JP2012210087A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、固定子巻線の温度分布を均一にでき、かつ製造プロセスの合理化に適するとともに、Ｙ巻線の並列回路部における循環電流の流れを抑えることができる回転電機を得る。
【解決手段】固定子巻線２２は、第１Δ巻線の各出力端に第１Ｙ巻線の相巻線を接続して構成された第１三相ＹΔ混合巻線２３と、第２Δ巻線の各出力端に第２Ｙ巻線の相巻線を接続して構成された第２三相ＹΔ混合巻線２４とを有する。第１および第２Ｙ巻線の相巻線は、２つの巻線部を並列に接続して構成され、その２つの巻線部は、該巻線部を構成する導体線のスロット内での径方向位置の分布が等しくなるように構成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特にスロットが毎極毎相当たり２の割合で形成された固定子鉄心に対する固定子巻線の巻装構造に関するものである。

従来の回転電機では、固定子のスロット数が毎極毎相当たり２の割合で形成され、電機子巻線が、２組の三相ＹΔ混合巻線により構成されていた。なお、三相ＹΔ混合巻線は、３つの相巻線をΔ結線したΔ巻線と、Δ巻線の各出力端に接続された３つの相巻線からなるＹ巻線と、備える。
しかし、ＹΔ混合巻線においては、基本波だけを考えると、Ｙ巻線の相巻線にはΔ巻線の相巻線に流れる電流の√３倍の電流が流れる。そこで、Δ巻線の相巻線に流れる電流密度とＹ巻線の相巻線に流れる電流密度とが異なり、固定子巻線の温度分布が不均一となるという問題があった。

このような状況を鑑み、ＹΔ混合巻線からなる固定子巻線の温度分布を均一化するために、Ｙ巻線の相巻線のターン数をΔ巻線の相巻線のターン数と同じとし、かつＹ巻線の相巻線を構成する導体線の断面積をΔ巻線の相巻線を構成する導体線の断面積に対して√３倍として、Ｙ巻線の相巻線に流れる電流密度とΔ巻線の相巻線に流れる電流密度とを等しくすることが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００５／１０７０４０号パンフレット(図６）

このように、特許文献１に記載の従来の回転電機では、固定子巻線の温度分布を均一化するために、断面積の異なる２種類の導体線を用いていた。そこで、２種類の導体線の剛性が異なり、コイルエンドを曲げ成形する際の両者の曲げ具合に差異が生じて、コイルエンドが不均一となるという課題があった。また、２種類の導体線のそれぞれを専用のツールを用いてコイル成形する必要があり、製造プロセスの合理化に支障をきたすという課題もあった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、Ｙ巻線の相巻線を並列回路で構成して、導体線の断面積を変えることなくＹ巻線の相巻線に流れる電流密度とΔ巻線の相巻線に流れる電流密度とを略等しくし、固定子巻線の温度分布を均一にでき、かつ製造プロセスの合理化に適するとともに、Ｙ巻線の並列回路部における循環電流の流れを抑えることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、ハウジングに回転可能に支持された回転子と、スロットが毎極毎相当たり２の割合で形成された固定子鉄心、および該固定子鉄心に巻装された第１三相ＹΔ混合巻線および第２三相ＹΔ混合巻線を有し、上記回転子を囲繞するように上記ハウジングに支持された固定子と、を備えている。上記第１三相ＹΔ混合巻線は、Δ−Ｕ_１相巻線、Δ−Ｖ_１相巻線およびΔ−Ｗ_１相巻線をΔ結線して構成された第１Δ巻線と、該第１Δ巻線の各出力端に接続されたＹ−Ｕ_１相巻線、Ｙ−Ｖ_１相巻線およびＹ−Ｗ_１相巻線からなる第１Ｙ巻線とを有し、上記第２三相ＹΔ混合巻線は、Δ−Ｕ_２相巻線、Δ−Ｖ_２相巻線およびΔ−Ｗ_２相巻線をΔ結線して構成された第２Δ巻線と、該第２Δ巻線の各出力端に接続されたＹ−Ｕ_２相巻線、Ｙ−Ｖ_２相巻線およびＹ−Ｗ_２相巻線からなる第２Ｙ巻線とを有している。さらに、上記Δ−Ｕ_１相巻線と上記Ｙ−Ｕ_２相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第１スロット群に巻装され、上記Δ−Ｕ_２相巻線と上記Ｙ−Ｕ_１相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第２スロット群に巻装され、上記Δ−Ｖ_１相巻線と上記Ｙ−Ｖ_２相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第３スロット群に巻装され、上記Δ−Ｖ_２相巻線と上記Ｙ−Ｖ_１相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第４スロット群に巻装され、上記Δ−Ｗ_１相巻線と上記Ｙ−Ｗ_２相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第５スロット群に巻装され、上記Δ−Ｗ_２相巻線と上記Ｙ−Ｗ_１相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第６スロット群に巻装されている。そして、上記Δ−Ｕ_１相巻線、上記Δ−Ｕ_２相巻線、上記Δ−Ｖ_１相巻線、上記Δ−Ｖ_２相巻線、上記Δ−Ｗ_１相巻線、上記Δ−Ｗ_２相巻線、上記Ｙ−Ｕ_１相巻線、上記Ｙ−Ｕ_２相巻線、上記Ｙ−Ｖ_１相巻線、上記Ｙ−Ｖ_２相巻線、上記Ｙ−Ｗ_１相巻線および上記Ｙ−Ｗ_２相巻線は、それぞれ、同一断面形状の導体線を、６スロットおきの上記スロットに巻回して構成されている。上記Ｙ−Ｕ_１相巻線、上記Ｙ−Ｕ_２相巻線、上記Ｙ−Ｖ_１相巻線、上記Ｙ−Ｖ_２相巻線、上記Ｙ−Ｗ_１相巻線および上記Ｙ−Ｗ_２相巻線は、それぞれ、２つの巻線部を並列に接続して構成され、並列接続される上記２つの巻線部は、それぞれ、該両巻線部のインダクタンスが近づくように上記導体線を上記スロットに巻回して構成されている。

