JP3456140B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用交流発電機
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、固定子鉄心の両側に突出する電機子コイルのコイル
エンドの径方向内側に位置するロータ端面にファンを設
けて、前記ファンの空気流によりコイルエンドを冷却す
る内扇方式の車両用交流発電機では、前記ファンとコイ
ルエンドとの間の隙間はかなり狭く、ここにファンブレ
ードで生じた風圧が作用することによりファン騒音を発
生しやすいものであった。

【０００３】特に電機子コイルのコイルエンド群は、図
１８および図１９にその外観形状を示すように、周方向
に相間の干渉による一定ピッチの凹凸形状を持つので、
所定の可聴周波数の騒音が発生するといった問題があ
り、ファン騒音オーバーオール（以下ＯＡと略す）、ピ
ッチノイズ成分共に大きくて問題となっていた。特公平
４−２４９３９号公報では所定の固定子スロットに巻装
された各相毎のユニットのコイルエンド群間に径方向の
隙間を設けて冷却ファンにより発生する冷却風を周方向
に通過させるものが知られている。

【０００４】また、特開昭５５−１５７９４８号公報で
は各相毎に少なくとも２つの分割コイルを設け、挿入す
ることによりスロット内周面の凹凸を低減するものが知
られている。更に、特開平４−７９７４２号公報では二
組の三相電機子巻線により形成されるコイルエンド群の
凹凸を不等ピッチとなるように巻装したものが知られて
いる。

【０００５】しかし、いずれの場合も前記コイルエンド
群により形成されるコイル内周面が不均一であり、各々
のコイルエンドが離間されておらず、ファンにより発生
する冷却風に対し、干渉体となっているため、ファン等
により発生する冷却風圧力の高低、所謂息継ぎ状態が発
生することによりファン騒音の低減が不十分であった。

【０００６】特公平４−２４９３９号公報については、
三相のコイルエンド群を一組のユニットとしたピッチで
のみ径方向隙間が確保されているにすぎず、干渉を抑制
するには不十分であった。特開昭５５−１５７９４８号
公報については、コイル内周面の凹凸は抑制できるもの
の干渉音の発生自体の抑制には不十分であった。

【０００７】特開平４−７９７４２号公報については、
凹凸の配列ピッチ変更により、可聴騒音の周波数を変化
させることは可能だが干渉による騒音自体を低減するこ
とには不十分であった。また、発電機本体の体格を大き
くし、逆に冷却ファンを小さくしてファン騒音を低減す
る方法もあるが、体格が大きくなるばかりではなく、フ
ァンによる冷却能力が低下することは言うまでもない。

【０００８】本発明は前述問題に鑑みなされたものであ
り、冷却性を維持向上した上、冷却風と電機子コイルと
の干渉により発生するファン騒音を大幅に低減する車両
用交流発電機を提供することをその解決する課題として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、コイルエンド群において静翼形状を形成す
ることで冷却媒体の流通を効率化し、冷却性の向上を図
るものである。フレームに固定され、複数のスロットを
有する固定子鉄心と、該スロットに収納された多相電機
子コイルとを有し、該固定子鉄心の軸方向の端部に該多
相電機子コイルの複数のコイルエンドの集合体としての
環状のコイルエンド群が形成された固定子と、該固定子
に対向して配置された回転子とを備え、前記コイルエン
ド群内において前記コイルエンドにより静翼形状が形成
されており、複数の前記コイルエンドにより形成された
複数の前記静翼形状の間に冷却媒体の通路が形成されて
いることを特徴とする車両用交流発電機という技術的手
段を採用することができる。

【００１０】かかる構成によると、コイルエンドによっ
て静翼形状が形成され、複数の静翼形状の間に冷却媒体
の通路が形成されるので、冷却媒体の流通が効率化さ
れ、コイルエンドにおける放熱が促進される。例えば冷
却媒体として一般的な空気を採用する場合、冷却ファン
により発生する冷却風がコイルエンド群内を円滑に通過
するようになり、コイルエンド群より発生する干渉音が
大幅に低減可能となり、ＯＡ、ピッチノイズ共に低減可
能となる。しかも、電機子コイルの放熱面積の向上、冷
却性向上が可能である。

【００１１】なお、静翼形状は、複数のコイルエンドを
配列することにより形成することができる。かかる構成
によると、コイルエンドをなす電気導体の形状に制約さ
れることなく静翼形状を得ることができ、複数のコイル
エンドを配列する結果、コイルエンド群としての体格を
大型化することもない。

【００１２】また、静翼形状は、コイルエンドの断面形
状を平角状とすることにより形成することができる。か
かる構成によると、簡単に静翼形状が得られ、しかも１
本のコイルエンドとしても表面積の拡大を図ることがで
きる。なお、静翼形状は、コイルエンドの厚さに対応し
た厚さをもって形成され、コイルエンドの厚さ以上の巾
をもって冷却媒体の流れ方向に沿って広がって形成され
ていることが望ましい。かかる構成によると、冷却され
るべきコイルエンドの表面を十分に冷却媒体に接触させ
ることができ、それでいて冷却媒体の流れに対する流通
抵抗を低減でき、冷却媒体の流れの乱れを低減すること
ができる。このため、冷却媒体として空気を利用した場
合には放熱性の向上とともに、低騒音化を図ることがで
きる。

