JP3400776B2 - 交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関
により駆動される交流発電機に関し、特に、乗用車、ト
ラック等の乗り物に搭載される車両用交流発電機の固定
子構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、交流発電機において、小型高出力
および品質の向上が益々求められてきている。小型高出
力を実現するには、磁気装荷と電気装荷との分配を如何
に最適に、かつ、限られた容積の中で如何に高密度に、
構成するかが重要となる。例えば、車両用交流発電機に
おいては、車両エンジンルームが益々狭小化する中で、
搭載スペースに余裕がなくなってきている一方で、車両
負荷の増大による発電出力の向上が求められている。ま
た、車内外共に、騒音低減のニーズが高く、エンジン騒
音が低下してきているが、車両への電気負荷供給のため
常時発電稼働しいる車両用交流発電機の騒音が問題とさ
れている。特に、低速から高速まで比較的広い回転域で
回転駆動される車両用交流発電機においては、そのファ
ン騒音や、磁気的騒音も問題とされている。また、車両
用交流発電機は、常時発電稼働しているので、出力電流
のジュール熱のため、その発熱量が多く、曝される熱的
環境は厳しく、極めて高い耐熱性が求められている。ま
た、車両エンジンルームにおいて、車両用交流発電機は
エンジンに直付けされる場合が多く、雨水、塩水、泥水
等に加えて、エンジンオイルや不凍液に被水され、極め
て腐蝕環境が厳しい条件となっている。そして、腐蝕に
よっては、発電停止に至る等の問題があるが、発電停止
の原因の多くは固定子の製造過程において発生する巻線
の絶縁被膜の傷や、構造的な巻線露出部の電気短絡によ
るものである。

【０００３】特に、交流発電機の小型高出力について
は、固定子の磁気回路内に納める電気導体の占積率の向
上、さらには固定子巻線の渡り部（固定子鉄心外の渡り
部をコイルエンドと呼ぶ）の整列化および高密度化が必
要であり、これに加えて、上記のような低騒音、耐熱環
境性、耐腐食性等の要求に応えるために、種々の改良が
提案されている。そして、固定子の電気導体に短尺の導
体セグメントを用いて電気導体の占積率向上や、コイル
エンドの整列化および高密度化を図る構造が、例えばＷ
Ｏ９２／０６５２７号公報や日本特許第２９２７２８８
号に提案されている。

【０００４】図２９は例えば日本特許第２９２７２８８
号に記載された従来の車両用交流発電機の固定子の要部
を示す側面図、図３０は図２９に示された従来の車両用
交流発電機の固定子に適用される導体セグメントを示す
斜視図、図３１および図３２はそれぞれ図２９に示され
た従来の車両用交流発電機の固定子の要部をフロント側
およびリヤ側から見た斜視図である。図２９乃至図３２
において、固定子５０は、固定子鉄心５１と、固定子鉄
心５１に巻装された固定子巻線５２と、スロット５１ａ
内に装着されて固定子巻線５２を固定子鉄心５１に対し
て絶縁するインシュレータ５３とを備えている。固定子
鉄心５１は、薄い鋼板を重ねて積層された円筒状の積層
鉄心であり、軸方向に延びるスロット５１ａが内周側に
開口するように所定ピッチで周方向に複数設けられてい
る。ここでは、回転子（図示せず）の磁極数（１６）に
対応して、３相の巻線を２組収容するように、９６本の
スロット５１ａが形成されている。固定子巻線５２は、
多数の短尺の導体セグメント５４を接合して所定の巻線
パターンに構成されている。

【０００５】導体セグメント５４は、絶縁被覆された矩
形断面の銅線材を略Ｕ字状に成形したもので、６スロッ
ト（１磁極ピッチ）離れた２つのスロット５１ａ毎に、
軸方向のリヤ側から２本づつ挿入されている。そして、
導体セグメント５４のフロント側に延出する端部同士が
接合されて固定子巻線５２を構成している。

【０００６】具体的には、６スロット離れた各組のスロ
ット５１ａにおいて、１本の導体セグメント５４が、リ
ヤ側から、１つのスロット５１ａ内の外周側から１番目
の位置と、他のスロット５１ａ内の外周側から２番目の
位置とに挿入され、もう１本の導体セグメント５４が、
リヤ側から、１つのスロット５１ａ内の外周側から３番
目の位置と、他のスロット５１ａ内の外周側から４番目
の位置とに挿入されている。そこで、各スロット１５ａ
内では、導体セグメント５４の直線部５４ａが径方向に
１列に４本並んで配列されている。そして、１つのスロ
ット５１ａ内の外周側から１番目の位置からフロント側
に延出した導体セグメント５４の端部５４ｂと、そのス
ロット５１ａから時計回りに６スロット離れた他のスロ
ット５１ａ内の外周側から２番目の位置からフロント側
に延出した導体セグメント５４の端部５４ｂとが接合さ
れて、２ターンの外層巻線が形成されている。さらに、
１つのスロット５１ａ内の外周側から３番目の位置から
フロント側に延出した導体セグメント５４の端部５４ｂ
と、そのスロット５１ａから時計回りに６スロット離れ
た他のスロット５１ａ内の外周側から４番目の位置から
フロント側に延出した導体セグメント５４の端部５４ｂ
とが接合されて、２ターンの内層巻線が形成されてい
る。さらに、６スロット離れた各組のスロット５１ａに
挿入された導体セグメント５４で構成される外層巻線と
内層巻線とが直列に接続されて、４ターンの１相分の固
定子巻線５２が形成されている。同様にして、それぞれ
４ターンの固定子巻線５２が６相分形成されている。そ
して、これらの固定子巻線５２は３相分づつ交流結線さ
れて、２組の３相固定子巻線を構成している。

【０００７】このように構成された従来の固定子５０に
おいては、固定子鉄心５１のリヤ側では、同じ組のスロ
ット５１ａに挿入された２本の導体セグメント５４のタ
ーン部５４ｃが径方向に並んで配列されている。その結
果、ターン部５４ｃが周方向に２列に配列されて、リヤ
側のコイルエンド群を構成している。一方、固定子鉄心
５１のフロント側では、１つのスロット５１ａ内の外周
側から１番目の位置からフロント側に延出した導体セグ
メント５４の端部５４ｂと６スロット離れたスロット５
１ａ内の外周側から２番目の位置からフロント側に延出
した導体セグメント５４の端部５４ｂとの接合部と、１
つのスロット５１ａ内の外周側から３番目の位置からフ
ロント側に延出した導体セグメント５４の端部５４ｂと
６スロット離れたスロット５１ａ内の外周側から４番目
の位置からフロント側に延出した導体セグメント５４の
端部５４ｂとの接合部とが、径方向に並んで配列されて
いる。その結果、端部５４ｂ同士の接合部が周方向に２
列に配列されて、フロント側のコイルエンド群を構成し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この従来の車両用交流
発電機の固定子５０では、以上のように、固定子巻線５
２が、略Ｕ字状に成形された短尺の導体セグメント５４
を固定子鉄心５１のスロット５１ａにリヤ側から挿入
し、フロント側に延出する導体セグメント５４の端部５
４ｂ同士を接合して構成されている。そこで、半田付け
や溶接によって絶縁被膜が消失された端部５４ｂ同士の
接合部を周方向に配列してフロント側のコイルエンド群
が構成されているので、被水により腐蝕しやすいコイル
エンド構造となっており、耐腐食性が極めて低くなって
いた。また、コイルエンド群は、９６カ所の接合部を２
列に、即ち１９２カ所の接合部から構成されているの
で、接合部同士が短絡しやすい構造となっており、短絡
事故が発生しやすかった。また、多数の短尺の導体セグ
メント５４を固定子鉄心５１に挿入し、かつ、端部５４
ｂ同士を溶接、半田付け等により接合しなければなら
ず、著しく作業性が低下してしまっていた。また、導体
セグメント５４のスロット５１ａへの押し込み量は固定
子鉄心５１の軸方向長さ以上を必要とし、絶縁被膜に傷
を付けやすく、製品後の品質を低下させていた。さら
に、端部５４ｂ同士の接合時に、半田垂れや溶接融けに
よる接合部間の短絡が頻発し、量産性が著しく低下して
いた。また、導体セグメント５４の端部５４ｂ同士は、
その一部を治具でクランプし、その頂点部を半田付けや
溶接して接合されていた。そこで、治具によるクランプ
面積が必要となる上に、半田付け部や溶接部の膨れが生
じるので、コイルエンド高さが高くなるとともに、接合
部間も狭小になっていた。その結果、コイルエンド部の
コイルの漏れリアクタンスが増えて、出力が悪化すると
ともに、通風抵抗が増加して、風騒音が悪化していた。

【０００９】また、磁気騒音の対策として、電気的位相
差３０°の位置だけずれた２組の３相巻線をスロットに
巻装することで、磁気脈動力を相互に相殺することが、
例えば特開平４−２６３４５号公報に提案されている。
しかし、この磁気騒音の改善例を小型の固定子に採用し
ようとすると、２倍の数のスロットが必要となり、スロ
ット間隔が極めて狭くなってしまう。そこで、連続した
導線を環状に巻回して環状コイルを作製し、ついでこの
環状コイルを星形に変形して星形コイルを作製し、この
星形コイルの直線部を固定子鉄心のスロットに嵌装して
固定子巻線を作製する一般的な巻線方法では、対応でき
なかった。また、導体セグメント５４を用いた上述の巻
線方法では、スロットへの挿入の際に導体セグメント５
４の座屈等が発生してしまい、対応できなかった。加え
て、導体セグメント５４の端部５４ｂ同士を溶接した場
合、溶接時の温度上昇により導体セグメント５４が軟化
して、固定子としての剛性が低下し、磁気騒音の低減効
果が少なくなってしまっていた。

【００１０】さらに、車両用交流発電機の出力の様々な
要求に対して、電磁設計的に対応する必要がある。特
に、車両エンジンのアイドル回転数に対応して発電機の
低速回転域の出力向上は、出力開始回転数を低速側にシ
フトする必要がある。それには、起磁力、即ち界磁コイ
ルに供給する電流を増加し、あるいは、固定子の総導体
数、即ちターン数を増加して、発電機の誘起電力を向上
させる必要がある。ここで、前者においては、界磁コイ
ルに電流を供給することで、出力開始回転数を低速側に
シフトできるが、磁気回路の飽和減少のために限界があ
る。また、後者においては、ターン数を増すことで、出
力開始回転数を低速側にシフトできるが、導体セグメン
ト５４による巻線で導体総数を増加しようとすると、そ
れに伴って接合部数も増加してしまい、接合スペースが
なくなり、過度のターン数増加には実質的に対応できな
い。

