JP3407675B2 - 車両用交流発電機の固定子およびそれを用いた車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機の固定子およびそれを用いた車両用交流発電機Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
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- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
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- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は乗用車、トラック等
に搭載される車両用交流発電機の固定子に関する。
に搭載される車両用交流発電機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用交流発電機に用いられる固定子と
して、複数の導体セグメントを接合することにより形成
された巻線を有するものが従来から知られている。例え
ば、ＷＯ９２／０６５２７には、Ｕ字状の複数の導体セ
グメントを固定子鉄心の一方の端面側から挿入した後
に、反挿入側の端部同士を接合することにより巻線が形
成された固定子が開示されている。この固定子は、連続
した導体巻線を巻いて巻線を構成する場合に比べて、規
則的に配置された巻線が形成しやすい特長がある。
して、複数の導体セグメントを接合することにより形成
された巻線を有するものが従来から知られている。例え
ば、ＷＯ９２／０６５２７には、Ｕ字状の複数の導体セ
グメントを固定子鉄心の一方の端面側から挿入した後
に、反挿入側の端部同士を接合することにより巻線が形
成された固定子が開示されている。この固定子は、連続
した導体巻線を巻いて巻線を構成する場合に比べて、規
則的に配置された巻線が形成しやすい特長がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＷ
Ｏ９２／０６５２７においては、固定子鉄心の各スロッ
トに挿入された導体は、異なるスロットに収納されたも
の同士の端部が接合され、それぞれの接合部が固定子鉄
心の形状に沿って円周方向に等間隔に並んで配置されて
いる。例えば、各スロットには４本の導体が収容されて
おり、一のスロットから同じ方向に延びた２本の導体の
端部と、他のスロットから同じ方向に延びた２本の導体
の端部とがそれぞれ接合され、この２つの接合部が円周
方向に沿って一列に配置されている。このように、各接
合部が円周方向に一列に配置されるため、接合部間の間
隔が狭くなるという問題があった。この間隔はスロット
内の導体数が増せば増すほど顕著に狭くなる。特に、接
合部間の間隔が狭くなると、隣接する接合部同士が短絡
するおそれがでてくるため、スロット間の導体数が増え
た場合であっても接合部間の距離をある程度確保するこ
とが望ましい。また、円周方向にほとんど隙間なく一列
に接合部が配置されると、回転子の軸方向端面に冷却フ
ァンが固定された内扇式の車両用交流発電機の場合に
は、接合部間を径方向外側へ流れる冷却風の流れが阻害
されるため、固定子巻き線の冷却性が低下することにも
なる。
Ｏ９２／０６５２７においては、固定子鉄心の各スロッ
トに挿入された導体は、異なるスロットに収納されたも
の同士の端部が接合され、それぞれの接合部が固定子鉄
心の形状に沿って円周方向に等間隔に並んで配置されて
いる。例えば、各スロットには４本の導体が収容されて
おり、一のスロットから同じ方向に延びた２本の導体の
端部と、他のスロットから同じ方向に延びた２本の導体
の端部とがそれぞれ接合され、この２つの接合部が円周
方向に沿って一列に配置されている。このように、各接
合部が円周方向に一列に配置されるため、接合部間の間
隔が狭くなるという問題があった。この間隔はスロット
内の導体数が増せば増すほど顕著に狭くなる。特に、接
合部間の間隔が狭くなると、隣接する接合部同士が短絡
するおそれがでてくるため、スロット間の導体数が増え
た場合であっても接合部間の距離をある程度確保するこ
とが望ましい。また、円周方向にほとんど隙間なく一列
に接合部が配置されると、回転子の軸方向端面に冷却フ
ァンが固定された内扇式の車両用交流発電機の場合に
は、接合部間を径方向外側へ流れる冷却風の流れが阻害
されるため、固定子巻き線の冷却性が低下することにも
なる。
【０００４】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、接合部間の距離を確保する
ことができる車両用交流発電機の固定子を提供すること
にある。
たものであり、その目的は、接合部間の距離を確保する
ことができる車両用交流発電機の固定子を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の車両交流発電機の固定子は、固定子鉄
心の複数のスロットに装備された複数の導体を互いに接
合することにより固定子巻線が形成され、径方向に関し
て内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で１列
に配列された導体からなる固定子巻線は、一のスロット
内の前記内端層の導体と、他のスロット内の前記内中層
の導体とを接続する内側接合部と、前記一のスロット内
の前記外中層の導体と、前記他のスロット内の前記外端
層の導体とを接続する外側接合部とを有してこの外側接
合部と内側接合部を複数の同心円上であって隣接する同
心円において周方向にずらして配置しているため、接合
部同士が円周方向および半径方向に接近せずに隣り合っ
た接合部間の距離を確保することができ、接合部同士の
短絡を防止することができる。また、接合部間に十分な
隙間を確保することができ、しかも隣接する同心円上に
おいて半径方向に沿って接合部の位置が重ならないた
め、各接合部に対して内径方向から流れる冷却風を効率
よく当てることができ、冷却性の向上による車両用交流
発電機の品質向上が可能になる。また、隣接する各接合
部が径方向に重ならないため、導体の端部同士を接合し
て接合部を形成する際に、この接合に必要なクランプ治
