JP2006304436A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 導体セグメントで固定子巻線を形成した車両用交流発電機において、固定子巻線の冷却性を向上した車両用交流発電機を提供する。
【解決手段】 固定子巻線２３に複数ある接合部のうち少なくとも一の接合部３０１は、先端部のみにあるのではなく、先端部から軸方向に延伸しており、延伸した形状の接合部の接合面積Ｓ１は、導体セグメントの導体断面積Ｓ２の１．５倍以上となっている。これにより、コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄは、発熱量の増加を抑えた放熱フィンとして機能し、固定子巻線２３の冷却性が向上する。
【選択図】 図６

Description

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。

車両用交流発電機に用いられる固定子として、複数の導体セグメントを接合することにより形成された巻線を有するものが従来から知られている。例えば、ＷＯ９２／０６５２７には、Ｕ字状の複数の導体セグメントを固定子鉄心の一方の端面側から挿入した後に、反挿入側の先端部同士を接合することにより巻線が形成された固定子が開示されている。この固定子は、連続した導体を巻いて巻線を構成する場合に比べて、固定子鉄心のスロットにおける導体の占積率を向上することができるので、結果として巻線を低抵抗化して巻線における発熱を低減することが可能となる。また、導体セグメントを用いることにより規則的に配置された巻線が形成しやすいという特徴もある。これによりコイルエンドの干渉を低減すると共にコイルエンドにおける冷却風の流通を効率化できるので、コイルエンドの長さを短くすることができ、さらなる低抵抗化（発熱の低減）を図ることができる。

また、特許第３４５６１４０号公報では、固定子鉄心に巻装された固定子巻線がコイルエンドにおいて静翼形状に形成されており、固定子巻線の冷却性向上が図られている。
ＷＯ９２／０６５２７ 特許第３４５６１４０号公報

ＷＯ９２／０６５２７で開示されているように固定子巻線として導体セグメントを用いた場合、上述の効果により小型で高出力な車両用交流発電機が実現可能である。しかし、このような車両用交流発電機であっても、更なる高出力化を達成するためには、固定子巻線の冷却性向上が必要となってくる。そこで、導体セグメントのコイルエンド部に放熱用のフィンを形成することで、コイルエンド部を効率的に冷却することが考えられる。

しかし、特許第３４５６１４０号公報に開示されているような導体セグメントの先端部のみを接合している固定子巻線において、接合部側の導体セグメントを固定子鉄心の軸方向端面から長く突出させて放熱フィンとした場合には、放熱性は向上するものの、かえって導体セグメントの長さが長くなることで電気抵抗の増加を招いてしまう。この電気抵抗の増加により発熱量も増加するため、せっかく放熱フィンによる放熱性向上を図っても固定子巻線の温度は下がらないという問題があった。更には、銅損の増加により駆動トルクが上昇し、発電効率が低下してしまうといった問題も生じる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、導体セグメントで固定子巻線を形成した車両用交流発電機において、固定子巻線の冷却性を向上することにある。

上記目的を達成すべく、請求項１に記載の車両用交流発電機は、複数のスロットを備えた固定子鉄心と、スロットに装備された複数の導体セグメントを接合してなる固定子巻線とを備えた車両用交流発電機であって、固定子巻線は、スロット内に収容されたスロット内収容部と、固定子鉄心の軸方向端面から突出したコイルエンド部とを有しており、コイルエンド部において一の導体セグメントの先端部が他の導体セグメントの先端部と接合されて固定子巻線を形成しており、導体セグメントの接合部のうち少なくとも一の接合部は、軸方向に延伸した形状を有し、さらにその接合面積が導体セグメントの導体断面積の１．５倍以上の大きさとなっている。

このような車両用交流発電機では、導体セグメントの接合部が先端部のみにあるのではなく、先端部から軸方向に延伸しているため、車両用交流発電機の駆動時に導体セグメントに発生した誘導電流は、導体セグメント先端部まで行かずともこの延伸部を流れることができ、誘導電流が流れる導体の距離が減って電気抵抗を低減することができる。また、接合面積が導体セグメントの導体断面積の１．５倍以上とすることで、軸方向の延伸距離を充分確保しており、さらに導体セグメントの導体断面積よりも接合面積が大きいため、接合部において電気抵抗が増加することはない。これにより、延伸形状の接合部付近の導体セグメントは、冷却性の良い放熱フィンとして機能することができ、固定子巻線の冷却性能が向上する。