この発明によれば、第１および第２Δ巻線と第１および第２Ｙ巻線の相巻線が同一断面形状の導体線を用いて構成されている。そこで、コイルエンドを同一形状に曲げ成形でき、コイルエンドの均一性が高められる。また、単一のツールを用いてコイル成形でき、製造プロセスの合理化に適している。

第１および第２Ｙ巻線の相巻線が２つの巻線部を並列に接続して構成されているので、第１および第２Ｙ巻線の相巻線に流れる電流密度を低下できる。そこで、第１および第２Ｙ巻線の相巻線に流れる電流密度を第１および第２Δ巻線の相巻線に流れる電流密度に近づけることができ、固定子巻線の温度分布の均一化が図られる。

並列接続される２つの巻線部は、それぞれ、両巻線部のインダクタンスが近づくように導体線をスロットに巻回して構成されているので、並列回路部における循環電流の発生を抑制できる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の電気回路図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子鉄心の第１スロット群に巻装される導体線の巻装方法を説明するリヤ側端面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子鉄心の第２スロット群に巻装される導体線の巻装方法を説明するリヤ側端面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子における固定子巻線の巻装構造の一の実施態様を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子における固定子巻線の巻装構造の他の実施態様を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における第１三相ＹΔ混合巻線の結線状態を示す模式図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における固定子を示す斜視図である。

以下、本発明による回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の電気回路図である。

図１において、回転電機としての車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロントブラケット２とリヤブラケット３とからなるハウジング４と、このハウジング４に軸受５を介して回転可能に支持されたシャフト６と、ハウジング４のフロント側に延出するシャフト６の端部に固着されたプーリ７と、シャフト６に固定されてハウジング４内に配設された回転子８と、回転子８を囲繞するようにハウジング４に固定された固定子２０と、シャフト６のリヤ側に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１２と、各スリップリング１２の表面に摺動する一対のブラシ１３と、これらのブラシ１３を収容するブラシホルダ１４と、固定子２０に電気的に接続され、固定子２０で生じた交流を直流に変換する整流器１５と、ブラシホルダ１４に取り付けられて、固定子２０で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１６と、を備えている。

回転子８は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル９と、界磁コイル９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ポールコア１０と、ポールコア１０の軸心位置に貫装されたシャフト６と、を備えている。ファン１１がポールコア１０の軸方向両端面に溶接などにより固着されている。

固定子２０は、フロントブラケット２およびリヤブラケット３に軸方向両側から挟持され、回転子８のポールコア１０の外周面との間に均一なギャップを確保してポールコア１０を囲繞するように配設された固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１に巻装された固定子巻線２２と、を備えている。

固定子巻線２２は、図２に示されるように、第１三相ＹΔ混合巻線２３と、第２三相ＹΔ混合巻線２４と、から構成されている。

第１三相ＹΔ混合巻線２３は、Δ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｖ_１相巻線４１、およびΔ−Ｗ_１相巻線４２をΔ結線して構成された第１Δ巻線と、第１Δ巻線の各出力端に接続されたＹ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１、およびＹ−Ｗ_１相巻線５２からなる第１Ｙ巻線と、から構成されている。
第２三相ＹΔ混合巻線２４は、Δ−Ｕ_２相巻線４３、Δ−Ｖ_２相巻線４４、およびΔ−Ｗ_２相巻線４５をΔ結線して構成された第２Δ巻線と、第２Δ巻線の各出力端に接続されたＹ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４、およびＹ−Ｗ_２相巻線５５からなる第２Ｙ巻線と、から構成されている。