具を径方向に移動させて導体の端部同士を加圧した状態
で拘束することができ、電気的な接続を良好に行うこと
ができる。また、この接合作業において、クランプ治具
は径方向に沿って移動させるだけであり、径方向に移動
させた後に周方向に移動させて導体の端部を挟み込む場
合に比べて工数の低減が可能になり、コストダウンを図
ることができる。また、このクランプ治具は、周方向に
並んだ接合部の間に挿入した後に周方向に移動させる必
要がないため、周方向の厚みを十分に確保することがで
き、剛性の向上に伴って寿命が長くなることによるさら
なるコストダウンが可能になる。
ために、本発明の車両交流発電機の固定子は、固定子鉄
心の複数のスロットに装備された複数の導体を互いに接
合することにより固定子巻線が形成され、径方向に関し
て内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で１列
に配列された導体からなる固定子巻線は、一のスロット
内の前記内端層の導体と、他のスロット内の前記内中層
の導体とを接続する内側接合部と、前記一のスロット内
の前記外中層の導体と、前記他のスロット内の前記外端
層の導体とを接続する外側接合部とを有してこの外側接
合部と内側接合部を複数の同心円上であって隣接する同
心円において周方向にずらして配置しているため、接合
部同士が円周方向および半径方向に接近せずに隣り合っ
た接合部間の距離を確保することができ、接合部同士の
短絡を防止することができる。また、接合部間に十分な
隙間を確保することができ、しかも隣接する同心円上に
おいて半径方向に沿って接合部の位置が重ならないた
め、各接合部に対して内径方向から流れる冷却風を効率
よく当てることができ、冷却性の向上による車両用交流
発電機の品質向上が可能になる。また、隣接する各接合
部が径方向に重ならないため、導体の端部同士を接合し
て接合部を形成する際に、この接合に必要なクランプ治
具を径方向に移動させて導体の端部同士を加圧した状態
で拘束することができ、電気的な接続を良好に行うこと
ができる。また、この接合作業において、クランプ治具
は径方向に沿って移動させるだけであり、径方向に移動
させた後に周方向に移動させて導体の端部を挟み込む場
合に比べて工数の低減が可能になり、コストダウンを図
ることができる。また、このクランプ治具は、周方向に
並んだ接合部の間に挿入した後に周方向に移動させる必
要がないため、周方向の厚みを十分に確保することがで
き、剛性の向上に伴って寿命が長くなることによるさら
なるコストダウンが可能になる。
【０００６】また、同じ２つのスロットに装備された導
体同士を接合して２つ以上の接合部を形成する場合に、
２つのスロットから突出して各接合部まで延びる導体の
長さの比を各接合部で異ならせることが望ましい。導体
の長さの比を変えることにより、同心円上に配置された
各接合部の周方向の位置を変えることができるため、各
接合部間の距離の確保が容易となる。
体同士を接合して２つ以上の接合部を形成する場合に、
２つのスロットから突出して各接合部まで延びる導体の
長さの比を各接合部で異ならせることが望ましい。導体
の長さの比を変えることにより、同心円上に配置された
各接合部の周方向の位置を変えることができるため、各
接合部間の距離の確保が容易となる。
【０００７】また、上述した固定子鉄心のスロットに装
備される導体をＵ字状のセグメントによって構成し、こ
のセグメントの反ターン部側の端部を接合することによ
り接合部を形成することが望ましい。Ｕ字状のセグメン
トの反ターン部側が接合部となって、固定子鉄心の一方
の端面側に各接合部が配置されるため、接合工程および
その後に接合部表面に絶縁材を形成する工程等が簡略化
でき、コストダウンが可能となる。
備される導体をＵ字状のセグメントによって構成し、こ
のセグメントの反ターン部側の端部を接合することによ
り接合部を形成することが望ましい。Ｕ字状のセグメン
トの反ターン部側が接合部となって、固定子鉄心の一方
の端面側に各接合部が配置されるため、接合工程および
その後に接合部表面に絶縁材を形成する工程等が簡略化
でき、コストダウンが可能となる。
【０００８】また、上述した固定子鉄心のスロットに装
備される導体をターン部を有しない導体セグメントによ
って形成し、このセグメントの両端のそれぞれを接合す
ることにより接合部を形成することが望ましい。セグメ
ントの形状が単純であるため、このセグメントの製造工
数の低減が可能となり、材料コストを下げることができ
る。
備される導体をターン部を有しない導体セグメントによ
って形成し、このセグメントの両端のそれぞれを接合す
ることにより接合部を形成することが望ましい。セグメ
ントの形状が単純であるため、このセグメントの製造工
数の低減が可能となり、材料コストを下げることができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】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。
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。
【００１０】図１は、車両用交流発電機の全体構成を示
す図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子
２、回転子３、フレーム４、整流器５等を含んで構成さ
れている。
す図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子
２、回転子３、フレーム４、整流器５等を含んで構成さ
れている。
【００１１】固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子巻
線を構成する複数の導体セグメント２３と、固定子鉄心
２２と各導体セグメント２３との間を電気絶縁するイン
シュレータ２４とを備えている。
線を構成する複数の導体セグメント２３と、固定子鉄心
２２と各導体セグメント２３との間を電気絶縁するイン
シュレータ２４とを備えている。
【００１２】回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状
かつ同心状に巻き回した界磁巻線８を、それぞれが６個
の爪部を有するポールコア７によって、シャフト６を通
