set to a plurality, the electrical connection on one coil end side is unavoidable, and it is not only necessary to secure a space for the connection, but also welding, etc. Connection process is required.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電気的接続のためのスペース確保ならびに電気的接続作業を不要としつつ、電機子コイルのターン数を自由に設定し得るようにした回転電機用電機子を提供することを第1の目的とし、電機子コイルを適切に製造し得るようにした電機子コイルの製造方法を提供することを第2の目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a rotating electrical machine that can freely set the number of turns of an armature coil while eliminating the need for securing a space for electrical connection and electrical connection work. A first object is to provide an armature, and a second object is to provide a method of manufacturing an armature coil that can appropriately manufacture an armature coil.
上記第1の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、複数のスロットを有する電機子コアと、前記複数のスロットのうち選択された一対のスロットに収容されるようにして角形導体を成形して成る複数の電機子コイルとを有する回転電機用電機子において、前記電機子コイルは、一体に連なる角形導体の一部が前記スロットの深さ方向に積層されるようにして前記両スロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の両端を結ぶ一対のコイル端とを一体に有するようにして前記角形導体が巻回されて成り、前記両コイル端は、前記角形導体の積層方向を前記両コイル辺と同一として前記両コイル辺に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれて前記電機子コアから離反するように傾斜した一対の傾斜部分と、両傾斜部分での積層方向を相互に逆にするとともに両傾斜部分の位置が前記電機子コアの半径方向で相互にずれるようにしてねじれて両傾斜部分の他端間を結ぶとともに前記角形導体の積層方向を前記電機子コアの軸線方向にほぼ沿わせたねじれ連結部分とから成ることを特徴とする。 In order to achieve the first object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an armature core having a plurality of slots, and a rectangular conductor so as to be received in a pair of slots selected from the plurality of slots. A plurality of armature coils formed by molding a plurality of armature coils, wherein the armature coils are configured such that a part of a rectangular conductor integrally connected is laminated in the depth direction of the slot. The square conductor is wound so as to integrally have a pair of coil sides respectively accommodated in the slots and a pair of coil ends connecting both ends of the coil sides, and both the coil ends are formed by the square shape. A pair of slopes in which the conductors are laminated in the same direction as the coil sides, and one end is connected to each of the coil sides, and the conductors are inclined away from the armature core as they approach each other. And the laminating direction of the two inclined portions are reversed to each other, and the positions of the two inclined portions are twisted so as to be displaced from each other in the radial direction of the armature core, and the other ends of both inclined portions are connected. It is characterized by comprising a torsional coupling portion in which the lamination direction of the rectangular conductors is substantially along the axial direction of the armature core.
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、前記角形導体の巻き始め部および巻き終わり部を少なくとも有するとともに前記角形導体の一部の積層個数を偶数および奇数の一方とした第1コイル辺と、前記角形導体の一部の積層個数を偶数および奇数の他方とした第2コイル辺と、第2コイル辺と同一の積層個数で前記角形導体の一部を積層しつつ前記両コイル辺の両端を結ぶ一対のコイル端とを一体に備えるとともに前記角形導体の巻回方向が電機子コアの周方向に沿って交互に逆となるようにした複数の電機子コイルが、前記巻回方向が相互に逆となる一対の電機子コイルの第1および第2コイル辺を電機子コアの同一スロットに積層、収容するとともに各電機子コイルの第1コイル辺間を結ぶ渡り線を電機子コアの周方向に沿って該電機子コアの軸方向両端側に交互に振り分けるようにして、前記電機子コアに装着されることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the rectangular conductor has at least a winding start portion and a winding end portion, and the number of laminated portions of the rectangular conductor is even and odd. A first coil side which is one of the above, a second coil side where the number of laminated portions of the rectangular conductor is the other of the even and odd numbers, and a portion of the rectangular conductor which is the same number of laminated layers as the second coil side. A plurality of armatures that are integrally provided with a pair of coil ends that connect both ends of the coil sides while being laminated, and in which the winding direction of the rectangular conductors is alternately reversed along the circumferential direction of the armature core The coil stacks and accommodates the first and second coil sides of the pair of armature coils whose winding directions are opposite to each other in the same slot of the armature core, and between the first coil sides of each armature coil. Armature connecting the connecting wire As distributed alternately in the axial direction end side of the armature core along the circumferential direction of A, characterized in that it is attached to the armature core.
請求項3記載の発明は、上記請求項1または2記載の発明の構成に加えて、複数の前記電機子コイルと、それらの電機子コイル間を結ぶ渡り線とが、一体に連なって形成されることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, a plurality of the armature coils and a connecting wire connecting the armature coils are integrally formed. It is characterized by that.