【００１３】ここで、コイルエンドとして電気的に絶縁
されて独立した電気導体の最小単位を対応させることが
できる。その場合、その厚さとは円形断面導体において
は直径をいい、平角断面導体においてはその短辺側寸法
をいい、楕円断面導体においてはその短軸側寸法をい
う。さらに、コイルエンドは、固定子鉄心の周方向に沿
って延びる周方向延在部と、固定子鉄心の径方向に沿っ
て延びる径方向延在部とを有し、少なくとも径方向延在
部により静翼形状が形成されている構成を採用すること
ができる。

【００１４】この構成では、コイルエンドが径方向延在
部という特徴的な構成を有するため、径方向延在部によ
り静翼形状が形成され、特に径方向に沿った通路を提供
することができる。なお、径方向延在部は、同時に軸方
向に向けても延び出した形状としてもよい。さらに周方
向延在部は、径方向延在部の両側に内層部分と外層部分
として配置される態様の他、径方向延在部の片側にのみ
配置されてもよい。

【００１５】さらに、コイルエンド群は、その全周にわ
たりほぼ一様の密度をもって静翼形状と通路とを有して
いることが望ましい。さらに、コイルエンド群は、その
全周にわたりほぼ一様な形状をもった静翼形状を配列し
て構成されていることが望ましい。かかる構成による
と、コイルエンド群の全周にわたり一様な冷却媒体に対
する流通特性が得られる。冷却ファンを採用する場合に
は送風に対して全周にわたり優れた低騒音特性と、高い
放熱、冷却性能を得ることができる。

【００１６】また、回転子には、コイルエンド群に向け
て冷却媒体を流す動翼が設けられているという構成を採
用することができる。これにより、コイルエンド群に近
接して動翼が配置され、冷却媒体の効率的な流通を実現
することができる。特に、動翼として冷却ファンを採用
する場合には、優れた低騒音特性と、高い放熱、冷却性
能を得ることができる。

【００１７】さらに、固定子の両端部の各々にコイルエ
ンド群が形成され、回転子には各々のコイルエンド群に
対応した動翼が形成されているという構成を採用するこ
とができる。これにより、両端のコイルエンド群におい
て、上記と同様の効果を得ることができる。なお、電機
子コイルは、固定子鉄心の異なるスロット内に収容され
る２本の直線部分と固定子鉄心の端部においてコイルエ
ンドを形成するＵ字状のターン部とを有するＵ字状セグ
メントを備えて構成することができる。かかる構成によ
ると、スロット内における電気導体の占積率を向上する
ことができる。しかも、コイルエンド群においてコイル
エンド間の隙間の管理が容易になるため静翼形状を容易
に構成できる。

【００１８】なお、電機子コイルは、共通の固定子鉄心
に装備された第１三相結線コイルと、第２三相結線コイ
ルとを有し、各三相結線コイルは短節重ね巻きコイルを
各相として同一の結線態様で結線されて構成され、各三
相結線コイルの各相はπ／３（ラジアン）ずらして固定
子鉄心に装備されているという構成を採用することがで
きる。かかる構成によると、コイルエンドの重なりを少
なく配置できる上、静翼表面積を拡大できることによ
り、冷却性を向上でき、送風ファンを採用する場合には
ファン騒音の低減が可能となる。

【００１９】なお、固定子は、毎極毎相当たりのスロッ
ト数が２であるという構成を採用することができる。か
かる構成によると、コイルエンドを均一な隙間を有して
配置できる上、電機子コイルの層数が倍増し、静翼表面
積を拡大できることにより、冷却性を向上でき、送風フ
ァンを採用する場合にはファン騒音の低減が可能とな
る。

【００２０】コイルエンド部の少なくとも一部を板状部
材によって形成して静翼とすることで、この静翼が回転
子の動翼と共働するため、電機子コイルを効率よく冷却
することができる。しかもこの静翼部分が板状に形成さ
れているため、この板状部分の表面に沿って冷却風が円
滑に流れるため、コイルエンド群によって生じる干渉音
を低減することができる。

【００２１】コイルエンド部を動翼の送風方向に沿って
広がる板状の導体とすることにより、冷却風の流れを阻
害することなく効果的にコイルエンド部を冷却するとと
もに、このコイルエンド部で発生する干渉音の大幅な低
減が可能となる。コイルエンド部の渡り部分から延び出
す延出し部分を整列させることにより、容易に静翼を形
成することができる。これにより、この静翼部分を用い
てコイルエンド部の冷却とファン音低減が可能になる。

【００２２】セグメントの接続部分を静翼としての延出
し部分として用いることにより、セグメントの端部を冷
却部材およびファン音低減部材として無駄なく使用する
ことができ、しかも静翼の形成が容易になるとともにそ
の向きの調整が簡単にできる。回転子の動翼に近いコイ
ルエンド部の内層部分が静翼を構成することで、コイル
エンドの冷却能力や冷却風の干渉音の低減効果を高める
ことができる。

