JP4046270B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機、例えば車両用交流発電機の固定子に関し、特に固定子巻線の引出線のコイルエンド群からのはみ出しを抑える固定子巻線構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両用交流発電機等の回転電機において、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。特に、車両用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となる。
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WO92/06527号公報に提案されている。
【0003】
このWO92/06527号公報においては、U字状の導体セグメントが、所定スロット数離れた各スロット対に固定子鉄心の第1端面側から2本づつ挿入されている。そして、各導体セグメントは、固定子鉄心の第2端面側に延出する開放端部を互いに離反する方向に曲げられ、その開放端部が、所定スロット数離れたスロットから延出する別の導体セグメントの開放端部に接合されている。
そこで、固定子鉄心の第2端面側においては、各スロット対から延出する導体セグメントの開放端部同士の2つの接合部が、径方向に1列に並んで周方向に所定ピッチで配列されて整列されたコイルエンド群を構成している。また、固定子鉄心の第1端面側においては、各スロット対に挿入された2本の導体セグメントのターン部が、径方向に1列に並んで周方向に所定ピッチで配列されて整列されたコイルエンド群を構成している。さらに、各スロットには、4本の導体セグメントのスロット収納部がスロット深さ方向に1列に並んで収納されている。
これにより、スロット内に納める電気導体の占積率が高められ、固定子巻線のコイルエンドの整列化および高密度化が図られ、小型高出力の固定子を実現している。
【0004】
この従来の固定子においては、固定子巻線は、例えば多数の導体セグメントを接合して構成された三相の巻線を有し、三相の巻線の一端部(中性点結線用引出線)同士を接合して、即ちY結線して三相交流巻線に構成され、三相の巻線の他端部が整流器に接続される口出し線用引出線となる。そして、この固定子が搭載された回転電機においては、各口出し線用引出線が整流器に接続され、固定子で発生された交流電力が直流に変換されて出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機の固定子においては、固定子巻線の口出し線用引出線がスロット内の径方向最外周位置から延出する導体で構成されていると、口出し線用引出線は固定子巻線のコイルエンド群から径方向外側にはみ出しやすくなる。そして、口出し線用引出線がコイルエンド群の最外径位置から径方向外方にはみ出すと、固定子を回転電機に組み込む際に、ハウジングと干渉し、ハウジングへの固定子の組み付け性が悪化するとともに、導体セグメントの絶縁被膜を損傷し、三相の巻線間の電気絶縁性が悪化するという不具合がある。さらに、ハウジングに組み込まれた状態では、ハウジングと引出線との隙間が狭くなり、ハウジングと固定子巻線との間の電気絶縁性が悪化するという不具合がある。
【0006】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、各相の巻線の口出し線用引出線のコイルエンド群の最外径位置から径方向外方へのはみ出しを抑え、ハウジングへの組み付け性および電気絶縁性を向上できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の固定子は、スロットが周方向に複数配設された円筒状の固定子鉄心と、導体線が、上記固定子鉄心の各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径方向に内層と外層とを交互に採るように巻装してなる複数の巻線を有し、上記スロット外で折り返された上記導体線の折り返し部が周方向に規則的に配列されてコイルエンド群を構成する固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、上記固定子巻線は、上記複数の巻線からなる三相の巻線をY結線して構成された少なくとも1組の三相交流巻線を備え、上記固定子巻線は、上記導体線の直線部が、上記スロット内に径方向に1列に6層に並んで収納され、かつ上記導体線の折り返し部が径方向に1列に3層に並んで周方向に規則的に配列され、上記三相の巻線の中性点結線用引出線が、それぞれ上記スロット内の最外層以外の層から取り出され、かつ、上記三相の巻線の口出し線用引出線のいずれか1本が、上記スロット内の最外層から取り出され、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が、径方向に関して、上記コイルエンド群の最外径より内側に位置しているものである。
【0008】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線の上記コイルエンド群からの延出部近傍が他の上記導体線に固定されているものである。
【0009】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記中性点結線用引出線又は上記導体線の折り返し部に紐で締結されているものである。
【0010】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記導体線の折り返し部に絶縁性樹脂で固着されているものである。
【0011】
