JP2007110899A - Alternator for vehicle - Google Patents

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Hitoshi Wada
等 和田
Hiroaki Ishikawa
博章 石川
Hiroshi Ishida
博士 石田
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Denso Corp
株式会社デンソー
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alternator for a vehicle which can improve an increase in output power in accordance with the decrease of a temperature, and can reduce magnetic noise. <P>SOLUTION: The alternator for the vehicle is provided with a rotor, a stator 2, a housing, etc. The stator 2 comprises a stator core 32 circumferentially having a plurality of slots 35 arranged to be opposed to the rotor to be axially extended, and a stator winding wound to the stator core 32. The stator winding has an electric conductor 331a or the like inserted into the slot 35. Each electric conductor 331a or the like has a width smaller than a width in a peripheral direction of the slot 35, and is brought into contact with one of a slot internal wall surfaces opposed in a circumferential direction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、乗用車やトラックに搭載される車両用交流発電機に関する。   The present invention relates to a vehicle AC generator mounted on a passenger car or truck.
特許公報第2927288号公報には、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、反対側の端子同士を接合することにより構成された巻線を用いた固定子が備わった車両用交流発電機が開示されている。このような固定子では、導体セグメントを挿入する際の挿入抵抗を軽減するために、導体セグメントと固定子鉄心のスロット内壁面との間に微小隙間を形成する必要がある。   In Japanese Patent No. 2927288, a stator using a winding constituted by inserting a plurality of U-shaped conductor segments from one end face side of a stator core and joining terminals on the opposite side to each other. An AC generator for a vehicle equipped with is disclosed. In such a stator, in order to reduce the insertion resistance when inserting the conductor segment, it is necessary to form a minute gap between the conductor segment and the inner wall surface of the slot of the stator core.
ところで、上述した従来の車両用交流発電機では、固定子鉄心のスロット内で導体セグメントが何の規制もされずに配置されると、導体セグメントがスロット内壁面に当接しなかったり、一方の側面に偏って当接したりするおそれがある。このため、導体セグメントがスロット内壁面に当接しない場合には、導体セグメントから固定子鉄心への放熱性が悪化して導体セグメントの温度が上昇し、出力低下を引き起こすという問題があった。また、導体セグメントがスロット内の一方の壁面に偏って当接する場合には、導体セグメントが当接しない側の固定子鉄心のティースが振動しやすくなるため、磁気的振動の増加によって磁気騒音が悪化するという問題があった。   By the way, in the conventional vehicle alternator described above, when the conductor segment is disposed without any restriction in the slot of the stator core, the conductor segment does not contact the inner wall surface of the slot, or one side surface. There is a risk that it may be biased and contacted. For this reason, when the conductor segment does not come into contact with the inner wall surface of the slot, there is a problem that heat dissipation from the conductor segment to the stator core deteriorates, the temperature of the conductor segment rises, and the output decreases. In addition, when the conductor segment is abutted against one wall surface in the slot, the teeth of the stator core on the side where the conductor segment does not come in contact easily vibrate. There was a problem to do.
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、温度低減に伴う出力向上が可能であるとともに磁気騒音を低減することができる回転電機を提供することにある。   The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine capable of improving output accompanying temperature reduction and reducing magnetic noise.
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機は、回転子と、回転子に対向配置されて軸方向に延びるスロットを円周状に複数有する固定子鉄心と、固定子鉄心に巻装される固定子巻線とを備えており、固定子巻線は、スロット内に挿入される挿入部を有し、挿入部は、スロットの周方向幅よりも小さい幅を有するとともに、周方向に対向するスロット内壁面のいずれか一方に当接している。固定子巻線の挿入部の幅をスロットの周方向幅よりも小さくすることにより、挿入部といずれか一方のスロット内壁面との間に隙間が形成されるため、固定子巻線のスロットへの挿入が容易となり、作業性を向上させることができる。また、固定子鉄心の各スロットに収納される固定子巻線の挿入部を、必ずいずれか一方のスロット内壁面に当接させることにより、固定子巻線からスロット内壁面への放熱性が良好になるため、固定子巻線の温度低減およびこれに伴う出力向上が可能になる。   In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor, a stator core that is arranged opposite to the rotor and extends in the axial direction, and has a plurality of circumferential slots, and is wound around the stator core. The stator winding has an insertion portion that is inserted into the slot, and the insertion portion has a width smaller than the circumferential width of the slot and extends in the circumferential direction. It is in contact with one of the opposing slot inner wall surfaces. By making the width of the insertion portion of the stator winding smaller than the circumferential width of the slot, a gap is formed between the insertion portion and the inner wall surface of one of the slots. Can be easily inserted and workability can be improved. In addition, the insertion part of the stator winding housed in each slot of the stator iron core must be in contact with one of the inner wall surfaces of the slots to ensure good heat dissipation from the stator windings to the inner wall surfaces of the slots. Therefore, it is possible to reduce the temperature of the stator winding and improve the output accompanying this.