【００２３】コイルエンド部の内層部分が規則正しく動
翼の回転方向と所定角度をなすように延びているため、
隣り合った内層部分間の隙間を広げて冷却風の通風抵抗
を低減することができ、風量増加による冷却性の向上が
可能になる。また、動翼の回転方向に沿って発生した冷
却風がこの内層部分に沿って流れるため、コイルエンド
部の放熱性を高めることができる。

【００２４】コイルエンド部の内層部分の外周側にこの
内層部分と交差するように外層部分を形成することによ
り、規則正しいメッシュ状のコイルエンド部を形成する
ことができ、このメッシュ状部分に動翼によって生じた
冷却風をあてることによりコイルエンド部の冷却が可能
になり、このメッシュ状部分によって動翼の外周を覆う
ことによりファン音の低減が可能になる。

【００２５】コイルエンド部の内層部分と外層部分に対
応する渡り部分の他にこの渡り部分から延びた延出し部
分を有することで、延出し部分による冷却性及びファン
音低減の効果が加わって大幅なコイルエンド部の温度低
減と低騒音化が可能になる。複数のセグメントを接続し
て電機子コイルを構成し、各セグメントの接続部分を静
翼としての延出し部分として用いることにより、静翼の
形成やその向きの調整が容易となる。

【００２６】コイルエンド部の全体を板状の導体により
構成することにより、この板状部分がフィン部材となっ
て、動翼がこのフィン部材と共働するため、コイルエン
ド部の全体を効率よく冷却することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。図４は本実施形態に係わる車両用交流
発電機の一部破断断面が図示されている。車両用交流発
電機１は、フレーム１０を有している。フレーム１０
は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とからな
り、これらは複数の締結ボルト１３で締結されている。
フレーム１０には、軸方向の両端部に冷却風の入口とし
ての入口開口１４、１５が開設されている。一方、フレ
ーム１０の径方向外周面には、後述する冷却ファンの径
方向外側に対応してスリット状の冷却風出口としての複
数の出口開口１６、１７が周方向に関して並列に開設さ
れている。

【００２８】フレーム１０には回転軸２０が回転自在に
支持されている。この回転軸２０のフロント側部分には
エンジンの動力を受けるプーリ２１が固定されている。
回転軸２０の中央部には、回転子３０が固定されてい
る。更に回転軸２０のリア側端部には、スリップリング
とブラシとを含む集電装置４２が装着され、界磁コイル
３２への界磁電流が供給される。

【００２９】回転子３０は、ランデル型のポールコア３
１と、このポールコア３１に装着された界磁コイル３２
とを有する。ポールコア３１は、一対のクローポール３
１ａ、３１ｂを備える。クローポール３１ａ、３１ｂの
各々は、回転軸２０に嵌合固定されたボス部３１ｃと、
ボス部から径方向外側に向けて広がるディスク部３１ｄ
と、ディスク部から軸方向に延びる爪状磁極部３１ｅと
を備える。尚、図４にはクローポール３１ａについて、
３１ｃ、３１ｄ、３１ｅを指し示した。

【００３０】また、回転子３０の軸方向の両端には、そ
の端面に動翼としての冷却ファン３３、３４が固定され
ている。フロント側冷却ファン３３は、遠心ファンとし
てのファンブレードと、斜流ファンとしてのファンブレ
ードとを混在させて構成されている。そして、斜流式フ
ァンのファンブレードは、ディスク部３１ｄの軸方向端
面に爪状磁極部３１ｅの間に対応して形成されたＵ字状
開口部にほぼ一致して設けられている。一方リア側冷却
ファン３４は、遠心式ファンとしてのファンブレードで
構成されている。

【００３１】回転子３０の外周側には、固定子４０が対
向して配置されている。この固定子４０はフレーム１０
に固定されている。固定子鉄心４１は、鋼板を所定厚さ
に積層して円筒状に構成されており、内周面に複数のス
ロットが形成されている。固定子４０には有機絶縁皮膜
を施したコイル素線により電機子コイル５０が巻装され
ている。電機子コイル５０はスロット内に収容されてい
る収納部分と、固定子４０の軸方向両端部に露出してい
るコイルエンド群５４、５５とを有している。

【００３２】図１は、固定子４０を径方向外側から見た
平面図である。図１には、コイルエンドの３つの繰り返
し単位が図示されている。図２は、固定子４０を軸方向
から見た平面図である。図２には、コイルエンドの３つ
の繰り返し単位が図示されている。図３は、固定子４０
の部分斜視図である。この電機子コイル５０は、三相交
流発電機としてのＸ相コイル群５１、Ｙ相コイル群５
２、Ｚ相コイル群５３を含む。コイルエンド群５４、５
５は、スロット間の渡線としての複数のコイルエンド５
６が集合した集合体である。各相は２本のコイルが束ね
られて巻装された結果として１スロットに４本のコイル
が挿入されている。

【００３３】リア側フレーム１２の外側には電圧調整回
路６０と、整流回路７０とが搭載され、板状のカバー８
０で覆われている。次に、図４の車両用交流発電機１の
基本的な作動を説明する。エンジンにより回転子３０が
回転駆動されると、電圧調整回路６０から集電装置４２
を介して界磁コイル３２に界磁電流が供給される。これ
により、回転界磁が形成され、固定子４０に装備された
電機子コイル５０には交流電力が発生する。この交流電
力は、整流回路７０で整流され、直流電力として出力さ
れる。