また、絶縁性樹脂チューブが上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線と上記中性点結線用引出線とにまとめて装着されているものである。
【0012】
また、上記口出し線用引出線が、上記スロット内の最外層から延出し、径方向内方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出されているものである。
【0013】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが周方向に隣接して並んでいるものである。
【0014】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが径方向位置を入れ替えて径方向に隣接して並んでいるものである。
【0015】
【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に係る交流発電機の全体構成を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る固定子を示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係る交流発電機による電気回路図、図4はこの発明の実施の形態1に係る固定子の固定子巻線の構造を説明する端面図、図5はこの発明の実施の形態1に係る固定子の固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す平面図、図6は図5に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の要部を示す斜視図、図7は図5に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の配列を説明する斜視図である。なお、図4において、1〜96はスロット番号を示し、点線は第1端面側の巻線部分を示し、実線は第2端面側の巻線部分を示す、黒丸は接合部を示している。また、説明の便宜上、導体線のスロット15a内収納位置を径方向内側から外側に1番地、2番地、・・・6番地とする。
【0016】
図1乃至図3において、回転電機としての交流発電機は、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から構成されたハウジング3と、このハウジング3内に回転自在に設けられ、一端部にプーリ4が固定されたシャフト6と、このシャフト6に固定されたランデル型の回転子7と、この回転子7の軸方向両端部に固定されたファン5と、回転子7を包囲するようにハウジング3に固定された固定子8と、シャフト6の他端部に固定されて回転子7に電流を供給する一対のスリップリング9と、各スリップリング9の表面に摺動する一対のブラシ10と、これらのブラシ10を収容するブラシホルダ11と、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第1および第2整流器12A、12Bと、ブラシホルダ11に嵌着されたヒートシンク17に取り付けられて、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とを備えている。
【0017】
第1および第2整流器12A、12Bは、それぞれ、直列に接続されたダイオード対が並列に4対接続されて構成されている。
回転子7は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線13と、この界磁巻線13を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対のポールコア20、21とを備えている。一対のポールコア20、21は、鉄製で、それぞれ最外径面形状を略台形形状とする8個の爪状磁極22、23が外周縁部に周方向に等角ピッチで突設されてなり、これらの爪状磁極22、23を噛み合わせるように対向させてシャフト6に固着されている。つまり、この回転子7の磁極数は16である。
【0018】
固定子8は、スロット15aが内周側に開口するように、かつ、周方向に所定ピッチで形成された円筒状の固定子鉄心15と、固定子鉄心15のスロット15aに巻装された固定子巻線16とから構成されている。ここで、スロット15aは固定子鉄心15に毎極毎相当たり2個の割合で、即ち96個形成されている。固定子巻線16は、a相巻線25a、b相巻線25bおよびc相巻線25cをY結線してなる第1の三相交流巻線160Aと、d相巻線25d、e相巻線25eおよびf相巻線25fをY結線してなる第2の三相交流巻線160Bとから構成されている。
【0019】
そして、固定子8は、爪状磁極22、23の外周面と固定子鉄心15の内周面との間に均一なエアギャップを形成するようにフロントブラケット1とリヤブラケット2とに挟持されて、ハウジング3に取り付けられている。さらに、第1の三相交流巻線160Aの出力端子である接続端子26a、26b、26cおよび中性点端子である接続端子27nが第1整流器12Aに接続され、第2の三相交流巻線160Bの出力端子である接続端子26d、26e、26fおよび中性点端子である接続端子28nが第2整流器12Bに接続されて、図3に示される電気回路を構成している。
【0020】
このように構成された交流発電機では、エンジンの回転力がベルト(図示せず)を介してプーリ4に伝達され、シャフト6が回転駆動される。このシャフト6の回転により、回転子7が回転する。この状態で、励磁電流がバッテリ(図示せず)からブラシ10およびスリップリング9を介して励磁巻線13に供給され、ポールコア20、21の爪状磁極22、23が励磁される。そして、固定子巻線16に回転磁界が与えられ、第1および第2の三相交流巻線160A、160Bに三相交流電圧が発生する。この三相交流電圧が第1および第2整流器12A、12Bで整流され、第1および第2整流器12A、12Bの出力端子から出力される。