つぎに、Δ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｕ_２相巻線４３、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０およびＹ−Ｕ_２相巻線５３の構造について図３および図４を参照しつつ説明する。図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子鉄心の第１スロット群に巻装される導体線の巻装方法を説明するリヤ側端面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子鉄心の第２スロット群に巻装される導体線の巻装方法を説明するリヤ側端面図である。なお、図３中、１、７、・・・６７はスロット番号を示している。また、図４中、２、８、・・・６８はスロット番号を示している。また、図３および図４中、実線はリヤ側の渡り部を示し、点線はフロント側の渡り部である。

固定子鉄心２１は、例えば、磁性鋼板の薄板を円環状に打ち抜いて作製された鉄心片を所定枚積層し、積層された所定枚の鉄心片を溶接により一体化して円筒状に作製された積層鉄心である。そして、固定子鉄心２１は、円環状のコアバック部２１ａ、それぞれコアバック部２１ａの内周面から径方向内方に延在し、かつ周方向に等角ピッチで配列するティース部２１ｂ、およびコアバック部２１ａと隣り合うティース部２１ｂとにより画成されるスロット２１ｃを有する。

ここで、回転子８のポールコア１０の爪状磁極の個数は１２であり、スロット２１ｃの個数は７２個である。即ち、スロット２１ｃは、毎極毎相当たり２の割合で、周方向に等角ピッチ（電気角でπ／６のピッチ）で形成されている。

Δ−Ｕ_１相巻線４０とＹ−Ｕ_１相巻線５０は、導体線３０を固定子鉄心２１に巻装して作製された６本の第１乃至第６巻線部３１〜３６により構成され、Δ−Ｕ_２相巻線４３とＹ−Ｕ_２相巻線５３は、導体線３０を固定子鉄心２１に巻装して作製された６本の第１乃至第６巻線部３１〜３６により構成される。ここで、導体線３０は、絶縁被覆された銅線からなる連続線である。

まず、スロット番号１番、７番、１３番・・・６７番の６スロットおきのスロット２１ｃからなる第１スロット群に巻装される第１乃至第６巻線部３１〜３７について図３を参照しつつ説明する。

第１巻線部３１は、１本の導体線３０を、スロット番号１番から６７番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の内周側から１番目の位置（以下、１番地とする）と内周側から２番目の位置（以下、２番地とする）とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第１巻線部３１は、スロット番号１番と６７番のスロット２１ｃからフロント側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。第２巻線部３２は、１本の導体線３０を、スロット番号１番から６７番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第２巻線部３２は、スロット番号１番と６７番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。

第３巻線部３３は、１本の導体線３０を、スロット番号１番から６７番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の内周側から３番目の位置（以下、３番地とする）と内周側から４番目の位置（以下、４番地とする）とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第３巻線部３３は、スロット番号１番と６７番のスロット２１ｃからフロント側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。第４巻線部３４は、１本の導体線３０を、スロット番号１番から６７番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第４巻線部３４は、スロット番号１番と６７番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。

第５巻線部３５は、１本の導体線３０を、スロット番号１番から６７番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の内周側から５番目の位置（以下、５番地とする）と内周側から６番目の位置（以下、６番地とする）とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第５巻線部３５は、スロット番号１番と６７番のスロット２１ｃからフロント側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。第６巻線部３６は、１本の導体線３０を、スロット番号１番から６７番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の６番地と５番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第６巻線部３６は、スロット番号１番と６７番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。

ついで、スロット番号２５番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号３１番のスロット２１ｃに入る第１巻線部３１の渡り部３０ａが切断され、スロット番号３１番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号３７番のスロット２１ｃに入る第２巻線部３２の渡り部３０ａが切断される。そして、スロット番号３１番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第１および第２巻線部３１，３２の切断端同士を溶接などにより接合する。これにより、第１および第２巻線部３１，３２が直列に接続され、Δ−Ｕ_１相巻線４０が構成される。

ついで、スロット番号３７番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号４３番のスロット２１ｃに入る第３および第５巻線部３３，３５の渡り部３０ａが切断され、スロット番号４３番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号４９番のスロット２１ｃに入る第４および第６巻線部３４，３６の渡り部３０ａが切断される。そして、スロット番号３７番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第３および第５巻線部３３，３５の切断端同士を溶接などにより接合して、２ターンの巻線部が構成される。同様に、スロット番号４３番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第４および第６巻線部３４，３６の切断端同士を溶接などにより接合して、２ターンの巻線部が構成される。さらに、スロット番号４３番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第３巻線部３３の切断端とスロット番号４９番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第４巻線部３４の切断端とを溶接などにより接合し、スロット番号４３番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第５巻線部３５の切断端とスロット番号４９番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第６巻線部３６の切断端とを溶接などにより接合する。これにより、第３および第５巻線部３３，３５を直列に接続した２ターンの巻線部と、第４および第６巻線部３４，３６を直列に接続した２ターンの巻線部とが並列に接続され、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３が構成される。