して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロ
ント側のポールコア７の端面には、フロント側から吸い
込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸
流式の冷却ファン１１が溶接等によって取り付けられて
いる。同様に、リヤ側のポールコア７の端面には、リヤ
側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心
式の冷却ファン１２が溶接等によって取り付けられてい
る。
かつ同心状に巻き回した界磁巻線８を、それぞれが６個
の爪部を有するポールコア７によって、シャフト６を通
して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロ
ント側のポールコア７の端面には、フロント側から吸い
込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸
流式の冷却ファン１１が溶接等によって取り付けられて
いる。同様に、リヤ側のポールコア７の端面には、リヤ
側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心
式の冷却ファン１２が溶接等によって取り付けられてい
る。
【００１３】フレーム４は、固定子２および回転子３を
収容しており、回転子３がシャフト６を中心に回転可能
な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコ
ア７の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２
が固定されている。また、フレーム４は、固定子鉄心２
２の軸方向端面から突出した固定子巻線に対向した部分
に冷却風の吐出窓４２を有し、軸方向端面に吸入窓４１
を有している。
収容しており、回転子３がシャフト６を中心に回転可能
な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコ
ア７の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２
が固定されている。また、フレーム４は、固定子鉄心２
２の軸方向端面から突出した固定子巻線に対向した部分
に冷却風の吐出窓４２を有し、軸方向端面に吸入窓４１
を有している。
【００１４】上述した構造を有する車両用交流発電機１
は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せ
ず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に
回転する。この状態で回転子３の界磁巻線８に外部から
励磁電圧を印加することにより、ポールコア７のそれぞ
れの爪部が励磁され、固定子巻線に３相交流電圧を発生
させることができ、整流器５の出力端子からは所定の直
流電流が取り出される。
は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せ
ず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に
回転する。この状態で回転子３の界磁巻線８に外部から
励磁電圧を印加することにより、ポールコア７のそれぞ
れの爪部が励磁され、固定子巻線に３相交流電圧を発生
させることができ、整流器５の出力端子からは所定の直
流電流が取り出される。
【００１５】次に、固定子２の詳細について説明する。
図２は、固定子２の部分的な断面図である。また、図３
は固定子巻線を構成するセグメントの斜視図である。
図２は、固定子２の部分的な断面図である。また、図３
は固定子巻線を構成するセグメントの斜視図である。
【００１６】固定子鉄心２２のスロット２５に装備され
た固定子巻線は複数の電気導体により構成され、各スロ
ット２５には偶数本（本実施形態では４本）の電気導体
が収容されている。また、一のスロット内の４本の電気
導体は、図２に示すように固定子鉄心２２の径方向に関
して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一
列に配列されている。
た固定子巻線は複数の電気導体により構成され、各スロ
ット２５には偶数本（本実施形態では４本）の電気導体
が収容されている。また、一のスロット内の４本の電気
導体は、図２に示すように固定子鉄心２２の径方向に関
して内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一
列に配列されている。
【００１７】一のスロット２５内の内端層の電気導体２
３１ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて磁極
ピッチ離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２
３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内
の内中層の電気導体２３２ａは固定子鉄心２２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２５内
の外中層の電気導体２３２ｂ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２２の軸
方向の一方の端面側において連続線を用いることによ
り、ターン部２３１ｃ、２３２ｃを経由することで接続
される。
３１ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて磁極
ピッチ離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２
３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内
の内中層の電気導体２３２ａは固定子鉄心２２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２５内
の外中層の電気導体２３２ｂ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２２の軸