請求項4記載の発明は、上記請求項1〜3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、ランデル型のロータと、該ロータのシャフトが回転自在に支承されるフロントおよびリヤブラケットと、前記ロータに固定される冷却用のファンとを備える回転電機の前記フロントおよびリヤブラケット間に前記電機子コアがステータコアとして挟持され、該電機子コアの内周に設けられる複数の前記スロットのうち選択された一対のスロットに前記コイル辺を収容するようにして前記電機子コイルが前記電機子コアに巻装されることを特徴とする。
In addition to the configuration of the invention described in any one of
上記第2の目的を達成するために、請求項5記載の発明は、請求項1または2記載の電機子コイルを製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部ならびに両直線部間を結ぶ一対の彎曲部を構成するようにして一平面内で角形導体を巻回して成る予備成形品を形成するステップと、前記両直線部のうち前記コイル辺に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加えるステップとを順次実行することを特徴とする。 In order to achieve the second object, according to a fifth aspect of the invention, in manufacturing the armature coil according to the first or second aspect, a pair of linear portions extending in parallel to each other and the linear portions are connected. Forming a preform formed by winding a rectangular conductor in one plane so as to form a pair of bent portions, and holding the portion corresponding to the coil side of the straight portions. And sequentially applying the forces in the directions perpendicular to the one plane in a direction perpendicular to each other.
請求項6記載の発明は、請求項3記載の電機子コイルを製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部および両直線部間を結ぶ一対の彎曲部を構成するようにして一平面内で角形導体を同一方向に巻回して成る複数の予備成形部ならびに前記各予備成形部間を一体に結ぶ複数の連結部を備える予備成形品を準備する第1のステップと、前記各予備成形部が備える両直線部のうち前記コイル辺に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部で電機子コイルをそれぞれ構成するとともに複数の前記連結部で渡り線をそれぞれ構成するようにして前記予備成形品を塑性加工する第2のステップとを順次実行することを特徴とする。 According to the sixth aspect of the present invention, in manufacturing the armature coil according to the third aspect, a pair of straight portions extending in parallel with each other and a pair of curved portions connecting the two straight portions are formed in one plane. A first step of preparing a pre-formed product comprising a plurality of pre-formed parts formed by winding a rectangular conductor in the same direction and a plurality of connecting parts integrally connecting the pre-formed parts; and each pre-formed part The armatures in the plurality of preformed portions are configured to simultaneously apply forces in directions perpendicular to the one plane to the holding portion while holding a portion corresponding to the coil side of both linear portions included in A second step of plastically processing the preform is configured by sequentially forming coils and forming crossovers by the plurality of connecting portions.
さらに請求項7記載の発明は、請求項3記載の電機子コイルを製造するにあたり、内周側の巻き始め部および外周側の巻き終わり部を有する第1直線部、第1直線部と平行に延びる第2直線部および両直線部間を結ぶ一対の彎曲部を有するようにして一平面内で角形導体を巻回して成る複数の予備成形部、ならびに前記角形導体の巻回方向が相互に逆である予備成形部の前記巻き始め部および前記巻き終わり部間を一体に結ぶようにして複数の前記予備成形部を連結する複数の連結部を備える予備成形品を準備する第1のステップと、前記各予備成形部が備える第1および第2直線部のうち前記第1および第2コイル辺に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部で電機子コイルをそれぞれ構成するとともに複数の前記連結部で渡り線をそれぞれ構成するようにして前記予備成形品を塑性加工する第2のステップとを順次実行することを特徴とする。
Furthermore, when manufacturing the armature coil according to
上記請求項1記載の発明によれば、角形導体を巻回して電機子コイルが構成されるので、電気的接続のためのスペースを確保することを不要とするとともに電気的接続作業を不要として、ターン数を自由に設定することが可能であり、相互に隣接するスロットに一方のコイル辺が収容される電機子コイル同士のコイル端では、前記傾斜部分が相互に干渉することを回避してスロットの長手方向に間隔をあけて配置されるとともにねじれ連結部分がスロット配列方向に間隔をあけて配置されることになり、しかもねじれ連結部分での角形導体の積層方向がコイル辺での積層方向と90度異なるので、前記スロット配列方向に沿う前記ねじれ連結部分の幅は一定であり、ターン数の多少にかかわらずコイル端同士の相互干渉を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the armature coil is configured by winding the rectangular conductor, it is not necessary to secure a space for electrical connection and electrical connection work is unnecessary. It is possible to freely set the number of turns, and at the coil ends of the armature coils in which one coil side is accommodated in the mutually adjacent slots, the slots avoid the interference of the inclined portions with each other. And the torsional coupling portions are arranged at intervals in the slot arrangement direction, and the lamination direction of the rectangular conductors at the torsional coupling portion is the lamination direction at the coil side. Since the difference is 90 degrees, the width of the twisted connection portion along the slot arrangement direction is constant, and mutual interference between coil ends can be prevented regardless of the number of turns. .
また上記請求項2記載の発明によれば、同一スロットに第1および第2コイル辺が積層、収容される電機子コイル同士での角形導体の巻回方向は相互に逆であるので、同一スロット内での第1および第2コイル辺における電流の流れ方向は同一であり、コイル端同士の相互干渉を回避しつつ電機子コアのコンパクト化を可能としてターン数を増大することが可能となり、また同一スロットに収容される第1および第2コイル辺の積層個数が(偶数+奇数)であるので、ターン数を奇数に設定することが可能となる。しかも渡り線で接続される巻き始め部および巻き終わり部間の長さは、各電機子コイルにおける第1および第2コイル辺間の長さに対応するものであるので渡り線の長さは短くてすみ、その上、電機子コアの軸方向両端側に交互に振り分けて渡り線が配置されるので、渡り線を配置するスペースを確保することも容易となる。 According to the second aspect of the present invention, the winding directions of the rectangular conductors between the armature coils in which the first and second coil sides are stacked and accommodated in the same slot are opposite to each other. The direction of current flow in the first and second coil sides is the same, and the armature core can be made compact while avoiding mutual interference between the coil ends, and the number of turns can be increased. Since the number of stacked first and second coil sides accommodated in the same slot is (even number + odd number), the number of turns can be set to an odd number. In addition, since the length between the winding start portion and the winding end portion connected by the jumper wire corresponds to the length between the first and second coil sides in each armature coil, the length of the jumper wire is short. In addition, since the connecting wires are alternately arranged on both end sides in the axial direction of the armature core, it is easy to secure a space for arranging the connecting wires.
