JP3807089B2 - Vehicle alternator stator and method for disassembling the same - Google Patents
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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及びその分解方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の産業界においては環境保全及び資源確保の観点から、自動車をはじめとした製品のリサイクルの要望が高まってきており、このため異種材質の部品が混在して組み立てられた製品を容易に材質毎に分離する方法が望まれている。
一方、一般的な車両用交流発電機の固定子は、複数のスロットが形成される珪素鋼板の固定子鉄心、円形断面を持つ絶縁被覆銅線で構成される固定子巻線、およびスロットにおいて固定子鉄心と固定子巻線の間に介在して電気絶縁性を確保する電気絶縁紙で構成されている。さらに、振動や熱による絶縁皮膜の損傷に伴う銅線相互間の短絡防止のために、固定子巻線は、スロット内外においてエポキシなどの耐熱性の高い熱硬化性樹脂によって含浸固着してある。
また、国際公開92/06527において、固定子鉄心に設けられた複数のスロットにU字状の電気導体を同一方向から差し込み、それらを接合することにより固定子巻線を形成したものが知られている。
【0003】
このようなセグメントと呼ばれる電気導体を用いた車両用交流発電機の固定子にあっても、その電気導体を固定するために樹脂を含浸させる必要があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように固定子は構成部品の種類が少なく、しかも固定子鉄心や固定子巻線に使用される珪素鋼板や銅線は再生材料として価値が高い。それにもかかわらず、車両が廃車される時に車両用交流発電機又は固定子単品として一部が補修部品用に再利用されるものの、固定子巻線は強固に含浸固着されているため、固定子鉄心と固定子巻線とを分離して再利用することは困難であった。
【0005】
本発明は上記問題点に鑑み、固定子として使用した後に、固定子鉄心と固定子巻線を容易に分離して再利用できる車両用交流発電機の固定子及びその分解方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明によれば、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線と、前記スロットにおいて前記固定子鉄心と前記固定子巻線との間に介在するシート状の電気絶縁部材とを備えた車両用交流発電機の固定子において、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、前記電気導体は、前記スロットに収納されて軸方向垂直断面形状が前記スロット形状に沿った略矩形状である収納部と、異なるスロットに位置する前記収納部をつなぐ渡り部とを有しており、前記渡り部には、硬く組成変化した屈曲部が形成されており、一の渡り部は他の渡り部と空間的に離間しており、さらに前記固定子鉄心と前記固定子巻線と前記シート状の電気絶縁部材とのみにより相互の機械的固着がなされ、前記電気導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材は前記スロット内での前記電気導体相互間にも介在すると共に、前記電気絶縁部材は、前記固定子鉄心(32)と前記電気導体(33)との間及び前記スロット(35)内の内層側の収納部(33a)と外層側の収納部(33b)との間を絶縁するためのS字状の断面形状であることを特徴としている。
【0007】
矩形状の銅線はスロット形状に沿っているため、円形断面を持つ銅線に比べてスロット内壁と広い面積で対向し、スロット内に安定して固定される。
また、渡り部においては硬く組成変化した屈曲部が設けてあるので、渡り部の剛性が高まる。これらのため、電気導体の振動を抑制することができる。
さらに、渡り部と他の渡り部が空間的に離間しているので、電気導体の渡り部相互間が電気絶縁され、渡り部の剛性向上による振動抑制効果により渡り部相互間の接触を防止できるので、渡り部の電気絶縁のための含浸固着が不要となる。
【0008】
このため、渡り部の強度と固定子鉄心への電気導体の固定力とを所要の水準に維持しつつ、固定子鉄心と固定子巻線の分離が容易な車両用交流発電機の固定子が得られる。更に、電気導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材により前記スロット内での前記電気導体同士の電気絶縁も兼ねることを特徴としており、電気導体を銅材としてリサイクルすることがより容易となる。請求項2の発明によれば、請求項1において、前記固定子鉄心の軸方向の一方の前記渡り部の一部を切断する工程と、前記電気導体を軸方向に引き抜く工程により前記固定子鉄心と前記固定子巻線の分離作業がおこなわれることを特徴とする車両用交流発電機の固定子の分解方法を提供している。これにより、電気導体と固定子鉄心との分離を容易に行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用交流発電機を図1から図5に示す実施例に基づいて説明する。
〔第一の実施形態〕
図1は本発明を適用した固定子が取り付けられる車両用交流発電機の主要部の部分断面図である。車両用交流発電機1は、固定子2、回転子3、固定子2と回転子3とを支持するフレーム4、および交流電力を直流電力に変換する整流器5等から構成されている。
【0010】