方向の一方の端面側において連続線を用いることによ
り、ターン部２３１ｃ、２３２ｃを経由することで接続
される。
【００１８】したがって、固定子鉄心２２の一方の端面
側においては、外中層の電気導体２３２ｂと内中層の電
気導体２３２ａとを接続する連続線を、外端層の電気導
体２３１ｂと内端層の電気導体２３１ａとを接続する連
続線が囲むこととなる。このように、固定子鉄心２２の
一方の端面側においては、対をなす電気導体の接続部と
してのターン部２３２ｃが、同じスロット２５内に収容
された他の対をなす電気導体の接続部としてのターン部
２３１ｃにより囲まれる。外中層の電気導体２３２ｂと
内中層の電気導体２３２ａ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２３１ｂと内端層の
電気導体２３１ａとの接続により端層コイルエンドが形
成される。
側においては、外中層の電気導体２３２ｂと内中層の電
気導体２３２ａとを接続する連続線を、外端層の電気導
体２３１ｂと内端層の電気導体２３１ａとを接続する連
続線が囲むこととなる。このように、固定子鉄心２２の
一方の端面側においては、対をなす電気導体の接続部と
してのターン部２３２ｃが、同じスロット２５内に収容
された他の対をなす電気導体の接続部としてのターン部
２３１ｃにより囲まれる。外中層の電気導体２３２ｂと
内中層の電気導体２３２ａ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２３１ｂと内端層の
電気導体２３１ａとの接続により端層コイルエンドが形
成される。
【００１９】一方、一のスロット２５内の内中層の電気
導体２３２ａは、固定子鉄心２２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２５内の内端層の電
気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のス
ロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子
鉄心２２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２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対を
なしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心２
２の軸方向の他方の端面側において接合により接続され
る。
導体２３２ａは、固定子鉄心２２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２５内の内端層の電
気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のス
ロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子
鉄心２２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２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対を
なしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心２
２の軸方向の他方の端面側において接合により接続され
る。
【００２０】したがって、固定子鉄心２２の他方の端面
側においては、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の
電気導体２３２ｂとを接続する外側接合部２３３ｂと、
内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気導体２３２
ａとを接続する内側接合部２３３ａとが、径方向および
周方向に互いにずれた状態で配置されている。外端層の
電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとの接
続、および内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気
導体２３２ａとの接続により、異なる同心円上に配置さ
れた２つの隣接層コイルエンドが形成される。
側においては、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の
電気導体２３２ｂとを接続する外側接合部２３３ｂと、
内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気導体２３２
ａとを接続する内側接合部２３３ａとが、径方向および
周方向に互いにずれた状態で配置されている。外端層の
電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとの接
続、および内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気
導体２３２ａとの接続により、異なる同心円上に配置さ
れた２つの隣接層コイルエンドが形成される。
【００２１】さらに、図３に示すように、内端層の電気
導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の
電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３
１により提供される。そして、内中層の電気導体２３２
ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の電気導体をほ
ぼＵ字状に成形してなる小セグメント３３２により提供
される。基本となるＵ字状の導体セグメント２３は、大
セグメント２３１と小セグメント２３２によって形成さ
れる。各セグメント２３１、２３２は、スロット２５内
に収容されて軸方向に沿って延びる部分を備えるととも
に、軸方向に対して所定角度傾斜して延びる斜行部２３
１ｆ、２３１ｇ、２３２ｆ、２３２ｇを備える。これら
斜行部によって、固定子鉄心２２から軸方向の両端面に
突出するコイルエンドが形成されており、回転子３の軸
方向の両端面に取り付けられた冷却ファン１１、１２を