【0021】
つぎに、固定子巻線16を構成するa相巻線25aの構造について図4を参照しつつ説明する。
a相巻線25aは、それぞれ絶縁被覆された矩形断面の銅線からなる1本の連続導体線30を6スロット毎のスロット15aに巻装してなる第1乃至第6巻線31〜36により構成されている。
【0022】
第1巻線31は、連続導体線30が、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、スロット番号1番から91番までの6スロット毎のスロット15aに、2番地と1番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。第2巻線32は、連続導体線30が、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、スロット番号1番から91番までの6スロット毎のスロット15aに、1番地と2番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。
第3巻線33は、連続導体線30が、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、スロット番号1番から91番までの6スロット毎のスロット15aに、4番地と3番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。第4巻線34は、連続導体線30が、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、スロット番号1番から91番までの6スロット毎のスロット15aに、3番地と4番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。
第5巻線35は、連続導体線30が、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、スロット番号1番から91番までの6スロット毎のスロット15aに、6番地と5番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。第6巻線36は、連続導体線30が、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、スロット番号1番から91番までの6スロット毎のスロット15aに、5番地と6番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。
【0023】
そして、固定子鉄心15の第1端面側において、スロット番号1番の2番地から延出する第1巻線31の巻始め端部31aと、スロット番号91番の3番地から延出する第3巻線33の巻終わり端部33bとが、径方向に重ねられて、例えばTIG(Tungsten Inert Gas)溶接により接合され、スロット番号1番の4番地から延出する第3巻線33の巻始め端部33aと、スロット番号91番の5番地から延出する第5巻線35の巻終わり端部35bとが、径方向に重ねられて、TIG溶接により接合され、さらに、スロット番号1番の6番地から延出する第5巻線35の巻始め端部35aと、スロット番号91番の1番地から延出する第1巻線31の巻終わり端部31bとが、径方向に重ねられて、TIG溶接により接合される。これにより、第1、第3および第5巻線31、33、35を直列に接続した3ターンの波巻巻線が得られる。
【0024】
また、固定子鉄心15の第2端面側において、スロット番号1番の1番地から延出する第2巻線32の巻始め端部32aと、スロット番号91番の6番地から延出する第6巻線36の巻終わり端部36bとが、径方向に重ねられて、TIG溶接により接合され、スロット番号1番の3番地から延出する第4巻線34の巻始め端部34aと、スロット番号91番の2番地から延出する第2巻線32の巻終わり端部32bとが、径方向に重ねられて、TIG溶接により接合され、さらに、スロット番号1番の5番地から延出する第6巻線36の巻始め端部36aと、スロット番号91番の4番地から延出する第4巻線34の巻終わり端部34bとが、径方向に重ねられて、TIG溶接により接合される。これにより、第2、第4および第6巻線32、34、36を直列に接続した3ターンの波巻巻線が得られる。
【0025】
さらに、スロット番号49番と55番とから固定子鉄心15の第2端面側に延出する第5巻線35の部位が切断され、スロット番号55番と61番とから固定子鉄心15の第2端面側に延出する第2巻線32の部位が切断される。そして、スロット番号49番の6番地から延出する第5巻線35の切断端35dとスロット番号61番の1番地から延出する第2巻線32の切断端32cとが口出し線用引出線となり、スロット番号55番の5番地から延出する第5巻線35の切断端35cとスロット番号55番の2番地から延出する第2巻線32の切断端32dとが中性点結線用引出線となる。これにより、第1、第3および第5巻線31、33、35を直列に接続した3ターンの波巻巻線と、第2、第4および第6巻線32、34、36を直列に接続した3ターンの波巻巻線とを並列に接続してなる3ターンのa相巻線25aが構成されている。
【0026】
そして、図示していないが、スロット番号2番、8番、・・・92番のスロット群において、6本の連続導体線30を同様に巻装して、d相巻線25dが構成されている。スロット番号3番、9番、・・・93番のスロット群において、6本の連続導体線30を同様に巻装して、b相巻線25bが構成されている。スロット番号4番、10番、・・・94番のスロット群において、6本の連続導体線30を同様に巻装して、e相巻線25eが構成されている。スロット番号5番、11番、・・・95番のスロット群において、6本の連続導体線30を同様に巻装して、c相巻線25cが構成されている。スロット番号6番、12番、・・・96番のスロット群において、6本の連続導体線30を同様に巻装して、f相巻線25fが構成されている。