また、請求項２に記載の車両用交流発電機は、複数のスロットを備えた固定子鉄心と、スロットに装備された複数の導体セグメントを接合してなる固定子巻線とを備えた車両用交流発電機であって、固定子巻線は、スロット内に収容されたスロット内収容部と、固定子鉄心の軸方向端面から突出したコイルエンド部とを有しており、コイルエンド部において一の導体セグメントの先端部が他の導体セグメントの先端部と接合されて固定子巻線を形成しており、導体セグメントの接合部のうち少なくとも一の接合部は、軸方向に延伸した形状を有し、さらにその接合面の周長が導体セグメントの導体断面の周長の１．５倍以上の大きさとなっている。

このような車両用交流発電機であっても、導体セグメントの接合部が先端部のみにあるのではなく、先端部から軸方向に延伸しているため、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏することができる。

また、請求項３に記載の車両用交流発電機は、複数のスロットを備えた固定子鉄心と、スロットに装備された複数の導体セグメントを接合してなる固定子巻線とを備えた車両用交流発電機であって、固定子巻線は、スロット内に収容されたスロット内収容部と、固定子鉄心の軸方向端面から突出したコイルエンド部とを有しており、コイルエンド部において一の導体セグメントの先端部が他の導体セグメントの先端部と接合されて固定子巻線を形成しており、導体セグメントの接合部のうち少なくとも一の接合部は、軸方向に延伸した形状を有し、さらにその接合面の軸方向長さが導体セグメントの導体断面の径方向長さの１．５倍以上の大きさとなっている。

このような車両用交流発電機であっても、導体セグメントの接合部が先端部のみにあるのではなく、先端部から軸方向に延伸しているため、請求項１や請求項２に記載の発明と同様の効果を奏することができる。

上述の請求項１乃至請求項３の発明における固定子巻線の冷却性能の向上は、特に請求項４に記載された車両用交流発電機の場合に顕著となる。請求項４の車両用交流発電機は、請求項１の車両用交流発電機であって、上述の延伸形状の接合部により接合された両先端部は、他の形状の接合部により接合された両先端部よりも軸方向に突出しており、延伸形状の接合部における固定子鉄心側の接合端部と、他の形状の接合部における固定子鉄心側の接合端部とは、固定子鉄心の軸方向端面からの距離が略同じものである。

この構成によれば、延伸形状接合部を有する導体セグメントの先端部を軸方向に突出させることで、放熱フィンの表面積を大きくしている。さらに、導体セグメント先端部を軸方向に突出させた場合であっても、固定子鉄心側の接合端部から固定子鉄心の軸方向端面までの距離は、導体セグメント先端部を突出させていない場合の距離と略等しいため、導体セグメント先端部を突出させても誘導電流が流れる導体距離の増加が抑えられ、従って電気抵抗の増加による発熱量の増加を抑えて固定子巻線の冷却性を向上することができる。

次に請求項５に記載された車両用交流発電機は、請求項４に記載の車両用交流発電機において、固定子鉄心は固定子巻線のコイルエンド部を覆うフレームに固定されているとともに、当該フレームとコイルエンド部との間には所定の間隔が設けられており、導体セグメントの複数の接合部はコイルエンド部において多重環状に配置されており、上述の延伸形状の接合部は多重環状の最外周以外に配置されている。

この構成によれば、上述の突出した先端部が、フレームとの距離が最も小さくなりやすい最外周以外に配置されることになるため、放熱フィンの表面積を大きくすべく導体セグメントの先端部を大きく突出させたとしても、フレームとコイルエンド部との間に空間を確保することが容易となる。従って、放熱フィンで暖められた空気がコイルエンド部付近に滞留しにくい構造となって冷却が良好になる。また、当該空間を確保することにより、アース電位であるフレームと電位部であるコイルエンド部との間で電食が発生しにくくなる。

次に、請求項６に記載された車両用交流発電機は、請求項１に記載の車両用交流発電機のように導体セグメントの先端部同士が接合されているのではなく、導体セグメントの接合部のうち少なくとも一の接合部は、接合された両導体セグメントの少なくとも一方の導体セグメントにおいて、先端部よりも所定の距離だけ離れた箇所で接合されている非先端接合部であることを特徴としている。

次に、請求項７に記載された車両用交流発電機は、請求項６の車両用交流発電機であって、一の導体セグメントの先端部と、他の導体セグメントにおいて先端部よりも所定の距離だけ離れた箇所とを接合することにより、上述の非先端接合部が形成されていることを特徴としている。