【００１１】この発明は、上記のような従来の技術の課
題に鑑み、今日の交流発電機に共通して要求される性能
と品質を満足しうる高い実用性と生産性を兼ね備えた交
流発電機を得ることを目的とする。さらに、小型、高出
力、低騒音を兼ね備えた車両用に適用できる交流発電機
を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る交流発電
機は、回転周方向に沿ってＮＳ極を形成する回転子と、
該回転子と対向配置された固定子鉄心およびこの固定子
鉄心に装着された多相固定子巻線を有する固定子、上記
回転子と上記固定子とを支持するブラケットとを備えた
交流発電機において、上記固定子鉄心は、軸方向に延び
るスロットが周方向に所定ピッチで複数形成された積層
鉄心を備え、上記多相固定子巻線は、連続線からなる素
線が、上記固定子鉄心の端面側の上記スロット外で折り
返されて、所定スロット数毎に上記スロット内でスロッ
ト深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装され
た巻線を複数有し、上記複数の巻線は、複数本の上記素
線を同時に折り畳んで形成された少なくとも１組の素線
群で構成され、上記素線群は、直線部がターン部により
連結されて所定スロットピッチで配列され、かつ、隣り
合う該直線部が該ターン部によりスロット深さ方向に内
層と外層とを交互に採るようにずらされたパターンに形
成された２本の上記素線を、互いに上記所定スロットピ
ッチずらして上記直線部を重ねて配列してなる素線対
が、１スロットピッチづつずらされて上記所定スロット
数と同数対配列され、かつ、上記素線の端部が上記素線
群の両端の両側に延出して構成され、上記多相固定子巻
線は、上記固定子鉄心に巻装された上記素線群を構成す
る上記素線の上記スロットから該固定子鉄心の軸方向の
両側に延出する端部を結線して構成され、上記固定子鉄
心の端面側の上記スロット外で折り返された上記素線の
ターン部が周方向に並んでコイルエンド群を構成してい
るものである。

【００１３】また、上記素線が上記スロットのそれぞれ
にスロット深さ方向に２ｎ本ずつ配列され、上記素線の
ターン部が周方向にｎ列に並んで配列されているもので
ある。

【００１４】また、上記素線が上記スロットのそれぞれ
にスロット深さ方向に２ｎ本ずつ配列され、上記素線の
ターン部がｎ層に重なって配列されているものである。

【００１５】

【００１６】また、上記固定子鉄心の少なくとも一方の
端部のコイルエンド群において、周方向に隣り合う上記
ターン部間の空間が略同一に形成されているものであ
る。

【００１７】また、上記コイルエンド群を構成する上記
ターン部のそれぞれが、均等な放熱部を有しているもの
である。

【００１８】また、上記素線が巻装されるスロットピッ
チは、上記回転子のＮＳ極に対応したピッチである。

【００１９】また、上記スロットの開口部が、不等ピッ
チに形成されているものである。

【００２０】また、上記スロットの開口部の開口寸法
が、上記素線のスロット幅方向寸法より小さいものであ
る。

【００２１】また、上記素線の上記スロット内における
断面形状が上記スロット形状に沿った略矩形形状であ
る。

【００２２】また、上記素線の断面形状が略扁平形状で
あり、上記直線部が断面長手方向を径方向に一致させて
１列に並んで上記スロット内に収納されているものであ
る。

【００２３】また、上記コイルエンド群を構成する上記
巻線のターン部には樹脂を備えるものである。

【００２４】また、上記コイルエンド群を構成する上記
ターン部が有する上記樹脂は、その樹脂の主剤より熱伝
導率の高い部材が混入されているものである。

【００２５】また、上記樹脂が上記ブラケットに当接さ
れているものである。

【００２６】また、上記固定子の一方側に配設され、か
つ、上記固定子巻線の巻線端に接続され、上記固定子巻
線からの交流出力を直流に整流する整流器を備え、上記
回転子は、上記Ｎ極およびＳ極を提供する複数の爪状磁
極を有するランデル型回転子鉄心と、該回転子の回転に
より上記ブラケット内に冷却風を通風させる冷却手段と
を備え、上記コイルエンド群および上記整流器が上記冷
却風を上記ブラケット内に通風させることにより冷却さ
れるようになっているものである。

【００２７】また、上記冷却手段が、上記回転子鉄心の
少なくとも一方の端部に配設されたファンである。

【００２８】また、上記ファンが上記回転子鉄心の両端
部に配設されているものである。

【００２９】また、上記コイルエンド群を含んだ上記固
定子の軸方向長さが上記回転子鉄心の軸方向長さより短
いものである。

【００３０】また、上記コイルエンド群の内周側を構成
する上記素線の傾斜方向が、上記固定子の両端側で平行
となっているものである。

【００３１】また、上記固定子巻線の収容されるスロッ
ト数が毎極毎相当たり２であり、上記多相固定子巻線は
毎極毎相当たりのスロットに対応する第１の多相巻線群
と第２の多相巻線群とを備えているものである。

【００３２】また、上記第１の多相巻線群と第２の多相
巻線群とが直列に接続され、その巻線端が上記整流器に
接続されているものである。

【００３３】また、上記整流器は、上記第１の多相巻線
群の交流出力を整流する第１整流器と、上記第２の多相
巻線群の交流出力を整流する第２整流器と備え、上記第
１および第２の多相巻線群の交流出力がそれぞれ上記第
１および第２整流器により整流された後合成されて出力
されるように構成されているものである。

【００３４】また、上記第１および第２の多相巻線群は
それぞれ３相結線されたもので、上記第１の多相巻線群
が挿入されたスロット群を構成するスロットの開口部
と、上記第２の多相巻線群が挿入されたスロット群を構
成するスロットの開口部とが、３０°の電気角で等間隔
に配列されているものである。

【００３５】また、上記第１および第２の多相巻線群は
それぞれ３相結線されたもので、上記第１の多相巻線群
が挿入されたスロット群を構成するスロットの開口部
と、上記第２の多相巻線群が挿入されたスロット群を構
成するスロットの開口部とが、（α°）と（６０°-α
°）との電気角を交互にとるように配列されているもの
である。

【００３６】また、上記第１および第２の多相巻線群の
少なくとも一方は星型結線されたもので、星型結線され
た多相巻線群の中性点が上記整流器に接続されているも
のである。

【００３７】また、上記爪状磁極に磁界を供給する界磁
コイルに流れる界磁電流は、発電機回転数がある領域以
上において電流制限されるように構成されているもので
ある。

【００３８】また、磁石が上記爪状磁極間に介装されて
いるものである。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る車
両用交流発電機の構成を示す断面図、図２はこの車両用
交流発電機の固定子を示す斜視図、図３はこの車両用交
流発電機における固定子巻線の１相分の結線状態を説明
するリヤ側端面図、図４はこの車両用交流発電機の回路
図、図５および図６はこの車両用交流発電機に適用され
る固定子巻線を構成する巻線群の製造工程を説明する図
である。図７はこの車両用交流発電機に適用される固定
子巻線を構成する内層側の素線群を示す図であり、図７
の（ａ）はその側面図、図７の（ｂ）はその平面図であ
る。図８はこの車両用交流発電機に適用される固定子巻
線を構成する外層側の素線群を示す図であり、図８の
（ａ）はその側面図、図８の（ｂ）はその平面図であ
る。図９はこの車両用交流発電機に適用される固定子巻
線を構成する素線の要部を示す斜視図、図１０はこの車
両用交流発電機に適用される固定子巻線を構成する素線
の配列を説明する図である。図１１はこの車両用交流発
電機の適用される固定子鉄心の構造を説明する図であ
り、図１１の（ａ）はその側面図、図１１の（ｂ）はそ
の背面図である。図１２はこの車両用交流発電機の適用
される固定子の製造工程を説明する工程断面図、図１３
はこの車両用交流発電機に適用される固定子巻線を構成
する素線群の鉄心への装着状態を示す平面図である。図
１４はそれぞれこの車両用交流発電機の適用される固定
子の製造工程を説明する工程断面図である。なお、図２
では口出し線および渡り結線が省略されている。

【００４０】図１において、車両用交流発電機は、ラン
ドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケッ
ト１およびリヤブラケット２から構成されたケース３内
にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が
回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着
されて構成されている。シャフト６は、フロントブラケ
ット１およびリヤブラケット２に回転可能に支持されて
いる。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、
エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介してシャ
フト６に伝達できるようになっている。回転子７に電流
を供給するスリップリング９がシャフト６の他端部に固
着され、一対のブラシ１０がこのスリップリング９に摺
接するようにケース３内に配設されたブラシホルダ１１
に収納されている。固定子８で生じた交流電圧の大きさ
を調整するレギュレータ１８がブラシホルダ１１に嵌着
されたヒートシク１７に接着されている。固定子８に電
気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流す
る整流器１２がケース３内に装着されている。

【００４１】回転子７は、電流を流して磁束を発生する
回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆うよう
に設けられ、回転子コイル１３で発生された磁束によっ
て磁極が形成される一対のポールコア２０、２１とから
構成される。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、
それぞれ８つの爪形状の爪状磁極２２、２３が外周縁に
周方向に等角ピッチで突設され、爪状磁極２２、２３を
かみ合わせるように対向してシャフト６に固着されてい
る。さらに、ファン５が回転子７の軸方向の両端に固着
されている。また、吸気孔１ａ、２ａがフロントブラケ
ット１およびリヤブラケット２の軸方向の端面に設けら
れ、排気孔１ｂ、２ｂがフロントブラケット１およびリ
ヤブラケット２の外周両肩部に固定子巻線１６のフロン
ト側およびリヤ側のコイルエンド群１６ａ、１６ｂの径
方向外側に対向して設けられている。

【００４２】固定子８は、図２に示されるように、軸方
向に延びるスロット１５ａが周方向に所定ピッチで複数
形成された円筒状の積層鉄心から成る固定子鉄心１５
と、固定子鉄心１５に巻装された多相固定子巻線１６
と、各スロット１５ａ内に装着されて多相固定子巻線１
６と固定子鉄心１５とを電気的に絶縁するインシュレー
タ１９とを備えている。そして、多相固定子巻線群１６
は、１本の素線３０が、固定子鉄心１５の端面側のスロ
ット１５ａ外で折り返されて、所定スロット数毎にスロ
ット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互
に採るように波巻きされて巻装された巻線を複数備えて
いる。ここでは、固定子鉄心１５には、回転子７の磁極
数（１６）に対応して、３相固定子巻線１６０を２組収
容するように、９６本のスロット１５ａが等間隔に形成
されている。また、素線３０には、例えば絶縁被覆され
た長方形の断面を有する長尺の銅線材が用いられる。

【００４３】つぎに、１相分の固定子巻線群１６１の巻
線構造について図３を参照して具体的に説明する。１相
分の固定子巻線群１６１は、それぞれ１本の素線３０か
らなる第１乃至第４の巻線３１〜３４から構成されてい
る。そして、第１巻線３１は、１本の素線３０を、スロ
ット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロ
ット１５ａ内の外周側から１番目の位置と外周側から２
番目の位置とを交互に採るように波巻きして構成されて
いる。第２巻線３２は、素線３０を、スロット番号の１
番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内
の外周側から２番目の位置と外周側から１番目の位置と
を交互に採るように波巻きして構成されている。第３巻
線３３は、素線３０を、スロット番号の１番から９１番
まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の外周側から
３番目の位置と外周側から４番目の位置とを交互に採る
ように波巻きして構成されている。第４巻線３４は、素
線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロッ
トおきに、スロット１５ａ内の外周側から４番目の位置
と外周側から３番目の位置とを交互に採るように波巻き
して構成されている。そして、各スロット１５ａ内に
は、素線３０が長方形断面の長手方向を径方向に揃えて
径方向に１列に４本並んで配列されている。