また、上述したスロットがほぼ矩形断面形状を有するとともに、挿入部は周方向に対向するスロット内壁面に沿った2つの対向面を有するほぼ矩形断面形状に形成されていることが望ましい。スロット形状に合わせて挿入部形状もほぼ矩形断面形状とすることにより、スロット内壁面と挿入部とが接触する面積を大きくすることができるため、熱伝導性が良好になり、しかも挿入部が振動しにくくなって固定子巻線の磁気騒音を低減することができる。   Further, it is desirable that the above-mentioned slot has a substantially rectangular cross-sectional shape, and the insertion portion is formed in a substantially rectangular cross-sectional shape having two opposing surfaces along the inner wall surface of the slot facing in the circumferential direction. By making the insertion part shape into a substantially rectangular cross-sectional shape according to the slot shape, the area where the inner wall surface of the slot and the insertion part come into contact can be increased, so that the thermal conductivity is improved and the insertion part vibrates. This makes it difficult to reduce the magnetic noise of the stator winding.
また、上述したスロットには複数の挿入部が径方向に沿って一列に積層されており、これらの積層された挿入部が、周方向に対向する2つのスロット内壁面の一方に、径方向に沿って交互に当接していることが望ましい。これにより、固定子巻線の各挿入部を均等にスロット内壁面に当接させることができるため、固定子巻線からスロット内壁面への均一な熱伝導と、固定子鉄心のティース部の均一な振動低減が可能になる。   In addition, a plurality of insertion portions are stacked in a row along the radial direction in the above-described slot, and these stacked insertion portions are arranged in the radial direction on one of the two inner wall surfaces of the slots facing in the circumferential direction. It is desirable that they are in contact with each other alternately. As a result, each insertion portion of the stator winding can be brought into contact with the inner wall surface of the slot evenly, so that uniform heat conduction from the stator winding to the inner wall surface of the slot and uniform teeth portion of the stator core can be achieved. Vibration can be reduced.
また、上述した固定子巻線は、一対の挿入部とこれらの挿入部をつなぐターン部とを有するほぼU字状の導体セグメントを複数接合することにより形成されることが望ましい。挿入部とスロット内壁面との間に隙間を確保することによりU字状のセグメント導体を軸方向に挿入することが容易になるとともに、挿入された導体セグメントの熱伝導性の向上による温度低減および出力向上と振動低減を図ることが可能になる。特に、導体セグメントを用いることにより、容易に固定子巻線を太くすることができるため、抵抗低減によるさらなる温度低減および出力向上と、剛性アップによるさらなる磁気騒音の低減が可能となる。   In addition, the above-described stator winding is preferably formed by joining a plurality of substantially U-shaped conductor segments having a pair of insertion portions and a turn portion connecting these insertion portions. By securing a gap between the insertion portion and the inner wall surface of the slot, it becomes easy to insert the U-shaped segment conductor in the axial direction, and the temperature is reduced by improving the thermal conductivity of the inserted conductor segment. It is possible to improve output and reduce vibration. In particular, by using the conductor segment, the stator winding can be easily thickened, so that further temperature reduction and output improvement by resistance reduction and further reduction of magnetic noise by rigidity increase are possible.
また、上述したターン部の弾性変形によって、一対の挿入部間の周方向の距離が変更可能であり、弾性変形のスプリングバックによって、挿入部をスロット内壁面に当接させることが望ましい。挿入部をスロット内壁面に当接させるために特別な構成を追加する必要がないため、簡単な構成によって温度低減による出力向上と磁気騒音低減が可能になる。   In addition, the circumferential distance between the pair of insertion portions can be changed by the elastic deformation of the turn portion described above, and it is desirable that the insertion portion is brought into contact with the inner wall surface of the slot by a springback of elastic deformation. Since it is not necessary to add a special configuration to bring the insertion portion into contact with the inner wall surface of the slot, the output can be improved by the temperature reduction and the magnetic noise can be reduced with a simple configuration.