上記請求項3記載の発明によれば、複数の電機子コイル同士を電気的に接続する手間を省くことができ、組付け作業工数を低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to save labor for electrically connecting a plurality of armature coils, and to reduce the number of assembling work steps.
上記請求項4記載の発明によれば、角形導線を用いて発電コイルを構成するようにしたオルタネータにおいて、コイル端同士の相互干渉を防止しつつ発電コイルのターン数を自由に設定することができ、各コイル端のねじれ連結部分がスロット配列方向に間隔をあけて配置されることによって、冷却ファンによって生じる冷却風が各電機子コイルのコイル端間で良好に流通するようにして、冷却効率を高くすることができる。しかも複数の電機子コイルと、各電機子コイル間を結ぶ渡り線とが、一体に連なって形成されるようにした場合には、オルタネータの組付け作業工数を低減することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, in the alternator configured to form the power generation coil using the rectangular conductive wire, the number of turns of the power generation coil can be freely set while preventing mutual interference between the coil ends. By arranging the torsional coupling portions at the ends of the coils at intervals in the slot arrangement direction, the cooling air generated by the cooling fan can be circulated between the coil ends of the armature coils to improve the cooling efficiency. Can be high. Moreover, when the plurality of armature coils and the connecting wires connecting the armature coils are integrally formed, the number of assembling steps for the alternator can be reduced.
上記請求項5記載の発明によれば、一対の傾斜部分と、両傾斜部分間を結ぶねじれ連結部分とから成るコイル端を有する電機子コイルを簡単に製造することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to easily manufacture an armature coil having a coil end composed of a pair of inclined portions and a twisted connecting portion connecting the two inclined portions.
上記請求項6記載の発明によれば、角形導体の巻回方向を同一とした複数の電機子コイルと、それらの電機子コイルを一体に結ぶ複数の渡り線とを同時にかつ容易に形成することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to simultaneously and easily form a plurality of armature coils having the same winding direction of the rectangular conductors and a plurality of jumper wires integrally connecting the armature coils. Can do.
さらに上記請求項7記載の発明によれば、角形導体の巻回方向を交互に逆として並ぶ複数の電機子コイルと、それらの電機子コイルを一体に結ぶ複数の渡り線とを同時にかつ容易に形成することができる。 Further, according to the seventh aspect of the present invention, a plurality of armature coils arranged with the winding directions of the rectangular conductors alternately reversed, and a plurality of jumper wires integrally connecting the armature coils can be easily and simultaneously performed. Can be formed.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図8は本発明の第1実施例を示すものであり、図1はオルタネータの縦断側面図、図2はステータの一部切欠き正面図、図3は図2の3矢視方向から見た一部切欠き側面図、図4はコイルユニットの構成を示す周方向展開図、図5は単一相のコイルユニットを電機子コアに装着した状態での図3の5矢視方向から見た図、図6は単一相のコイルユニットを電機子コアに装着した状態での図3の6矢視方向から見た図、図7は電機子コイルの製造方法を説明するための斜視図、図8はコイルユニットを製造するための予備成形品の斜視図である。
1 to 8 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal side view of an alternator, FIG. 2 is a partially cutaway front view of a stator, and FIG. 3 is a direction of