つぎに、スロット番号２番、８番、１４番・・・６８番の６スロットおきのスロット２１ｃからなる第２スロット群に巻装される第１乃至第６巻線部３１〜４７について図４を参照しつつ説明する。

第１巻線部３１は、１本の導体線３０を、スロット番号２番から６８番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の１番地と２番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第１巻線部３１は、スロット番号２番と６８番のスロット２１ｃからフロント側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。第２巻線部３２は、１本の導体線３０を、スロット番号２番から６８番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第２巻線部３２は、スロット番号２番と６８番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。

第３巻線部３３は、１本の導体線３０を、スロット番号２番から６８番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の３番地と４番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第３巻線部３３は、スロット番号２番と６８番のスロット２１ｃからフロント側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。第４巻線部３４は、１本の導体線３０を、スロット番号２番から６８番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第４巻線部３４は、スロット番号２番と６８番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。

第５巻線部３５は、１本の導体線３０を、スロット番号２番から６８番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の５番地と６番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第５巻線部３５は、スロット番号２番と６８番のスロット２１ｃからフロント側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。第６巻線部３６は、１本の導体線３０を、スロット番号２番から６８番まで６スロットおきに、スロット２１ｃ内の６番地と５番地とを交互に採るように波巻きに巻装して構成されている。そして、第６巻線部３６は、スロット番号２番と６８番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する導体線３０の両端部を溶接などにより接合して１ターンの波巻き巻線に構成されている。

ついで、スロット番号２６番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号３２番のスロット２１ｃに入る第１巻線部３１の渡り部３０ａが切断され、スロット番号３２番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号３８番のスロット２１ｃに入る第２巻線部３２の渡り部３０ａが切断される。そして、スロット番号３２番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第１および第２巻線部３１，３２の切断端同士を溶接などにより接合する。これにより、第１および第２巻線部３１，３２が直列に接続され、Δ−Ｕ_２相巻線４３が構成される。

ついで、スロット番号３８番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号４４番のスロット２１ｃに入る第３および第５巻線部３３，３５の渡り部３０ａが切断され、スロット番号４４番のスロット２１ｃからリヤ側に延出してスロット番号５０番のスロット２１ｃに入る第４および第６巻線部３４，３６の渡り部３０ａが切断される。そして、スロット番号３８番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第３および第５巻線部３３，３５の切断端同士を溶接などにより接合して、２ターンの巻線部が構成される。同様に、スロット番号４４番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第４および第６巻線部３４，３６の切断端同士を溶接などにより接合して、２ターンの巻線部が構成される。さらに、スロット番号４４番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第３巻線部３３の切断端とスロット番号５０番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第４巻線部３４の切断端とを溶接などにより接合し、スロット番号４４番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第５巻線部３５の切断端とスロット番号５０番のスロット２１ｃからリヤ側に延出する第６巻線部３６の切断端とを溶接などにより接合する。これにより、第３および第５巻線部３３，３５を直列に接続した２ターンの巻線部と、第４および第６巻線部３４，３６を直列に接続した２ターンの巻線部とが並列に接続され、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０が構成される。

図示していないが、導体線３０をスロット番号３番、９番、１５番・・・６９番の６スロットおきのスロット２１ｃからなる第３スロット群に同様に巻回して第１乃至第６巻線部３１〜３６が形成される。また、導体線３０をスロット番号４番、１０番、１６番・・・７０番の６スロットおきのスロット２１ｃからなる第４スロット群に同様に巻回して第１乃至第６巻線部３１〜３６が形成される。そして、第３スロット群に巻装された第１乃至第６巻線部３１〜３６と第４スロット群に巻装された第１乃至第６巻線部３１〜３６とが同様に接続され、Δ−Ｖ_１相巻線４１、Δ−Ｖ_２相巻線４４、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１およびＹ−Ｖ_２相巻線５４が構成される。

図示していないが、導体線３０をスロット番号５番、１１番、１７番・・・７１番の６スロットおきのスロット２１ｃからなる第５スロット群に同様に巻回して第１乃至第６巻線部３１〜３６が巻装される。また、導体線３０をスロット番号６番、１２番、１８番・・・７２番の６スロットおきのスロット２１ｃからなる第６スロット群に同様に巻回して第１乃至第６巻線部３１〜３６が巻装される。そして、第５スロット群に巻装された第１乃至第６巻線部３１〜３６と第６スロット群に巻装された第１乃至第６巻線部３１〜３６とが同様に接続され、Δ−Ｗ_１相巻線４２、Δ−Ｗ_２相巻線４５、Ｙ−Ｗ_１相巻線５２およびＹ−Ｗ２相巻線５５が構成される。