本発明の回転電機は、例えば、エンジンに搭載固定されてこのエンジンによって回転駆動される三相の車両用交流発電機に適用することができる。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。   The rotating electrical machine of the present invention can be applied to, for example, a three-phase vehicle AC generator that is mounted and fixed on an engine and is driven to rotate by the engine. Hereinafter, an AC generator for a vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
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に示すように、本実施形態の車両用交流発電機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、固定子2をスタットボルト4cで固定するとともに回転子3を回転可能に支持するフロントハウジング4aおよびリアハウジング4bと、固定子2から出力される交流電圧を直流電圧に変換する整流器5とを含んで構成されている。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an automotive alternator according to an embodiment. As shown in FIG. 1, a vehicular AC generator 1 according to this embodiment includes a stator 2 that works as an armature, a rotor 3 that works as a field, and a stator 2 that is fixed by a stat bolt 4c. 3 includes a front housing 4a and a rear housing 4b that rotatably support 3 and a rectifier 5 that converts an AC voltage output from the stator 2 into a DC voltage.
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、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に連結されており、車両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。   The rotor 3 rotates integrally with the shaft 6 and includes a Landel pole core 7, a field coil 8, slip rings 9 and 10, a mixed flow fan 11 and a centrifugal fan 12 as a blower. . The shaft 6 is connected to a pulley 20 and is rotationally driven by a traveling engine (not shown) mounted on the vehicle.
ランデル型ポールコア7は、一組のポールコアを組み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に組み付けられたボス部71と、ボス部71の両端から径方向に延びるディスク部72と、16個の爪状磁極部73とにより構成されている。   The Landel-type pole core 7 is configured by combining a pair of pole cores. The Landel-type pole core 7 includes a boss portion 71 assembled to the shaft 6, a disk portion 72 extending in the radial direction from both ends of the boss portion 71, and 16 claw-shaped magnetic pole portions 73.
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に対して鋭角な傾斜を持つブレードと直角のブレードを有し、回転子3と一体になって回転する。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に対して直角のブレードのみを有する。   The pulley-side mixed flow fan 11 has a blade having a right angle with respect to the base plate 111 fixed to the end face of the pole core 7 by welding or the like and a blade perpendicular to the blade, and rotates integrally with the rotor 3. The centrifugal fan 12 on the side opposite to the pulley has only a blade perpendicular to the base plate 121 fixed to the end face of the pole core 7 by welding or the like.
フロントハウジング4aとリアハウジング4bとからなるハウジング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のそれぞれ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。   A suction hole 41 is provided on the axial end surface of the housing 4 including the front housing 4a and the rear housing 4b. Cooling air discharge holes 42 are provided on both outer shoulders of the housing 4 so as to correspond to the radially outer sides of the first coil end group 31 a and the second coil end group 31 b of the stator 2. .
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。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。
図2は、固定子2の部分的な断面図であり、固定子鉄心に装着されるセグメント導体のスロット内における配置状態が示されている。図3は、固定子巻線を構成するセグメント導体の斜視図である。図4は、固定子巻線を構成する導体セグメントの接合部を示す斜視図である。
The rectifier 5 is provided at the end of the vehicle alternator 1 on the side opposite to the pulley. The first coil end group 31 a is arranged in association with the rectifier 5.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the stator 2 and shows an arrangement state of the segment conductors mounted on the stator core in the slots. FIG. 3 is a perspective view of a segment conductor constituting the stator winding. FIG. 4 is a perspective view showing a joint portion of conductor segments constituting the stator winding.
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た固定子巻線31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とを備えている。固定子鉄心32は、フロントハウジング4aに挿入された後スタットボルト4cで固定され、さらにその上に置かれたリアハウジング4bがナット4dで固定される。   The stator 2 includes a stator core 32, a stator winding 31 constituted by a plurality of electric conductors arranged in a slot 35 formed in the stator core 32, and a stator core 32 and an electric conductor. And an insulator 34 that electrically insulates the gap. After being inserted into the front housing 4a, the stator core 32 is fixed with a stat bolt 4c, and the rear housing 4b placed thereon is fixed with a nut 4d.
図2に示すように、固定子鉄心32には、多相の固定子巻線31を収納できるように、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、三相の固定子巻線31を収納するために、72個のスロット35が等間隔に配置されている。   As shown in FIG. 2, a plurality of slots 35 are formed in the stator core 32 so that a multiphase stator winding 31 can be accommodated. In the present embodiment, 72 slots 35 are arranged at equal intervals in order to accommodate the three-phase stator windings 31 corresponding to the number of magnetic poles of the rotor 3.