【００３４】回転子３０の回転により、冷却ファン３
３、３４が回転し、軸方向の両端から空気を吸い込み、
径方向外側へ吐出する。フロント側では、入口開口１４
から冷却空気が導入される。冷却空気は、コイルエンド
群５４に向かう流れと爪状磁極部３１ｅに沿って軸方向
に流れて回転子３０を冷却する流れとに分けられる。こ
の時、一部の空気は、フロント側クローポール３１ａの
ディスク部３１ｄのＵ字状開口の側壁面により遠心方向
外側へ向けて流され、コイルエンド群５４に向かう。

【００３５】リア側では、カバー８０に形成された複数
の開口を通り、電圧調整回路６０、整流回路７０、集電
装置４２を冷却した後の空気が入口開口１５から導入さ
れる。この冷却空気は、コイルエンド群５５に向けて流
される。同時に、爪状磁極部３１ｅの間を通ってきた冷
却空気は、リア側クローポール３１ｂのディスク部３１
ｄのＵ字状開口の側壁面により遠心方向外側へ向けて流
され、コイルエンド群５５に向かう。

【００３６】このようにして冷却手段としての２つの冷
却ファン３３、３４により生起される冷却風は、車両用
交流発電機１の構成部品の全体を冷却し、特に出口開口
１６、１７に向けて流れる過程でコイルエンド群５４、
５５を構成するコイルエンド５６を冷却する。次に、コ
イルエンド群５４、５５の構成およびファン騒音低減原
理を更に説明する。

【００３７】図４に図示されるように、コイルエンド群
５４、５５は、回転子３０の両端面に設けられた冷却フ
ァン３３、３４から、出口開口１６、１７に向かう冷却
風の経路上に配置されている。コイルエンド群５４、５
５は、冷却ファン３３、３４の外周側に近接して、すな
わち吹き出し側の直後に配置されている。特に、コイル
エンド群５４、５５の軸方向先端部が、冷却ファン３
３、３４の軸方向高さのほぼ中央に位置されている。

【００３８】図１〜図３に図示されるように、コイルエ
ンド群５４、５５は、複数のコイルエンド５６の集合体
として構成されている。コイルエンド５６は、図３に示
されるように、２本のコイルエンド５６ａ、５６ｂを並
列に並べて帯状体５７を形成している。このため、帯状
体５７は、コイルエンド５６ａ、５６ｂの直径に対応す
る厚さをもち、しかもコイルエンド５６ａ、５６ｂの直
径以上の巾をもっている。各コイルエンド５６ａ、５６
ｂは、互いに絶縁された円形断面の単位電気導体であ
る。かかる構成は、複数の電気導体を予め束ねて、固定
子鉄心４１に重ね巻きすることで得ることができる。

【００３９】図２に図示されるように、ひとつのスロッ
ト内には２本の帯状体５７が配置され、その結果ひとつ
のスロット内には４本の電気導体が配置される。ひとつ
の帯状体５７は、固定子鉄心４１の周方向に沿って延び
る２本の斜行部５７ａ、５７ｂと、軸方向に立ち上げら
れながら径方向に曲げられたターン部５７ｃとを有す
る。一方の斜行部５７ａは径方向外側に配置され、他方
の斜行部５７ｂは径方向内側に配置される。そしてこれ
ら２本の斜行部の間に、径方向に延びるターン部５７ｃ
が配置されている。

【００４０】この実施形態では、ひとつの帯状体５７は
異なるスロット間を橋渡しして配置されている。しか
も、固定子鉄心４１の端面において、一のスロットの内
径側から出て他のスロットの外径側に入る敷設パターン
をもって敷設されている。そして、固定子鉄心４１の一
方の端面に配置された複数の帯状体５７は、すべてが同
一形状をもち、すべてが同一の敷設パターンをもって配
列されている。

【００４１】帯状体５７は、それらのすべてが互いに隙
間をもって分散離間して配置されており、それらの間に
空気通路を形成している。しかも、帯状体５７は、その
外層斜行部５７ａ、内層斜行部５７ｂ、ターン部５７ｃ
の全ての部位ににおいて、その巾方向を固定子４０の径
方向に一致させて配置されている。このため、固定子４
０の径方向に関して小さい投影面積をなすとともに、径
方向に沿って広い面積を提供している。

【００４２】この形状では、複数の帯状体５７は、径方
向と平行に配置され、冷却ファン３３、３４に対する静
翼をなしている。このため、冷却ファン３３、３４によ
り発生する冷却風圧力が効率よくフレーム外周に設けた
出口開口１６、１７に向けて放出される。この結果、冷
却ファン３３、３４及び回転子３０の爪状磁極を送風手
段として、回転子３０の回転により発生された冷却風
は、コイルエンド５６からなる帯状体５７に沿って通過
する。このため、コイルエンド５６表面を広範囲にわた
り均一に冷却できる。しかも、冷却風とコイルエンド５
６との干渉音を大幅に低減できる。