【００４４】そして、固定子鉄心１５の一端側におい
て、スロット番号の１番から延出する第１巻線３１の端
部３１ａと、スロット番号の９１番から延出する第３巻
線３３の端部３３ｂとが接合され、さらにスロット番号
の１番から延出する第３巻線３３の端部３３ａと、スロ
ット番号の９１番から延出する第１巻線３１の端部３１
ｂとが接合されて、２ターンの巻線が形成されている。
また、固定子鉄心１５の他端側において、スロット番号
の１番から延出する第２巻線３２の端部３２ａと、スロ
ット番号の９１番から延出する第４巻線３４の端部３４
ｂとが接合され、さらにスロット番号の１番から延出す
る第４巻線３４の端部３４ａと、スロット番号の９１番
から延出する第２巻線３２の端部３２ｂとが接合され
て、２ターンの巻線が形成されている。

【００４５】さらに、スロット番号の６１番と６７番と
から固定子鉄心１５の一端側に延出する第２巻線３２の
素線３０の部分が切断され、スロット番号の６７番と７
３番とから固定子鉄心１５の一端側に延出する第１巻線
３１の素線３０の部分が切断される。そして、第１巻線
３１の切断端３１ｃと第２巻線３２の切断端３２ｃとが
接合されて、第１乃至第４巻線３１〜３４を直列接続し
てなる４ターンの１相分の固定子巻線群１６１が形成さ
れている。なお、第１巻線３１の切断端３１ｃと第２巻
線３２の切断端３２ｃとの接合部が渡り結線接続部とな
り、第１巻線３１の切断端３１ｄと第２巻線３２の切断
端３２ｄとがそれぞれ口出し線（Ｏ）および中性点
（Ｎ）となる。同様にして、素線３０が巻装されるスロ
ット１５ａを１つづつずらして６相分の固定子巻線群１
６１が形成されている。そして、図４に示されるよう
に、固定子巻線群１６１が３相分づつ星型結線されて２
組の３相固定子巻線群１６０を形成し、各３相固定子巻
線群１６０がそれぞれ整流器１２に接続されている。各
整流器１２の直流出力は並列に接続されて合成される。

【００４６】ここで、第１乃至第４巻線３１〜３４を構
成するそれぞれの素線３０は、１つのスロット１５ａか
ら固定子鉄心１５の端面側に延出し、折り返されて６ス
ロット離れたスロット１５ａに入るように波巻きに巻装
されている。そして、それぞれの素線３０は、６スロッ
ト毎に、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と
外層とを交互に採るように巻装されている。固定子鉄心
１５の端面側に延出して折り返された素線３０のターン
部３０ａがコイルエンドを形成している。そこで、固定
子鉄心１５の両端において、ほぼ同一形状に形成された
ターン部３０ａが周方向に、かつ、径方向に互いに離間
して、２列となって周方向に整然と配列されてコイルエ
ンド群１６ａ、１６ｂを形成している。

【００４７】ついで、固定子８の組立方法について図５
乃至図１４を参照しつつ具体的に説明する。まず、図５
に示されるように、１２本の長尺の素線３０を同時に同
一平面上で雷状に折り曲げ形成する。ついで、図６に矢
印で示されるように、直角方向に治具にて折り畳んでゆ
き、図７に示される素線群３５Ａを作製する。さらに、
同様にして、図８に示されるように、渡り結線および口
出し線を有する素線群３５Ｂを作製する。そして、巻線
群３５Ａ、３５Ｂが装着された鉄心３６を環状に成形し
やすくするために、巻線群３５Ａ、３５Ｂは３００℃で
１０分間アニール処理される。なお、各素線３０は、図
９に示されるように、ターン部３０ａで連結された直線
部３０ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された平面
状パターンに折り曲げ形成されている。そして、隣り合
う直線部３０ｂが、ターン部３０ａにより、素線３０の
幅（Ｗ）分ずらされている。素線群３５Ａ、３５Ｂは、
このようなパターンに形成された２本の素線３０を図１
０に示されるように６スロットピッチずらして直線部３
０ｂを重ねて配列された素線対が１スロットピッチづつ
ずらして６対配列されて構成されている。そして、素線
３０の端部が素線群３５Ａ、３５Ｂの両端の両側に６本
づつ延出されている。また、ターン部３０ａが素線群３
５Ａ、３５Ｂの両側部に整列されて配列されている。ま
た、台形形状のスロット３６ａが所定のピッチ（電気角
で３０°）で形成されたＳＰＣＣ材を所定枚数積層し、
その外周部をレーザ溶接して、図１１に示されるよう
に、直方体の鉄心３６を作製する。

【００４８】そして、図１２の（ａ）に示されるよう
に、インシュレータ１９が鉄心３６のスロット３６ａに
装着され、２つの素線群３５Ａ、３５Ｂの各直線部を各
スロット３６ａ内に重ねて押し入れる。これにより、図
１２の（ｂ）に示されるように、２つの素線群３５Ａ、
３５Ｂが鉄心３６に装着される。この時、素線３０の直
線部３０ｂは、インシュレータ１９により鉄心３６と絶
縁されてスロット３６ａ内に径方向に４本並んで収納さ
れている。また、２つの素線群３５Ａ、３５Ｂは、図１
３に示されるように、重なって鉄心３６に装着されてい
る。ついで、鉄心３６を丸め、その端面同士を当接させ
て溶接し、図１２の（ｃ）に示されるように、円筒状の
鉄心３７を得る。鉄心３６を丸めることにより、スロッ
ト３６ａ（固定子鉄心のスロット１５ａに相当）は略矩
形断面形状となり、その開口部３６ｂ（スロット１５ａ
の開口部１５ｂに相当）は直線部３０ｂのスロット幅方
向寸法より小さくなる。そして、図３に示される結線方
法に基づいて、各素線３０の端部同士を結線して固定子
巻線群１６１を形成する。その後、鉄心３７がＳＰＣＣ
材を積層してなる円筒状の外装鉄心３８に挿入された
後、焼きバメして一体化して、図１４に示される固定子
８を得る。ここで、鉄心３７と外装鉄心３８との一体物
が固定子鉄心１５に相当する。

【００４９】このように構成された車両用交流発電機で
は、電流がバッテリ(図示せず）からブラシ１０および
スリップリング９を介して回転子コイル１３に供給さ
れ、磁束が発生される。この磁束により、一方のポール
コア２０の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、他方のポー
ルコア２１の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、
エンジンの回転トルクがベルトおよびプーリ４を介して
シャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこ
で、多相固定子巻線１６に回転磁界が与えられ、多相固
定子巻線１６に起電力が発生する。この交流の起電力が
整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大
きさがレギュレータ１８により調整され、バッテリに充
電される。

【００５０】そして、リヤ側においては、ファン５の回
転により、外気が整流器１２のヒートシンクおよびレギ
ュレータ１８のヒートシンク１７にそれぞれ対向して設
けられた吸気孔２ａを通じて吸い込まれ、シャフト６の
軸に沿って流れて整流器１２およびレギュレータ１８を
冷却し、その後ファン５により遠心方向に曲げられて多
相固定子巻線１６のリヤ側のコイルエンド群１６ｂを冷
却し、排気孔２ｂより外部に排出される。一方、フロン
ト側においては、ファン５の回転により、外気が吸気孔
１ａから軸方向に吸い込まれ、その後ファン５により遠
心方向に曲げられて多相固定子巻線１６のフロント側の
コイルエンド群１６ａを冷却し、排気孔１ｂより外部に
排出される。

【００５１】このように、この実施の形態１によれば、
多相固定子巻線１６は２組の３相固定子巻線群１６０を
備え、各３相固定子巻線群１６０は３相の固定子巻線群
１６１を交流結線して構成されている。さらに、固定子
巻線群１６１は第１乃至第４巻線３１〜３４を直列接続
して構成されている。そして、第１巻線３１は１本の素
線３０を６スロット毎にスロット１５ａ内の外周側から
１番目の位置と２番目の位置と交互に採るように波巻き
されて構成されている。つまり、第１巻線３１は１本の
素線３０を６スロット毎にスロット１５ａ内でスロット
深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波巻きされ
て構成されている。同様に、第２、第３および第４巻線
３２、３３、３４もまた、１本の素線３０を６スロット
毎にスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層
とを交互に採るように波巻きされて構成されている。そ
こで、多相固定子巻線１６を構成する第１乃至第４巻線
３１〜３４はそれぞれ１本の素線３０（連続線）により
作製されているので、従来の固定子５０のように、多数
の短尺の導体セグメント５４を固定子鉄心５１に挿入
し、かつ、端部５４ｂ同士を溶接、半田付け等により接
合する必要がなく、固定子８の生産性を著しく向上させ
ることができる。また、コイルエンドが素線３０のター
ン部３０ａで構成されるので、コイルエンド群１６ａ、
１６ｂにおける接合カ所は第１乃至第４巻線３１〜３４
の端部同士の接合部および渡り結線接合部のみとなり、
接合カ所が著しく削減される。これにより、接合による
絶縁被膜の消失に伴う短絡事故の発生が抑えられるの
で、優れた絶縁性が得られる。また、溶接による導体の
軟化がなく、固定子としての剛性が高くなり、磁気騒音
を低減できる。

【００５２】また、コイルエンド群１６ａ、１６ｂは、
ターン部３０ａを周方向に配列して構成されている。こ
れにより、導体セグメント５４の端部５４ｂ同士を接合
している従来のコイルエンド群に比べて、コイルエンド
群の固定子鉄心１５の端面からの延出高さを低くでき
る。これにより、コイルエンド群１６ａ、１６ｂにおけ
る通風抵抗が小さくなり、回転子７の回転に起因する風
音を低減させることができる。また、コイルエンドのコ
イルの漏れリアクタンスが減少し、出力・効率が向上す
る。

【００５３】また、４本の素線３０がスロット１５ａ内
に径方向に１列に配列され、ターン部３０ａが周方向に
２列に並んで配列されている。これにより、コイルエン
ド群１６ａ、１６ｂを構成するターン部３０ａがそれぞ
れ径方向に２列に分散されるので、コイルエンド群１６
ａ、１６ｂの固定子鉄心１５の端面からの延出高さを低
くできる。その結果、コイルエンド群１６ａ、１６ｂに
おける通風抵抗が小さくなり、回転子７の回転に起因す
る風音を低減させることができる。

【００５４】また、固定子鉄心１５の端面側で折り返さ
れたターン部３０ａが６スロット離れた異なるスロット
１５ａ内に異なる層として配置された２つの直線部３０
ｂを直列に接続している。これにより、各相のコイルエ
ンド間の干渉が抑えられ、固定子巻線の高占積化が図ら
れるので、高出力化が実現される。また、各ターン部３
０ａは容易に略同一形状に形成できる。そして、各ター
ン部３０ａを略同一形状に形成することで、即ちコイル
エンド群１６ａ、１６ｂを構成するターン部３０ａを周
方向で略同一形状に形成することで、コイルエンド群１
６ａ、１６ｂの内径側端面における周方向の凹凸が抑え
られるので、回転子７とコイルエンド群１６ａ、１６ｂ
との間で発生する風騒音を低減させることができる。ま
た、漏れインダクタンスが等しくなり、安定した出力が
得られる。また、ターン部３０ａが周方向に離間し、か
つ、ターン部３０ａ間の空間が周方向に略同一に形成さ
れているので、コイルエンド群１６ａ、１６ｂ内への通
風が容易となり、冷却性が高められるとともに、冷却風
とコイルエンドとの干渉による騒音が低減される。ま
た、各ターン部３０ａが略同一形状に形成されて周方向
に整列されて配列されているので、各ターン部３０ａに
おける放熱性が同等となり、さらにコイルエンド群１６
ａ、１６ｂにおける放熱性が同等となる。それにより、
多相固定子巻線１６での発熱は、各ターン部３０ａから
均等に放熱され、さらに両コイルエンド群１６ａ、１６
ｂから均等に放熱されることになり、多相固定子巻線１
６の冷却性が向上される。