固定子鉄心32のスロット35に装備された固定子巻線31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)の電気導体が収納されている。また、1つのスロット35内に挿入された挿入部としての4本の電気導体は、固定子鉄心32の径方向に関して内周側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。また、これらの挿入部としての各電気導体は、スロット35の周方向幅よりも小さい周方向幅を有しており、スロット35に挿入したときにスロット内壁面との間に隙間が形成される。   The stator winding 31 provided in the slot 35 of the stator core 32 can be grasped as one electrical conductor, and each of the plurality of slots 35 has an even number (in this embodiment). 4) electrical conductors are housed. In addition, the four electric conductors as insertion portions inserted into one slot 35 are arranged in the order of the inner end layer, the inner middle layer, the outer middle layer, and the outer end layer from the inner peripheral side with respect to the radial direction of the stator core 32. Arranged in a row. In addition, each of the electric conductors as these insertion portions has a circumferential width smaller than the circumferential width of the slot 35, and a gap is formed between the slot and the inner wall surface of the slot when inserted into the slot 35. .
これらの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31が形成される。なお、本実施形態では、スロット35に収容された電気導体は、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においては、他端を接合することにより接続されている。   The stator windings 31 are formed by connecting these electric conductors in a predetermined pattern. In the present embodiment, the electrical conductor accommodated in the slot 35 is arranged by arranging a continuous line at one end on the first coil end group 31a side, and at the other end in the second coil end group 31b. Are connected by joining.
各スロット35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35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、1つのスロット35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35内の他の層の電気導体と対をなしている。   One electrical conductor in each slot 35 is paired with one other electrical conductor in another slot 35 that is separated by a predetermined magnetic pole pitch. In particular, in order to secure a gap between the plurality of electric conductors in the coil end portion and arrange them in an aligned manner, the electric conductors of a predetermined layer in one slot 35 are arranged in the other slots 35 separated by a predetermined magnetic pole pitch. Pairs with other layers of electrical conductors.
例えば、1つのスロット35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35内の外端層の導体331bと対をなしている。同様に、1つのスロット35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35内の外中層の電機導体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。したがって、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332bと内中層の電気導体332aとを接続する連続線を、外端層の電気導体331bと内端層の電気導体331aとを接続する連続線が囲むことになる。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。   For example, the electric conductor 331a in the inner end layer in one slot 35 is paired with the conductor 331b in the outer end layer in the other slot 35 which is one magnetic pole pitch away in the clockwise direction of the stator core 32. Yes. Similarly, the inner and middle layer electric conductors 332a in one slot 35 are paired with the outer and middle layer electric conductors 332b in the other slots 35 which are separated by one magnetic pole pitch in the clockwise direction of the stator core 32. Yes. The paired electrical conductors are connected via the turn portions 331c and 332c by using a continuous line at one end of the stator core 32 in the axial direction. Therefore, at one end of the stator core 32, a continuous line connecting the outer middle layer electric conductor 332b and the inner middle layer electric conductor 332a is connected to the outer end layer electric conductor 331b and the inner end layer electric conductor 331a. A continuous line connecting the two is surrounded. An intermediate layer coil end is formed by connecting the outer middle layer electric conductor and the inner middle layer electric conductor, and an end layer coil end is formed by connecting the outer end layer electric conductor and the inner end layer electric conductor.
一方、1つのスロット35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ほぼ1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の内端層の電気導体331a’とも対をなしている。同様に、1つのスロット35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ほぼ1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の外中層の導体332bと対をなしている。そして、これらの各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。   On the other hand, the inner middle layer electric conductor 332a in one slot 35 is also paired with the inner end layer electric conductor 331a 'in the other slot 35 which is separated by one magnetic pole pitch in the clockwise direction of the stator core 32. There is no. Similarly, the outer end layer electric conductor 331b ′ in one slot 35 is paired with the outer middle layer conductor 332b in the other slot 35 which is spaced by one magnetic pole pitch in the clockwise direction of the stator core 32. There is no. These electric conductors are connected to each other at the other end in the axial direction of the stator core 32.
