JP4114282B2 - Rotating electric machine and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、松葉状導体順次接続型ステータコイルを有する回転電機に関し、たとえば車両用交流発電機として好適な回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
WO92/06527やWO98/54823は、松葉状導体順次接続型ステータコイルを有する回転電機を開示している。
【0003】
この回転電機は、円筒状のステータコアの内周面近傍に軸方向へ形成される多数のスロットに挿通される多数の松葉状導体の先端を順次接続して形成されるステータコイルを有し、松葉状導体は、それぞれ一対の脚部の両基端を湾曲した頭部で接続した形状を有して絶縁樹脂層により被覆されてなり、脚部は、一対のスロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、スロット導体部の先端からステータコアの軸方向一端側へ突出してステータコイルの一端側のコイルエンドの一部をなす先端側突出部とからなり、頭部は、両スロット導体部の基端からステータコアの軸方向他端側へ突出してステータコイルの他端側のコイルエンドの一部をなす。かかる松葉状導体は、U字形あるいはV字形の導体セグメントと呼ばれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上述の従来の松葉状導体順次接続型ステータコイルを有する回転電機では、松葉状導体の頭部を形成する際に、導体をU字状に曲げ、更にその後、松葉状導体の一対の脚部を周方向スパンだけ広げるために頭部を再度曲げるため、松葉状導体の頭部の絶縁樹脂層に強いストレスが加わって、絶縁樹脂層が破れたり、導体から剥離したりするという問題が生じ、その結果、ステータコアやそれを固定するフレ−ムとの間でレアア−スや漏電といった問題が生じることがあることを見出した。
【0005】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電気絶縁信頼性に優れた松葉状導体順次接続型ステータコイルを有する回転電機を提供することをその目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の回転電機は、円筒状のステータコアに形成される多数のスロットに挿通される多数の松葉状導体の先端を順次接続して形成されるステータコイルを有し、前記松葉状導体は、一対の前記スロットに別々に挿通される一対の脚部の両基端を前記スロットの外側にてU字状の頭部で接続した形状を有するとともに絶縁樹脂層により被覆されている回転電機において、端部において外径が次第に小径となるランデル型ロータコア、及び、前記ステータコアの軸方向他端側に配設されてロ−タコイルに給電するブラシを有し、前記頭部を構成する一対の導体間の最大径方向ギャップ長は、前記頭部とともに前記松葉状導体を構成する一対の前記脚部間の最大径方向ギャップ長よりも大きく形成され、前記脚部は、一対の前記スロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、前記スロット導体部の先端から前記ステータコアの軸方向一端側へ突出して前記ステータコイルの一端側のコイルエンドの一部をなす先端側突出部とからなり、
前記頭部は、前記両スロット導体部の基端から前記ステータコアの軸方向他端側へ突出して前記ステータコイルの他端側のコイルエンドの一部をなし、前記頭部は、この頭部に連接する前記スロット導体部よりも前記ステータコアの径内側に偏っており、前記他端側のコイルエンドの内径は、前記ステータコアの内径以下に形成され、前記他端側のコイルエンドの内径は、前記ランデル型ロータコアに対して所定ギャップを隔てつつ、前記ステータコアの端面から遠ざかるにつれて次第に小径となり、前記他端側のコイルエンドの最小内径は、前記ロ−タコアの最大外径よりも小径とされ、前記一端側のコイルエンドの内径は、前記ランデル型ロータコアの外径より大きく形成されることをその特徴としている。
【0007】
本構成では特に、この松葉状導体の頭部における最大径方向ギャップ長を、松葉状導体の脚部における最大径方向ギャップ長よりも大きくする。すなわち、各松葉状導体は、頭部がその脚部、特にそのうちのスロット挿入部分(スロット導体部)よりも径方向に幅広に形成される。
【0008】
このようにすれば、一本の導体を湾曲させてこの頭部を形成する際に、その曲率半径を従来よりも大きくできるので、その分、この頭部を被覆する絶縁樹脂層に掛かるストレスが減少する。したがって、本構成によれば、絶縁樹脂層の破れを防ぎ、その電気絶縁性を向上させることができる。
【0009】
なお、従来では、松葉状導体の頭部における最大径方向ギャップ長は、両脚部間のそれと等しく設定されていた。
【0010】
好適態様において、松葉状導体として角形断面をもつ角形導体を用いる。
【0011】