先ず図1において、回転電機であるオルタネータ25Aは、トラック等の自動車に搭載されるものであり、ランデル型のロータ26Aと、該ロータ26Aのシャフト27Aが回転自在に支承されるフロントブラケット28Aおよびリヤブラケット29Aと、リヤブラケット29Aに固定的に支持される励磁コア30Aと、前記ロータ26Aを磁化するようにして励磁コア30Aに巻装される励磁コイル31Aと、前記ロータ26Aに固定される冷却用のファン32Aと、前記フロントおよびリヤブラケット28A,29A間に挟持される電機子としてのステータ10とを備える。
First, in FIG. 1, an
ロータ26Aは、複数個の爪状磁極33a…を周方向等間隔に有する第1ロータコア33と、第1ロータコア33が備える複数の爪状磁極33a…間に配置される複数個の爪状磁極34a…を周方向等間隔に有する第2ロータコア34とが、リング状に結合されるとともにシャフト27Aに固定されて成るものである。フロントおよびリヤブラケット28A,29Aの中心部には円筒状のボス部35,36が同軸に設けられており、リヤブラケット29Aのボス部36にはシャフト27Aの一端が軸受37を介して回転自在に支承される。またシャフト27Aの他端はフロントブラケット28Aのボス部35を貫通して外方に突出されており、ボス部35およびシャフト27A間に軸受38が設けられる。
The
フロントブラケット28Aの外方でロータ26Aのシャフト27Aには冷却用のファン32Aが固定され、フロントブラケット28Aには冷却用のファン32Aによって生じる冷却風を流通させるための複数の空気流通孔39…が設けられ、リヤブラケット29Aにも、前記冷却風を流通させるための複数の空気流通孔(図示せず)が設けられる。
A
また前記冷却ファン32Aよりも外方でシャフト27Aの他端にはプーリ40が固定され、図示しないエンジンからの動力を伝達する無端状のベルト(図示せず)が該プーリ40に巻掛けられる。
A
リヤブラケット29Aには、そのリヤブラケット29Aの外面との間に収納室41を形成するようにしてカバー42Aが取付けられる。収納室41内には、相互に間隔をあけてリヤブラケット29Aに固定される一対のヒートシンク43,44、それらのヒートシンク43,44に複数ずつ取付けられるダイオード45…,46…から成る整流器47、ならびにリヤブラケット29Aに固定されるレギュレータ48等が収納される。またカバー42Aには、複数の空気流通孔49…が設けられる。
A
リヤブラケット29Aの内面側には、ロータコア33,34内に挿入される円筒状の励磁コア30Aが複数のねじ部材50…で固定されており、この励磁コア30Aに励磁コイル31Aが巻装される。
On the inner surface side of the
図2および図3を併せて参照して、ステータ10は、電機子コアとしてのステータコア11に、電気角が30度ずれた3相2回路を構成するようにしてU相、V相およびW相のコイルユニット12U…,12V…,12W…が二組装着されて成るものであり、ステータコア11は、複数本の通しボルト51…で相互に締結されるフロントおよびリヤブラケット28A,29A間に挟持され、円筒状のヨーク部11aと、略T字状に形成されて前記ヨーク部11aの内周から突出される複数個の突極部11b,11b…とを一体に有して、多数枚の磁性鋼板を積層することにより構成され、各突極部11b,11b…間にはスロット13,13…が形成される。而して前記突極部11b,11b…の個数は、たとえば96個,72個,60個,48個,36個または30個であり、その突極部11b,11b…と同一個数のスロット13,13…が前記ヨーク部11aの内周に形成される。
Referring to FIGS. 2 and 3 together, the
このようなオルタネータ25Aでは、シャフト27Aの回転に応じて各コイルユニット12U,12V,12Wに交流起電力が生じ、その交流起電力が整流器47で直流に整流され、さらにレギュレータ48で電圧調整された直流電力が、たとえばバッテリの充電電力としてオルタネータ25Aから出力される。
In such an
図4を併せて参照して、U相のコイルユニット12Uは、ステータコア11が備える複数個のスロット13,13…のうち選択された一対ずつ複数組のスロット13,13…に収容される複数の電機子コイル14,14…が渡り線15…で相互に結ばれて成るものであり、ステータコア11の周方向に沿って各スロット13,13…にS1〜S72の番号を付したときに、たとえばS1,S7;S13,S19;S25,S31;S37,S43;S49,S55;S61,S67の番号が付されたスロット13,13…に、前記各電機子コイル14,14…が収容される。
Referring also to FIG. 4, the
図5および図6を併せて参照して、電機子コイル14は、前記スロット13,13にそれぞれ収容される一対のコイル辺16,16と、それらのコイル辺16,16の両端を結ぶ一対のコイル端17,17とを一体に有するようにして、横断面長方形状に形成されるとともに外面全面に絶縁処理が施された角形導体18を、ターン数をたとえば「3」として一体に連なるように巻回して成るものであり、重ね巻きモジュールを形成する。
Referring to FIGS. 5 and 6 together, the
而して両コイル辺16…では、前記角形導体18の一部がスロット13の深さ方向に積層される。また前記コイル端17…は、前記コイル辺16,16に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれてステータコア11から離反するように傾斜した一対の傾斜部分17a,17aと、それらの傾斜部分17a,17aの他端間を結ぶねじれ連結部分17bとから成る。しかも前記両傾斜部分17a,17aでの角形導体18の積層方向は、それらの傾斜部分17a,17aに連なるコイル辺16,16の積層方向と同一であるのであるが、前記ねじれ連結部分17bは、両傾斜部分17a,17aでの積層方向を相互に逆方向とするとともに両傾斜部分17a,17aの位置がステータコア11の半径方向で相互にずれるようにして略180度ねじれており、ねじれ連結部分17bでの角形導体18の積層方向は、その両側の傾斜部分17a,17aの積層方向すなわちコイル辺16,16の積層方向とは略90度異なって、ステータコア11の軸線方向にほぼ沿っている。