また、請求項８に記載された車両用交流発電機は、請求項６の車両用交流発電機であって、一の導体セグメンの先端部よりも所定の距離だけ離れた箇所と、他の導体セグメントの先端部よりも所定の距離だけ離れた箇所とを接合することにより、上述の非先端接合部が形成されていることを特徴としている。

この請求項６乃至請求項８の構成によると、導体セグメントにおける非先端接合部から先端部までの部分が良好な放熱フィンとして機能するため、固定子巻線の冷却性能を上げることができる。

この請求項６乃至請求項８の構成であっても、請求項９に記載したように、非先端接合部によって接合されている両導体セグメントにおいて当該非先端接合部側の先端部の少なくとも一方は、他の形状の接合部により接合された両導体セグメントにおける当該接合部側の両先端部よりも軸方向に突出しており、さらに非先端接合部における固定子鉄心側の接合端部と、他の形状の接合部における固定子鉄心側の接合端部とは、固定子鉄心の軸方向端面からの距離が略同じであることが好ましい。

これにより、上述の請求項４の場合と同様な効果を奏して、固定子巻線の冷却性を向上することができる。

さらに、請求項６乃至請求項９の構成であっても、請求項１０に記載したように、固定子鉄心は固定子巻線のコイルエンド部を覆うフレームに固定されているとともに、該フレームとコイルエンド部との間には所定の間隔が設けられており、導体セグメントの複数の接合部は、コイルエンド部において多重環状に配置されており、非先端接合部は多重環状において最外周以外に配置されていることが好ましい。この構成により、フレームと放熱フィンとの間に空間が確保されて、上述の請求項５の場合と同様な効果を奏することができる。

また、請求項１１に記載された車両用交流発電機は、請求項１や請求項６に記載した車両用交流発電機とは異なり、固定子巻線に複数形成された導体セグメントの接合部のうち少なくとも一の接合部が導体セグメントとは別体であって放熱フィンとなる突起部を備えた接合部材によって接合されていることを特徴としている。

この構成によると、導体セグメントとは別体である接合部材により放熱フィンを形成しているので、放熱フィンの板厚や形状を予め適切に加工したりする等、冷却に対し放熱フィンを最適に設計することが容易となり、固定子巻線の冷却性能は向上する。

この請求項１２のような構成であっても、導体セグメントの複数の接合部がコイルエンド部において多重環状に配置された場合には、接合部材により接合された導体セグメントの接合部を多重環状の最外周以外に配置することにより、フレームと突起部との間に空間が確保されて、上述の請求項５の場合と同様な効果を奏することができる。

さらに、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の車両用交流発電機においては、固定子鉄心の内周面に対向して配置された回転子と、回転子の軸方向端面に固定され固定子の回転に伴って接合部を備えたコイルエンド部へ送風を行う冷却ファンとを備えることが好ましい。冷却ファンからコイルエンド部へ送風を行うことにより、放熱フィンの冷却性をさらに向上することができる。

（第一実施例）
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説明する。

図１は、車両用交流発電機１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。

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２５（例えば本実施形態ではスロット数は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は、固定子鉄心２２のスロット２５内に収容された部分（スロット内収容部）と固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した部分（コイルエンド部）とから成る。

固定子巻線２３は、一つの多相巻線を一組として、複数組の多相巻線が設けられている。例えば、本実施形態の固定子巻線２３は、図４に示したように２組の多相巻線としての三相巻線２３Ａ、２３Ｂからなっており、これら２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂが互いに電気角で３０°異なる位置に巻装されている。一方の三相巻線２３Ａは、Ｙ結線されたＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線を含んでいる。また、他方の三相巻線２３Ｂは、Ｙ結線されたＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を含んでいる。尚、固定子巻線２３の構成の詳細については後述する。

回転子３は、図１のように固定子鉄心２２の内周面に対向して配置され、シャフト６と一体になって回転するものであり、１組のランデル型のポールコア７、界磁コイル８、スリップリング９および１０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。また、斜流ファン１１及び遠心ファン１２が回転子３の軸方向各端面に固定されており、回転子３の回転に伴って回転して冷却風の送風を行う。

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７３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。

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。

フレーム４は、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鉄心２２を固定しており、さらに固定子巻線２３のコイルエンド部と所定の間隔を設けつつコイルエンド部を覆っている。また、フレーム４は、シャフト６を中心に回転可能な状態で回転子３を支持している。フレーム４は、フロントフレーム４Ａとリアフレーム４Ｂとからなり、これらが複数本の締結ボルト（図示せず）によって締結されて上述した固定子鉄心２２等の固定が行われる。また、フレーム４には、固定子巻線２３のコイルエンド部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。