【００５５】また、素線３０が巻装されるスロットピッ
チは回転子７のＮＳ極ピッチに対応したピッチであるの
で、全節巻線となり、大きな出力が出せる。

【００５６】また、スロット１５ａの開口部１５ｂの開
口寸法が素線３０のスロット幅方向寸法より小さく構成
されているので、スロット１５ａから径方向内側への素
線３０の飛び出しが阻止されるとともに、開口部１５ｂ
での回転子７との干渉音も低減される。

【００５７】また、直線部３０ｂが長方形断面に形成さ
れているので、直線部３０ｂをスロット１５ａ内に収容
したときに、直線部３０ｂの断面形状がスロット形状に
沿った形状となっている。これにより、スロット１５ａ
内における素線３０の占積率を高めることが容易となる
とともに、素線３０から固定子鉄心１５への伝熱を向上
させることができる。ここで、この実施の形態１では、
直線部３０ｂが長方形断面に形成されているものとして
いるが、直線部３０ｂの断面形状は、略矩形断面のスロ
ット形状に沿った略矩形断面形状であればよい。この略
矩形形状とは、長方形に限らず、正方形、４辺の平面と
丸い角とで構成された形状、長方形の短辺を円弧とした
長円形等であってもよい。

【００５８】また、素線３０が長方形の断面形状に形成
されているので、コイルエンドを構成するターン部３０
ｂからの放熱面積が大きくなり、多相固定子巻線１６の
発熱が効果的に放熱される。さらに、長方形断面の長辺
を径方向と平行に配置することで、ターン部３０ｂ間の
隙間を確保でき、コイルエンド群１６ａ、１６ｂ内への
冷却風の通風を可能にできるとともに、径方向への通風
抵抗を低減することができる。ここで、この実施の形態
１では、直線部３０ｂが長方形断面に形成されているも
のとしているが、直線部３０ｂの断面形状は、長方形断
面に限らず、長楕円断面等の略扁平形状であればよい。

【００５９】また、回転子７の磁極数が１６で、９６個
のスロット１５ａが固定子鉄心１５に等角ピッチで形成
されている。そして、巻線３０が６スロット毎のスロッ
ト１５ａに波巻きされているので、巻線３０が波巻きさ
れるスロットのピッチが回転子７のＮＳ極に対応したピ
ッチとなっている。これにより、最大トルクが得られる
ようになり、高出力化を実現できる。また、図４に示さ
れるように、第１乃至第４巻線３１〜３４を直列に接続
して構成された固定子巻線群１６１が３本づつ星型結線
されて２組の３相固定子巻線群１６０を構成し、２組の
３相固定子巻線群１６０がそれぞれ整流器１２に接続さ
れ、さらに２つの整流器１２の出力が並列に接続されて
いる。これにより、４ターンの３相固定子巻線群１６０
の直流出力を合成して取り出すことができ、低回転域で
の発電不足を解消することができる。

【００６０】また、連続線からなる２つの素線群３５
Ａ、３５Ｂを２列に並べて固定子鉄心１５のスロット１
５ａに挿入できるので、多数の導体セグメント５４を１
本ずつスロットに挿入する従来技術に比べて、作業性を
著しく向上させることができる。また、多相固定子巻線
のターン数を増やす場合、連続線からなる素線群３５
（３５Ａ、３５Ｂ）を直線部３０ｂ同士を相対して揃え
るようにして重ねて巻装することで容易に対応すること
ができる。また、この実施の形態１による固定子８は、
連続線からなる素線群３５を直方体の鉄心３６のスロッ
ト３６ａに開口部３６ｂから挿入し、その後鉄心３６を
環状に丸めて作製することができる。そこで、鉄心３６
の開口部３６ｂの開口寸法を素線３０のスロット幅方法
寸法より大きくすることができるので、素線群３５の挿
入作業性を高めることができる。また、鉄心３６を環状
に成形することで開口部３６ｂの開口寸法を素線３０の
スロット幅方法寸法より小さくできるので、占積率が高
められ、出力を向上させることができる。さらに、スロ
ット数が多くなっても、固定子の生産性を低下させるこ
とはない。

【００６１】また、コイルエンド群１６ａ、１６ｂは、
高さが低く、接合部も少ないので、回転子７の回転によ
り、ファン５により形成された冷却風とコイルエンド群
１６ａ、１６ｂとの間の干渉音が小さい。両コイルエン
ド群１６ａ、１６ｂの形状が略等しく、かつ、ファン５
が回転子７の両端部に設けられているので、両コイルエ
ンド群１６ａ、１６ｂがバランス良く冷却され、固定子
巻線温度が均一に、かつ、大きく低減される。ここで、
ファン５は必ずしも回転子７の両端に設ける必要はな
く、大きな発熱体である固定子巻線や整流器の配設位置
を考慮して設ければよい。例えば、最大の発熱体である
固定子巻線のコイルエンドは冷却速度の大きいファンの
吐出側に配置し、整流器の配置されている側の回転子の
端部にファンを配設することがよい。また、車両エンジ
ンに取り付けられる場合、通常プーリがクランクシャフ
トにベルトを介して連結されるので、ファンの冷却排出
風がベルトに影響しないように、ファンを反プーリ側に
配設することがよい。なお、回転子の爪状磁極の肩部も
送風作用があり、冷却手段として用いることができる。

【００６２】また、コイルエンド群１６ａ、１６ｂの内
周側を構成する素線３０の傾斜方向が平行となっている
ので、ケース３内の軸方向流れが素線３０の傾斜に沿っ
て旋回する。これにより、回転子７の回転によって生じ
る軸方向流れがコントロールされる。つまり、コイルエ
ンド群１６ａ、１６ｂの内周側を構成する素線３０が回
転子７の回転方向成分と冷却風の軸方向流れ成分との合
成方向に傾斜していれば、冷却風の軸方向流れが促進さ
れる。これにより、回転子コイル１３が効率よく冷却さ
れるので、回転子コイル１３の温度が下がり、界磁電流
が大きくなり、出力向上が望める。この場合、コイルエ
ンド群１６ａ、１６ｂの内周側を構成する素線３０が軸
方向流れ成分に沿って傾斜しているので、干渉による風
騒音も低減される。一方、コイルエンド群１６ａ、１６
ｂの内周側を構成する素線３０が回転子７の回転方向成
分と冷却風の反軸方向流れ成分との合成方向に傾斜して
いれば、冷却風の軸方向流れが低減される。これによ
り、径方向の吐出側の風量が増加し、吐出側に配置され
ているコイルエンドの冷却性が向上される。

【００６３】また、コイルエンドを含んだ固定子８の軸
方向長さがポールコア２０、２１の軸方向長さより小さ
くなっているので、小型化が実現できる。また、ファン
５が回転子７の両端部に設けられている場合、ファン吐
出側にコイルエンドがないので、通風抵抗が著しく小さ
くなり、風騒音が低減されるとともに、整流器１２等の
冷却内蔵物の温度上昇を抑えることができる。

【００６４】また、多相固定子巻線１６が収容されるス
ロット数が毎極毎相当たり２であり、毎極毎相当たりの
スロットに対応した２つの３相固定子巻線群１６０を有
している。これにより、起磁力波形を正弦波形に近くす
ることができ、高調波成分を低減でき、安定した出力を
得ることができる。また、スロット１５ａ数が多くなる
ので、固定子鉄心１５のティースが細くなり、対向する
爪状磁極２２、２３間のティース内の磁気漏れが低減さ
れ、出力の脈動を抑制できる。また、スロット１５ａが
多くなるほど、スロット１５ａに対応してターン部３０
ａも多くなるので、コイルエンド群の放熱性が向上され
る。また、スロット１５ａおよび開口部１５ｂが電気角
で３０°の等間隔で配列されているので、磁気騒音の加
振力の原因である磁気脈動を低減できる。

【００６５】ここで、実施の形態１による車両用交流発
電機の特性を測定し、その出力特性を図１５に実線で示
す。なお、回転子７および固定子７は下記の条件で作製
されている。 （１）回転子形状 回転子７には、極数が１６極、鉄心長が５６ｍｍ、外径
がφ１０５．３ｍｍのものを用いた。 （２）固定子形状 固定子８は、円筒状の固定子鉄心１５と、２組の素線群
３５（３５Ａ、３５Ｂ）からなる多相固定子巻線１６と
で構成し、固定子鉄心１５の軸方向長さは３６ｍｍで、
コイルエンドを含む固定子長さは５０ｍｍである。固定
子鉄心１５には、９６個のスロット１５ａが電気角で３
０°ピッチに相当する３．７５°ピッチで等間隔に設け
られている。各スロット内壁形状は、側面が平行な略矩
形状をなし、その側面幅は１．９ｍｍ、奥行きは１１ｍ
ｍである。また、開口幅１５ｂは１．２ｍｍ、コアバッ
クは３．６ｍｍ、ティース先端部の径方向厚さは０．４
ｍｍである。さらに、スロット１５ａと素線３０との間
には、１４０μｍ厚のインシュレータ１９が介装されて
いる。固定子鉄心１５は、円筒状の鉄心３７を円筒状の
外周鉄心３８に挿入した後、焼きバメして一体化したも
ので、外径がφ１３６ｍｍ、内径がφ１０６ｍｍに形成
されている。そして、鉄心３７は、板厚０．３５ｍｍの
ＳＰＣＣ材を積層してその外周部をレーザ溶接して作製
した直方体の鉄心３６を丸め、その端部同士をレーザ溶
接して作製した。ここで、鉄心３６のスロット３６ａの
開口部３６ｂの開口幅は２．０ｍｍ、コアバックの幅は
１．０ｍｍである。また、スロット３６ａ内のコアバッ
ク部には、丸め成形がしやすいように、深さ０．５ｍｍ
の切り欠３６ｃがスロット３６ａ中央に設けられてい
る。一方、外周鉄心３８は、板厚０．５ｍｍ、幅２．６
ｍｍのＳＰＣＣ材を積層し、その外周部をレーザ溶接し
て作製した積層体を丸め、その端部同士をレーザ溶接し
て作製した。また、素線群３５を構成する各素線３０に
は、厚さ１．４ｍｍ、幅２．４ｍｍの銅線材を用いた。
なお、角部は０．４ｍｍのアール形状となっている。