Thus, at both
このような電機子コイル14…は、図4で示したように、一対の電機子コイル14,14の一方のコイル辺16,16が同一のスロット13に収容されるようにしてステータコア11に装着され、それによりU相のコイルユニット12Uが構成される。
Such armature coils 14 are attached to the
ところで一対の電機子コイル14,14の一方のコイル辺16,16を同一スロット13に収容することでターン数を各電機子コイル14…のターン数の2倍としたコイルユニット12Uを構成するのは、比較的多くのターン数を得るようにしてもステータコア11の半径方向に沿うコイル端17…の集合部分の厚みを比較的小さく維持するためである。すなわち図5および図6で示すように、単一の電機子コイル14のコイル端17におけるねじれ連結部分17bを、ステータコア11の半径方向にほぼ沿うように配置することができるので、一対の電機子コイル14,14の一方のコイル辺16,16を同一のスロット13に収容することでU相のコイルユニット12Uのターン数を増大しても、前記ねじれ連結部分17b…をステータコア11の周方向に隣接配置することが可能であり、コイル端17…同士の干渉を回避しつつステータコア11のコンパクト化が可能となるのである。
By the way, by accommodating one
またV相およびW相のコイルユニット12V,12Wも、上記U相のコイルユニット12Uと同様にして、複数の電機子コイル14…がステータコア11に装着されることによって構成され、二組の各コイルユニット12U…,12V…,12W…が、コイル辺16,16を収容するスロット13,13の位置をステータコア11の周方向に順次ずらせるようにしてスタータコア11に装着されることにより、3相2回路が構成される。
Similarly, the V-phase and W-
電機子コイル14を製造するにあたっては、図7(a)で示す予備成形品19を準備する第1のステップと、その予備成形品19の一部を塑性変形させる第2のステップとを実行するものであり、第1のステップでの予備成形品19は、相互に平行に延びる一対の直線部20,20ならびに両直線部20,20間を結ぶ一対の彎曲部21,21を構成するようにして一平面内で角形導体18を巻回して成るものである。
In manufacturing the
また第2のステップでは、予備成形品19が備える両直線部20,20のうち前記コイル辺16,16に対応する部分(図7の鎖線で示す範囲)を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を矢印のように加えるものであり、前記両直線部20,20のうち前記コイル辺16,16に対応する部分を除く部分と、前記両彎曲部21,21とが、コイル端17,17を形成するように塑性変形することにより、図7(b)で示すように、電機子コイル14が製造される。
In the second step, the part corresponding to the coil sides 16 and 16 (the range indicated by the chain line in FIG. 7) of both the
ところで、各コイルユニット12U,12V,12Wをそれそれ構成する複数の電機子コイル14…間を結ぶ渡り線15…は、各電機子コイル14…と一体に連なって形成されるものであり、そのような複数の渡り線15…および複数の電機子コイル14…を製造するにあたっては、図8で示すように、図7で示した複数の予備成形品19…に対応した予備成形部19′…と、角形導体18の巻回方向を同一とした複数の予備成形部19′…間を一体に結ぶ連結部22…とを備える予備成形品23を準備し、図7を参照して説明した製造方法に準じて複数の予備成形部19′…を同時に塑性変形させる。
By the way, the connecting
すなわち一平面内で角形導体18を同一方向に巻回して成る複数の予備成形部19′…ならびに各予備成形部19′…間を一体に結ぶ複数の連結部22…を備える予備成形品23を準備する第1のステップと、各予備成形部19′…が備える両直線部20,20のうちコイル辺16,16に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部19′で電機子コイル14…をそれぞれ構成するとともに複数の連結部22…で途中が略180度反転した渡り線15…をそれぞれ構成するようにして予備成形品23を塑性加工する第2のステップとを順次実行する。
That is, a
ところで、電機子コイル14…を、それらの電機子コイル14…のコイル辺16,16…をステータコア11のスロット13,13…のうち選択された一対ずつ複数組のスロット13,13…に収容するようにしてステータコア11に装着する前に、ステータコア11の各突極部11b,11b…の先端部は図2の鎖線で示すように各スロット13,13…を開放した形状になっており、各スロット13,13…へのコイル辺16,16…の挿入後に、突極部11b,11b…の先端部はスロット13,13…を閉じるようにして略T字状となるように塑性変形される。
By the way, the armature coils 14 are accommodated in a plurality of sets of
次にこの第1実施例の作用について説明すると、電機子コイル14は、一体に連なる角形導体18の一部がスロット13の深さ方向に積層されるようにして一対のスロット13,13にそれぞれ収容される一対のコイル辺16,16と、それらのコイル辺16,16の両端を結ぶ一対のコイル端17,17とを一体に有するようにして角形導体18が巻回されて成るものであるので、両コイル端17,17の一方側で電気的接続のためのスペースを確保することを不要とするとともに電気的接続作業を不要として、ターン数を自由に設定することが可能である。
Next, the operation of the first embodiment will be described. The