リアフレーム４Ｂの外側には、整流装置５や電圧調整装置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。

整流装置５は、固定子巻線２３から延びる引出し線が接続されており、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。上述したように固定子巻線２３には２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂが含まれているため、整流装置５には２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに対応する２つの三相全波整流回路５Ａ、５Ｂが含まれている。

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。

次に、固定子２の詳細について説明する。図２は、固定子巻線２３を構成する導体セグメント２３０の斜視図である。

固定子鉄心２２のスロット２５に装備された固定子巻線２３は矩形断面を有する複数の導体セグメント２３０により構成されており、各スロット２５には偶数本（本実施形態では４本）の導体セグメント（スロット内収容部）が収容されている。導体セグメント２３０は、周方向よりも径方向に長い長方形を有しており、この長方形の長辺が径方向に沿って配置されている。また、一のスロット２５内の４本のスロット内収容部は、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（２３１ａ）、内中層（２３２ａ）、外中層（２３２ｂ´）、外端層（２３１ｂ´）の順で一列に配列されている。

一のスロット２５内の内端層のスロット内収容部２３１ａと、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて一磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外端層のスロット内収容部２３１ｂとが対をなしており、ターン部２３１ｃを経由して略Ｕ字状に成形された大セグメント２３１となっている。同様に、一のスロット２５内の内中層のスロット内収容部２３２ａと、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて一磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層のスロット内収容部２３２ｂとが対をなしており、ターン部２３２ｃを経由して略Ｕ字状に成形された小セグメント２３２となっている。従って、固定子鉄心２２の一方の端面側においては、小セグメント２３２のターン部２３２ｃが、大セグメント２３１のターン部２３１ｃにより囲まれる。

また、一のスロット２５内の内中層のスロット内収容部２３２ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて一磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の内端層のスロット内収容部２３１ａ´とも対をなしている。同様に、一のスロット２５内の外端層のスロット内収容部２３１ｂ´は、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて一磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層のスロット内収容部２３２ｂとも対をなしている。そして、これらは固定子鉄心２２の軸方向の他方の端面側において接合により接続される。ここで導体セグメントの接合には、接合される導体セグメント同士が導通するように超音波溶着、ＴＩＧ溶接、ろう付け等が用いられる（本実施例ではＴＩＧ溶接）。また、導体セグメント２３０が絶縁被膜で覆われている場合には、予め接合部付近の絶縁被膜を剥いでおくことは言うまでもない。

また、図２に示しているように、各導体セグメント２３１、２３２は、コイルエンド部において、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コイルエンド斜行部２３１ｆ、２３１ｇ、２３２ｆ、２３２ｇと、導体セグメントの先端付近で軸方向に延びるコイルエンド直線部２３１ｄ、２３１ｅ、２３２ｄ、２３２ｅとを備える。そして、内端層及び内中層のコイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄは、外中層及び外端層のコイルエンド直線部２３２ｅ、２３１ｅ´よりも軸方向に長くなっている。このため、コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄの先端部は、コイルエンド直線部２３２ｅ、２３１ｅ´の先端部よりも軸方向へ突出している。

そして、図６に示すように、外中層のコイルエンド直線部２３２ｅの先端部（長手方向の末端部近辺）と外端層のコイルエンド直線部２３１ｅ´の先端部とが接合されて、接合部３００が形成されている。この接合部３００は、両コイルエンド直線部２３２ｅ、２３１ｅ´の先端部にのみ形成されている。

一方、内中層のコイルエンド直線部２３１ｄ´と内端層のコイルエンド直線部２３２ｄとが接合された接合部３０１は、先端部のみではなく、両コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄの間において軸方向に延伸している。ここで、両コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄの間において接合部３０１を軸方向に切った面の接合面積（視点Ａから見た断面積）をＳ１とし、導体セグメント２３０の長手方向に垂直な面の導体断面積（ＢＢ線で切ったときの視点Ｃから見た断面積で、被膜の断面積は含まない）をＳ２とすると、Ｓ１はＳ２の１．５倍以上の大きさを有している。また、接合部３０１における上記の断面の周長（２×Ｍ１＋２×Ｍ２）は、導体セグメント２３０の上記の断面の周長（２×Ｍ３＋２×Ｍ４）の１．５倍以上の大きさを有している（尚、本実施例ではＭ２＝Ｍ３である）。そして、接合部３０１の軸方向の長さであるＭ１は、導体セグメント２３０の上記断面の径方向長さであるＭ４の１．５倍以上の大きさを有している。このように接合部３０１は、軸方向に大きく延伸した形状を有している。