【００４３】さらに、複数の帯状体５７の集合体でもあ
るコイルエンド群５４、５５は、全周にわたり同一形状
の帯状体５７の繰り返しにより構成されているため、全
周にわたり一様な低い通風抵抗を示し、全周にわたり一
様な冷却風に対するガイド角度を提供する。このため、
冷却風の衝突による反射波を少なくできる。特に、ター
ン部５７ｃは、コイルエンド群５４、５５の軸方向先端
部において径方向に沿って広がる帯状部分を提供する。
このため、冷却ファン３３、３４からの冷却風に対して
送風効率を高め、低騒音化を実現する静翼を提供する。

【００４４】なお、コイルエンド群は、そこに含まれる
コイルエンドのすべてが完全に同一の形状を有し、それ
らが寸分の狂いもなく均等に配列されて構成されること
が望ましいが、コイルエンドは部分的に不規則な形状を
なしており、それらの配列も部分的に不規則な形状をな
している。かかる不規則性は、多相電機子コイルの出力
の取り出し、相間結線、あるいは製造工程上の誤差のた
めに生じる。しかし、かかる程度の部分的な不規則性
は、性能に有意な差をもたらすものではない。このた
め、かかる程度の不規則性は許容される範囲内であり、
かかる程度の不規則性を含んでいても、コイルエンド群
は、全周にわたり同一形状のコイルエンドを配列して構
成されており、コイルエンド群は全周にわたり均一な密
度、通風抵抗を提供するものといえる。

【００４５】なお、冷却ファン３３、３４としては、平
板状のファンブレード、あるいは曲面状のファンブレー
ドをもった冷却ファンを採用することができる。また、
冷却ファン３３、３４としては、複数のファンブレード
を等ピッチあるいは不等ピッチで配置したものを採用す
ることができる。さらに、回転子３０のいずれか一方の
端面にのみ冷却ファンを設ける構成を採用し、その冷却
ファンと対向するコイルエンド群のみを上記のごとき静
翼形状を形成するコイルエンドで構成してもよい。かか
る構成においても、コイルエンド群内における通風を効
率化することができ、低騒音化、放熱性向上などの効果
を得ることができる。すなわち、固定子鉄心の両端面に
形成されるコイルエンド群のうち、少なくとも一方が本
発明に係る形状を備えていることが重要である。

【００４６】〔その他の実施形態〕以上に述べた実施形
態では、コイルエンド５４、５５を共に同一形状とした
が、図５に図示するように、両端部のコイルエンド群を
それぞれ異なる形状として、異なる特性をもった静翼形
状を提供するようにしてもよい。かかる構成を採用する
ことで、固定子鉄心の前後の送風特性に対応した静翼形
状を提供することができる。さらに、ターン部５７ｃの
みを静翼形状とした形状としてもよい。かかる構成によ
ると、コイルエンド群の軸方向高さを低減しながら、コ
イルエンド群の軸方向先端部における放熱性向上、低騒
音化を図ることができる。

【００４７】また、図４に図示されるコイルエンド５
４、５５のいずれか一方のみに静翼形状を設けてもよ
い。この場合、残るコイルエンド群は複数のコイルエン
ドを隙間無く配置した形状とすることができる。かかる
構成によると、放熱性向上、低騒音化の効果を生かし
て、要求される仕様に対応して小型化を図ることができ
る。次に、他の実施形態を説明する。

【００４８】この実施形態では、平角断面をもった略Ｕ
字状のセグメントを利用して電機子コイルを形成する。
複数の略Ｕ字状セグメントは、固定子鉄心４１に装着さ
れ、固定子鉄心４１の一方の端面においてはＵ字のター
ン部でコイルエンドを形成し、固定子鉄心４１の他方の
端面においてはＵ字の２つの端部を他のセグメントと接
続することでコイルエンドを形成する。板状の導体によ
るセグメントを用いて電機子コイルを形成することによ
り、動翼としての回転子の冷却ファンと共働する静翼形
状をコイルエンド部によって容易に実現することができ
る。

【００４９】例えば、図６および図７に示すように、収
納部分としての２つの直線部９１と、これらの直線部９
１同士を接続する渡り部９５とからなるＵ字状の平角導
線から成るセグメント９０を、図８〜図１１に示すよう
に、一方の直線部９１が固定子鉄心のスロットの内径側
に、他方の直線部９１がスロットの外径側になるように
固定子スロットに挿入する。２本の直線部９１の内の一
方をスロットの内径側に他方を外径側にそれぞれ挿入す
るため、渡り部９５のほぼ中央の折り返し部９２を境に
半分の内層部分９５ａが回転子の冷却ファンに近い位置
に配置され、残り半分の外層部分９５ｂが回転子の冷却
ファンから遠い位置に配置される。

【００５０】このようにして、図１１に図示されるよう
なコイルエンド群が、固定子４０の一方の端面に形成さ
れる。このコイルエンド群は、同じ形状をもった複数の
コイルエンドを配列して形成されている。そして、一本
一本のコイルエンドは、Ｕ字状セグメント９０の渡り部
９５で構成されている。従って、１本のコイルエンド
は、固定子４０の周方向に沿って軸方向に斜めに延びる
周方向延在部としての内層部分９５ａと、外層部分９５
ｂとを有し、さらにはこれら内層部分９５ａと外層部分
９５ｂとを接続するために、固定子４０の径方向に沿っ
て延びる径方向延在部としての折り返し部９２を有して
いる。