回転子3は、シャフト6と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア7、界磁コイル8、スリップリング9、10、冷却用ファン11,12を備えている。シャフト6は、プーリ20に連結され、自動車に搭載された走行用のエンジン(図示せず)により回転駆動される。
ランデル型ポールコア7は一組のポールコアを組合わせて構成されている。ランデル型ポールコア7は、シャフト6に組付られたボス部71、ボス部71の両端より径方向に延びるディスク部72、及び複数の爪状磁極部73により構成されている。ランデル型ポールコア7の軸方向の両端部には、それぞれ冷却用ファン11、12が設けられている。
【0011】
フレーム4の軸方向両端面には吸入孔41が設けられている。 そして、フレ−ム4には固定子2の渡り部31の径方向外側に対応して冷却風の吐出孔42が設けられている。
図2は1本の電気導体33の斜視図、図3 は電気導体33の固定子鉄心32への組付け状態を示す固定子2の内周側からの斜視図、図4は固定子2の部分的な断面図である。
【0012】
固定子2は、固定子鉄心32と、複数の電気導体33と、複数の電気絶縁紙34とで構成され、フレ−ム4により支えられている。固定子鉄心32は、薄い珪素鋼板を重ね合わせたもので、図3に示すようにその内周面には多数のスロット35が形成されている。
スロット35は平行な内壁を有する溝である。このスロット35の断面は矩形状の電気導体33に対応した形状に形成されており、図4に示すように、スロット35の周方向の幅は電気導体33の周方向の幅よりわずかに大きく設定されている。また、スロット35の径方向の深さは電気導体33の径方向の2本分の幅よりわずかに大きく設定されている。
【0013】
そして、スロット35と電気導体33との間および電気導体33どうしの間に電気絶縁紙34が設けられた状態で、隙間が大きくできないようにされている。このようにスロット35の形状および大きさが設定されることにより、電気導体33および電気絶縁紙34がスロット内に収納されたときにその中での電気導体33の振動が抑制される。
【0014】
特に電気導体の収納部33aおよび33bがスロットの内壁に沿った矩形断面を持っているので、収納部33aおよび33bはスロット内壁と広い面積で対向し、安定的に収納される。しかも、電気絶縁紙34を介した摩擦力により固定される。
図2に示すように、電気導体33は矩形状の断面を持つ略U字状の裸銅線である。電気導体33は円形断面の銅線を矩形状断面に成形したものを用いており、組成変化により円形断面の銅線に比べて硬化している。この電気導体33は、固定子鉄心32に設けられているスロット35への収納部33a、33b、屈曲部36、接合部37、斜行部38、およびターン部39で構成されている。ここで、屈曲部とは、収納部33a若しくは33bと斜行部38との間、および接合部37と斜行部38との間を指し、さらにはターン部39も広い意味での屈曲部である。
図3に示すように、電気導体33の接合部37は固定子鉄心32の軸方向端面の一方に位置するように構成され、図4に示すように外層側収納部33bはスロット35の奥側に、内層側収納部33aは磁極ピッチだけ離れた他のスロット35の開口側に位置するように収納される。電気絶縁紙34は、固定子鉄心32と電気導体33との間及びスロット35内の内層側の収納部33aと外層側の収納部33bとの間を絶縁するため、S字の断面形状となっている。それぞれの電気導体33はスロット35に挿入された後、他の電気導体33と電気導通させるために、その両端部を図3に示すように周方向に対して互いに反対の方向に折り曲げられる。そして異なる電気導体33の径方向に隣接する接合部37同士を溶接する。
【0015】
図3の固定子鉄心32の下側においては、屈曲部36、斜行部38およびターン部39で渡り部31を形成し、また、上側においても、屈曲部36、接合部37および斜行部38で渡り部31を形成する。そして、固定子鉄心32には複数の電気導体33が収納されているため、その両端において、複数の渡り部31が形成されている。
【0016】
固定子鉄心32の両端において、一の渡り部31は他の渡り部31と空間的にわずかに離間している。この屈曲部36およびターン部39は、加工硬化等により収納部33a、33bよりも硬く組成変化がなされている。そのため、振動等により互いに隣接する渡り部31どうしが接触することを防止する。また、固定子巻線には樹脂が含浸されておらず、電気導体33と電気絶縁紙34との間、及び固定子鉄心32と電気絶縁紙34との間は接触するのみで機械的に固着してある。
〔実施形態の作用効果〕
このようにして得られた車両用交流発電機1の固定子2の固定子巻線には樹脂による含浸が施されていない。従って、固定子巻線と固定子鉄心32の分離作業は、固定子鉄心32の軸方向の一方側の渡り部31の一部を切断する工程と、他方側の渡り部31を把持して電気導体33を固定子鉄心32から軸方向に引き抜く工程により行うことができる。
【0017】
本実施例では、すべての接合部が固定子鉄心32の軸方向端面の一方にほぼ同じ高さで並んでいるので、旋盤等により接合部のみを切削することができる。なお、切削の代わりに、接合部37を局部的に加熱溶融させたり、化学的処理するなどによって接合部を分離させてもよい。その後、ターン部39側を把持して電気導体33を引っぱり、電気導体33の屈曲部36を変形させながら、電気導体33を固定子鉄心32から抜き出し分離できる。
【0018】
また、渡り部31はターン部39で切断してもよく、そのときも接合部37を切断した場合と同様に電気導体33を固定子鉄心32から分離できる。
なお、収納部33aまたは33bと斜行部38との間の屈曲部36付近を切断してもよい。この場合、電気導体33を引き抜くのが容易になる。