【0027】
ついで、a相巻線25aを構成する第5巻線35の切断端35dと第2巻線32の切断端32cとがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられて接続端子26aに接続され、b相巻線25bを構成する第5巻線35の切断端35dと第2巻線32の切断端32cとがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられて接続端子26bに接続され、c相巻線25cを構成する第5巻線35の切断端35dと第2巻線32の切断端32cとがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられて接続端子26cに接続される。そして、a相巻線25a、b相巻線25bおよびc相巻線25cを構成する第5巻線35の切断端35cがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられてTIG溶接されて接合部27aを構成し、a相巻線25a、b相巻線25bおよびc相巻線25cを構成する第2巻線32の切断端32dがコイルエンド16r群上を引き回してまとめられてTIG溶接されて接合部27bを構成する。さらに、接続端子27nに接続された2本の導体線29がそれぞれ接合部27a、27bにTIG溶接される。これにより、a相巻線25a、b相巻線25bおよびc相巻線25cをY結線してなる第1の三相交流巻線160Aが構成される。
【0028】
また、d相巻線25dを構成する第5巻線35の切断端35dと第2巻線32の切断端32cとがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられて接続端子26dに接続され、e相巻線25eを構成する第5巻線35の切断端35dと第2巻線32の切断端32cとがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられて接続端子26eに接続され、f相巻線25fを構成する第5巻線35の切断端35dと第2巻線32の切断端32cとがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられて接続端子26fに接続される。そして、d相巻線25d、e相巻線25eおよびf相巻線25fを構成する第5巻線35の切断端35cがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられてTIG溶接されて接合部28aを構成し、d相巻線25d、e相巻線25eおよびf相巻線25fを構成する第2巻線32の切断端32dがコイルエンド群16r上を引き回してまとめられてTIG溶接されて接合部28bを構成する。さらに、接続端子28nに接続された2本の導体線29がそれぞれ接合部28a、28bにTIG溶接される。これにより、d相巻線25d、e相巻線25eおよびf相巻線25fをY結線してなる第2の三相交流巻線160Bが構成される。
【0029】
この結線工程に先立って、a相巻線25aの第5巻線35の切断端35dは、スロット15aの6番地から延出し、径方向内側に曲げられてコイルエンド頂部まで引き回され、そこで軸方向外方に曲げられる。また、a相巻線25aの第5巻線35の切断端35cは、スロット15aの5番地から延出し、径方向外側に曲げられてコイルエンド頂部まで引き回され、そこで軸方向外方に曲げられる。そして、ナイロン製のチューブ40が切断端35c、35dをまとめて装着され、切断端35c、35dの軸方向外方への曲げ部37、38がチューブ40により締結される。
なお、b相巻線25b、c相巻線25c、d相巻線25d、e相巻線25eおよびf相巻線25fの切断端35c、35dにおいても、同様にしてチューブ40が装着される。
【0030】
この固定子巻線16は、図5に示す巻線アッセンブリ41を3層に重ねて固定子鉄心15に装着することで実現される。
この巻線アッセンブリ41は、1スロットピッチで同一平面上に平行に配列された12本の連続導体線30を同時に折り畳んで作製される。
各連続導体線30は、図6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)で配列された平面上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は、ターン部30aにより連続導体線30の幅(W)分ずらされている。
巻線アッセンブリ41は、このようなパターンに形成された2本の連続導体線30を、図7に示されるように、6スロットピッチずれて直線部30bを重ねて配列された連続導体線対が、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、連続導体線30の端部が、巻線アッセンブリ41の両端の両側に6本づつ延出している。また、重ねられた直線部30bの対は、1スロットピッチで96対(スロット数と同数)配列されている。さらに、ターン部30aが巻線アッセンブリ41の両側部に整列されて配列されている。
【0031】
このように構成された巻線アッセンブリ41は、直線部30bの対を直方体の鉄心(図示せず)のスロットに収納するように3層に装着される。そして、直方体の鉄心を円筒状に丸め、直方体の鉄心の端部同士を突き当てて溶接し、図4に示される結線方法に基づいて結線処理し、図2に示される固定子巻線16を装着した固定子8が得られる。