【００５１】一方、固定子４０の他方の端面には、図１
０に図示されるようなコイルエンド群が形成される。セ
グメント９０の２本の直線部９１の端部は、それぞれが
スロットから突き出して配置されている。これら端部
は、図８あるいは図１０に図示されるように、内層部分
と外層部分とをそれぞれ、固定子の周方向に沿って逆方
向に傾斜するように折り曲げられる。そして、それぞれ
の端部は、所定ピッチ離れた異なるスロットから突出す
る他のセグメントの異なる層の端部と接続される。

【００５２】例えば、内層部分９３ａは、他のセグメン
トの外層部分９３ｂと接続される。内層部分９３ａと外
層部分９３ｂとの接続のために、内層部分９３ａと外層
部分９３ｂとからなる渡り部よりさらに軸方向に延び出
して延び出し部９３ｃが形成されている。この延び出し
部９３ｃにおける接合は、電気的な接続が図れ、所要の
機械的な強度が得られるように、超音波溶着、アーク溶
接、ろう付けあるいはかしめ等の手法を採用できる。

【００５３】従って１本のコイルエンドは、固定子４０
の周方向に沿って軸方向に斜めに延びる周方向延在部と
しての内層部分９３ａと、外層部分９３ｂとを有し、さ
らにはこれら内層部分９３ａと外層部分９３ｂとを接続
するために、固定子４０の径方向に沿って延びる径方向
延在部としての延び出し部９３ｃを有している。なお、
図８から図１１に図示される実施形態では、固定子４０
の１スロットに２本の電気導体が収容されている。

【００５４】この実施形態では、電機子コイルを構成す
る電気導体の断面形状を長方形形状として、コイルエン
ドとなる部位の全体において静翼形状を得ている。この
ため、放熱性の向上、騒音の低減が可能である。かかる
構成を採用することで、冷却ファンからの冷却風を受け
る表面積を増大することができ、放熱を促進して冷却性
を向上できる。また、コイルエンドの風切り音を低減し
て、低騒音化を図ることができる。

【００５５】この実施形態では、１本のコイルエンドの
各部位のうち、固定子鉄心から離れた軸方向端部として
の折り返し部９２あるいは延び出し部９３ｃが、静翼と
して効果の高い傾斜角と面積とを有している。このコイ
ルエンドの軸方向の端部、言い換えれば先端部において
は、各電気導体が冷却ファンからの送風方向に沿った傾
斜角をもって配置されている。コイルエンドの軸方向端
部においては、固定子鉄心への伝熱による冷却効果が低
いが、これを補って高い冷却性を発揮させることができ
る。また、回転子の冷却ファンからの比較的強い風をコ
イルエンドの軸方向端部が受けることから、かかる部位
を静翼形状とすることで、低騒音化が図られる。

【００５６】この実施形態では、コイルエンドの各部位
のうち、固定子鉄心の径方向内側に位置する内層部分と
しての内層部分９５ａ、９３ａが、静翼としての形状を
有している。このため、回転子に装備された動翼として
の冷却ファンの近傍に、静翼が配置される。この実施形
態では、内層部分と外層部分とを有する１本のコイルエ
ンドは、動翼たる冷却ファン３３又は３４の回転方向に
関して、前方に内層部分を配置し、後方に外層部分を配
置している。このため、１本のコイルエンドは、無理な
く冷却ファンの回転方向に沿って傾斜した静翼形状を提
供できる。

【００５７】殊に、平角導体を折り曲げて形成される折
り返し部９２において、内層部分から外層部分へ滑らか
に連続的につながる形状が得られる。同様に、平板導体
を接合して形成される延び出し部分９３ｃにおいても、
内層部分から外層部分へ滑らかに連続的につながる形状
が得られる。このため、冷却ファンの回転方向に沿って
傾斜した静翼形状を提供できる。

【００５８】この実施形態では、電気導体として断面に
おける厚さよりも巾が大きい平角銅線を用い、この平角
銅線の平面により静翼を提供している。これにより、簡
単な構成で静翼を提供できる。しかも、ひとつのスロッ
トと他のスロットとの間に橋渡しされた１本のコイルエ
ンドの全体が静翼を提供する。さらに、電機子コイルを
複数のセグメントにより構成したことで、静翼状のコイ
ルエンド部の形成を容易にしている。

【００５９】この実施形態では、固定子鉄心の一方の端
面には、複数のコイルエンドを環状に配置、配列してコ
イルエンドの塊、すなわちコイルエンド群が形成され
る。ほとんどすべてのコイルエンドの相互間には隙間が
確保され、複数のコイルエンドのほとんどすべてが静翼
として冷却ファンによる送風空気の流れの中に置かれ、
コイルエンドの外表面の全面で送風空気と接している。
しかも、固定子鉄心の一方の端面に配置された複数のコ
イルエンドのほとんどすべてが同一の形状となってい
る。

【００６０】このため、コイルエンド群内においては、
その全周にわたりコイルエンドが一様な密度をなして配
置されている。しかも、コイルエンドがその断面の長手
方向を径方向に沿って配列されるため、径方向に関して
周方向よりも低い通風抵抗を示す。さらには、同一形状
のコイルエンドが配列される結果、コイルエンド群が、
その全周にわたり一様な通風抵抗と、傾斜角とをもった
静翼を提供する。このため、回転子の端部に冷却ファン
を備える車両用交流発電機と組み合わせることで、冷却
ファンにより高い冷却効果を得られる。しかも、低騒音
化を図ることができる。