したがって、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331bと外中層の電気導体332bとを接続する接合部と、内端層の電気導体331aと内中層の電気導体332a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331bと外中層の電気導体332bとの接続、および内端層の電気導体331aと内中層の電気導体332a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。   Therefore, at the other end of the stator core 32, a joint portion connecting the outer end layer electric conductor 331b and the outer middle layer electric conductor 332b, the inner end layer electric conductor 331a, and the inner middle layer electric conductor 332a. Are joined in the radial direction. An adjacent layer coil end is formed by the connection between the outer end layer electric conductor 331b and the outer middle layer electric conductor 332b, and the inner end layer electric conductor 331a and the inner middle layer electric conductor 332a. In this way, at the other end of the stator core 32, the connecting portions of the paired electrical conductors are arranged side by side without overlapping.
さらに、複数の電気導体は、周方向に対向するスロット内壁面に沿った2つの対向面を有するほぼ矩形断面を持った一定の太さの電気導体を所定形状に形成したU字状セグメント導体により提供される。図3に示すように、内層端の電気導体331aおよび外層端の電気導体331bとからなる一連の電気導体が、電気導体をほぼU字状に形成してなる大セグメント331により提供される。また、内中層の電気導体332aと外中層の電気導体232bとからなる一連の電気導体が、電気導体をほぼU字状に形成してなる小セグメント332により提供される。   Further, the plurality of electric conductors are formed by a U-shaped segment conductor in which a predetermined thickness of an electric conductor having a substantially rectangular cross section having two opposing surfaces along the inner wall surfaces of the slots facing in the circumferential direction is formed. Provided. As shown in FIG. 3, a series of electric conductors composed of an inner layer end electric conductor 331a and an outer layer end electric conductor 331b is provided by a large segment 331 formed by forming the electric conductor substantially in a U-shape. Further, a series of electric conductors composed of the inner and middle layer electric conductors 332a and the outer and middle layer electric conductors 232b are provided by the small segments 332 formed by forming the electric conductors in a substantially U shape.
これらの大セグメント331と小セグメント332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31の引出線を構成するセグメントおよび1周目と2周目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。本実施形態の場合には、異形セグメントの本数は9本となる。1周目と2周目との接続は、端層と中層の接続となるが、この接続により異形コイルエンドが形成される。   These large segment 331 and small segment 332 form a basic segment 33. The basic segments 33 are regularly arranged in the slots 35 to form a coil that makes two rounds around the stator core 32. However, the segment that forms the lead line of the stator winding 31 and the turn portion that connects the first and second rounds are formed by deformed segments having a shape different from that of the basic segment 33. In the case of this embodiment, the number of deformed segments is nine. The connection between the first turn and the second turn is a connection between the end layer and the middle layer, and this connection forms a deformed coil end.
また、本実施形態では、大セグメント331に含まれる外端層の電気導体331bと内端層の電気導体331aの周方向に沿った距離は、これらの電気導体331b、331aが挿入される2つのスロット35の中心間ピッチP(図4)よりも若干短く設定されている。また、この大セグメント331は、ターン部331cの弾性変形によって一対の直線部331b、331a間の周方向の距離が変更可能であって、これらの直線部331b、331a間の周方向の距離を広げながら対応する2つのスロット35に挿入することにより、これらの電気導体331b、331aは、弾性変形のスプリングバックによってターン部331cが存在する側の一方のスロット内壁面に当接し、他方のスロット内壁面との間に隙間が形成されるように各スロット35内に配置される。   Further, in the present embodiment, the distance along the circumferential direction of the outer end layer electric conductor 331b and the inner end layer electric conductor 331a included in the large segment 331 is the two distances into which the electric conductors 331b and 331a are inserted. It is set slightly shorter than the pitch P between the centers of the slots 35 (FIG. 4). Further, the large segment 331 can change the circumferential distance between the pair of straight portions 331b and 331a by elastic deformation of the turn portion 331c, and widen the circumferential distance between the straight portions 331b and 331a. However, by inserting into the corresponding two slots 35, these electrical conductors 331b and 331a are brought into contact with one slot inner wall surface on the side where the turn portion 331c exists by the elastic deformation spring back, and the other slot inner wall surface Between each of the slots 35 so that a gap is formed between them.