また両コイル端17…は、角形導体18の積層方向をコイル辺16,16と同一として両コイル辺16,16に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれてステータコア11から離反するように傾斜した一対の傾斜部分17a,17aと、両傾斜部分17a,17aでの積層方向を相互に逆にするとともに両傾斜部分17a,17aの位置がステータコア11の半径方向で相互にずれるように略180度ねじれるようにして両傾斜部分17a,17aの他端間を結ぶとともに角形導体18の積層方向を前記両傾斜部分17a,17aとは90度異ならせるようにしてステータコア11の軸線方向にほぼ沿わせたねじれ連結部分17bとから成るものである。
The coil ends 17 are arranged so that the
したがって相互に隣接するスロット13,13に一方のコイル辺16,16が収容される電機子コイル14,14同士のコイル端17,17では、前記傾斜部分17a,17a…が相互に干渉することを回避してスロット13,13の長手方向に間隔をあけて配置されるとともにねじれ連結部分17bがスロット配列方向(ステータコア11の周方向)に間隔をあけて配置されることになり、しかもねじれ連結部分17bでの角形導体18の積層方向がコイル辺16での積層方向と90度異なるので、前記スロット配列方向に沿う前記ねじれ連結部分17bの幅は一定であり、ターン数の多少にかかわらずコイル端17,17同士の相互干渉を防止することができる。
Therefore, at the coil ends 17 and 17 of the armature coils 14 and 14 in which the coil sides 16 and 16 are accommodated in the
また複数の電機子コイル14…と、それらの電機子コイル14…間を結ぶ渡り線15…とが、一体に連なって形成されるので、複数の電機子コイル14…同士を電気的に接続する手間を省くことができ、組付け作業工数を低減することができる。
Further, since the plurality of armature coils 14 and the connecting
しかも前記電機子コイル14は、ランデル型のロータ26Aと、該ロータ26Aのシャフト27Aが回転自在に支承されるフロントおよびリヤブラケット28A,29Aと、ロータ26Aに固定される冷却用のファン32Aとを備えるオルタネータ25Aにおいて、フロントおよびリヤブラケット28A,29A間に挟持されるステータコア11に、そのステータコア11の内周に設けられる複数のスロット13,13…のうち選択された一対のスロット13,13にコイル辺16,16を収容するようにして巻装されるものであるので、角形導線を用いて発電コイルを構成するようにしたオルタネータ25Aにおいて、コイル端17…同士の相互干渉を防止しつつ電機子コイル14…すなわち発電コイルのターン数を自由に設定することができ、各コイル端17…のねじれ連結部分17b…がスロット配列方向に間隔をあけて配置されることによって、冷却用のファン32Aによって生じる冷却風が各電機子コイル14…のコイル端16…間で良好に流通するようにして、冷却効率を高くすることができる。
Moreover, the
また複数の電機子コイル14…と、各電機子コイル…間を結ぶ渡り線15…とが、一体に連なって形成されているので、オルタネータ25Aの組付け作業工数を低減することができる。
Further, since the plurality of armature coils 14 and the connecting
さらに電機子コイル14を製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部20,20ならびに両直線部20,20間を結ぶ一対の彎曲部21,21を構成するようにして一平面内で角形導体18を巻回して成る予備成形品19を形成する第1のステップと、前記両直線部20,20のうち前記コイル辺16,16に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加える第2のステップとを順次実行するので、両直線部20,20のうちコイル辺16,16に対応する部分を除く部分と、両彎曲部21,21とが、コイル端17,17を形成するように塑性変形して電機子コイル14が製造されることになり、一対の傾斜部分17a,17aと、両傾斜部分17a,17a間を結ぶねじれ連結部分17bとから成るコイル端17,17を有する電機子コイル14を簡単に製造することができる。
Further, when the
しかも複数の電機子コイル14…および各電機子コイル14…間を結ぶ複数の渡り線15…とを一体に有するコイルユニット12U,12V,12Wを製造するにあたっては、図7で示した複数の予備成形品19…に対応した予備成形部19′…と、角形導体18の巻回方向を同一とした複数の予備成形部19′…間を一体に結ぶ連結部22…とを備える予備成形品23を準備する第1のステップと、各予備成形部19′…が備える両直線部20,20のうちコイル辺16,16に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部19′で電機子コイル14…をそれぞれ構成するとともに複数の連結部22…で渡り線15…をそれぞれ構成するようにして予備成形品23を塑性加工する第2のステップとを順次実行するものであり、これにより複数の電機子コイル14…と、それらの電機子コイル14…間を一体に結ぶ渡り線15…とを同時にかつ容易に製造することが可能である。
In addition, when manufacturing the
図9は本発明の第2実施例を示すものであり、上記第1実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。 FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention, and parts corresponding to the first embodiment are given the same reference numerals.