本実施例では、樹脂による含浸が施されていない。しかし、スロット35と電気導体33の形状および大きさを適当に設定することにより、スロット35内に大きな隙間が生じないようにし、スロット35内における電気導体33の振動を抑制することができる。また、矩形状の電気導体33は加工硬化によって素材としての円形断面の銅線に対して高い剛性を有しており、そのことのよっても固定子鉄心34に対する電気導体33の振動を抑制することができる。特に、渡り部31において円形断面の素材に比べて高い剛性を発揮する。さらに、各電気導体33は図3 のようにスロット35の軸方向両端の開口から出た直後に屈曲部36を有しており、これにより固定子鉄心32の軸方向への位置決めが確実になされる。さらに、屈曲部36およびターン部39は収納部33a、33bおよび斜行部38より硬く組成変化させてある。そのため、屈曲部36の剛性が高まり、その結果、渡り部31の振動を抑制し、渡り部31における電気導体33の短絡を防止することができる。
〔その他の実施形態〕
第一の実施形態では電気導体33を裸導体としたが、絶縁樹脂で被覆された電気導体としてもよい。この場合、電気絶縁紙34は、固定子鉄心32と電気導体33の間のみを絶縁すればよいので、収納部33aと収納部33bとの間に挟まれることがなく、図5のようにU字断面形状に単純化できる。よって、電気導体33を固定子鉄心32から分離するため電気導体33を軸方向に引き抜く時に、電気絶縁紙34と電気導体33とが離れ易くなるので、さらに分別工程を簡易化できる。絶縁樹脂は、銅材の再抽出のための加熱溶融工程などの過程で焼却除去が可能である。
【0019】
また、第一の実施例においては、スロット35と電気導体33との絶縁には電気絶縁紙34を採用したが、電気絶縁紙34以外に電気絶縁フィルム等のシート状の電気絶縁部材を採用してもよい。
また、第一の実施形態ではスロットあたりの電気導体数を1対、すなわち2本としたが、車両ごとの必要出力に応じ多数対の電気導体としても、固定子鉄心32と固定子巻線との分離に何ら悪影響を及ぼさない。
【0020】
また、第一の実施形態では電気導体33は矩形断面を持つようにしたが、スロット35内のみ矩形断面とし、スロット35外は丸線であってもよい。この場合も、スロット35内において第一実施形態と同様に隙間を小さくして電気導体の振動を抑制できるので、樹脂による含浸が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図2】本発明の第一の実施形態の電気導体の斜視図である。
【図3】本発明の第一の実施形態の固定子の内周側からの斜視図である。
【図4】本発明の第一の実施形態の固定子の部分的な断面図である。
【図5】本発明の他の実施形態の固定子の部分的な断面図である。
【符号の説明】
1 車両用交流発電機
2 固定子
3 回転子
4 フレ−ム
6 シャフト
7 ポールコア
8 界磁コイル
9、10 スリップリング
11 冷却ファン
12 冷却ファン
31 渡り部
32 固定子鉄心
33 電気導体
33a、33b 収納部
34 電気絶縁紙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle AC generator stator mounted on a passenger car, a truck, and the like, and a method for disassembling the stator.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing demand for recycling of products such as automobiles from the viewpoint of environmental conservation and resource securing. It is desirable to have a method of separating them.
On the other hand, a stator for a general vehicle alternator is fixed in a silicon steel plate stator core in which a plurality of slots are formed, a stator winding made of an insulation-coated copper wire having a circular cross section, and a slot. It is made of electrically insulating paper that is interposed between the core and the stator winding to ensure electrical insulation. Further, in order to prevent a short circuit between copper wires due to damage to the insulating film due to vibration or heat, the stator winding is impregnated and fixed with a thermosetting resin having high heat resistance such as epoxy inside and outside the slot.
Also, in International Publication No. 92/06527, it is known that a stator winding is formed by inserting U-shaped electrical conductors into the plurality of slots provided in the stator core from the same direction and joining them together. Yes.