また、小セグメント332に含まれる外中層の電気導体332bと内中層の電気導体332aの周方向に沿った距離は、これらの電気導体332b、332aが挿入される2つのスロット35の中心間ピッチPよりも若干長く設定されている。また、この小セグメント332は、ターン部332cの弾性変形によって一対の直線部332b、332a間の周方向の距離が変更可能であって、これらの直線部332b、332a間の周方向の距離を狭くしながら対応する2つのスロットに挿入することにより、これらの電気導体332b、332aは、弾性変形のスプリングバックによってターン部332cが存在する側と反対側の一方のスロット内壁面に当接し、他方のスロット内壁面との間に隙間が形成されるように各スロット35内に配置される。   The distance along the circumferential direction between the outer middle layer electrical conductor 332b and the inner middle layer electrical conductor 332a included in the small segment 332 is the pitch P between the centers of the two slots 35 into which the electrical conductors 332b and 332a are inserted. It is set slightly longer than. Further, the small segment 332 can change the circumferential distance between the pair of straight portions 332b and 332a by elastic deformation of the turn portion 332c, and the circumferential distance between the straight portions 332b and 332a is narrowed. However, by inserting into the corresponding two slots, the electric conductors 332b and 332a abut against the inner wall surface of one slot opposite to the side where the turn portion 332c exists by the spring back of elastic deformation, It arrange | positions in each slot 35 so that a clearance gap may be formed between slot inner wall surfaces.
このように、図3に示すようにターン部331c、332cが重なるように配置された大セグメント331と小セグメント332では、対応する2つのスロット35の中心間距離を基準にして、大セグメント331の直線部331a、331bが互いに接近するように配置され、小セグメント332の直線部332a、332bが互いに遠ざかるように配置されている。したがって、図2に示すように、各スロット35に着目すると、大セグメント331および小セグメント332の各直線部が径方向に沿って一列に積層されており、これらの積層された各電気導体が、周方向に対向する2つのスロット内壁面の一方に、径方向に沿って交互に当接している。   As described above, in the large segment 331 and the small segment 332 arranged so that the turn portions 331c and 332c overlap as shown in FIG. 3, the distance between the centers of the two corresponding slots 35 is used as a reference. The straight portions 331a and 331b are disposed so as to approach each other, and the straight portions 332a and 332b of the small segment 332 are disposed so as to be separated from each other. Therefore, as shown in FIG. 2, when paying attention to each slot 35, the straight portions of the large segment 331 and the small segment 332 are laminated in a line along the radial direction, and these laminated electric conductors are One of the two inner wall surfaces of the slot facing each other in the circumferential direction is alternately in contact along the radial direction.
固定子巻線31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が囲むように揃えられて、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の第1のスロット35の内端層に、小セグメント332の一方の電気導体332aは同じ第1のスロット35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の第1のスロット35から時計方向の1磁極ピッチ離れた第2のスロット35の外端層に、小セグメント332の他方の電気導体332bも同じ第2のスロット35の外中層に挿入される。   A manufacturing process of the stator winding 31 will be described below. The basic segment 33 is inserted from one side of the axial side surface of the stator core 32 so that the turn portion 332c of the U-shaped small segment 332 is surrounded by the turn portion 331c of the U-shaped large segment 331. The At that time, one electric conductor 331a of the large segment 331 is in the inner end layer of the first slot 35 of the stator core 32, and one electric conductor 332a of the small segment 332 is in the inner middle layer of the same first slot 35, The other electrical conductor 331b of the large segment 331 is disposed on the outer end layer of the second slot 35 that is spaced by one magnetic pole pitch in the clockwise direction from the first slot 35 of the stator core 32. 332b is also inserted into the outer middle layer of the same second slot 35.
その結果、図2に示すように、1つのスロット35には、内端層側から、挿入部としての電気導体331a、332a、332b’、331b’が一列に配置される。ここで、直線部332b’331b’は、1磁極ピッチずれた他のスロット35内の電気導体と対をなしている。   As a result, as shown in FIG. 2, in one slot 35, electric conductors 331 a, 332 a, 332 b ′, and 331 b ′ as insertion portions are arranged in a row from the inner end layer side. Here, the straight portion 332b'331b 'is paired with an electric conductor in another slot 35 that is shifted by one magnetic pole pitch.
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。   After the insertion, in the second coil end group 31b, the electrical conductors located on the end layer side are inclined by 1.5 slots at the joint portions 331d and 331e in the direction in which the large segment 331 opens. In the middle-layer electric conductor, the joint portions 332d and 332e are inclined by 1.5 slots in the direction in which the small segment 332 is closed.