このように構成されたΔ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｖ_１相巻線４１およびΔ−Ｗ_１相巻線４２をΔ結線して第１Δ巻線が形成される。そして、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１、およびＹ−Ｗ_１相巻線５２を第１Δ巻線の各出力端に接続して、第１三相ＹΔ混合巻線２３が形成される。
このように構成されたΔ−Ｕ_２相巻線４３、Δ−Ｖ_２相巻線４４およびΔ−Ｗ_２相巻線４５をΔ結線して第２Δ巻線が形成される。そして、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４、およびＹ−Ｗ_２相巻線５５を第２Δ巻線の各出力端に接続して、第２三相ＹΔ混合巻線２４が形成される。

ここで、Δ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｖ_１相巻線４１およびΔ−Ｗ_１相巻線４２は、それぞれ、２ターンの巻線部により構成されている。また、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１およびＹ−Ｗ_１相巻線５３は、それぞれ、２ターンの巻線部を並列に接続して構成されている。そこで、Δ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｖ_１相巻線４１およびΔ−Ｗ_１相巻線４２（第１Δ巻線の相巻線）と、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１およびＹ−Ｗ_１相巻線５２（第１Ｙ巻線の相巻線）との巻き数比は１となる。また、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１およびＹ−Ｗ_１相巻線５２は、Δ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｖ_１相巻線４１およびΔ−Ｗ_１相巻線４２に対して、電気角でπ／６の位相差を有している。

Δ−Ｕ_２相巻線４３、Δ−Ｖ_２相巻線４４およびΔ−Ｗ_２相巻線４５は、それぞれ、２ターンの巻線部により構成されている。また、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４およびＹ−Ｗ_２相巻線５５は、それぞれ、２ターンの巻線部を並列に接続して構成されている。そこで、Δ−Ｕ_２相巻線４３、Δ−Ｖ_２相巻線４４およびΔ−Ｗ_２相巻線４５（第２Δ巻線の相巻線）と、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４およびＹ−Ｗ_２相巻線５５（第２Ｙ巻線の相巻線）との巻き数比は１となる。また、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４およびＹ−Ｗ_２相巻線５５は、Δ−Ｕ_２相巻線４３、Δ−Ｖ_２相巻線４４およびΔ−Ｗ_２相巻線４５に対して、電気角でπ／６の位相差を有している。

さらに、Δ−Ｕ_２相巻線４３、Δ−Ｖ_２相巻線４４およびΔ−Ｗ_２相巻線４５は、Δ−Ｕ_１相巻線４０、Δ−Ｖ_１相巻線４１およびΔ−Ｗ_１相巻線４２に対して、電気角でπ／６の位相差を有している。また、Ｙ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１およびＹ−Ｗ_１相巻線５２は、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４およびＹ−Ｗ_２相巻線５５に対して、電気角でπ／６の位相差を有している。そこで、第１三相ＹΔ混合巻線２３と第２三相ＹΔ混合巻線２４は、電気角でπ／６の位相差を有している。

固定子鉄心２１のフロント側およびリヤ側において、スロット２１ｃから延出し、折り返されて６スロット離れたスロット２１ｃに入る導体線３０の渡り部３０ａがコイルエンドを形成している。そこで、固定子鉄心２１のフロント側およびリヤ側において、ほぼ同一形状に形成されたコイルエンドが、径方向に３列となって周方向に整然と配列されてコイルエンド群２２ｆ、２２ｒを形成している。
なお、吸気孔２ａ、３ａがフロントブラケット２およびリヤブラケット３の軸方向の端面に設けられ、排気孔２ｂ、３ｂがフロントブラケット２およびリヤブラケット３の外周両肩部に固定子巻線２２のフロント側およびリヤ側のコイルエンド群２２ｆ、２２ｒの径方向外側に対向して設けられている。

このように構成された車両用交流発電機１は、バッテリ（図示せず）からブラシ１３、スリップリング１２を介して界磁コイル９に界磁電流が供給されて磁束が発生する。この磁束により、ポールコア１０の爪状磁極が周方向に交互にＮ極とＳ極とに磁化される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ７を介してシャフト６に伝達され、回転子８が回転される。そこで、回転磁界が固定子２０の固定子巻線２２に与えられ、起電力が固定子巻線２２の第１および第２三相ＹΔ混合巻線２３，２４に発生する。そして、この起電力により発生する交流電流が、それぞれ整流器１５により直流電流に整流されるとともに、その出力電圧の大きさが電圧調整器１６により調整され、バッテリや車載電気負荷に供給される。