また、接合部３００のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部と、接合部３０１のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部とは、固定子鉄心２２の軸方向端面からの距離がＬ１で同じである。

さらに、図５に示すように、接合部３００と接合部３０１とは、径方向に互いにずれた状態で配置されている。従って、固定子巻線２３全体では、複数の接合部が略同心円上に配置されて２組の環が形成されるため、結果として接合部は多重（本実施例では二重）環状に配置されている。そして、接合部３０１は、二重環状の内側の環に配置されている。

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は、コイルエンド直線部やコイルエンド斜行部付近を通過し、固定子巻線２３を冷却する。

以上のように、本実施例の車両用交流発電機１では、固定子巻線２３のコイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄが他のコイルエンド直線部に比べて長く、軸方向に突出しているため、表面積の大きな放熱フィンとして機能し、固定子巻線２３の冷却性を向上させる。また、接合部３０１が導体セグメント２３０の先端部から軸方向に延伸しているため、導体セグメント２３０に発生した誘導電流が導体セグメント先端部まで行かずともこの延伸部を経由して流れることができ、電気抵抗を低減している。さらに接合部３０１の接合面積Ｓ１は導体セグメント２３０の導体断面積Ｓ２の１．５倍以上であるため、接合が強固であるとともに電気抵抗の増加による発熱量の増加を回避している。そして、接合部３０１は、二重環状の内側に配置されているため、フレーム４とコイルエンド部との間に空間を容易に確保して冷却風の滞留を防ぐとともに、アース電位であるフレーム４と電位部であるコイルエンド部との間で電食が発生しにくい。

さらに、誘導電流は接合部３００、３０１を流れるが、接合部３００のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部と、接合部３０１のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部とは、固定子鉄心２２の軸方向端面からの距離がＬ１で同じであるため、突出した先端部位置を有するコイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄであっても電気抵抗が他のコイルエンド直線部と略等しくなっており、発熱量の増加を回避している。従って、本実施例の車両用交流発電機１においては、固定子巻線２３の冷却性が非常に高い。

尚、接合部３００、３０１付近の絶縁性を確保するため、コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄ、２３２ｅ、２３１ｅ´を放熱性の高い樹脂でコーティングしても良い。

（第二実施例）
次に、コイルエンド直線部の接合について、第一実施例とは異なる構成を採用した第二の実施例を説明する。尚、第一実施例と同じ構成である部分は説明を省略し、異なる点を中心に以下に説明する。

図７にて示した第二実施例では、第一実施例とは異なり、内中層のコイルエンド直線部２３２ｄのみが他のコイルエンド直線部２３２ｅ、２３１ｅ´、２３１ｄ´に比べて軸方向に長くなっている。そして、コイルエンド直線部２３１ｄ´の先端部と、コイルエンド直線部２３２ｄの先端部から所定の距離離れた箇所とが、接合部３０２（非先端接合部）においてＴＩＧ溶接により接合されている。

本実施例の場合には、コイルエンド直線部２３２ｄの先端部から接合部３０２までの部分が良好な放熱フィンとして機能する。また、放熱フィンの表面積を増加すべくコイルエンド直線部２３２ｄの先端部から接合部３０２までの部分を軸方向に長くしても、この部分には誘導電流が殆ど流れないため電気抵抗は増加せず、放熱フィンの冷却性能を向上することができる。

また、接合部３０２は、第一実施例の場合と同様に複数の接合部によって形成される二重環状の内側に配置されているため、フレーム４とコイルエンド部との間の空間確保が容易であり、コイルエンド部付近での冷却風の滞留を防ぐとともに、アース電位であるフレーム４と電位部であるコイルエンド部との間で電食が発生しにくい。

また、接合部３００のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部と、接合部３０２のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部とは、固定子鉄心２２の軸方向端面からの距離がＬ２で同じであり、第一実施例の場合と同様に、軸方向に突出した放熱フィンの形成による発熱量の増加を回避している。

さらに、本実施例においては、コイルエンド直線部２３１ｄ´の先端部を接合部としているため、ＴＩＧ溶接などの溶接で接合を行う場合であっても接合が容易で作業性がよく、製造面のメリットもある。