【0032】
このように構成された固定子8では、連続導体線30の直線部30bが、矩形断面の長手方向を径方向に一致させて各スロット15a内に1列に6本収納されている。また、各連続導体線30は、固定子鉄心15の第1および第2端面のスロット15a外で折り返されて、6スロット毎のスロット15aに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ている。そして、固定子鉄心15の両端部において、連続導体線30のターン部30aがコイルエンド(折り返し部)を構成し、3つのターン部30aが径方向に1列に並んで、周方向に整列して配列されて、それぞれコイルエンド群16f、16rを構成している。
【0033】
なお、図示していないが、固定子巻線16の口出し線用および中性点結線用の引出線を構成する部位は、12本の連続導体線30を同時に折り畳む工程で、該当する連続導体線30を余分に繰り出してターン部30aから延出するように形成されている。そして、そのターン部30aからの延出部を切断して、口出し線用および中性点結線用の引出線に供せられる。そして、この切断後、チューブ40を装着することになる。
【0034】
このように、この実施の形態1によれば、固定子巻線16を構成する連続導体線30の直線部30bが各スロット15a内に1列に並んで収納されているので、導体線の占積率が高められる。また、固定子鉄心15の両端側において、3つのターン部30aが径方向に1列に並んで、周方向に規則的に整列して配列されているので、固定子巻線16のコイルエンドの整列化および高密度化が図られる。その結果、固定子の小型高出力が実現される。
【0035】
また、スロット15a内の6番地(径方向最外周位置)から延出する第5巻線35の切断端35d(口出し線用引出線)が、5番地から延出する第5巻線35の切断端35c(中性点結線用引出線)にコイルエンドの頂部近傍でチューブ40により締着されている。そして、切断端35cは、チューブ40で切断端35dに締着された後、コイルエンド群上を周方向に引き回されて接合部27a、27b、28a、28bで他の切断端35cと接合されており、切断端35cの剛性が高められる。そこで、切断端35dの径方向外方への変位は、チューブ40を介して締着されている切断端35cの剛性により阻止され、切断端35dがコイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すことがなくなる。また、切断端35cがコイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すこともない。さらに、口出し線用引出線である第2巻線32の切断端32cはスロット15aの1番地から延出し、中性点結線用引出線である第2巻線32の切断端32dはスロット15aの2番地から延出し、コイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すこともない。
【0036】
その結果、固定子8を回転電機に組み込む際に、口出し線用引出線である切断端35dがハウジング3と干渉せず、ハウジング3への組み付け性が向上される。そして、ハウジング3との干渉に起因する連続導体線30の絶縁被膜損傷がなく、三相の巻線間の電気絶縁性が向上される。さらに、固定子8がハウジング3に組み込まれた状態では、ハウジング3と切断端35dとの間に所定の隙間が確保され、ハウジング3と固定子巻線16との間の電気絶縁性が向上される。
【0037】
また、切断端35c同士の接合や切断端35dの接続端子への接続のために、接続端35c、35dを引き回わす際に、接続端35c、35dのコイルエンド頂部近傍が隣接するターン部30aに接触しやすい。しかし、チューブ40が接続端35c、35dのコイルエンド群からの延出部に装着されているので、隣接するターン部30aとの接触に起因する絶縁被膜の損傷発生が抑制され、電気絶縁性が向上される。
また、チューブ40が接続端35c、35dのコイルエンド群からの延出部に装着されているので、隣接するターン部30aとの間の電気絶縁距離が確保され、電気絶縁性が向上される。
【0038】
なお、上記実施の形態1では、中性点結線用引出線である切断端35cがスロット15aの5番地から延出するものとしているが、中性点結線用引出線はこれに限定されるものではなくスロット15aの最外層以外から延出していればよい。つまり、中性点結線用引出線が引き出されるスロット内位置は、第1乃至第6巻線31〜36の巻装方法および結線方法により設定される。例えば、第1および第2巻線31、32が1番地と2番地とを交互に採るように巻装され、第3および第4巻線33、34が3番地と5番地とを交互に採るように巻装され、第5および第6巻線35、36が4番地と6番地とを交互に採るように巻装され、同様に結線すれば、口出し線用引出線である切断端35d、32cはスロット15aの6番地および1番地からそれぞれ延出し、中性点結線用引出線である切断端35c、32dはスロット15aの4番地および2番地からそれぞれ延出することになる。
【0039】
また、上記実施の形態1では、各相の巻線が、第1、第3および第5巻線31、33、35を直列に接続した3ターンの波巻巻線と、第2、第4および第6巻線32、34、36を直列に接続した3ターンの波巻巻線とを並列に接続して構成されているものとしているが、各相の巻線が、第1乃至第6巻線31〜36を直列に接続した6ターンの波巻巻線で構成されていてもよい。この場合、第1および第2の三相交流巻線は、それぞれ3本づつの口出し線用引出線および中性点結線用引出線を有することになる。そして、各三相交流巻線の3本の口出し線用引出線は、スロット15aの6番地から取り出されることになる。
【0040】
実施の形態2.