[0003]
Even in the stator of a vehicle alternator using such an electric conductor called a segment, it was necessary to impregnate the resin in order to fix the electric conductor.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, the stator has few types of components, and silicon steel plates and copper wires used for the stator core and the stator winding are highly valuable as recycled materials. Nevertheless, the stator windings are firmly impregnated and fixed, although some of them are reused as repair parts when the vehicle is scrapped. It was difficult to separate and reuse the iron core and stator winding.
[0005]
In view of the above problems, the present invention provides a stator for a vehicle alternator that can be easily separated and reused after being used as a stator, and a method for disassembling the stator. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a stator core formed with a plurality of slots, a stator winding mounted on the stator core, and the stator core and the stator winding in the slot In a stator of a vehicle alternator provided with a sheet-like electrical insulating member interposed therebetween, the stator winding is configured by joining a plurality of electrical conductors, and the electrical conductors are A storage portion that is housed in a slot and has an axial vertical cross-sectional shape that is substantially rectangular along the shape of the slot, and a transition portion that connects the storage portions located in different slots; A bent portion having a hard composition changed is formed, one transition portion is spatially separated from the other transition portion, and the stator core, the stator winding, and the sheet-like electrical insulating member mutual mechanical anchoring is made by only The electrical conductor is a bare copper wire, and the sheet-like electrical insulation member is interposed between the electrical conductors in the slot, and the electrical insulation member comprises the stator core (32) and the electrical conductor. S-shaped cross-sectional shape for insulating between the conductor (33) and between the inner layer side accommodating portion (33a) and the outer layer side accommodating portion (33b) in the slot (35). It is a feature.
[0007]
Since the rectangular copper wire follows the slot shape, the rectangular copper wire is opposed to the inner wall of the slot in a wider area than the copper wire having a circular cross section, and is stably fixed in the slot.