オルタネータ25Bは、ランデル型のロータ26Bと、該ロータ26Bのシャフト27Bが回転自在に支承されるフロントブラケット28Bおよびリヤブラケット29Bと、フロントブラケット28Bに固定的に支持される励磁コア30Bと、前記ロータ26Bを磁化するようにして励磁コア30Bに巻装される励磁コイル31Bと、前記ロータ26Bに固定される冷却用のファン32B,52と、前記フロントおよびリヤブラケット28B,29B間に挟持される電機子としてのステータ10とを備える。
The
ロータ26Bのシャフト27Bは、フロントおよびリヤブラケット28B,29Bの中心部に回転自在に支承され、フロントブラケット28Bの外方でシャフト27Bには冷却用のファン32Bが固定されるとともにプーリ40が固定され、フロントブラケット28Bには冷却用のファン32B,52によって生じる冷却風を流通させるための複数の空気流通孔(図示せず)が設けられ、リヤブラケット29Bにも、前記冷却風を流通させるための複数の空気流通孔53…が設けられる。
The
リヤブラケット29Bにはカバー42Bが取付けられ、整流器47およびレギュレータ48等がリヤブラケット29Bにはカバー42B間に収納され、複数の空気流通孔54…がカバー42Bに設けられる。
A
ステータ10の一部を構成するステータコア11は、複数本の通しボルト55…で相互に締結されるフロントおよびリヤブラケット28B,29B間に挟持され、そのステータコア11にU相、V相およびW相のコイルユニット12U,12V,12Wが装着されることでステータ10が構成される。
The
しかもロータ26Bのリヤブラケット29B側に臨む面には冷却用のファン52が固定されており、シャフト27Bの回転に応じてファン52によってカバー42Bの外部から空気流通孔53…,54…を経てリヤブラケット29Bの内方に吸引された空気はステータ10側に流れる。またシャフト27Bの回転に応じて他のファン32Bも回転するので、ステータ10を流通した空気はフロントブラケット28Bの空気流通孔を経てフロントブラケット28Bの外方に導出される。
In addition, a cooling
この第2実施例によっても上記第1実施例と同様の効果を奏することができ、しかも冷却用のファン32B,52によって生じる冷却風を、各電機子コイル14…のコイル端16…間でより有効に流通させるようにして、冷却効率をより高くすることができる。
According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the cooling air generated by the cooling
図10〜図17は本発明の第3実施例を示すものであり、図10はステータの部分正面図、図11は図10の11矢視図、図12は単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図11の12矢視図、図13は単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図11の13矢視図、図14は図12の14矢視方向から見てステータコアを透視した図、図15は単一相のコイルユニットの斜視図、図16は各相のコイルユニットの構成を示す周方向展開図、図17はコイルユニットを成形するための予備成形品の斜視図である。
10 to 17 show a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a partial front view of the stator, FIG. 11 is a view taken in the direction of
先ず図10および図11において、ステータ60は、電機子コアとしてのステータコア61に、第1の組である3相のU1相、V1相およびW1相のコイルユニット62U1,62V1,62W1と、第2の組である3相のU2相、V2相およびW2相のコイルユニット62U2,62V2,62W2とが電気角を30度ずらせた3相2回路を構成するようにして装着されて成るものであり、ステータコア61は、円筒状のヨーク部61aと、略T字状に形成されて前記ヨーク部61aの内周から突出される複数個の突極部61b,61b…とを一体に有して、多数枚の磁性鋼板を積層することにより構成され、各突極部61b,61b…間にはスロット63,63…が形成される。而して前記突極部62b,62b…の個数は、たとえば96個であり、その突極部61b,61b…と同一個数のスロット63,63…が前記ヨーク部61aの内周に形成される。
First, in FIG. 10 and FIG. 11, a
図12〜図15を併せて参照して、U1相のコイルユニット62U1は、ステータコア61が備える複数個のスロット63,63…のうち選択された一対ずつ複数組のスロット63,63…に収容される複数の電機子コイル64,64…が渡り線65…で相互に結ばれて成るものである。
12 to 15 together, the U1-phase coil unit 62U1 is accommodated in a plurality of sets of
電機子コイル64は、前記スロット63,63にそれぞれ収容される第1および第2コイル辺66,67と、それらのコイル辺66,67の両端を結ぶ一対のコイル端68,68とを一体に有するようにして、横断面長方形状に形成されるとともに外面全面に絶縁処理が施された角形導体18を巻回して成るものであり、第1および第2コイル辺66,67では、角形導体18の一部がスロット63,63の深さ方向に積層される。
The
しかも第1コイル辺66は、角形導体18の巻き始め部66aおよび巻き終わり部66bを少なくとも有するとともに角形導体18の一部の積層個数を偶数および奇数の一方とするものであり、この第3実施例では積層個数が偶数の「4」である。また第2コイル辺67は、角形導体18の一部の積層個数を偶数および奇数の他方とするものであり、この第3実施例では奇数の「3」である。さらに前記両コイル端68,68の積層個数は第2コイル辺67と同一であり、この第3実施例では「3」である。
In addition, the
また前記コイル端68…は、前記両コイル辺66,67に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれてステータコア61から離反するように傾斜した一対の傾斜部分68a,68aと、それらの傾斜部分68a,68aの他端間を結ぶねじれ連結部分68bとから成る。しかも前記両傾斜部分68a,68aでの角形導体18の積層方向は、それらの傾斜部分68a,68aに連なる前記両コイル辺66,67の積層方向と同一であるのであるが、前記ねじれ連結部分68bは、両傾斜部分68a,68aでの積層方向を相互に逆方向とするとともに両傾斜部分68a,68aの位置がステータコア61の半径方向で相互にずれるようにして略180度ねじれており、ねじれ連結部分68bでの角形導体18の積層方向は、その両側の傾斜部分68a,68aの積層方向すなわちコイル辺66,67の積層方向とは略90度異なっており、ステータコア61の軸方向に角形導体18が積層された状態となる。
The coil ends 68 are connected to the coil sides 66 and 67 at one end and a pair of