上記実施の形態1では、口出し線用引出線である切断端35dと中性点結線用引出線である切断端35cとをチューブ40で締着するものとしているが、この実施の形態2では、図8に示されるように、紐42を用いて、口出し線用引出線である切断端35dの曲げ部38と中性点結線用引出線である切断端35cの曲げ部37とを締着するものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
【0041】
この実施の形態2では、切断端35dの径方向外方への変位は、紐42により締着されている切断端35cの剛性により阻止され、切断端35dがコイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すことがなくなる。また、紐42による切断端35c、35dの締着部が周方向に変位しにくくなる。従って、この実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0042】
実施の形態3.
上記実施の形態2では、口出し線用引出線である切断端35dと中性点結線用引出線である切断端35cとを紐42で締着するものとしているが、この実施の形態3では、図9に示されるように、口出し線用引出線である切断端35dの曲げ部38の根元部と隣接するターン部30aとを紐42で締着するものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態2と同様に構成されている。
【0043】
この実施の形態3では、切断端35dの径方向外方への変位は、紐42により締着されているターン部30aの剛性により阻止され、切断端35dがコイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すことがなくなる。また、紐42による切断端35dの締着部が周方向に変位しにくくなる。従って、この実施の形態3においても、上記実施の形態2と同様の効果が得られる。
【0044】
実施の形態4.
上記実施の形態3では、口出し線用引出線である切断端35dと隣接するターン部30aとを紐42で締着するものとしているが、この実施の形態4では、図10に示されるように、口出し線用引出線である切断端35dの曲げ部38の根元部と隣接するターン部30aとをエポキシ樹脂等の接着剤43(絶縁性樹脂)で固着するものとし、同様の効果が得られる。
【0045】
実施の形態5.
この実施の形態5では、図11に示されるように、口出し線用引出線である切断端35dは、スロット15aの6番地から引き出され、径方向内方に曲げられてコイルエンドの頂部まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形される。一方、中性点結線用引出線である切断端35cは、スロット15aの5番地から引き出され、径方向外方に曲げられてコイルエンドの頂部まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形される。ここで、切断端35c、35dの軸方向に延びるように成形された曲げ部37、38が周方向に隣接するようになっている。そして、軸方向に延出された切断端35dは、接続端子26a、26b、26c、26d、26e、26fへの接続に供せられ、軸方向に延出された切断端35cは、コイルエンド群上を引き回されて、接続部27a、27b,28a、28bでの接合に供せられる。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
【0046】
この実施の形態5では、口出し線用引出線である切断端35dはスロット15aの6番地から延出し、コイルエンドの頂部まで引き回された後、軸方向外方に曲げ成形される。同様に、中性点結線用引出線である切断端35cはスロット15aの5番地から延出し、コイルエンドの頂部まで引き回された後、軸方向外方に曲げ成形される。そして、切断端35cの曲げ部37と切断端35dの曲げ部38とが周方向に隣接して並んでいる。つまり、切断端35cの曲げ部37と切断端35dの曲げ部38とはコイルエンド群16rの外径部より内径側に位置している。
そこで、切断端35c、35dが、コイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すことがなくなる。
【0047】
その結果、固定子を回転電機に組み込む際に、切断端35d、35cがハウジング3と干渉せず、ハウジング3への組み付け性が向上される。そして、ハウジング3との干渉に起因する連続導体線30の絶縁被膜損傷がなく、三相の巻線間の電気絶縁性が向上される。さらに、固定子がハウジング3に組み込まれた状態では、ハウジング3と切断端35dとの間に所定の隙間が確保され、ハウジング3と固定子巻線16との間の電気絶縁性が向上される。
【0048】
実施の形態6.