ファン１１が回転子８とともに回転される。そこで、空気が吸気孔２ａ，３ａからハウジング４内に吸入されて軸方向に回転子８側に流れ、ファン１１により遠心方向に曲げられる。遠心方向に曲げられた空気は、コイルエンド群２２ｆ，２２ｒを内径側から外径側に横切り、排気孔２ｂ，３ｂからハウジング４外に排出される。これにより、固定子巻線２２で発生した熱が、フロント側およびリヤ側のコイルエンド群２２ｆ、２２ｒから空気に放熱され、固定子２０の温度上昇が抑えられる。

この実施の形態１によれば、第１三相ＹΔ混合巻線２３を構成する第１Δ巻線と第１Ｙ巻線とが電気角でπ／６の位相差を有し、第２三相ＹΔ混合巻線２４を構成する第２Δ巻線と第２Ｙ巻線とが電気角でπ／６の位相差を有している。そこで、磁気騒音の主な原因である固定子２０の反作用起磁力の高調波成分を、第１および第２三相ＹΔ混合巻線２３，２４によって打ち消すことができ、磁気騒音を低減できる。

第１Ｙ巻線および第２Ｙ巻線を構成する相巻線（Ｙ−Ｕ_１相巻線５０、Ｙ−Ｖ_１相巻線５１、Ｙ−Ｗ_１相巻線５２、Ｙ−Ｕ_２相巻線５３、Ｙ−Ｖ_２相巻線５４、Ｙ−Ｗ_２相巻線５５）は、それぞれ、第３巻線部３３と第５巻線部３５とを直列に接続してなる巻線部と、第４巻線部３４と第６巻線部３６とを直列に接続してなる巻線部とを並列に接続してなる並列回路に構成されている。そして、第３および第４巻線部３３，３４は、導体線３０をスロット２１ｃの３番地と４番地とを交互にとるように巻回して構成され、第５および第６巻線部３５，３６は、導体線３０をスロット２１ｃの５番地と６番地とを交互にとるように巻回して構成されている。そこで、並列に接続される両巻線部において、巻線部を構成する導体線３０のスロット２１ｃ内の径方向位置の分布が等しくなる。これにより、並列に接続される両巻線部のインダクタンスが等しくなり、並列回路部における循環電流の発生を抑えることができる。

ここで、ＹΔ混合巻線においては、Ｙ巻線を構成する相巻線のそれぞれには、Δ巻線を構成する相巻線のそれぞれに流れる電流の√３倍の電流が流れる。
したがって、第１Ｙ巻線を構成する相巻線に流れる電流密度は、第１Δ巻線を構成する相巻線に流れる電流密度の０．８６６倍となる。
同様に、第２Ｙ巻線を構成する相巻線に流れる電流密度は、第２Δ巻線を構成する相巻線に流れる電流密度の０．８６６倍となる。

このように、第１および第２Ｙ巻線の相巻線を２つの巻線部を並列に接続して構成しているので、第１および第２Δ巻線の相巻線に流れる電流密度と第１および第２Ｙ巻線の相巻線に流れる電流密度とを略等しくできる。そこで、固定子巻線２２の温度分布の均一化が図られる。

また、第１Δ巻線および第２Δ巻線を構成する相巻線に流れる電流密度が第１Ｙ巻線および第２Ｙ巻線を構成する相巻線に流れる電流密度より僅かに大きくなり、第１Δ巻線および第２Δ巻線を構成する相巻線での発熱量が多くなる。しかし、第１Δ巻線および第２Δ巻線を構成する相巻線は、導体線３０をスロット２１ｃの１番地と２番地とを交互にとるように巻装してなる第１巻線部３１と第２巻線部３２とから構成されている。そこで、第１Δ巻線および第２Δ巻線を構成する相巻線のコイルエンドがコイルエンド群２２ｆ、２２ｒの内径側に位置し、ファン１１により遠心方向に曲げられた空気に曝される。これにより、第１Δ巻線および第２Δ巻線を構成する相巻線での発熱が効果的に放熱されるので、固定子巻線２２の温度分布がより均一化される。

第１乃至第６巻線部３１〜３６が同じ導体線３０を用いて形成されているので、単一のツールを用いてコイル成形でき、製造プロセスの合理化が実現されるとともに、コイルエンドが均一化され、コイルエンド群２２ｆ、２２ｒの凹凸に起因する風切り音の発生を抑制できる。

第１Δ巻線および第２Δ巻線を構成する相巻線と第１Ｙ巻線および第２Ｙ巻線を構成する相巻線との接続部では４本の導体線３０の端部を接合することになる。４本の導体線３０の端部をまとめて接合する手段としては、例えば、束ねられた端部にリング体を被せ、そのリング体をかしめて端部同士を圧接する、束ねられた端部をねじって端部同士を圧接する、束ねられた端部同士を半田接合する、束ねられた端部を溶接する、などの手段が用いられる。そして、接合作業性および接合強度の観点から、束ねられた端部を溶接することが好ましい。束ねられた端部を溶接すること、接続部の軸方向高さが抑制され、接続作業が簡易となるとともに、接合強度が高められ、信頼性が向上される。また、溶接方法として、例えばＴＩＧ溶接が用いられる。