回転させたときに生じる冷却風の通風路は、主にこれら
斜行部の間に形成されている。
導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の
電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３
１により提供される。そして、内中層の電気導体２３２
ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の電気導体をほ
ぼＵ字状に成形してなる小セグメント３３２により提供
される。基本となるＵ字状の導体セグメント２３は、大
セグメント２３１と小セグメント２３２によって形成さ
れる。各セグメント２３１、２３２は、スロット２５内
に収容されて軸方向に沿って延びる部分を備えるととも
に、軸方向に対して所定角度傾斜して延びる斜行部２３
１ｆ、２３１ｇ、２３２ｆ、２３２ｇを備える。これら
斜行部によって、固定子鉄心２２から軸方向の両端面に
突出するコイルエンドが形成されており、回転子３の軸
方向の両端面に取り付けられた冷却ファン１１、１２を
回転させたときに生じる冷却風の通風路は、主にこれら
斜行部の間に形成されている。
【００２２】以上の構成を、全てのスロット２５の導体
セグメント２３について繰り返す。そして、反ターン部
側のコイルエンド群において、外端層の端部２３１ｅ’
と外中層の端部２３２ｅ、並びに内中層の端部２３２ｄ
と内端層の端部２３１ｄ’とがそれぞれ溶接、超音波溶
着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって接合されて
外側接合部２３３ｂおよび内側接合部２３３ａが形成さ
れ、電気的に接続されている。これらの接合部２３３
ｂ、２３３ａの互いの絶縁と保持のために、絶縁材によ
るコーティングが行われる。なお、耐振動性、耐環境性
を向上するために、複数の接合部の間を架橋するように
絶縁材が付着されてもよい。この絶縁材は、接合部２３
３ｂ、２３３ａのみに厚く付着させることが望ましい。
セグメント２３について繰り返す。そして、反ターン部
側のコイルエンド群において、外端層の端部２３１ｅ’
と外中層の端部２３２ｅ、並びに内中層の端部２３２ｄ
と内端層の端部２３１ｄ’とがそれぞれ溶接、超音波溶
着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって接合されて
外側接合部２３３ｂおよび内側接合部２３３ａが形成さ
れ、電気的に接続されている。これらの接合部２３３
ｂ、２３３ａの互いの絶縁と保持のために、絶縁材によ
るコーティングが行われる。なお、耐振動性、耐環境性
を向上するために、複数の接合部の間を架橋するように
絶縁材が付着されてもよい。この絶縁材は、接合部２３
３ｂ、２３３ａのみに厚く付着させることが望ましい。
【００２３】また、これらの外側接合部２３３ｂと内側
接合部２３３ａは、同じスロット２５に対応するものが
半径方向に沿って並ばないように、周方向の位置をずら
して配置されている。
接合部２３３ａは、同じスロット２５に対応するものが
半径方向に沿って並ばないように、周方向の位置をずら
して配置されている。
【００２４】図４は、固定子２を展開して内側から見た
部分的な側面図であり、外側接合部２３３ｂと内側接合
部２３３ａとが周方向にずれた状態が示されている。ま
た、図５は図４に示す外側接合部２３３ｂと内側接合部
２３３ａとを固定子２の軸方向端面側からみた図であ
る。
部分的な側面図であり、外側接合部２３３ｂと内側接合
部２３３ａとが周方向にずれた状態が示されている。ま
た、図５は図４に示す外側接合部２３３ｂと内側接合部
２３３ａとを固定子２の軸方向端面側からみた図であ
る。
【００２５】これらの図に示すように、外側接合部２３
３ｂは、固定子鉄心２２の一方の端面側に突出する外端
層の斜行部２３１ｇ’の先端部と外中層の斜行部２３２
ｇの先端部とを接合することにより形成される。同様
に、内側接合部２３３ａは、内端層の斜行部２３１ｇの
先端部と外中層の斜行部２３２ｇ’の先端部とを接合す
ることにより形成される。外側接合部２３３ｂの２つの
斜行部２３１ｇ’、２３２ｇと、内側接合部２３３ａの
２つの斜行部２３１ｇ、２３２ｇ’は、それぞれ同じス
ロット２５−１、２５−２から突出した電気導体の一部
であり、これらの斜行部の長さの比を内側接合部２３３
ａと外側接合部２３３ｂとで変えることにより、同じス
ロット２５−１、２５−２に対応した２つの接合部２３
３ｂ、２３３ａが径方向に重ならないように設定されて
いる。例えば、図５に示すように、外側接合部２３３ｂ
に対応して一方のスロット２５−１から延びた斜行部２
３１ｇ’と他方のスロット２５−２から延びた斜行部２
３２ｇのそれぞれの長さの比と、内側接合部２３３ａに
対応して一方のスロット２５−１から延びた斜行部２３
２ｇ’と他方のスロット２５−２から延びた斜行部２３
１ｇのそれぞれの長さの比とを異ならせることにより、
これら２つの接合部２３３ｂ、２３３ａが周方向にずれ
た状態で配置される。
３ｂは、固定子鉄心２２の一方の端面側に突出する外端
層の斜行部２３１ｇ’の先端部と外中層の斜行部２３２
ｇの先端部とを接合することにより形成される。同様
に、内側接合部２３３ａは、内端層の斜行部２３１ｇの
先端部と外中層の斜行部２３２ｇ’の先端部とを接合す
ることにより形成される。外側接合部２３３ｂの２つの
斜行部２３１ｇ’、２３２ｇと、内側接合部２３３ａの
２つの斜行部２３１ｇ、２３２ｇ’は、それぞれ同じス
ロット２５−１、２５−２から突出した電気導体の一部
であり、これらの斜行部の長さの比を内側接合部２３３
ａと外側接合部２３３ｂとで変えることにより、同じス
ロット２５−１、２５−２に対応した２つの接合部２３
３ｂ、２３３ａが径方向に重ならないように設定されて
いる。例えば、図５に示すように、外側接合部２３３ｂ
に対応して一方のスロット２５−１から延びた斜行部２
３１ｇ’と他方のスロット２５−２から延びた斜行部２
３２ｇのそれぞれの長さの比と、内側接合部２３３ａに
対応して一方のスロット２５−１から延びた斜行部２３
２ｇ’と他方のスロット２５−２から延びた斜行部２３
１ｇのそれぞれの長さの比とを異ならせることにより、
これら２つの接合部２３３ｂ、２３３ａが周方向にずれ