この実施の形態6では、図12に示されるように、口出し線用引出線である切断端35dをスロット15aからコイルエンドの頂部を越えて内径側まで引き回し、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。また、中性点結線用引出線である切断端35cをスロット15aからコイルエンドの頂部手前まで引き回し、そこで、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。そして、切断端35c、35dの曲げ部37、38を絡めてねじり、切断端35cを外径側に、切断端35dを内径側に位置させる。
なお、他の構成は上記実施の形態5と同様に構成されている。
【0049】
この実施の形態6では、口出し線用引出線である切断端35dはスロット15aの6番地から延出し、コイルエンドの頂部を越えて内径側まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。また、中性点結線用引出線である切断端35cはスロット15aの5番地から延出し、コイルエンドの頂部の手前まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。そして、切断端35dが内径側に、かつ、切断端35cが外径側に位置するように、切断端35c、35dの曲げ部37、38を絡めてねじられている。そこで、切断端35c、35dの曲げ部37、38はコイルエンド群16rの外径部より内径側に位置している。
【0050】
その結果、切断端35c、35dが、コイルエンド群16rから径方向外側にはみ出すことがなくなり、上記実施の形態5と同様の効果が得られる。
また、切断端35c、35dの曲げ部37、38がまとめてねじられているので、その曲げ部37、38の硬度がねじり加工により高められ、剛性が高められる。その結果、上記実施の形態5に比べて、各引出線の位置が安定する。
【0051】
なお、上記各実施の形態では、交流発電機の固定子に適用するものとして説明しているが、回転電機は、交流発電機に限定されるものではなく、電動機、電動発電機であってもよい。
また、上記各実施の形態では、固定子巻線16が連続導体線30を用いて構成されているものとしているが、固定子巻線は、導体線が所定スロット毎のスロットに内層と外層とを交互に採るように固定子鉄心に巻装され、コイルエンドが周方向に規則的に配列された整列巻線であればよく、例えばU字状の導体セグメントを接合して構成した整列巻線の固定子巻線を用いてもよい。
【0052】
また、上記各実施の形態では、固定子巻線の各相の巻線が波巻巻線に形成されているものとしているが、固定子巻線は、導体線が所定スロット毎のスロットに内層と外層とを交互に採るように固定子鉄心に巻装され、コイルエンドが周方向に規則的に配列された整列巻線であればよく、例えば各相の巻線が重ね巻巻線に形成されていてもよい。
【0053】
また、上記各実施の形態では、固定子巻線16が第1および第2の三相交流巻線160A、160Bに形成されているものとしているが、a相巻線25aとd相巻線25dとを直列に接続してa’相巻線とし、b相巻線25bとe相巻線25eとを直列に接続してb’相巻線とし、c相巻線25cとf相巻線25fとを直列に接続してc’相巻線とし、a’相巻線、b’相巻線およびc’相巻線をY結線してなる1つの三相交流巻線で固定子巻線を構成してもよい。この場合、a’相巻線、b’相巻線およびc’相巻線の3本の口出し線用引出線はスロット15aの6番地から取り出されることになる。
また、上記各実施の形態では、毎極毎相当たりのスロット数が2の固定子鉄心を用いるものとしているが、固定子鉄心の毎極毎相当たりのスロット数は2に限定されるものではなく、例えば毎極毎相当たりのスロット数が1の固定子鉄心を用いてもよい。
【0054】
【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。
【0055】
この発明によれば、スロットが周方向に複数配設された円筒状の固定子鉄心と、導体線が、上記固定子鉄心の各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径方向に内層と外層とを交互に採るように巻装してなる複数の巻線を有し、上記スロット外で折り返された上記導体線の折り返し部が周方向に規則的に配列されてコイルエンド群を構成する固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、上記固定子巻線は、上記複数の巻線からなる三相の巻線をY結線して構成された少なくとも1組の三相交流巻線を備え、上記固定子巻線は、上記導体線の直線部が、上記スロット内に径方向に1列に6層に並んで収納され、かつ上記導体線の折り返し部が径方向に1列に3層に並んで周方向に規則的に配列され、上記三相の巻線の中性点結線用引出線が、それぞれ上記スロット内の最外層以外の層から取り出され、かつ、上記三相の巻線の口出し線用引出線のいずれか1本が、上記スロット内の最外層から取り出され、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が、径方向に関して、上記コイルエンド群の最外径より内側に位置しているので、固定子を回転電機に組み込む際に、ハウジングとの干渉が抑えられ、ハウジングへの固定子の組み付け性が向上するとともに、導体線の絶縁被膜の損傷に起因する三相の巻線間の電気絶縁性が向上し、さらに、ハウジングに組み込まれた状態で、ハウジングと口出し線用引出線との隙間が確保され、ハウジングと固定子巻線との間の電気絶縁性が向上する回転電機の固定子が得られる。
【0056】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線の上記コイルエンド群からの延出部近傍が他の上記導体線に固定されているので、口出し線用引出線の径方向変位が抑えられ、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが防止される。
【0057】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記中性点結線用引出線又は上記導体線の折り返し部に紐で締結されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが中性点結線用引出線又は折り返し部の剛性により確実に防止される。
【0058】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記導体線の折り返し部に絶縁性樹脂で固着されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが簡易に、かつ、確実に防止される。
【0059】
また、絶縁性樹脂チューブが上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線と上記中性点結線用引出線とにまとめて装着されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが中性点結線用引出線の剛性により確実に防止される。