なお、上記実施の形態１では、第１Ｙ巻線および第２Ｙ巻線の相巻線は、第３巻線部と第５巻線部とを直列に接続した巻線部と、第４巻線部と第６巻線部とを直列に接続した巻線部とを並列に接続して構成されている。しかし、並列に接続される２つの巻線部は、第３巻線部と第５巻線部とを直列に接続した巻線部と、第４巻線部と第６巻線部とを直列に接続した巻線部との組み合わせに限定されない。つまり、並列回路部における循環電流の発生を抑えるために、両巻線部のインダクタンスが略等しければよく、例えば、第１巻線部と第３巻線部とを直列に接続した巻線部と、第２巻線部と第４巻線部とを直列に接続した巻線部との組み合わせ、第１巻線部と第５巻線部とを直列に接続した巻線部と、第２巻線部と第６巻線部とを直列に接続した巻線部との組み合わせでもよい。いずれの場合でも、両巻線部を構成する導体線のスロット内の径方向位置の分布が略等しくなり、両巻線部のインダクタンスが略等しくなる。

また、上記実施の形態１では、６本の導体線が１つのスロット内に収納されているものとしているが、スロット内に収納される導体線の本数は６本に限定されない。例えば、図５および図６に示されるように、スロット内に収納される導体線６０の本数は１２本でもよい。

そして、図５に示される場合、例えば、内周側の４本の導体線群６１を用いて４ターンのΔ巻線の相巻線を構成する。そして、外周側、かつ周方向一側に位置する４本の導体線群６２を用いて作製した４ターンの巻線部と、外周側、かつ周方向他側に位置する４本の導体線群６３を用いて作製した４ターンの巻線部とを並列に接続して、４ターンのＹ巻線の相巻線を構成する。この場合においても、並列に接続される両巻線部を構成する導体線群６２，６３を構成する導体線６０のスロット内の径方向位置の分布が略等しくなる。そこで、並列回路を構成する両巻線部のインダクタンスが略等しくなり、並列回路部における循環電流の発生が抑えられる。

また、図６に示される場合、例えば、内周側の４本の導体線群６１を用いて４ターンのΔ巻線の相巻線を構成する。そして、外周側に位置する４本の導体線群６４を用いて作製した４ターンの巻線部と、中間に位置する４本の導体線群６５を用いて作製した４ターンの巻線部とを並列に接続して、４ターンのＹ巻線の相巻線を構成する。この場合においても、並列に接続される両巻線部を構成する導体線群６４，６５がスロット内で径方向に隣接している。そこで、並列回路を構成する両巻線部のインダクタンスが近づいて略等しくなり、並列回路部における循環電流の発生が抑えられる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における第１三相ＹΔ混合巻線の結線状態を示す模式図、図８はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における固定子を示す斜視図である。なお、図８では、説明の便宜上、第１Δ巻線を構成する相巻線と第１Ｙ巻線を構成する相巻線との接続部の１箇所のみを示している。

図７および図８において、付加線３８は、導体線３０と同じ絶縁被覆された銅線で作製され、コイルエンド群２２ｒ上を周方向に延びるように配設され、一端をΔ−Ｕ_１相巻線４０とΔ−Ｖ_１相巻線４１との接続部を構成する２本の導体線３０の端部に溶接などにより接合され、他端をＹ−Ｕ_１相巻線５０の端部を構成する２本の導体線３０の端部に溶接などにより接合されている。そして、第１Δ巻線の出力端と第１Ｙ巻線の相巻線との他の接続部、および第２Δ巻線の出力端と第２Ｙ巻線の相巻線との接続部においても、付加線３８を用いて同様に接合されているが、ここでは、その説明は省略する。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２によれば、コイルエンド群２２ｒ上を周方向に延在する付加線３８を用いて第１および第２Δ巻線の各出力端と第１および第２Ｙ巻線の各相巻線とを接続しているので、上記実施の形態１では４本であった接続本数を３本に削減でき、接続作業性が向上されるとともに、接合強度が高められ、信頼性が向上される。

なお、上記各実施の形態では、第１および第２三相ＹΔ混合巻線の出力を別個の整流器により整流するものとしているが、第１および第２三相ＹΔ混合巻線を並列に接続し、その出力を１つの整流器により整流してもよい。
また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機、車両用発電電動機などの車両用回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。