【００６６】実施の形態２．図１６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巻線の１
相分の結線状態を説明するリヤ側端面図である。図１６
において、１相分の固定子巻線群１６１Ａは、それぞれ
１本の素線４０からなる第１乃至第４の巻線４１〜４４
から構成されている。素線４０には、例えば絶縁被覆さ
れた矩形断面を有する銅線材が用いられる。そして、第
１巻線４１は、１本の素線４０を、スロット番号の１番
から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の
外周側から１番目の位置と外周側から４番目の位置とを
交互に採るように波巻きして構成されている。第２巻線
４２は、素線４０を、スロット番号の１番から９１番ま
で６スロットおきに、スロット１５ａ内の外周側から４
番目の位置と外周側から１番目の位置とを交互に採るよ
うに波巻きして構成されている。第３巻線４３は、素線
４０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロット
おきに、スロット１５ａ内の外周側から２番目の位置と
外周側から３番目の位置とを交互に採るように波巻きし
て構成されている。第４巻線４４は、素線４０を、スロ
ット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロ
ット１５ａ内の外周側から３番目の位置と外周側から２
番目の位置とを交互に採るように波巻きして構成されて
いる。そして、各スロット１５ａ内には、素線４０が矩
形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４本
並んで配列されている。

【００６７】そして、固定子鉄心１５の一端側におい
て、スロット番号の１番から延出する第１巻線４１の端
部４１ａと、スロット番号の９１番から延出する第４巻
線４４の端部４４ｂとが接合され、さらにスロット番号
の１番から延出する第４巻線４４の端部４４ａと、スロ
ット番号の９１番から延出する第１巻線４１の端部４１
ｂとが接合されて、２ターンの巻線が形成されている。
また、固定子鉄心１５の他端側において、スロット番号
の１番から延出する第２巻線４２の端部４２ａと、スロ
ット番号の９１番から延出する第３巻線４３の端部４３
ｂとが接合され、さらにスロット番号の１番から延出す
る第３巻線４３の端部４３ａと、スロット番号の９１番
から延出する第２巻線４２の端部４２ｂとが接合され
て、２ターンの巻線が形成されている。

【００６８】さらに、スロット番号の６１番と６７番と
から固定子鉄心１５の一端側に延出する第２巻線４２の
素線４０の部分が切断され、スロット番号の６７番と７
３番とから固定子鉄心１５の一端側に延出する第１巻線
４１の素線４０の部分が切断される。そして、第１巻線
４１の切断端４１ｃと第２巻線４２の切断端４２ｃとが
接合されて、第１乃至第４巻線４１〜４４が直列に接続
された４ターンの１相分の固定子巻線群１６１Ａが形成
される。なお、第１巻線４１の切断端４１ｃと第２巻線
４２の切断端４２ｃとの接合部が渡り結線接続部とな
り、第１巻線４１の切断端４１ｄと第２巻線４２の切断
端４２ｄとがそれぞれ口出し線（Ｏ）および中性点
（Ｎ）となる。同様にして、素線４０が巻装されるスロ
ット１５ａを１つづつずらして６相分の固定子巻線群１
６１Ａが形成されている。そして、上記実施の形態１と
同様に、固定子巻線群１６１Ａが３相分づつ星型結線さ
れて２組の３相固定子巻線群を形成し、各３相固定子巻
線群がそれぞれ整流器１２に接続されている。各整流器
１２の直流出力は並列に接続されて合成される。

【００６９】ついで、固定子８Ａの組立方法について図
１７乃至図２２を参照しつつ具体的に説明する。まず、
１２本の長尺の素線４０を折り曲げ加工して、図１７に
示されるように、小素線群４５が作製される。各素線４
０は、図１８に示されるように、ターン部４０ａで連結
された直線部４０ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列
された平面状パターンに折り曲げ形成されている。そし
て、隣り合う直線部４０ｂが、ターン部４０ａにより、
素線４０の幅（Ｗ）分ずらされている。小素線群４５
は、このようなパターンに形成された２本の素線４０を
図１９に示されるように６スロットピッチ（６Ｐ）ずら
して直線部４０ｂを重ねて配列された小素線対が１スロ
ットピッチづつずらして６対配列されて構成されてい
る。そして、素線４０の端部が小素線群４５の両端の両
側に６本づつ延出されている。また、ターン部４０ａが
小素線群４５の両側部に整列されて配列されている。

【００７０】ついで、図示していないが、１２本の長尺
の素線４００を折り曲げ加工して、大素線群が作製され
る。各素線４００は、図２０に示されるように、ターン
部４００ａで連結された直線部４００ｂが６スロットピ
ッチ（６Ｐ）で配列された平面状パターンに折り曲げ形
成されている。そして、隣り合う直線部４００ｂが、タ
ーン部４００ａにより、素線４００の幅のほぼ２倍（２
Ｗ）分ずらされている。また、ターン部４００ａの内径
が小素線群４５を構成する素線４０のターン部４０ａの
外径（Ｄ）と略同等に形成されている。大素線群は、こ
のようなパターンに形成された２本の素線４００を図２
１に示されるように６スロットピッチ（６Ｐ）ずらして
直線部４００ｂを重ねて配列された大素線対が１スロッ
トピッチづつずらして６対配列されて構成されている。
そして、素線４００の端部が大素線群の両端の両側に６
本づつ延出されている。また、ターン部４００ａが大素
線群の両側部に整列されて配列されている。なお、素線
４００は、素線４０と同じものである。そして、大素線
群は、ターン部４００ａの径、直線部４００ｂのずれ量
および折り曲げ方向が異なる点を除いて、小素線群４５
と同様に構成されている。

【００７１】ついで、このように構成された小素線群４
５を大素線群内に挿入し、２重の素線群を得る。この
時、２重の素線群においては、図２２に示されるよう
に、ターン部４００ａはターン部４０ａを取り囲むよう
に配置され、直線部４００ｂは２本の直線部４０ｂの両
側に配置されている。なお、図２２は１相分の固定子巻
線群を構成する第１乃至第４巻線４１〜４４の要部を示
している。

【００７２】ついで、図示していないが、インシュレー
タ１９が鉄心３６のスロット３６ａに装着され、２重の
素線群の各直線部４０ｂ、４００ｂを各スロット３６ａ
内に押し入れて、２重の素線群が鉄心３６に装着され
る。これにより、素線４０、４００の直線部４０ｂ、４
００ｂは、インシュレータ１９により鉄心３６と絶縁さ
れてスロット３６ａ内に径方向に４本並んで収納されて
いる。その後、鉄心３６を丸め、その端面同士を当接さ
せてレーザ溶接し、円筒状の鉄心３７を得る。そして、
図１６に示される結線方法に基づいて、各素線４０、４
００の端部同士を結線して多相固定子巻線１６Ａを形成
する。その後、鉄心３７がＳＰＣＣ材を積層してなる円
筒状の外周鉄心３８に挿入され、焼きバメして一体化し
て、固定子８Ａを得る。

【００７３】このように構成された固定子８Ａでは、第
１乃至第４巻線４１〜４４を構成するそれぞれの素線４
０、４００は、１つのスロット１５ａから固定子鉄心１
５の端面側に延出し、折り返されて６スロット離れたス
ロット１５ａに入るように波巻きに巻装されている。そ
して、固定子鉄心１５の端面側に延出して折り返された
素線４０、４００のターン部４０ａ、４００ａがコイル
エンドを形成している。その結果、固定子鉄心１５の両
端において、ターン部４００ａがターン部４０ａを取り
囲むようにして、ターン部４０ａ、４００ａが周方向に
整然と配列されてコイルエンド群１６ａ、１６ｂを形成
している。従って、この実施の形態２においても、上記
実施の形態１と同様の効果を奏する。また、この実施の
形態２によれば、ターン部４０ａ、４００ａが重なって
２層となって周方向に配列されているので、コイルエン
ド高さは素線４０の１本分高くなるが、周方向における
ターン部４０ａ、４００ａ間距離が大きくなり、素線間
の短絡事故を防止できる。また、多相固定子巻線のター
ン数を増やす場合、連続線からなる素線群を高さ方向に
重ねて巻装することで容易に対応することができる。

【００７４】実施の形態３．図２３はこの発明の実施の
形態３に係る車両用交流発電機を示す断面図、図２４は
この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の適用
される固定子を示す斜視図、図２５はこの発明の実施の
形態３に係る車両用交流発電機の適用される回転子の要
部を示す斜視図、図２６はこの発明の実施の形態３に係
る車両用交流発電機の適用される回転子の構造を説明す
る斜視図、図２７はこの発明の実施の形態３に係る車両
用交流発電機の回路図、図２８はこの発明の実施の形態
３に係る車両用交流発電機の適用される固定子鉄心の構
造を説明する図であり、図２８の（ａ）はその側面図、
図２８の（ｂ）はその背面図である。なお、図２４は口
出し線が省略されている。

【００７５】この交流発電機においては、図２３に示さ
れるように、ファン５は回転子７のリヤ側の端部にのみ
設けられ、固定子８Ｂが絶縁性樹脂２５を介してケース
３に当接して取り付けられている。この絶縁性樹脂２５
は、熱伝導率が０．５（Ｗ／ｍｋ）のエポキシ樹脂（主
剤）と熱伝導率が３．５（Ｗ／ｍｋ）のアルミナとを
１：４の割合で混合したものである。固定子８Ｂは、固
定子鉄心１５Ｂに巻装された多相固定子巻線１６Ｂのコ
イルエンド群１６ａ、１６ｂが、図２４に示されるよう
に、絶縁性樹脂２５で一体にモールドされて構成されて
いる。そして、多相固定子巻線１６Ｂは、それぞれ第１
および第２巻線３１、３２を直列に接続してなる２ター
ンの６相分の固定子巻線群１６６を交流結線して作製さ
れた２組の３相固定子巻線群１６５を備えている。ま
た、回転子７には、爪状磁極２２、２３の側面に２個の
永久磁石２６を一対とした、磁石部材が設けられてい
る。つまり、図２５および図２６に示されるように、爪
状磁極２２、２３の側面形状に沿った形状の永久磁石２
６を磁石保持部材２７によって爪状磁極内径側より囲い
込むように構成されている。用いられる永久磁石２６
は、爪状磁極２２、２３の側面形状に沿った略台形で厚
み２ｍｍのフェライト磁石を使用しており、−４０℃に
おける車両用交流発電機の発電時に、反磁界（磁石の磁
界と逆向きの磁界）が磁石に作用しても、減磁を抑制で
きるような異方性磁石に設定している。

【００７６】また、図２７に示されるように、それぞれ
第１および第２巻線３１、３２を直列に接続してなる２
ターンの３相分の固定子巻線群１６６が星型結線されて
２組の３相固定子巻線群１６５を構成し、２組の３相固
定子巻線群１６５がそれぞれ整流器１２に接続され、各
整流器１２の出力が並列に接続されて合成されるように
回路構成されている。さらに、３相固定子巻線群１６５
の星型結線の中性点が整流器１２に接続されている。ま
た、直方体の鉄心３６Ｂは、図２８に示されるように、
スロット３６ａが電気角で３０°ピッチで設けられ、開
口部３６ｂが３６°の電気角と２４°の電気角とを交互
にとるように設けられている。これにより、２組の３相
固定子巻線群１６５の位相差が３６°となる。なお、上
記実施の形態１では、２組の３相固定子巻線群１６０の
位相差は３０°となる。