【００６１】ここで、コイルエンド群は、全体として細
かいメッシュ状となって冷却ファン３３、３４を取り囲
む。このため、マイクロフォン等に被せられるメッシュ
状のウィンドスクリーンと同様に風の干渉音を低減する
効果を発揮する。さらには、固定子鉄心の両方の端面に
おいて同様のコイルエンド群が形成されており、固定子
鉄心の両端において、静翼による効果が得られる。この
ため、回転子の両端に冷却ファンを備える車両用交流発
電機と組み合わせることで、両方の冷却ファンにより高
い冷却効果を得られる。特に、両方のコイルエンド群を
均等に冷却できる。しかも、両方の冷却ファンによる送
風騒音を低減することができる。

【００６２】なお、図８〜図１１の実施形態では、固定
子４０のひとつのスロット内に２本の電気導体を配置す
る場合を説明したが、１スロット内に４本の電気導体を
配置してもよく、上記実施形態と同様の効果を得ること
ができる。なお、図１２および図１３に示すように、各
セグメントの静翼部の傾斜角を変更することも容易であ
り、回転子の冷却ファンから吐出される冷却風の方向に
応じて静翼部の角度を適宜変更することができる。

【００６３】次に、以上に述べた実施形態において採用
可能な多相巻線の巻線方式、結線方式について説明す
る。以上に述べた実施形態においては、電機子コイル５
０の巻線方式として種々の巻線方式を採用することがで
きる。例えば、波巻き、重ね巻き、集中巻き、あるいは
分布巻きを採用することができ、巻線ピッチは全節巻き
に限らず採用可能である。

【００６４】図１４、図１５により巻線方式の代表例を
説明する。図１４は、同一の固定子鉄心に装備された２
群の電機子コイルを、説明を容易にするために上下に分
けて図示している。電機子コイル５０は、第１の多相コ
イル群５１０と、第２の多相コイル群５２０とを有す
る。第１の多相コイル群５１０は、回転子の磁極ピッチ
に対応した短節重ね巻により固定子鉄心に装備された複
数のコイル５１１、５１２、５１３を有し、これらは多
相結線されて多相結線コイルを構成する。一方、第２の
多相コイル群５２０は、回転子の磁極ピッチに対応した
短節重ね巻により固定子鉄心に装備された複数のコイル
５２１、５２２、５２３を有し、これらは多相結線され
て多相結線コイルを構成する。さらに、第１の多相コイ
ル群５１０のひとつのコイルと、これに対応する相出力
を発生する第２の多相コイル群５２０のひとつのコイル
とは、π／３（ラジアン）ずらして配置されている。図
１４には、三相の場合を図示している。

【００６５】図１５は、毎極毎相あたりの固定子スロッ
ト数が２である場合の巻線仕様の一例を示している。図
１５（Ａ）と図１５（Ｂ）とは、それぞれＶＩＩ−ＶＩ
Ｉ線、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で接続されて、環状に配置
された一連の電機子コイル５０を示している。この実施
形態では、固定子鉄心のスロット間のティースは、回転
子の２磁極ピッチに対して１２個形成されている。電機
子コイル５０は、第１の多相コイル群５３０と、第２の
多相コイル群５４０とを有する。第１の多相コイル群５
３０は、回転子の磁極ピッチに対応して波巻により固定
子鉄心に装備された複数のコイル５３１、５３２、５３
３を有する。これらは多相結線される。一方、第２の多
相コイル群５４０は、回転子の磁極ピッチに対応して波
巻により固定子鉄心に装備された複数のコイル５４１、
５４２、５４３を有する。これらは多相結線される。さ
らに、第１の多相コイル群５３０のひとつのコイルと、
これに対応する相出力を発生する第２の多相コイル群５
４０のひとつのコイルとは、π／６（ラジアン）ずらし
て配置されている。図１５には、三相の場合を図示して
いる。

【００６６】なお、以上に述べた実施形態で利用可能な
電気導体としては、銅線に有機絶縁皮膜を設けた素線を
用いることができる。また、皮膜無しの裸銅線を用い、
有機絶縁フィルムにより必要な絶縁を得る構成としても
よい。また、電気導体の断面形状としては、円形断面、
平角断面、多角形断面、あるいは多面形断面などを用い
ることができる。

【００６７】また、図１６および図１７に示すように、
連続線を巻装した電機子コイルのコイルエンド形状を、
回転軸方向に整列して壁状の静翼部を形成し、各静翼部
を離間してその間に冷却風を通すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイルエンド群の形状を示す概観図で
ある。