尚、図８に示したように、ＴＩＧ溶接に代えてろう付けによりコイルエンド直線部の接合を行ってもよい。これにより、コイルエンド直線部の接合部３０３、３０４を軸方向に切ったときの接合面積を大きくすることが容易となり、接合部３０３、３０４における電気抵抗の増加を回避するとともに、接合部３０３、３０４の剛性を高めることもできる。

（第三実施例）
さらに、第二実施例の変形例である第三実施例を、図９を用いて説明する。

本実施例では、内端層のコイルエンド直線部２３１ｄ´と内中層のコイルエンド直線部２３２ｄが他のコイルエンド直線部２３２ｅ、２３１ｅ´に比べて軸方向に長くなっており、さらに、コイルエンド直線部２３１ｄ´の先端部より所定の距離だけ離れた箇所とコイルエンド直線部２３２ｄの先端部より所定の距離だけ離れた箇所とが接合部３０５（非先端接合部）において接合されている。

このような構成の場合には、コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄの先端部から接合部３０５までの部分が放熱フィンとなるため、第二実施例よりも放熱フィンの表面積の合計が大きくなり、さらに冷却性が向上する。

また、接合部３０３のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部と、接合部３０５のうち最も固定子鉄心２２に近い接合端部とは、固定子鉄心２２の軸方向端面からの距離がＬ４で同じであり、第一実施例の場合と同様に、軸方向に突出した放熱フィンの形成による発熱量の増加を回避している。

また、接合部３０５は、複数の接合部によって形成される二重環状の内側に配置されているため、第一実施例や第二実施例の場合と同様にフレーム４とコイルエンド部との間の空間確保が容易であり、コイルエンド部付近での冷却風の滞留を防ぐとともに、アース電位であるフレーム４と電位部であるコイルエンド部との間で電食が発生しにくい。

尚、本実施例においては、ＴＩＧ接合では放熱フィンの形状維持が困難であるため、ろう付けによりコイルエンド直線部の接合を行っている。

（第四実施例）
次に、導体セグメント２０３とは別部材である接合部材２３１０を用いてコイルエンド直線部の接合を行う第四の実施例について図１０を用いて説明する。

図１０（ｂ）及び（ｃ）に示した接合部材２３１０は、熱伝導率の高いＣｕ又は溶接の容易なＮｉメッキを施したＦｅなどにより形成されたＴ字状の金属であり、放熱フィンとなる突起部２３１１とかしめ用のかしめ部２３１２から成る。尚、突起部２３１１は、放熱フィンとして最適な板厚、形状となるように予め加工されている。

この接合部材２３１０のかしめ部２３１２を図１０（ａ）に示すようにコイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄに巻きつけてかしめることで、コイルエンド直線部２３１ｄ´、２３２ｄを接合する。また、接合を強固にするために、かしめの後にさらに抵抗溶接を行っている。コイルエンド直線部２３２ｅ、２３１ｅ´は、かしめ部２３１２のみからなる接合部材によってかしめを行い、その後抵抗溶接することによって接合されている。

本実施例においては、冷却に関して予め最適設計が可能であり、溶接等による形状変化がない突起部２３１１を放熱フィンとして使用できるため、放熱性が良く固定子巻線２３の冷却性能が高い。

また、接合部材２３１０による接合部は、複数の接合部によって形成される二重環状の内側に配置されているため、他の実施例の場合と同様にフレーム４と突起部２３１１との間の空間確保が容易であり、コイルエンド部付近での冷却風の滞留を防ぐとともに、アース電位であるフレーム４と電位部である突起部２３１１との間で電食が発生しにくい。

尚、本実施例においても、接合部付近における絶縁性確保のために、接合部付近を放熱性の高い絶縁樹脂等でコーティングしても良い。

また、本実施例では、突起部２３１１が軸方向に向かって延びているが、これに限定されるものではなく、例えば径方向や周方向に向かって延びていても良い。

本発明に係る車両用交流発電機の全体構成を示す図である。 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１に示した車両用交流発電機の結線図である。 固定子を外周方向から見た側面図である。 導体セグメントの接合状態を示す図である（第一実施例）。 導体セグメントの接合状態を示す図である（第二実施例）。 導体セグメントの接合状態を示す図である（第二実施例の変形例）。 導体セグメントの接合状態を示す図である（第三実施例）。 (ａ)は導体セグメントの接合状態を示す図であり、（ｂ）は接合部材の上面図であり、（ｃ）は接合部材の正面図である（第四実施例）。