以上の構成を、全てのスロット35の基本セグメントについて繰り返す。そして、第2コイルエンド群31b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332d’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、図4に示すような固定子2が得られる。   The above configuration is repeated for the basic segments of all slots 35. In the second coil end group 31b, the outer end layer joining portion 331e ′ and the outer middle layer joining portion 332e, and the inner middle layer joining portion 332d and the inner end layer joining portion 332d ′ are welded, ultrasonic welded, Joining so as to obtain electrical continuity by means of arc welding, brazing or the like, a stator 2 as shown in FIG. 4 is obtained.
このように、本実施形態の車両用交流発電機1では、セグメント導体33の挿入部である各電気導体の幅をスロット35の周方向幅よりも小さくすることにより、各電気導体といずれか一方のスロット内壁面との間に隙間を形成することができるため、セグメント導体33をスロット35へ挿入する作業が容易となり、作業性を向上させることができる。また、固定子鉄心32のスロット35に収納される各電気導体を、必ずいずれか一方のスロット内壁面に当接させることにより、固定子巻線31からスロット内壁面への放熱性が良好になるため、固定子巻線31の温度低減およびこれに伴う出力向上が可能になる。   As described above, in the vehicle alternator 1 of the present embodiment, the width of each electrical conductor, which is the insertion portion of the segment conductor 33, is made smaller than the circumferential width of the slot 35, so Since a gap can be formed between the inner wall surface of the slot and the segment conductor 33 is inserted into the slot 35, the workability can be improved. In addition, by making each electrical conductor housed in the slot 35 of the stator core 32 abut on any one of the inner wall surfaces of the slots, heat dissipation from the stator winding 31 to the inner wall surfaces of the slots is improved. Therefore, it is possible to reduce the temperature of the stator winding 31 and improve the output accompanying this.
また、スロット35の形状に合わせてセグメント導体33の電気導体形状もほぼ矩形断面形状とすることにより、スロット内壁面と各電気導体とが接触する面積を大きくすることができるため、熱伝導性が良好になり、しかも電気導体が振動しにくくなって固定子巻線31の磁気騒音を低減することができる。   Further, by making the shape of the electric conductor of the segment conductor 33 in accordance with the shape of the slot 35 to be a substantially rectangular cross-sectional shape, the area where the inner wall surface of the slot and each electric conductor are in contact can be increased. As a result, the electric conductor is less likely to vibrate, and the magnetic noise of the stator winding 31 can be reduced.
また、各スロット35に複数の電気導体を径方向に沿って一列に積層するとともに、これらの各電気導体が、周方向に対向する2つのスロット内壁面の一方に、径方向に沿って交互に当接しているため、各電気導体を均等にスロット内壁面に当接させることができ、固定子巻線31からスロット内壁面への均一な熱伝導と、固定子鉄心32のティース部の均一な振動低減が可能になる。   In addition, a plurality of electrical conductors are stacked in a row along the radial direction in each slot 35, and each of these electrical conductors is alternately arranged along the radial direction on one of two circumferentially opposed inner wall surfaces of the slot. Since they are in contact with each other, the electric conductors can be brought into contact with the inner wall surface of the slot evenly, uniform heat conduction from the stator winding 31 to the inner wall surface of the slot, and uniform teeth of the stator iron core 32. Vibration can be reduced.
また、各セグメント導体のターン部の弾性変形のスプリングバックによって各電気導体をスロット内壁面に当接させているため、各電気導体をスロット内壁面に当接させるために特別な部品や工程を追加する必要がないため、簡単な構成によって温度低減による出力向上と磁気騒音低減が可能になる。   In addition, since each electrical conductor is brought into contact with the inner wall surface of the slot by the elastic deformation spring back of the turn portion of each segment conductor, special parts and processes are added to bring each electric conductor into contact with the inner wall surface of the slot. Therefore, it is possible to improve the output by reducing the temperature and reduce the magnetic noise with a simple configuration.
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で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、固定子鉄心32の各スロット35に4本の電気導体が挿入される固定子2について説明したが、スロット35に挿入される電気導体の数は4本以外であってもよい。例えば、図5に示すように、各スロット35に、8本の電気導体を径方向に沿って一列に積層し、これら8本の電気導体が径方向に沿って交互に異なるスロット内壁面に当接するようにしてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the stator 2 in which four electrical conductors are inserted into each slot 35 of the stator core 32 has been described. However, the number of electrical conductors inserted into the slots 35 is other than four. May be. For example, as shown in FIG. 5, eight electrical conductors are stacked in a row along the radial direction in each slot 35, and these eight electrical conductors contact the inner wall surfaces of the slots that are alternately different along the radial direction. You may make it contact.