【図２】本発明のコイルエンド群の形状を示す軸方向平
面図である。

【図３】本発明のコイルエンド群の形状を示す斜視図で
ある。

【図４】本発明を適用した車両用発電機の部分破断断面
図である。

【図５】他の実施形態のコイルエンド群の形状を示す概
観図である。

【図６】略Ｕ字状セグメントの平面図である。

【図７】略Ｕ字状セグメントの概観図である。

【図８】その他の実施形態のコイルエンド群の形状を示
す概観図である。

【図９】その他の実施形態のコイルエンド群の形状を示
す軸方向平面図である。

【図１０】その他の実施形態のコイルエンド群の形状を
示す斜視図である。

【図１１】その他の実施形態のコイルエンド群の形状を
示す斜視図である。

【図１２】その他の実施形態のコイルエンド群形状変形
例を示す概観図である。

【図１３】その他の実施形態のコイルエンド群形状変形
例を示す軸方向平面図である。

【図１４】請求項６の発明に対応する巻線構造を示す説
明図である。

【図１５】請求項７の発明に対応する巻線構造を示す説
明図である。

【図１６】その他の実施形態のコイルエンド群の形状を
示す軸方向平面図である。

【図１７】その他の実施形態のコイルエンド群の形状を
示す概観図である。

【図１８】従来のコイルエンド群の形状を示す概観図で
ある。

【図１９】従来のコイルエンド群の形状を示す平面図で
ある。

【符号の説明】 １ 車両用交流発電機 １０ フレーム ３０ 回転子 ４０ 固定子 ５０ 電機子コイル ５４、５５ コイルエンド群 ５６ コイルエンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−6551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−65302（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−205441（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−165422（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−79742（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−27748（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−8140（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−51646（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−138501（ＪＰ，Ｕ) 米国特許1826295（ＵＳ，Ａ) 国際公開92／006527（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 3/24

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに固定され、複数のスロットを
   有する固定子鉄心と、該スロットに収納された多相電機
   子コイルとを有し、該固定子鉄心の軸方向の端部に該多
   相電機子コイルの複数のコイルエンドの集合体としての
   環状のコイルエンド群が形成された固定子と、 該固定子に対向して配置されたランデル型ポールコアか
   らなる回転子と、 この回転子の軸方向端に固定された冷却ファンと を備
   え、前記コイルエンドは、前記固定子鉄心の周方向に沿って
   延びる周方向延在部と、前記固定子鉄心の径方向に沿っ
   て延びる径方向延在部とを有し、少なくとも前記径方向
   延在部により 前記静翼形状が形成されており、 前記コイルエンド群内に形成された複数の前記静翼形状
   の間に冷却媒体の通路が形成されていることを特徴とす
   る車両用交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記静翼形状は、複数の前記コイルエンドを配列するこ
   とにより形成されていることを特徴とする車両用交流発
   電機。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記静翼形状は、前記コイルエンドの断面形状を平角状
   とすることにより形成されていることを特徴とする車両
   用交流発電機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記静翼形状は、前記コイルエンドの厚さに対応した厚
   さをもって形成され、前記コイルエンドの厚さ以上の巾
   をもって前記冷却媒体の流れ方向に沿って広がって形成
   されていることを特徴とする車両用交流発電機。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記静翼形状は、前記冷却ファンの回転方向に沿って傾
   斜している ことを特徴とする車両用交流発電機。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記コイルエンド群は、その全周にわたりほぼ一様の密
   度をもって前記静翼形状と前記通路とを有していること
   を特徴とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかにおいて、 前記コイルエンド群は、その全周にわたりほぼ一様な形
   状をもった前記静翼形状を配列して構成されていること
   を特徴とする車両用交流発電機。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかにおいて、 前記電機子コイルは、前記固定子鉄心の異なるスロット
   内に収容される２本の直線部分と前記固定子鉄心の端部
   において前記コイルエンドを形成するＵ字状のターン部
   とを有するＵ字状セグメントを備え、前記Ｕ字状のターン部が前記コイルエンドの径方向延在
   部をなす ことを特徴とする車両用交流発電機。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記ターン部は、径方向に沿って広がる帯形状を提供し
   ていることを特徴とする車両用交流発電機。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかにおいて、 前記コイルエンド群の軸方向先端部が、前記冷却ファン
    の軸方向高さのほぼ中央に位置されていることを特徴と
    する車両用交流発電機。
11. 【請求項１１】 複数のスロットが形成された固定子鉄
    心およびこの固定子鉄心に装着された多相の電機子コイ
    ルを備える固定子と、前記固定子に鎖交する回転磁界を
    提供する回転子とを備える車両用交流発電機において、 前記多相の電機子コイルは、 前記スロット内に収容される複数の収容部分と、 前記鉄心の端部において所定ピッチ離れた前記スロット
    内の前記収容部分間を接続する複数のコイルエンド部と
    を有し、 前記回転子は前記複数のコイルエンド部に向けて送風す
    る動翼を有し、 前記コイルエンド部の各々は、互いに離間して配置さ
    れ、それらの間に送風通路を提供しており、前記コイルエンド部を並列に並べて帯状体を形成してお
    り、 この帯状体は、固定子鉄心の周方向に沿って延びる２本
    の斜行部と、これら斜行部の間に径方向に延びるターン
    部とを有し、 前記複数の帯状体は、 板状の導体により構成されて前記
    動翼と共働する静翼を構成することを特徴とする車両用
    交流発電機。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記送風通路に位置する前記コイルエンド部は、前記動
    翼の送風方向に沿って広がっていることを特徴とする車
    両用交流発電機。