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
１１ 斜流ファン
１２ 遠心ファン
２２ 固定子鉄心
２３ 固定子巻線
２５ スロット
２３０〜２３２ 導体セグメント
２３１ａ〜ｂ、２３２ａ〜ｂ 固定子巻線のスロット内収容部
２３１ｄ〜ｇ、２３２ｄ〜ｇ 固定子巻線のコイルエンド部
３００〜３０５ 導体セグメントの接合部
Ｓ１ 接合部の接合面積
Ｓ２ 導体セグメントの導体断面積
Ｌ１〜Ｌ２ 接合部の最も固定子鉄心に近い部分から固定子鉄心の軸方向端面までの距離

Claims (13)

1. 複数のスロット（２５）を備えた固定子鉄心（２２）と、前記スロット（２５）に装備された複数の導体セグメント（２３０〜２３２）を接合してなる固定子巻線（２３）とを備えた車両用交流発電機（１）において、
   前記固定子巻線（２３）は、前記スロット内に収容されたスロット内収容部（２３１ａ〜ｂ、２３２ａ〜ｂ）と、前記固定子鉄心（２２）の軸方向端面から突出したコイルエンド部（２３１ｄ〜ｇ、２３２ｄ〜ｇ）とを有しており、
   前記コイルエンド部において、一の導体セグメントの先端部が他の導体セグメントの先端部と接合されて前記固定子巻線を形成しており、
   導体セグメントの接合部（３００、３０１）のうち少なくとも一の接合部は、軸方向に延伸した形状を有しており、その接合面積（Ｓ１）が前記導体セグメントの導体断面積（Ｓ２）の１．５倍以上の大きさであることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 複数のスロット（２５）を備えた固定子鉄心（２２）と、前記スロット（２５）に装備された複数の導体セグメント（２３０〜２３２）を接合してなる固定子巻線（２３）とを備えた車両用交流発電機（１）において、
   前記固定子巻線（２３）は、前記スロット内に収容されたスロット内収容部（２３１ａ〜ｂ、２３２ａ〜ｂ）と、前記固定子鉄心（２２）の軸方向端面から突出したコイルエンド部（２３１ｄ〜ｇ、２３２ｄ〜ｇ）とを有しており、
   前記コイルエンド部において、一の導体セグメントの先端部が他の導体セグメントの先端部と接合されて前記固定子巻線を形成しており、
   導体セグメントの接合部（３００、３０１）のうち少なくとも一の接合部は、軸方向に延伸した形状を有しており、その接合部の周長が前記導体セグメントの導体断面の周長の１．５倍以上の大きさであることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 複数のスロット（２５）を備えた固定子鉄心（２２）と、前記スロット（２５）に装備された複数の導体セグメント（２３０〜２３２）を接合してなる固定子巻線（２３）とを備えた車両用交流発電機（１）において、
   前記固定子巻線（２３）は、前記スロット内に収容されたスロット内収容部（２３１ａ〜ｂ、２３２ａ〜ｂ）と、前記固定子鉄心（２２）の軸方向端面から突出したコイルエンド部（２３１ｄ〜ｇ、２３２ｄ〜ｇ）とを有しており、
   前記コイルエンド部において、一の導体セグメントの先端部が他の導体セグメントの先端部と接合されて前記固定子巻線を形成しており、
   導体セグメントの接合部（３００、３０１）のうち少なくとも一の接合部は、軸方向に延伸した形状を有しており、その接合部の軸方向長さが導体セグメントの導体断面の径方向長さの１．５倍以上の大きさであることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の車両用交流発電機（１）であって、
   前記延伸形状の接合部（３０１）によって接合されている両先端部は、他の形状の接合部（３００）によって接合されている両先端部よりも軸方向に突出しており、
   前記延伸形状の接合部（３０１）における固定子鉄心側の接合端部と、他の形状の接合部（３００）における固定子鉄心側の接合端部とは、前記固定子鉄心の軸方向端面からの距離（Ｌ１）が略同じであることを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項４に記載の車両用交流発電機（１）であって、
   前記固定子鉄心は前記固定子巻線のコイルエンド部を覆うフレーム（４）に固定されているとともに、該フレーム（４）と前記コイルエンド部との間には所定の間隔が設けられており、
   前記導体セグメントの複数の接合部（３００、３０１）は、前記コイルエンド部において多重環状に配置されており、
   前記延伸形状の接合部（３０１）は、前記多重環状において最外周以外に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