た状態で配置される。
【００２６】図６は、内側接合部２３３ａと外側接合部
２３３ｂの配置の状態を示す図である。図６に示すよう
に、外側接合部２３３ｂと内側接合部２３３ａのそれぞ
れは、互いに異なる同心円上に配置されており、それぞ
れの同心円上の間隔が１スロットピッチとなる。また、
それぞれの接合部２３３ｂ、２３３ａは、周方向の位置
が互いにずれて配置されている。したがって、各接合部
２３３ｂ、２３３ａを径方向からみた場合に、隣接する
２つの外側接合部２３３ｂの間に１つの内側接合部２３
３ａが挟まれた状態となり、同様に、隣接する２つの内
側接合部２３３ａの間に１つの外側接合部２３３ｂが挟
まれた状態となる。
２３３ｂの配置の状態を示す図である。図６に示すよう
に、外側接合部２３３ｂと内側接合部２３３ａのそれぞ
れは、互いに異なる同心円上に配置されており、それぞ
れの同心円上の間隔が１スロットピッチとなる。また、
それぞれの接合部２３３ｂ、２３３ａは、周方向の位置
が互いにずれて配置されている。したがって、各接合部
２３３ｂ、２３３ａを径方向からみた場合に、隣接する
２つの外側接合部２３３ｂの間に１つの内側接合部２３
３ａが挟まれた状態となり、同様に、隣接する２つの内
側接合部２３３ａの間に１つの外側接合部２３３ｂが挟
まれた状態となる。
【００２７】このように、本実施形態の車両用交流発電
機１に備わった固定子２は、固定子鉄心２２に形成され
た複数のスロット２５に装備された複数本のＵ字状の導
体セグメントを互いに接合することにより固定子巻線が
形成されており、同じスロット２５に対応した外側接合
部２３３ｂと内側接合部２３３ａのそれぞれを、異なる
同心円のそれぞれにおいて周方向にずらして配置してい
る。したがって、隣接したこれらの外側接合部２３３ｂ
と内側接合部２３３ａとを周方向に沿って一列に並べて
配置する場合や径方向に沿って並べて配置する場合に比
べて、これらの間の距離を確保することができ、接合部
間の短絡を防止することができる。
機１に備わった固定子２は、固定子鉄心２２に形成され
た複数のスロット２５に装備された複数本のＵ字状の導
体セグメントを互いに接合することにより固定子巻線が
形成されており、同じスロット２５に対応した外側接合
部２３３ｂと内側接合部２３３ａのそれぞれを、異なる
同心円のそれぞれにおいて周方向にずらして配置してい
る。したがって、隣接したこれらの外側接合部２３３ｂ
と内側接合部２３３ａとを周方向に沿って一列に並べて
配置する場合や径方向に沿って並べて配置する場合に比
べて、これらの間の距離を確保することができ、接合部
間の短絡を防止することができる。
【００２８】また、隣接する接合部間の距離が確保でき
るため、回転子３の両端面に備わった冷却ファン１１、
１２によって内周側から外周側に流れる冷却風の通風抵
抗が低減され、冷却性を向上させることができる。ま
た、異なる同心円上に配置された外側接合部２３３ｂと
内側接合部２３３ａとが径方向に重ならないことから、
回転子３の両端面に備わった冷却ファン１１、１２によ
って生じた内周側からの冷却風が外側接合部２３３ｂに
直接当たるため、さらに冷却性を向上させることができ
る。
るため、回転子３の両端面に備わった冷却ファン１１、
１２によって内周側から外周側に流れる冷却風の通風抵
抗が低減され、冷却性を向上させることができる。ま
た、異なる同心円上に配置された外側接合部２３３ｂと
内側接合部２３３ａとが径方向に重ならないことから、
回転子３の両端面に備わった冷却ファン１１、１２によ
って生じた内周側からの冷却風が外側接合部２３３ｂに
直接当たるため、さらに冷却性を向上させることができ
る。
【００２９】ところで、上述した導体セグメント２３を
接合する方法については各種の方法が考えられるが、好
適な一例として、各導体セグメント２３の端部同士をＴ
ＩＧ（tungsten inert-gas）溶接によって接合する場合
が考えられる。一般に、このＴＩＧ溶接は、不活性ガス
気中でタングステン電極と母材との間にアークを発生さ
せ、このアーク熱を利用して母材を溶融させて溶接する
方法であり、各導体セグメント２３の端部をクランプ治
具によって拘束した状態でその先端を溶融させることに
より接合が行われる。
接合する方法については各種の方法が考えられるが、好
適な一例として、各導体セグメント２３の端部同士をＴ
ＩＧ（tungsten inert-gas）溶接によって接合する場合
が考えられる。一般に、このＴＩＧ溶接は、不活性ガス
気中でタングステン電極と母材との間にアークを発生さ
せ、このアーク熱を利用して母材を溶融させて溶接する
方法であり、各導体セグメント２３の端部をクランプ治
具によって拘束した状態でその先端を溶融させることに
より接合が行われる。
【００３０】本実施形態の固定子２は、異なる同心円上
に配置された外側接合部２３３ｂと内側接合部２３３ａ
とが径方向に重ならないことから、溶接時に各導体セグ
メント２３の端部にクランプ治具を装着する際に、図７
に示すように、径方向に沿ってクランプ治具Ｃ１、Ｃ２
を移動させるだけでよいため、溶接の工程を簡略化する
ことができ、コストダウンを図ることができる。特に、
図８に示すように、外側接合部と内側接合部とを径方向
に沿って重ねて配置した場合には、クランプ治具Ｃ３、
Ｃ４を径方向に沿って移動させた後に周方向に移動させ
ることになるため、クランプ治具を取り付けるために１
工程多くなる。また、このようにクランプ治具Ｃ３、Ｃ
４を周方向に移動させる場合には、その移動のための空
間が必要となるため、クランプ治具の周方向の厚みを充
分確保することができないが、本実施形態のようにクラ
ンプ治具Ｃ１、Ｃ２を径方向に移動させるだけで溶接を
行うことができれば、周方向の移動のための空間を考慮
する必要がないため、その分だけクランプ治具の周方向
の厚みを増すことができ、剛性アップによる長寿命化が
可能になる。さらに、各接合部２３３ｂ、２３３ａは、
電気的な接続を良好に行うためには、接合対象となる導
体セグメント２３の端部同士を確実に接触させた状態を
維持しながら溶接することが好ましいが、図７に示すよ
うにクランプ治具を径方向に沿って移動させて、対とな
る導体セグメント２３の端部を挟み込むことにより溶接
を行う場合には、溶接前に導体セグメント２３の端部同
士を互いに径方向に押圧して確実に接触させることがで