また、上述した実施形態では、U字状のセグメント導体を用いて固定子巻線を構成するようにしたが、ターン部を含まないほぼ直線状のセグメント導体を用いて固定子巻線を構成したり、連続線を用いて固定子巻線を構成する場合にも本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the stator winding is configured using the U-shaped segment conductor. However, the stator winding is configured using a substantially linear segment conductor that does not include the turn portion. In addition, the present invention can be applied to the case where the stator winding is configured using a continuous line.
また、上述した実施形態では、回転電機の一例として車両用交流発電機について説明したが、他の発電機や発電機以外の電動機等の各種の回転電機に本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the vehicle AC generator has been described as an example of the rotating electrical machine. However, the present invention can be applied to various rotating electrical machines such as other generators and electric motors other than the generator.
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。It is a figure showing the whole composition of the alternator for vehicles of one embodiment. 固定子鉄心に装着されるセグメント導体のスロット内における配置状態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning state in the slot of the segment conductor with which a stator core is mounted | worn. 固定子巻線を構成するセグメント導体の斜視図である。It is a perspective view of the segment conductor which comprises a stator winding | coil. 固定子巻線を構成する導体セグメントの接合部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the junction part of the conductor segment which comprises a stator winding | coil. 固定子巻線の変形例に対応するセグメント導体のスロット内における配置状態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning state in the slot of the segment conductor corresponding to the modification of a stator winding | coil.
符号の説明Explanation of symbols
1 車両用交流発電機
2 固定子
3 回転子
5 整流器
31 固定子巻線
32 固定子鉄心
33 セグメント導体
35 スロット
331a、331b、332a、332b 電気導体
331c、332c ターン部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC generator for vehicles 2 Stator 3 Rotor 5 Rectifier 31 Stator winding 32 Stator core 33 Segment conductor 35 Slot 331a, 331b, 332a, 332b Electric conductor 331c, 332c Turn part

Claims (1)

  1. 回転子と、前記回転子に対向配置されて軸方向に延びるスロットを円周状に複数有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻装される固定子巻線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、前記スロット内に挿入される挿入部を有し、
    前記挿入部は、前記スロットの周方向幅よりも小さい幅を有するとともに、周方向に対向するスロット内壁面のいずれか一方に当接し、他方に隙間を形成し、
    前記スロットがほぼ矩形断面形状を有するとともに、前記挿入部は周方向に対向する前記スロット内壁面に沿った2つの対向面を有するほぼ矩形断面形状に形成され、
    前記スロットには複数の前記挿入部が径方向に沿って一列に積層されており、これらの積層された前記挿入部が、周方向に対向する2つの前記スロット内壁面の一方に、径方向に沿って交互に当接し、
    前記固定子巻線は、一対の前記挿入部とこれらの挿入部をつなぐターン部とを有するほぼU字状の導体セグメントを複数接合することにより形成されると共に、
    前記ターン部の弾性変形によって、一対の前記挿入部間の周方向の距離が変更可能であり、前記弾性変形のスプリングバックによって、前記挿入部を前記スロット内壁面に当接させることを特徴とする車両用交流発電機。
    An AC generator for a vehicle, comprising: a rotor; a stator core having a plurality of circumferentially arranged slots facing the rotor and extending in the axial direction; and a stator winding wound around the stator core In
    The stator winding has an insertion portion that is inserted into the slot;
    The insertion portion has a width smaller than the circumferential width of the slot, abuts against any one of the circumferentially opposed slot inner wall surfaces, and forms a gap on the other,
    The slot has a substantially rectangular cross-sectional shape, and the insertion portion is formed in a substantially rectangular cross-sectional shape having two opposing surfaces along the inner wall surface of the slot facing in the circumferential direction;
    In the slot, a plurality of the insertion portions are stacked in a row along the radial direction, and the stacked insertion portions are arranged on one of the two inner wall surfaces of the slot facing in the circumferential direction in the radial direction. Abutting alternately along,
    The stator winding is formed by joining a plurality of substantially U-shaped conductor segments having a pair of insertion portions and a turn portion connecting the insertion portions,
    The circumferential distance between the pair of insertion parts can be changed by elastic deformation of the turn part, and the insertion part is brought into contact with the inner wall surface of the slot by the spring back of the elastic deformation. AC generator for vehicles.
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