【００７７】なお、この実施の形態３、固定子のターン
数を本巻線構造において、スロット内の占積率が最大限
とれる最小のターン数である２ターンとしているため、
発電機の出力発生回転数が遅く、従って、発電機回転数
で２５００rpmまでの低速回転で出力が不足することに
なる。これを補うために、上記のように、回転子爪状磁
極２２、２３間に永久磁石２６を介在させて、この間の
漏れ磁束を抑制し誘起電力を得るとともに、加えて、低
速回転時には界磁コイルへの界磁電流を最大限供給し、
２５００rpm以上の高速時には、逆に界磁電流を制限す
ることで、必要以上の出力を抑制することで、固定子や
整流器の温度を許容値に抑えている。本実施例の場合、
低速回転時の界磁コイルへの界磁電流を７．５Ａに、高
速時を４Ａに抑えるよう制御している。

【００７８】ここで、この実施の形態３による車両用交
流発電機における出力特性を図１５に点線で示す。図１
５から、本実施の形態３は、上記実施の形態１と比べ
て、出力発生回転数が遅いものの、２ターン化による銅
損低減と熱伝導構造による固定子温度低減によって、イ
ンピーダンスが格段に低いため、その出力特性は急激に
立ち上がっており、車両エンジンのアイドル回転に相当
する発電機の回転数２０００〜２５００rpmと高速５０
００rpmにおいて、実施の形態１を大きく上回ってい
る。

【００７９】この実施の形態３の構成によると、回転子
の磁極に磁界を供給する界磁電流を、出力の必要な低速
回転で最大限供給し、かつ、回転子の磁極間に永久磁石
を介在することによって低速回転時の出力を確保するこ
とができる。従って、固定子のターン数を最低限の２タ
ーンとすることができ、最大発熱部の固定子コイルの温
度を低減でき、固定子の損失を抑えることができ、発電
機の出力と効率を向上できる。一方、星型結線された３
相固定子巻線群１６５の中性点が整流器１２に接続され
ているので、発電機が高回転数の場合、中性点電圧より
効率的に出力をとりだすことができる。また、冷却性に
おいても、固定子コイルエンドに有する樹脂２５は、そ
の樹脂の主剤より熱伝導率が高い部材が混入され、ブラ
ケットに当接されているので、コイルの熱量を低温なブ
ラケットに熱伝導することができ、コイルの温度を低減
できる。なお、コルエンド樹脂を冷却フィンのような形
状とすることによって、さらに温度を低減させても良
い。なお、樹脂の封止による付随効果として、通常、ブ
ラケットはアースであるので、固定子巻線とはある程度
の絶縁距離を保つ必要があるが、樹脂の封止により、そ
の絶縁距離は短くできとともに本実施の形態３のように
当接させれば、発電機を小型化できる。

【００８０】また、磁気騒音対策として、固定子の起磁
力高調波成分を抑制するために、第１と第２の巻線群が
挿入された第１と第２のスロットの開口部を、電気角で
３６−２４°のピッチとしたので、第５高調波成分を低
減できた。なお、このような周方向の不等ピッチ化は、
ティースの太さが均等でなく、極細形状のティースとな
るため、周方向のティース剛性が著しく小さくなる。従
って、従来のような導体セグメントの周方向の屈曲形成
は、ティースを変形させることになって、出力、磁気騒
音の悪化を招いていた。本構成の連続巻の場合、径方向
より挿入されるので、特に工作性に悪影響をおよぼすこ
ともない。

【００８１】上記のように、かかる構成によると、巻線
工作性を格段に向上させながら、磁気騒音を低減、ま
た、固定子の損失低減、樹脂の熱伝導構造によって冷却
性を格段に向上したので反整流器側のファンを廃止する
ことができ、樹脂によるコイルエンドのフラット化も加
わって、干渉音も格段に低減することができた。

【００８２】なお、上記実施の形態３の構成の２ターン
で、出力発生回転数が不足する場合は２組の３相固定子
巻線群とを直列接続させて整流させても良い。このよう
に、スロットに収容された導体巻数が必要出力に対し
て、不足する場合、２倍の導体数とすることができる。
また、上記実施の形態３では、樹脂２５によりコイルエ
ンド群を封止するように構成しているが、コイルエンド
に数カ所突出する渡り結線部や中性点結合部も、同様に
樹脂封止してもよい。この構成によれば、これらの接続
部の絶縁性が確保されるとともに、成型固定されている
ので、振動による断線の発生がなくなり、品質が向上す
る。

【００８３】なお、上記各実施の形態では、ファン５が
ケース３内に配設されているものとしているが、ファン
は車両用交流発電機の外に回転子の回転と伴って回転す
るように設けてもよい。また、上記各実施の形態では、
４ターンと２ターンのものについて説明しているが、更
に低速出力が要求される場合は、６ターン、８ターンと
しても良い。この場合でも、巻線群を径方向に重ねて固
定子コアに挿入するだけで対応できる。むろん、奇数の
ターン数でもよい。また、上記各実施の形態では、全節
巻き発電機に適用するものとして説明しているが、短節
巻（全節巻きでない）発電機に本構造を適用しても良
い。また、上記各実施の形態では、回転子コイルをブラ
ケットに固定し、エアギャップより回転界磁を供給する
タイプの車両用交流発電機にも適用できる。また、上記
各実施の形態では、１６極の磁極数に対して、固定子の
スロット数を９６スロットとしたが、１２極の磁極数に
対しては、３相で７２個のスロット、２０極の磁極数に
対しては１２０のスロットを採用してもよい。また、毎
極毎相１の場合は、１６極の磁極数でスロット数４８、
１２極の磁極数でスロット数３６、２０極の磁極数でス
ロット数６０でも良い。特に、実施の形態３のように、
固定子巻線の巻数が２ターンと少ない場合、多極化する
ことは好適である。また、上記各実施の形態では、固定
子鉄心の外周鉄心をＳＰＣＣ材の積層体として構成して
いるが、外装鉄心は一体物であるパイプ形状のものを用
いても良い。また、直方体の鉄心のスロットに巻線群を
挿入した後、径方向からティース先端を加工治具を押し
当て塑性変形させて、スロットの開口部を狭めても良
い。また、上記各実施の形態では、コイルエンドを含ん
だ固定子の軸方向長さが回転子の軸方向長さより小さく
構成されているものとしているが、この発明は、コイル
エンドを含んだ固定子の軸方向長さが回転子の軸方向長
さより大きく構成されている発電機に適用してもよい。
この場合、ファン吐出側にコイルエンドが存在するの
で、固定子の温度上昇を抑えることができる。

【００８４】また、上記各実施の形態では、爪状磁極を
持つランデル型の回転子を用いるものとしているが、突
極型の磁極を持つセーレント型の回転子を用いても、同
様の効果が得られる。また、上記各実施の形態では、フ
ァン５として遠心ファンを用いるものとしているが、軸
流成分を生じる軸流ファンや斜流ファンであっても、遠
心成分を有するので、軸流ファンや斜流ファンを用いて
も、同様の効果が得られる。また、上記各実施の形態で
は、素線群の成形時に、ターン部の頂部の絶縁被膜が一
部損傷する恐れがあるが、ターン部の頂部は他のターン
部の頂部に対して十分な距離が確保され、短絡の問題は
少ない。また、上記実施の形態１では、１相分の固定子
巻線がそれぞれ２ターンの内層側および外層側の素線群
から構成されているので、内層側および外層側の素線群
の導体形状や断面積を変えることができる。この場合、
高い冷却性が得られる回転子に近接する側、即ち内層側
の素線群の導体を小さくした方がよい。この構成による
と、導体面積が減じた分、磁気回路である鉄心面積を利
用しても良い。また、導体材料である銅のコストを削減
できる。また、上記各実施の形態では、整流器が反プー
リ側に配置され、ファンが回転子に対して両側に配置さ
れているが、整流器の温度に特に問題がない場合は、フ
ァンをプーリ側に配置しても良い。固定子のコイルエン
ドの高さが低いために、ファンの通風路における吐出側
の通風抵抗は著しく減少しているので、全体風量は増え
る。従って、整流器やプーリとファンとの位置関係は、
エンジンの取り付け位置や、風騒音、磁気騒音、各部の
温度状態を鑑みて、最適な位置を選択すればよい。ま
た、上記各実施の形態では、素線を離間させて巻線を形
成するようにしているが、素線は絶縁被膜を有している
ので、素線を完全に密接させるように巻線を成形しても
よい。この構成によれば、コイルエンドをさらに高密度
化でき、寸法をさらに小さくできる。また、素線間の隙
間を小さくすることによって、凹凸が少なくなるので、
風騒音をさらに低減できる。また、素線間の接触によ
り、巻線の剛性が高くなるので、振動による素線間や鉄
心との短絡、さらには磁気騒音を低減できる。また、素
線間の熱伝導性が良くなるので、素線の温度が均一とな
り、さらに固定子の温度が低減される。また、上記各実
施の形態では、素線群の固定子鉄心への挿入時に、予め
鉄心側にインシュレータを挿入しているが、素線群のス
ロット収容部にインシュレータを予め巻き付けて、鉄心
に挿入するようにしてもよい。また、長尺のインシュレ
ータを直方体の鉄心上に載置し、その上から素線群を挿
入するようにして、インシュレータも同時にスロット内
に収容するようにしてもよい。この場合、後工程で、突
出したインシュレータを一括除去すればよい。さらに、
予め、素線群のスロット収容部を絶縁樹脂でモールドし
ておいても良い。この場合、量産性が格段に向上する。
また、上記各実施の形態では、直方体の鉄心を丸めて作
製した環状の鉄心を外装鉄心に挿入した後、焼きバメに
より一体化するものとしているが、直方体の鉄心を丸め
て作製した環状の鉄心を外装鉄心に圧入して一体化する
ようにしてもよい。また、上記各実施の形態では、コア
バックの幅が１．０ｍｍの環状の鉄心をコアバックの幅
が２．６ｍｍの外装鉄心に挿入した後、焼きバメして一
体化して固定子鉄心を作製するものとしているが、環状
の鉄心のコアバックの幅を３．６ｍｍとし、外装鉄心を
省略してもよい。環状の鉄心を外装鉄心に挿入して焼き
バメした場合、環状の鉄心と外装鉄心との間に隙間が生
じてしまい、出力低下をもたらすとともに、固定子鉄心
としての剛性が低下してしまい、磁気騒音が悪化してし
まうという問題があった。そこで、固定子鉄心をコアバ
ックの幅が３．６ｍｍの環状の鉄心のみで構成した場
合、上述の環状の鉄心と外装鉄心との間に生じる隙間に
起因する出力低下がなくなるとともに、環状鉄心と外装
鉄心とで構成することによる固定子鉄心としての剛性の
低下がなく、磁気騒音の悪化も防止することができる。
また、上記各実施の形態では、長方形断面形状の銅線を
素線に用いるものとして説明しているが、素線は長方形
断面形状の銅線に限定されるものではなく、例えば円形
断面形状の銅線でもよい。さらに、素線は銅線に限定さ
れるものではなく、例えばアルミ線でもよい。