【0060】
また、上記口出し線用引出線が、上記スロット内の最外層から延出し、径方向内方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが口出し線用引出線の剛性により防止される。
【0061】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが周方向に隣接して並んでいるので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが防止される。
【0062】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが径方向位置を入れ替えて径方向に隣接して並んでいるので、中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部が口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部の径方向外方への変位を阻止し、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る交流発電機の全体構成を示す縦断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る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に係る交流発電機による電気回路図である。
【図4】 この発明の実施の形態1に係る固定子の固定子巻線の構造を説明する端面図である。
【図5】 この発明の実施の形態1に係る固定子の固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す平面図である。
【図6】 図5に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の要部を示す斜視図である。
【図7】 図5に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の配列を説明する斜視図である。
【図8】 この発明の実施の形態2に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図9】 この発明の実施の形態3に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図10】 この発明の実施の形態4に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図11】 この発明の実施の形態5に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図12】 この発明の実施の形態6に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
8 固定子、15 固定子鉄心、15a スロット、16 固定子巻線、16f、16r コイルエンド群、30 連続導体線、30a ターン部(折り返し部)、31 第1巻線、32 第2巻線、32c 切断端(口出し線用引出線)、32d 切断端(中性点結線用引出線)、33 第3巻線、34 第4巻線、35 第5巻線、35c 切断端(中性点結線用引出線)、35d 切断端(口出し線用引出線)、36 第6巻線、37、38 曲げ部、40 チューブ、42 紐、43 接着剤(絶縁性樹脂)、160A 第1の三相交流巻線、160B 第2の三相交流巻線。

Claims (8)

  1. スロットが周方向に複数配設された円筒状の固定子鉄心と、導体線が、上記固定子鉄心の各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径方向に内層と外層とを交互に採るように巻装してなる複数の巻線を有し、上記スロット外で折り返された上記導体線の折り返し部が周方向に規則的に配列されてコイルエンド群を構成する固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
    上記固定子巻線は、上記複数の巻線からなる三相の巻線をY結線して構成された少なくとも1組の三相交流巻線を備え、
    上記固定子巻線は、上記導体線の直線部が、上記スロット内に径方向に1列に6層に並んで収納され、かつ上記導体線の折り返し部が径方向に1列に3層に並んで周方向に規則的に配列され、
    上記三相の巻線の中性点結線用引出線が、それぞれ上記スロット内の最外層以外の層から取り出され、かつ、上記三相の巻線の口出し線用引出線のいずれか1本が、上記スロット内の最外層から取り出され、
    上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が、径方向に関して、上記コイルエンド群の最外径より内側に位置していることを特徴とする回転電機の固定子。
  2. 上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線の上記コイルエンド群からの延出部近傍が他の上記導体線に固定されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定子。
  3. 上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記中性点結線用引出線又は上記導体線の折り返し部に紐で締結されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機の固定子。
  4. 上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記導体線の折り返し部に絶縁性樹脂で固着されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機の固定子。
  5. 絶縁性樹脂チューブが上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線と上記中性点結線用引出線とにまとめて装着されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機の固定子。
  6. 上記口出し線用引出線が、上記スロット内の最外層から延出し、径方向内方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定子。
  7. 上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが周方向に隣接して並んでいることを特徴とする請求項6記載の回転電機の固定子。
  8. 上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが径方向位置を入れ替えて径方向に隣接して並んでいることを特徴とする請求項6記載の回転電機の固定子。
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