４ ハウジング、８ 回転子、２０ 固定子、２１ 固定子鉄心、２１ｃ スロット、２３ 第１三相ＹΔ混合巻線、２４ 第２三相ＹΔ混合巻線、３０，６０ 導体線、３８ 付加線、４０ Δ−Ｕ_１相巻線、４１ Δ−Ｖ_１相巻線、４２ Δ−Ｗ_１相巻線、４３ Δ−Ｕ_２相巻線、４４ Δ−Ｖ_２相巻線、４５ Δ−Ｗ_２相巻線、５０ Ｙ−Ｕ_１相巻線、５１ Ｙ−Ｖ_１相巻線、５２ Ｙ−Ｗ_１相巻線、５３ Ｙ−Ｕ_２相巻線、５４ Ｙ−Ｖ_２相巻線、５５ Ｙ−Ｗ_２相巻線。

Claims (5)

1. ハウジングに回転可能に支持された回転子と、
   スロットが毎極毎相当たり２の割合で形成された固定子鉄心、および該固定子鉄心に巻装された第１三相ＹΔ混合巻線および第２三相ＹΔ混合巻線を有し、上記回転子を囲繞するように上記ハウジングに支持された固定子と、を備え、
   上記第１三相ＹΔ混合巻線は、Δ−Ｕ_１相巻線、Δ−Ｖ_１相巻線およびΔ−Ｗ_１相巻線をΔ結線して構成された第１Δ巻線と、該第１Δ巻線の各出力端に接続されたＹ−Ｕ_１相巻線、Ｙ−Ｖ_１相巻線およびＹ−Ｗ_１相巻線からなる第１Ｙ巻線とを有し、
   上記第２三相ＹΔ混合巻線は、Δ−Ｕ_２相巻線、Δ−Ｖ_２相巻線およびΔ−Ｗ_２相巻線をΔ結線して構成された第２Δ巻線と、該第２Δ巻線の各出力端に接続されたＹ−Ｕ_２相巻線、Ｙ−Ｖ_２相巻線およびＹ−Ｗ_２相巻線からなる第２Ｙ巻線とを有し、
   上記Δ−Ｕ_１相巻線と上記Ｙ−Ｕ_２相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第１スロット群に巻装され、上記Δ−Ｕ_２相巻線と上記Ｙ−Ｕ_１相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第２スロット群に巻装され、上記Δ−Ｖ_１相巻線と上記Ｙ−Ｖ_２相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第３スロット群に巻装され、上記Δ−Ｖ_２相巻線と上記Ｙ−Ｖ_１相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第４スロット群に巻装され、上記Δ−Ｗ_１相巻線と上記Ｙ−Ｗ_２相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第５スロット群に巻装され、上記Δ−Ｗ_２相巻線と上記Ｙ−Ｗ_１相巻線は、６スロットおきの上記スロットで構成される第６スロット群に巻装され、
   上記Δ−Ｕ_１相巻線、上記Δ−Ｕ_２相巻線、上記Δ−Ｖ_１相巻線、上記Δ−Ｖ_２相巻線、上記Δ−Ｗ_１相巻線、上記Δ−Ｗ_２相巻線、上記Ｙ−Ｕ_１相巻線、上記Ｙ−Ｕ_２相巻線、上記Ｙ−Ｖ_１相巻線、上記Ｙ−Ｖ_２相巻線、上記Ｙ−Ｗ_１相巻線および上記Ｙ−Ｗ_２相巻線は、それぞれ、同一断面形状の導体線を、６スロットおきの上記スロットに巻回して構成され、
   上記Ｙ−Ｕ_１相巻線、上記Ｙ−Ｕ_２相巻線、上記Ｙ−Ｖ_１相巻線、上記Ｙ−Ｖ_２相巻線、上記Ｙ−Ｗ_１相巻線および上記Ｙ−Ｗ_２相巻線は、それぞれ、２つの巻線部を並列に接続して構成され、
   並列接続される上記２つの巻線部は、それぞれ、該両巻線部のインダクタンスが近づくように上記導体線を上記スロットに巻回して構成されていることを特徴とする回転電機。
2. 並列に接続される上記２つの巻線部は、それぞれ、該巻線部を構成する上記導体線の上記スロット内での径方向位置の分布が等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記第１Δ巻線および上記第２Δ巻線を構成する相巻線と上記第１Ｙ巻線および上記第２Ｙ巻線を構成する相巻線のうち、電流密度が大きくなる相巻線を構成する上記導体線が、上記スロット内の内周側に収納されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
4. 上記第１Δ巻線の各出力端と上記第１Ｙ巻線を構成する各相巻線とが溶接により接続され、上記第２Δ巻線の各出力端と上記第２Ｙ巻線を構成する各相巻線とが溶接により接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 上記第１Δ巻線の各出力端と上記第１Ｙ巻線を構成する各相巻線とが付加線を介して接続され、上記第２Δ巻線の各出力端と上記第２Ｙ巻線を構成する各相巻線とが付加線を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。

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