【００８５】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００８６】この発明によれば、回転周方向に沿ってＮ
Ｓ極を形成する回転子と、該回転子と対向配置された固
定子鉄心およびこの固定子鉄心に装着された多相固定子
巻線を有する固定子、上記回転子と上記固定子とを支持
するブラケットとを備えた交流発電機において、上記固
定子鉄心は、軸方向に延びるスロットが周方向に所定ピ
ッチで複数形成された積層鉄心を備え、上記多相固定子
巻線は、連続線からなる素線が、上記固定子鉄心の端面
側の上記スロット外で折り返されて、所定スロット数毎
に上記スロット内でスロット深さ方向に内層と外層とを
交互に採るように巻装された巻線を複数有し、上記複数
の巻線は、複数本の上記素線を同時に折り畳んで形成さ
れた少なくとも１組の素線群で構成され、上記素線群
は、直線部がターン部により連結されて所定スロットピ
ッチで配列され、かつ、隣り合う該直線部が該ターン部
によりスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るよ
うにずらされたパターンに形成された２本の上記素線
を、互いに上記所定スロットピッチずらして上記直線部
を重ねて配列してなる素線対が、１スロットピッチづつ
ずらされて上記所定スロット数と同数対配列され、か
つ、上記素線の端部が上記素線群の両端の両側に延出し
て構成され、上記多相固定子巻線は、上記固定子鉄心に
巻装された上記素線群を構成する上記素線の上記スロッ
トから該固定子鉄心の軸方向の両側に延出する端部を結
線して構成され、上記固定子鉄心の端面側の上記スロッ
ト外で折り返された上記素線のターン部が周方向に並ん
でコイルエンド群を構成している。そこで、多相固定子
巻線の主要部が連続線で構成され、導体セグメントを用
いる場合に比べて接合部が著しく削減されるので、優れ
た絶縁性が得られるとともに、回転子の回転による干渉
音が低減される。また、コイルエンドを高密度にできる
ので、コイルエンド高さが低くでき、スペース効率に優
れる。また、コイルエンドのコイルの漏れリアクタンス
が減少し、出力・効率を向上させることができる。ま
た、溶接による導体の軟化がなく、固定子としての剛性
が高められ、磁気騒音を低減できる。また、従来必要で
あった多数の導体セグメントの挿入・接合工程が省略さ
れるので、作業性が著しく向上される。

【００８７】また、上記素線が上記スロットのそれぞれ
にスロット深さ方向に２ｎ本ずつ配列され、上記素線の
ターン部が周方向にｎ列に並んで配列されているので、
コイルエンド高さが低くなり、スペース効率に優れる。

【００８８】また、上記素線が上記スロットのそれぞれ
にスロット深さ方向に２ｎ本ずつ配列され、上記素線の
ターン部がｎ層に重なって配列されているので、ターン
部間の距離を大きくでき、素線間の短絡を抑えることが
できる。

【００８９】

【００９０】また、上記固定子鉄心の少なくとも一方の
端部のコイルエンド群において、周方向に隣り合う上記
ターン部間の空間が略同一に形成されているので、冷却
風が均一に通風し、冷却性が向上されるとともに、通風
抵抗が周方向に均一化され、風騒音が低減される。

【００９１】また、上記コイルエンド群を構成する上記
ターン部のそれぞれが、均等な放熱部を有しているの
で、多相固定子巻線はスロットに対応して均等な放熱部
を有するようになる。これにより、放熱バランスが良
く、温度が均一になり、コイルの損失が減るので、出力
・効率が向上する。また、発熱が等しく、温度が均一と
なり、固定子巻線の温度が低下される。

【００９２】また、上記素線が巻装されるスロットピッ
チは、上記回転子のＮＳ極に対応したピッチである。こ
れにより、多相固定子巻線は回転子磁極のＮＳ極に対応
したピッチである全節巻線となり、大きな出力が出せ
る。

【００９３】また、上記スロットの開口部が、不等ピッ
チに形成されているので、固定子起磁力高調波、スロッ
ト高調波を低減でき、磁束の脈動が減少し、安定した出
力と低磁気騒音が得られる。

【００９４】また、上記スロットの開口部の開口寸法
が、上記素線のスロット幅方向寸法より小さいので、素
線のスロットからの飛び出しが防止されるとともに、開
口部での回転子との干渉音も低減される。

【００９５】また、上記素線の上記スロット内における
断面形状が上記スロット形状に沿った略矩形形状であ
る。これにより、スロット内の占積率が高められ、出力
・効率が向上される。また、素線と固定子鉄心との接触
面積が大きくなり、熱伝導性が高められ、固定子巻線の
温度がさらに低下される。また、スロット内での素線の
移動が防止され、絶縁被膜の損傷が抑制される。

【００９６】また、上記素線の断面形状が略扁平形状で
あり、上記直線部が断面長手方向を径方向に一致させて
１列に並んで上記スロット内に収納されているものであ
る。これにより、スロット内の占積率が高められるとと
もに、固定子巻線の放熱性が向上し、出力・効率が向上
される。

【００９７】また、上記コイルエンド群を構成する上記
巻線のターン部には樹脂を備えるので、ターン部間の短
絡が確実に防止されるとともに、異物や被水の侵入が抑
えられる。また、固定子鉄心と固定子巻線とが確実に固
着され、優れた耐震性が得られる。

【００９８】また、上記コイルエンド群を構成する上記
ターン部が有する上記樹脂は、その樹脂の主剤より熱伝
導率の高い部材が混入されているので、固定子巻線の冷
却性を低下させることなく、樹脂により絶縁性が向上さ
れるとともに、異物の侵入が阻止される。また、コイル
エンド部の凹凸がなくなり、風騒音も低減される。ま
た、アースであるブラケットと固定子巻線との絶縁が確
保され、ブラケットと固定子巻線との距離を小さくで
き、小型化が図られる。

【００９９】また、上記樹脂が上記ブラケットに当接さ
れているので、小型化が図られるとともに、固定子巻線
の発熱を低温のブラケットに熱伝導でき、固定子巻線の
温度を低下させ、出力を高めることができる。

【０１００】また、上記固定子の一方側に配設され、か
つ、上記固定子巻線の巻線端に接続され、上記固定子巻
線からの交流出力を直流に整流する整流器を備え、上記
回転子は、上記Ｎ極およびＳ極を提供する複数の爪状磁
極を有するランデル型回転子鉄心と、該回転子の回転に
より上記ブラケット内に冷却風を通風させる冷却手段と
を備え、上記コイルエンド群および上記整流器が上記冷
却風を上記ブラケット内に通風させることにより冷却さ
れるようになっているので、回転子の回転により爪状磁
極部で生じる冷却風とコイルエンド群との干渉音が低減
されるとともに、コイルエンド高さが低く、冷却風の通
風抵抗が小さくなり、固定子と整流器の冷却性が向上さ
れる。

【０１０１】また、上記冷却手段が、上記回転子鉄心の
少なくとも一方の端部に配設されたファンである。これ
により、コイルエンドの形状が均一で小さく、かつ、フ
ァンを用いることにより吐出側の冷却風の速度が速くな
るので、ファンにより生じた冷却風とコイルエンド群と
の干渉音が低減される。さらに、ファンによる冷却効果
により、コイルエンドの温度が下がり、コイル抵抗が低
くなり、出力が向上する。

【０１０２】また、上記ファンが上記回転子鉄心の両端
部に配設されているので、固定子鉄心の両端のコイルエ
ンドをバランスよく冷却でき、固定子巻線の温度を均一
に、かつ、大きく低下させることができる。さらに、回
転子鉄心の両端のファンによる冷却効果により、コイル
エンドの温度が下がり、コイル抵抗が低くなり、出力が
向上する。

【０１０３】また、上記コイルエンド群を含んだ上記固
定子の軸方向長さが上記回転子鉄心の軸方向長さより短
いので、小型化が図られる。

【０１０４】また、上記コイルエンド群の内周側を構成
する上記素線の傾斜方向が、上記固定子の両端側で平行
となっている。これにより、コイルエンド群の内周側を
構成する素線の傾斜方向に沿ってブラケット内の冷却風
の軸方向流れが旋回し、回転子の回転によって生じる軸
方向流れを制御することができる。

【０１０５】また、上記固定子巻線の収容されるスロッ
ト数が毎極毎相当たり２であり、上記多相固定子巻線は
毎極毎相当たりのスロットに対応する第１の多相巻線群
と第２の多相巻線群とを備えているので、起磁力波形が
正弦波形に近くなり、高調波成分を低減でき、安定した
出力を得ることができる。また、スロット数が多くな
り、ティースが細くなり、回転子の対向する爪状磁極間
のティース内の磁気漏れを低減することができ、出力の
脈動を抑制できる。また、スロット数が多くなるので、
スロットに対応してターン部も増加し、コイルエンドの
放熱性が向上される。

【０１０６】また、上記第１の多相巻線群と第２の多相
巻線群とが直列に接続され、その巻線端が上記整流器に
接続されているので、スロット内に収容されている導体
巻数が必要出力に対して不足していても、２倍の導体数
とすることができる。

【０１０７】また、上記整流器は、上記第１の多相巻線
群の交流出力を整流する第１整流器と、上記第２の多相
巻線群の交流出力を整流する第２整流器と備え、上記第
１および第２の多相巻線群の交流出力がそれぞれ上記第
１および第２整流器により整流された後合成されて出力
されるように構成されているので、互いの多相巻線群の
出力に影響を与えることなく安定して出力される。ま
た、２つの整流器で整流されるので、合成出力が大き
く、１つの整流器では、ダイオード温度が許容温度を超
えてしまうような場合に特に有効である。

【０１０８】また、上記第１および第２の多相巻線群は
それぞれ３相結線されたもので、上記第１の多相巻線群
が挿入されたスロット群を構成するスロットの開口部
と、上記第２の多相巻線群が挿入されたスロット群を構
成するスロットの開口部とが、３０°の電気角で等間隔
に配列されているので、磁気騒音の加振力の原因である
磁気脈動力を低減できる。

【０１０９】また、上記第１および第２の多相巻線群は
それぞれ３相結線されたもので、上記第１の多相巻線群
が挿入されたスロット群を構成するスロットの開口部
と、上記第２の多相巻線群が挿入されたスロット群を構
成するスロットの開口部とが、（α°）と（６０°-α
°）との電気角を交互にとるように配列されているの
で、第１および第２の多相巻線群で互いの高調波成分を
低減することができる。

【０１１０】また、上記第１および第２の多相巻線群の
少なくとも一方は星型結線されたもので、星型結線され
た多相巻線群の中性点が上記整流器に接続されているの
で、発電機が高速回転している場合、中性点電圧より出
力を取り出すことができる。

【０１１１】また、上記爪状磁極に磁界を供給する界磁
コイルに流れる界磁電流は、発電機回転数がある領域以
上において電流制限されるように構成されているので、
発電機の高速回転時の過度の出力を、界磁電流を抑える
ことで防ぐことができる。

【０１１２】また、磁石が上記爪状磁極間に介装されて
いるので、回転子起磁力が上げられ、出力が向上され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発
電機の構成を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発
電機の固定子を示す斜視図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発
電機における固定子巻線の１相分の結線状態を説明する
リヤ側端面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発
電機の回路図である。

【図５】 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巻線を構成する巻線群の製造工
程を説明する図である。

【図６】 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巻線を構成する巻線群の製造工
程を説明する図である。