きるため、溶接品質の向上および均一化が可能になる。
に配置された外側接合部２３３ｂと内側接合部２３３ａ
とが径方向に重ならないことから、溶接時に各導体セグ
メント２３の端部にクランプ治具を装着する際に、図７
に示すように、径方向に沿ってクランプ治具Ｃ１、Ｃ２
を移動させるだけでよいため、溶接の工程を簡略化する
ことができ、コストダウンを図ることができる。特に、
図８に示すように、外側接合部と内側接合部とを径方向
に沿って重ねて配置した場合には、クランプ治具Ｃ３、
Ｃ４を径方向に沿って移動させた後に周方向に移動させ
ることになるため、クランプ治具を取り付けるために１
工程多くなる。また、このようにクランプ治具Ｃ３、Ｃ
４を周方向に移動させる場合には、その移動のための空
間が必要となるため、クランプ治具の周方向の厚みを充
分確保することができないが、本実施形態のようにクラ
ンプ治具Ｃ１、Ｃ２を径方向に移動させるだけで溶接を
行うことができれば、周方向の移動のための空間を考慮
する必要がないため、その分だけクランプ治具の周方向
の厚みを増すことができ、剛性アップによる長寿命化が
可能になる。さらに、各接合部２３３ｂ、２３３ａは、
電気的な接続を良好に行うためには、接合対象となる導
体セグメント２３の端部同士を確実に接触させた状態を
維持しながら溶接することが好ましいが、図７に示すよ
うにクランプ治具を径方向に沿って移動させて、対とな
る導体セグメント２３の端部を挟み込むことにより溶接
を行う場合には、溶接前に導体セグメント２３の端部同
士を互いに径方向に押圧して確実に接触させることがで
きるため、溶接品質の向上および均一化が可能になる。
【００３１】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、各スロ
ット２５内に４本の導体が収容されており、各接合部２
３３ｂ、２３３ａが周方向に沿って二列に配置されてい
たが、各スロット２５内の導体数を増やして各接合部を
三列以上に配置するようにしてもよい。例えば、各接合
部を３つの同心円に沿って三列に配置する場合には、図
９に示すように、３つの同心円に沿って並んだ各接合部
を順番にずらしながら配置する場合や、図１０に示すよ
うに、３つの同心円の内の隣接する２つに沿って並んだ
各接合部について交互にずらして配置する場合が考えら
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、各スロ
ット２５内に４本の導体が収容されており、各接合部２
３３ｂ、２３３ａが周方向に沿って二列に配置されてい
たが、各スロット２５内の導体数を増やして各接合部を
三列以上に配置するようにしてもよい。例えば、各接合
部を３つの同心円に沿って三列に配置する場合には、図
９に示すように、３つの同心円に沿って並んだ各接合部
を順番にずらしながら配置する場合や、図１０に示すよ
うに、３つの同心円の内の隣接する２つに沿って並んだ
各接合部について交互にずらして配置する場合が考えら
れる。
【００３２】また、上述した実施形態では、ターン部を
有するＵ字状の導体セグメント２３を用いて固定子巻線
を形成したため、接合作業が固定子鉄心２２の一方の端
面側で行うことができ、接合工程の簡略化が可能になっ
たが、図１１に示すように、ターン部を有しない直線形
上に近い導体セグメントを用いて固定子巻線を形成する
ようにしてもよい。この場合には、固定子鉄心２２の両
端面において接合部が形成されるが、導体セグメントの
形状が単純であるため、この導体セグメントの製造工程
の簡略化が可能になる。
有するＵ字状の導体セグメント２３を用いて固定子巻線
を形成したため、接合作業が固定子鉄心２２の一方の端
面側で行うことができ、接合工程の簡略化が可能になっ
たが、図１１に示すように、ターン部を有しない直線形
上に近い導体セグメントを用いて固定子巻線を形成する
ようにしてもよい。この場合には、固定子鉄心２２の両
端面において接合部が形成されるが、導体セグメントの
形状が単純であるため、この導体セグメントの製造工程
の簡略化が可能になる。
【００３３】また、上述した実施形態では、外側接合部
２３３ｂと内側接合部２３３ａの周方向の位置をずらす
ために、外端層の斜行部２３１ｇ’と内端層の斜行部２
３１ｇの長さを外中層の斜行部２３２ｇと内中層の斜行
部２３２ｇの長さよりも長く設定したが、図１２および
図１３に示すように、反対に外端層の斜行部２３１ｇ’
と内端層の斜行部２３１ｇの長さを外中層の斜行部２３
２ｇと内中層の斜行部２３２ｇの長さよりも短く設定す
ることにより、外側接合部２３３ｂと内側接合部２３３
ａの周方向の位置をずらすようにしてもよい。
２３３ｂと内側接合部２３３ａの周方向の位置をずらす
ために、外端層の斜行部２３１ｇ’と内端層の斜行部２
３１ｇの長さを外中層の斜行部２３２ｇと内中層の斜行
部２３２ｇの長さよりも長く設定したが、図１２および
図１３に示すように、反対に外端層の斜行部２３１ｇ’
と内端層の斜行部２３１ｇの長さを外中層の斜行部２３
２ｇと内中層の斜行部２３２ｇの長さよりも短く設定す
ることにより、外側接合部２３３ｂと内側接合部２３３
ａの周方向の位置をずらすようにしてもよい。
【図１】車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】固定子の部分的な断面図である。
【図３】固定子巻線を構成するセグメントの斜視図であ
る。
る。
【図４】固定子を展開して内側から見た部分的な側面図
である。
である。
【図５】図４に示す外側接合部と内側接合部とを固定子
の軸方向端面側からみた図である。
の軸方向端面側からみた図である。
【図６】内側接合部と外側接合部の配置の状態を示す図
である。
である。
【図７】接合時のクランプ治具の取り付け状態を示す図
である。
である。
【図８】２つの接合部が径方向に沿って配置されている
場合の接合時のクランプ治具の取り付け状態を示す図で
ある。
場合の接合時のクランプ治具の取り付け状態を示す図で
ある。
【図９】周方向に沿って三列に並んだ接合部の配置状態
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】周方向に沿って三列に並んだ接合部の配置状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図１１】ターン部を有しない導体セグメントの斜視図