In addition, since the bent portion is provided with a bent portion having a hard and changed composition, the rigidity of the transition portion is increased. For these reasons, the vibration of the electric conductor can be suppressed.
Furthermore, since the crossover part and other crossover parts are spatially separated, the crossover parts of the electrical conductors are electrically insulated from each other, and contact between the crossover parts can be prevented by the vibration suppressing effect due to the improvement of the rigidity of the crossover part. Therefore, the impregnation fixing for the electric insulation of the crossing portion is not necessary.
[0008]
Therefore, there is provided a vehicle alternator stator that facilitates separation of the stator core and the stator winding while maintaining the strength of the transition portion and the fixing force of the electric conductor to the stator core at a required level. can get. Further, the electrical conductor is a bare copper wire, and the sheet-like electrical insulation member also serves as electrical insulation between the electrical conductors in the slot, and the electrical conductor can be recycled as a copper material. It becomes easy. According to the invention of
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an AC generator for a vehicle according to the present invention will be described based on the embodiments shown in FIGS.
[First embodiment]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a main part of an automotive alternator to which a stator to which the present invention is applied is attached. The vehicular AC generator 1 includes a
[0010]
The rotor 3 rotates integrally with the
The Landel-
[0011]
2 is a perspective view of one
[0012]
The
The
[0013]
Further, the gap cannot be increased in a state where the electrical
[0014]
In particular, since the electrical
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the
[0015]
In the lower side of the
[0016]
At both ends of the
[Effects of Embodiment]
The stator winding of the
[0017]
In this embodiment, since all the joints are arranged at substantially the same height on one of the axial end surfaces of the
[0018]
In addition, the
In addition, you may cut | disconnect the bending
In this embodiment, no impregnation with resin is performed. However, by appropriately setting the shapes and sizes of the
[Other Embodiments]
Although the
[0019]
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the number of electrical conductors per slot is one pair, that is, two. However, depending on the required output for each vehicle, a large number of pairs of electrical conductors may be used as the
[0020]
In the first embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an automotive alternator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an electric conductor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view from the inner peripheral side of the stator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the stator according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a stator according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
前記電気導体は、前記スロットに収納されて軸方向垂直断面形状が前記スロット形状に沿った略矩形状である収納部と、異なるスロットに位置する前記収納部をつなぐ渡り部とを有しており、
前記渡り部には、硬く組成変化した屈曲部が形成されており、一の渡り部は他の渡り部と空間的に離間しており、
さらに前記固定子鉄心と前記固定子巻線と前記シート状の電気絶縁部材とのみにより相互の機械的固着がなされ、
前記電気導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材は前記スロット内での前記電気導体相互間にも介在すると共に、
前記電気絶縁部材は、前記固定子鉄心(32)と前記電気導体(33)との間及び前記スロット(35)内の内層側の収納部(33a)と外層側の収納部(33b)との間を絶縁するためのS字状の断面形状であることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。A stator core in which a plurality of slots are formed, a stator winding mounted on the stator core, and a sheet-like electrical insulation interposed between the stator core and the stator winding in the slot In the stator of a vehicle alternator equipped with a member,
The stator winding is configured by joining a plurality of electrical conductors,
The electrical conductor has a storage portion that is stored in the slot and has a substantially rectangular shape in a vertical cross section in the axial direction along the slot shape, and a transition portion that connects the storage portions located in different slots. ,
The transition part is formed with a bent part that is hard and has changed composition, and one transition part is spatially separated from the other transition part,
Furthermore, mutual mechanical fixation is made only by the stator core, the stator winding, and the sheet-like electrical insulating member ,
The electrical conductor is a bare copper wire, and the sheet-like electrical insulation member is interposed between the electrical conductors in the slot,
The electrical insulating member includes an inner layer side storage portion (33a) and an outer layer side storage portion (33b) between the stator core (32) and the electric conductor (33) and in the slot (35). A stator for a vehicle alternator, characterized in that it has an S-shaped cross-sectional shape for insulating between them .
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