【図７】 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巻線を構成する内層側の素線群
を示す図である。

【図８】 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巻線を構成する外層側の素線群
を示す図である。

【図９】 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巻線を構成する素線の要部を示
す斜視図である。

【図１０】 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巻線を構成する素線の配列を
説明する図である。

【図１１】 この車両用交流発電機の適用される固定子
鉄心の構造を説明する図である。

【図１２】 この車両用交流発電機の適用される固定子
の製造工程を説明する工程断面図である。

【図１３】 この車両用交流発電機に適用される固定子
巻線を構成する素線群の鉄心への装着状態を示す平面図
である。

【図１４】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流
発電機の適用される固定子の製造工程を説明する工程断
面図である。

【図１５】 この発明による車両用交流発電機の出力特
性を示す図である。

【図１６】 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巻線の１相分の結線状態を説明す
るリヤ側端面図である。

【図１７】 この発明の実施の形態２に係る車両用交流
発電機に適用される固定子巻線を構成する小巻線群の巻
装前の状態を示す平面図である。

【図１８】 図１７に示される小巻線群を構成する素線
の成形形状を説明する斜視図である。

【図１９】 図１７に示される小巻線群における素線の
配列状態を説明する斜視図である。

【図２０】 この発明の実施の形態２に係る車両用交流
発電機に適用される固定子巻線を構成する大巻線群を構
成する素線の成形形状を説明する斜視図である。

【図２１】 この発明の実施の形態２に係る車両用交流
発電機に適用される固定子巻線を構成する大巻線群にお
ける素線の配列状態を説明する斜視図である。

【図２２】 この発明の実施の形態２に係る車両用交流
発電機に適用される固定子巻線における素線の配列状態
を説明する斜視図である。

【図２３】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流
発電機を示す断面図である。

【図２４】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流
発電機の適用される固定子を示す斜視図である。

【図２５】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流
発電機の適用される回転子の要部を示す斜視図である。

【図２６】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流
発電機の適用される回転子の構造を説明する斜視図であ
る。

【図２７】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流
発電機の回路図である。

【図２８】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流
発電機の適用される固定子鉄心の構造を説明する図であ
る。

【図２９】 従来の車両用交流発電機の固定子の要部を
示す側面図である。

【図３０】 従来の車両用交流発電機の固定子に適用さ
れる導体セグメントを示す斜視図である。

【図３１】 従来の車両用交流発電機の固定子の要部を
フロント側から見た斜視図である。

【図３２】 従来の車両用交流発電機の固定子の要部を
リヤ側から見た斜視図である。

【符号の説明】

１ フロントブラケット、２ リヤブラケット、７ 回
転子、８、８Ａ、８Ｂ固定子、１５ 固定子鉄心、１５
ａ スロット、１５ｂ 開口部、１６、１６Ａ 多相固
定子巻線、１６ａ フロント側のコイルエンド群、１６
ｂ リヤ側のコイルエンド群、２５ 絶縁性樹脂、３
０、４０、４００ 素線、３０ａ、４０ａ、４００ａ
ターン部、３１、４１ 第１巻線、３２、４２ 第２巻
線、３３、４３ 第３巻線、３４、４４ 第４巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−187599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−116031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−20204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−86808（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−285217（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−26345（ＪＰ，Ａ) 特開2000−125512（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 3/04 H02K 1/18 H02K 19/22

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転周方向に沿ってＮＳ極を形成する回
   転子と、該回転子と対向配置された固定子鉄心およびこ
   の固定子鉄心に装着された多相固定子巻線を有する固定
   子、上記回転子と上記固定子とを支持するブラケットと
   を備えた交流発電機において、 上記固定子鉄心は、軸方向に延びるスロットが周方向に
   所定ピッチで複数形成された積層鉄心を備え、 上記多相固定子巻線は、連続線からなる素線が、上記固
   定子鉄心の端面側の上記スロット外で折り返されて、所
   定スロット数毎に上記スロット内でスロット深さ方向に
   内層と外層とを交互に採るように巻装された巻線を複数
   有し、 上記複数の巻線は、複数本の上記素線を同時に折り畳ん
   で形成された少なくとも１組の素線群で構成され、 上記素線群は、直線部がターン部により連結されて所定
   スロットピッチで配列され、かつ、隣り合う該直線部が
   該ターン部によりスロット深さ方向に内層と外層とを交
   互に採るようにずらされたパターンに形成された２本の
   上記素線を、互いに上記所定スロットピッチずらして上
   記直線部を重ねて配列してなる素線対が、１スロットピ
   ッチづつずらされて上記所定スロット数と同数対配列さ
   れ、かつ、上記素線の端部が上記素線群の両端の両側に
   延出して構成され、上記多相固定子巻線は、上記固定子鉄心に巻装された上
   記素線群を構成する上記素線の上記スロットから該固定
   子鉄心の軸方向の両側に延出する端部を結線して構成さ
   れ、 上記固定子鉄心の端面側の上記スロット外で折り返され
   た上記素線のターン部が周方向に並んでコイルエンド群
   を構成していることを特徴とする交流発電機。
2. 【請求項２】 上記素線が上記スロットのそれぞれにス
   ロット深さ方向に２ｎ本ずつ配列され、上記素線のター
   ン部が周方向にｎ列に並んで配列されていることを特徴
   とする請求項１記載の交流発電機。
3. 【請求項３】 上記素線が上記スロットのそれぞれにス
   ロット深さ方向に２ｎ本ずつ配列され、上記素線のター
   ン部がｎ層に重なって配列されていることを特徴とする
   請求項１記載の交流発電機。
4. 【請求項４】 上記固定子鉄心の少なくとも一方の端部
   のコイルエンド群において、周方向に隣り合う上記ター
   ン部間の空間が略同一に形成されていることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の交流発電
   機。
5. 【請求項５】 上記コイルエンド群を構成する上記ター
   ン部のそれぞれが、均等な放熱部を有していることを特
   徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の交流
   発電機。
6. 【請求項６】 上記素線が巻装されるスロットピッチ
   は、上記回転子のＮＳ極に対応したピッチであることを
   特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の交
   流発電機。
7. 【請求項７】 上記スロットの開口部が、不等ピッチに
   形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６
   のいずれかに記載の交流発電機。
8. 【請求項８】 上記スロットの開口部の開口寸法が、上
   記素線のスロット幅方向寸法より小さいことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の交流発電
   機。
9. 【請求項９】 上記素線の上記スロット内における断面
   形状が上記スロット形状に沿った略矩形形状であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の
   交流発電機。
10. 【請求項１０】 上記素線の断面形状が略扁平形状であ
    り、上記直線部が断面長手方向を径方向に一致させて１
    列に並んで上記スロット内に収納されていることを特徴
    とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の交流発
    電機。
11. 【請求項１１】 上記コイルエンド群を構成する上記巻
    線のターン部には樹脂を備えることを特徴とする請求項
    １乃至請求項１０のいずれかに記載の交流発電機。
12. 【請求項１２】 上記コイルエンド群を構成する上記タ
    ーン部が有する上記樹脂は、その樹脂の主剤より熱伝導
    率の高い部材が混入されていることを特徴とする請求項
    １１記載の交流発電機。
13. 【請求項１３】 上記樹脂が上記ブラケットに当接され
    ていることを特徴とする請求項１２記載の交流発電機。
14. 【請求項１４】 上記固定子の一方側に配設され、か
    つ、上記固定子巻線の巻線端に接続され、上記固定子巻
    線からの交流出力を直流に整流する整流器を備え、 上記回転子は、上記Ｎ極およびＳ極を提供する複数の爪
    状磁極を有するランデル型回転子鉄心と、該回転子の回
    転により上記ブラケット内に冷却風を通風させる冷却手
    段とを備え、 上記コイルエンド群および上記整流器が上記冷却風を上
    記ブラケット内に通風させることにより冷却されるよう
    になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３
    のいずれかに記載の交流発電機。
15. 【請求項１５】 上記冷却手段が、上記回転子鉄心の少
    なくとも一方の端部に配設されたファンであることを特
    徴とする請求項１４記載の交流発電機。
16. 【請求項１６】 上記ファンが上記回転子鉄心の両端部
    に配設されていることを特徴とする請求項１５記載の交
    流発電機。
17. 【請求項１７】 上記コイルエンド群を含んだ上記固定
    子の軸方向長さが上記回転子鉄心の軸方向長さより短い
    ことを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれか
    に記載の交流発電機。
18. 【請求項１８】 上記コイルエンド群の内周側を構成す
    る上記素線の傾斜方向が、上記固定子の両端側で平行と
    なっていることを特徴とする請求項１４乃至請求項１７
    のいずれかに記載の交流発電機。
19. 【請求項１９】 上記固定子巻線の収容されるスロット
    数が毎極毎相当たり２であり、上記多相固定子巻線は毎
    極毎相当たりのスロットに対応する第１の多相巻線群と
    第２の多相巻線群とを備えていることを特徴とする請求
    項１４乃至請求項１８のいずれかに記載の交流発電機。
20. 【請求項２０】 上記第１の多相巻線群と第２の多相巻
    線群とが直列に接続され、その巻線端が上記整流器に接
    続されていることを特徴とする請求項１９記載の交流発
    電機。
21. 【請求項２１】 上記整流器は、上記第１の多相巻線群
    の交流出力を整流する第１整流器と、上記第２の多相巻
    線群の交流出力を整流する第２整流器と備え、上記第１
    および第２の多相巻線群の交流出力がそれぞれ上記第１
    および第２整流器により整流された後合成されて出力さ
    れるように構成されていることを特徴とする請求項１９
    記載の交流発電機。
22. 【請求項２２】 上記第１および第２の多相巻線群はそ
    れぞれ３相結線されたもので、上記第１の多相巻線群が
    挿入されたスロット群を構成するスロットの開口部と、
    上記第２の多相巻線群が挿入されたスロット群を構成す
    るスロットの開口部とが、３０°の電気角で等間隔に配
    列されていることを特徴とする請求項１９乃至請求項２
    １のいずれかに記載の交流発電機。
23. 【請求項２３】 上記第１および第２の多相巻線群はそ
    れぞれ３相結線されたもので、上記第１の多相巻線群が
    挿入されたスロット群を構成するスロットの開口部と、
    上記第２の多相巻線群が挿入されたスロット群を構成す
    るスロットの開口部とが、（α°）と（６０°-α°）
    との電気角を交互にとるように配列されていることを特
    徴とする請求項１９乃至請求項２１のいずれかに記載の
    交流発電機。
24. 【請求項２４】 上記第１および第２の多相巻線群の少
    なくとも一方は星型結線されたもので、星型結線された
    多相巻線群の中性点が上記整流器に接続されていること
    を特徴とする請求項１９乃至請求項２３のいずれかに記
    載の交流発電機。
25. 【請求項２５】 上記爪状磁極に磁界を供給する界磁コ
    イルに流れる界磁電流は、発電機回転数がある領域以上
    において電流制限されるように構成されていることを特
    徴とする請求項１４乃至請求項２４のいずれかに記載の
    交流発電機。
26. 【請求項２６】 磁石が上記爪状磁極間に介装されてい
    ることを特徴とする請求項１４乃至請求項２５のいずれ
    かに記載の交流発電機。