である。
である。
【図１２】固定子を展開して内側から見た部分的な側面
図である。
図である。
【図１３】図１２に示す外側接合部と内側接合部とを固
定子の軸方向端面側からみた図である。
定子の軸方向端面側からみた図である。
１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
１１、１２ 冷却ファン
２２ 固定子鉄心
２３ 導体セグメント
２４ インシュレータ
２３１ａ、２３１ｂ、２３２ａ、２３２ｂ 電気導体
２３１ｃ、２３２ｃ ターン部
２３３ａ 内側接合部
２３３ｂ 外側接合部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭56−159941（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−139141（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−14484（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−66501（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−6551（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−197738（ＪＰ，Ｕ)
特表 平２−502872（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 3/00 - 3/28
Claims (5)
- 【請求項１】 複数のスロットを持つ固定子鉄心と、そ
れぞれの前記スロットに径方向に関して内側から内端
層、内中層、外中層、外端層の順で１列に配列された導
体からなる固定子巻線とを有する車両用交流発電機の固
定子において、 前記固定子巻線は、一のスロット内の前記内端層の導体
と、他のスロット内の前記内中層の導体とを接続する内
側接合部と、 前記一のスロット内の前記外中層の導体と、前記他のス
ロット内の前記外端層の導体とを接続する外側接合部と
を有しており、 前記内側接合部と前記外側接合部を、 複数の同心円上で
あって、隣接する前記同心円において周方向にずらして
配置したことを特徴とする車両用交流発電機の固定子
。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記接合部を形成する２本の前記導体の前記固定子鉄心
の端面に突出した長さの比を、同じ２つの前記スロット
に装備された前記導体に対応する前記接合部について互
いに異ならせることを特徴とする車両用交流発電機の固
定子。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 複数の前記導体は、Ｕ字状のセグメントによって構成さ
れており、このセグメントの反ターン部側の端部によっ
て前記接合部が形成されることを特徴とする車両用交流
発電機の固定子。 - 【請求項４】 請求項１または２において、 複数の前記導体は、ターン部を有しないセグメントによ
って構成されており、前記固定子鉄心の軸方向の両端面
のそれぞれから突出する前記セグメントの両方の端部に
よって前記接合部が形成されることを特徴とする車両用
交流発電機の固定子。 - 【請求項５】 請求項１に記載の固定子と、 この固定子の内周側に所定の隙間を介して配置され、軸
方向端面に冷却ファンが固定された回転子と、 を備えた車両用交流発電機であって、 前記導体は、さらに固定子鉄心から軸方向の両端面に突
出するコイルエンドを 形成する斜行部を備え、 前記回転子が回転したときに生じる冷却風の通風路はこ
れらの斜行部の間に形成されることを特徴とする車両用
交流発電機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33563998A JP3407675B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 車両用交流発電機の固定子およびそれを用いた車両用交流発電機 |
| US09/440,884 US6181044B1 (en) | 1998-11-26 | 1999-11-16 | Vehicle AC generator stator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33563998A JP3407675B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 車両用交流発電機の固定子およびそれを用いた車両用交流発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000166150A JP2000166150A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3407675B2 true JP3407675B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=18290857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33563998A Expired - Fee Related JP3407675B2 (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 車両用交流発電機の固定子およびそれを用いた車両用交流発電機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6181044B1 (ja) |
| JP (1) | JP3407675B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3199068B2 (ja) * | 1999-03-31 | 2001-08-13 | 株式会社デンソー | ステータの製造装置 |
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