このような電機子コイル64…は、ステータコア61の周方向に沿って角形導体18の巻回方向が交互に逆となるようにして渡り線65…で一体に連なるものであり、巻回方向を相互に逆とした一対の電機子コイル64,64の第1および第2コイル辺66,67が同一スロット63に積層、収容されるとともに、各電機子コイル64…の第1コイル辺66…間を結ぶ渡り線65…がステータコア61の周方向に沿って該ステータコア61の軸方向両端側に交互に振り分けられるようにして、前記ステータコア61に装着され、それによりU1相のコイルユニット62U1が構成される。而して前記渡り線65…の中間部は、該渡り線65…が巻回方向を相互に逆とした電機子コイル64…同士を結ぶものであるので、略180度ねじれるように形成され、重ね巻きモジュールの反転方式となる。
Such armature coils 64 are integrally connected with the connecting
また第1の組のV1相およびW1相のコイルユニット62V1,62W1、ならびに第2の組のU2相,V2相およびW2相のコイルユニット62U2,62V2,62W2も、第1の組の上記U1相のコイルユニット62U1と同様にして、複数の電機子コイル64…がステータコア61に装着されることによって構成される。
The first set of V1 and W1 phase coil units 62V1 and 62W1 and the second set of U2, V2 and W2 phase coil units 62U2, 62V2 and 62W2 are also included in the first set of the U1 phase. In the same manner as the coil unit 62
しかも両組のコイルユニット62U1,62V1,62W1;62U2,62V2,62W2は、各スロット63,63…にステータコア61の周方向に沿ってS1〜S96の番号を順に付したときに、図16で示すようにしてステータコア61に装着されるものであり、相互に異なる組の同一相同士ではコイル辺66,67…を収容するスロット63,63…の位置をステータコア61の周方向に1つずつずらせるようにしてスタータコア11にコイルユニット62U1,62V1,62W1;62U2,62V2,62W2が装着され、3相2回路を構成すべく両組のコイルユニット62U1,62V1,62W1;62U2,62V2,62W2が中性点N1,N2を構成するように接続される。
Moreover, both sets of coil units 62U1, 62V1, 62W1; 62U2, 62V2, 62W2 are shown in FIG. 16 when the
電機子コイル64を製造するにあたっては、図17で示す予備成形品69を準備する第1のステップと、その予備成形品69を塑性変形させる第2のステップとを実行するものであり、第1のステップでの予備成形品69は、複数のコイル成形部70…と、それらのコイル成形部70…部間を結ぶ彎曲した連結部71…とを一体に備える。
In manufacturing the
コイル成形部70は、内周側の巻き始め部72aおよび外周側の巻き終わり部72bを有する第1直線部72と、第1直線部72と平行に延びる第2直線部73と、両直線部72,73間を結ぶ一対の彎曲部74,74とを有するようにして一平面内で角形導体18を巻回して成るものであり、電機子コイル64に対応した形状に形成される。しかも角形導体18の巻回方向が交互に逆となる複数のコイル成形部70…が複数の前記連結部71…で相互に結ばれるようにして予備成形品69が構成されるものであり、1つのコイル成形部70における巻き始め部72aと、そのコイル成形部70に連なる他のコイル成形部70における巻き終わり部72bとを一体に結ぶ連結部71…は、交互に反対側に配置されることになる。
The
第2のステップでは、コイル成形部70…が備える第1および第2直線部72,73のうち前記電機子コイル64の第1および第2コイル辺66,67に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加えるものであり、第1および第2直線部72,73のうち第1および第2コイル辺66,67に対応する部分を除く部分と、前記両彎曲部74,74とが、コイル端68,68を形成するように塑性変形するとともに前記連結部71で渡り線65を形成するようにして、一体に連なる複数の電機子コイル64…および複数の渡り線65…を同時にかつ容易に形成することができる。
In the second step, the portions corresponding to the first and second coil sides 66 and 67 of the
この第3実施例によれば、上記第1実施例で得られる作用、効果に加えて次のような作用、効果を得ることができる。すなわち同一スロット63に第1および第2コイル辺66,67が積層、収容される電機子コイル64,64同士での角形導体18の巻回方向が相互に逆であるので、同一スロット63内での第1および第2コイル辺66,67における電流の流れ方向は同一であり、コイル端68…同士の相互干渉を回避しつつステータコア61のコンパクト化を可能として、ターン数を増大することが可能となり、また同一スロット63に収容される第1および第2コイル辺66,67の積層個数が(偶数+奇数)であるので、ターン数を奇数に設定することが可能となる。しかも渡り線65…がステータコア61の軸方向両端側に交互に振り分けて配置されるので、渡り線65…を配置するスペースを確保することも容易となる。
According to the third embodiment, the following operations and effects can be obtained in addition to the operations and effects obtained in the first embodiment. That is, the winding directions of the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is.
10・・・電機子としてのステータ
11,61・・・電機子コアとしてのステータコア
13,63・・・スロット
14,64・・・電機子コイル
15,65・・・渡り線
16,66,67・・・コイル辺
17,68・・・コイル端
17a,68a・・・傾斜部分
17b,68b・・・ねじれ連結部分
18・・・角形導体
19,69・・・予備成形品
19′,70・・・予備成形部
20,72,73・・・直線部
21,74・・・彎曲部
22,71・・・連結部
25A,25B・・・回転電機としてのオルタネータ
26A,26B・・・ロータ
27A,27B・・・シャフト
28A,28B・・・フロントブラケット
29A,29B・・・リヤブラケット
32A,32B,52・・・冷却用のファン
66a,72a・・・巻き始め部
66b,72b・・・巻き終わり部
10 ...
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