6. 複数のスロット（２５）を備えた固定子鉄心（２２）と、前記スロット（２５）に装備された複数の導体セグメント（２３０〜２３２）を接合してなる固定子巻線（２３）とを備えた車両用交流発電機（１）において、
   前記固定子巻線（２３）は、前記スロット内に収容されたスロット内収容部（２３１ａ〜ｂ、２３２ａ〜ｂ）と、前記固定子鉄心（２２）の軸方向端面から突出したコイルエンド部（２３１ｄ〜ｇ、２３２ｄ〜ｇ）とを有しており、
   前記コイルエンド部において、一の導体セグメントが他の導体セグメントと接合されて前記固定子巻線を形成しており、
   前記導体セグメントの接合部（３００、３０２〜３０５）のうち少なくとも一の接合部は、接合された両導体セグメントの少なくとも一方の導体セグメントにおいて、先端部よりも所定の距離だけ離れた箇所で接合されている非先端接合部（３０２〜３０５）であること特徴とする車両用交流発電機。
7. 請求項６に記載の車両用交流発電機（１）であって、
   前記非先端接合部は、一の導体セグメントの先端部と、他の導体セグメントの先端部より所定の距離だけ離れた箇所とを接合して形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 請求項６に記載の車両用交流発電機（１）であって、
   前記非先端接合部は、一の導体セグメントの先端部より所定の距離だけ離れた箇所と、他の導体セグメントの先端部より所定の距離だけ離れた箇所とを接合して形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
9. 請求項６乃至請求項８の何れかに記載の車両用交流発電機（１）であって、
   前記非先端接合部（３０２〜３０５）によって接合されている両導体セグメントにおいて当該非先端接合部側の先端部の少なくとも一方は、他の形状の接合部（３００）により接合された両導体セグメントにおける当該接合部側の両先端部よりも軸方向に突出しており、
   前記非先端接合部における固定子鉄心側の接合端部と、他の形状の接合部における固定子鉄心側の接合端部とは、前記固定子鉄心の軸方向端面からの距離（Ｌ２〜Ｌ４）が略同じであることを特徴とする車両用交流発電機。
10. 請求項６乃至請求項９の何れかに記載の車両用交流発電機（１）であって、
    前記固定子鉄心は前記固定子巻線のコイルエンド部を覆うフレーム（４）に固定されているとともに、該フレーム（４）と前記コイルエンド部との間には所定の間隔が設けられており、
    前記導体セグメントの複数の接合部（３００、３０２〜３０５）は、前記コイルエンド部において多重環状に配置されており、
    前記非先端接合部は、前記多重環状において最外周以外に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
11. 複数のスロット（２５）を備えた固定子鉄心（２２）と、前記スロット（２５）に装備された複数の導体セグメント（２３０〜２３２）を接合してなる固定子巻線（２３）とを備えた車両用交流発電機（１）において、
    前記固定子巻線（２３）は、前記スロット内に収容されたスロット内収容部（２３１ａ〜ｂ、２３２ａ〜ｂ）と、前記固定子鉄心（２２）の軸方向端面から突出したコイルエンド部（２３１ｄ〜ｇ、２３２ｄ〜ｇ）とを有しており、
    前記コイルエンド部において、一の導体セグメントが他の導体セグメントと接合されて前記固定子巻線を形成しており、
    前記導体セグメントの接合部のうち少なくとも一の接合部は、前記導体セグメントとは別体であって放熱フィンとなる突起部（２３１１）を備えた接合部材（２３１０）によって接合されていることを特徴とする車両用交流発電機。
12. 請求項１１に記載の車両用交流発電機（１）であって、
    前記固定子鉄心は前記固定子巻線のコイルエンド部を覆うフレーム（４）に固定されているとともに、該フレーム（４）と前記コイルエンド部との間には所定の間隔が設けられており、
    前記導体セグメントの複数の接合部は、前記コイルエンド部において多重環状に配置されており、
    前記接合部材により接合された導体セグメントの接合部は、前記多重環状の最外周以外に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
13. 請求項１乃至請求項１２の何れか記載の車両用交流発電機（１）であって、
    前記固定子鉄心の内周面に対向して配置された回転子（３）と、
    前記回転子の軸方向端面に固定されて、前記接合部を備えた前記コイルエンド部に対して前記固定子の回転に伴い送風を行う冷却ファン（１１）とを備えることを特徴とする車両用交流発電機。

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