このようにすれば、スロット占積率を向上できるとともに、曲げ時において絶縁樹脂層のストレス(特に引っ張り応力)が大きくなりやすい角形導体を用いても絶縁樹脂層の破れを良好に防止することができる。
【0012】
本願発明では、脚部は、スロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、これらスロット導体部の先端からステータコアの軸方向一端側へ突出してステータコイルの一端側のコイルエンドの一部をなす先端側突出部とからなる。また、頭部は、両スロット導体部の基端からステータコアの軸方向他端側へ突出してステータコイルの他端側のコイルエンドの一部をなす。
【0013】
特に本構成では、頭部は、この頭部に連接するスロット導体部よりもステータコアの径内側に偏るように形成される。
【0014】
このようにすれば、頭部の径方向における曲率半径を大きくして緩やかに曲げることができるので、頭部の絶縁樹脂層の破損や劣化をより一層抑止することができる。
【0015】
本願発明では、他端側のコイルエンドの内径はステータコアの内径以下に形成されるので、フレ−ムを大型化することなく、他端側のコイルエンドの絶縁樹脂層の曲成時の破れを良好に防止することができる。なお、ここでいう内径とは回転軸の軸心からの距離をいう。
【0016】
本願発明では、外径がステータコアの頭部側の端面から反ステータコア側に遠ざかるにつれて次第に小径となる(テ−パ面となる)ランデル型ロータコアをもつ回転電機(すなわち車両用交流発電)機において、他端側のコイルエンドの内径は、ランデル型ロータコアに対して所定ギャップを隔てつつ、ステータコアの端面から遠ざかるにつれて次第に小径となり、他端側のコイルエンドの最小内径は、ロ−タコアの最大外径よりも小径される。
【0017】
このようにすれば、ロ−タコアの肩部をテ−パ面として稼いだ空間を松葉状導体の頭部の曲率半径増大に利用できるので、フレ−ムを径大とすることなく、頭部の絶縁樹脂層の破れを抑止することができる。
【0018】
本願発明では、ステータコアの軸方向他端側に配設されてロ−タコイルに給電するブラシを有するので、各松葉状導体の脚部先端同士を接続する一端側のコイルエンドをブラシに対してロ−タコアを挟んで隔設でき、このため、松葉状導体の脚部先端の絶縁樹脂層剥離部分がブラシ粉を通じて他の導電部位に沿面放電するのを防止することができる。
【0019】
好適態様において、他端側のコイルエンドすなわち松葉状導体の頭部を含むコイルエンドは、この他端側のコイルエンドと同じ軸方向位置にてステータコアが固定されるフレ−ムの内周面に対して所定ギャップを隔てて配設されるので、松葉状導体の頭部の絶縁樹脂層が上記曲成処理などにより劣化したとしてもフレームに対して漏電するのを防ぐことができる。
【0020】
好適態様において、一端側のコイルエンド及び他端側のコイルエンドは、略等しい外径を有するので、フレームを増大する必要がない。
【0021】
本願発明では、一端側のコイルエンドの内径は、ランデル型ロータコアの外径より大きく形成されるので、ランデル型ロータコアをステータコアに一端側のコイルエンド側から挿入することができ、ロータコア挿入作業が複雑化することがない。
【0022】
好適態様において、一端側のコイルエンドの内径はステータコアの内径より大きく形成されるので、ロ−タコア挿入時のロータコアの外周面と一端側のコイルエンドの内周面との間にギャップを確実に確保でき、ロータコア挿入時にロータコアにより一端側のコイルエンドの絶縁樹脂層が破れることがない。
【0023】
好適態様において、まず頭部の最小内側曲率半径が一対の脚部間の最小ギャップ長の半分よりも大きい松葉状導体を作製した後、この松葉状導体の頭部を構成する一対の両導体の周方向スパンを拡大して両脚部間に必要な周方向スパンを与え、その後、両脚部を一対のスロットに個別に貫挿する。なお、これら両脚部は、スロット内に径方向に互いに隣接して設定される複数のスロット導体挿入位置のうち、互いに異なるスロット導体挿入位置に挿入される。
【0024】
したがって、本構成によれば、松葉状導体を周方向スパン拡大前に、頭部の最小内側曲率半径をあらかじめ一対の脚部間の最小ギャップ長の半分よりも大きくしているので、周方向スパン拡大時における絶縁樹脂層のストレスを低減することができる。
【0025】
好適態様において、少なくとも一部の松葉状導体の頭部の最小内側曲率半径rは、その両脚部間のギャップ方向(湾曲面内)における脚部の厚さtに対して、0.43t〜0.55tの範囲に設定される。
【0026】
実験によれば、脚部の厚さに比較して頭部の最小内側曲率半径rを0.43t以上と十分大きく設定するので頭部における絶縁樹脂層のストレスを良好に低減できるとともに、0.55t未満と頭部が極端に径方向へ大型化するのを抑止しているので、頭部がステータコアを支持するフレームの内周面に接触するのを抑止することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を適用した回転電機として車両用交流発電機を図に示す各実施形態に基づいて説明する。
【0028】
【実施例1】
図1から図7はこの発明の第一実施形態を示したもので、図1は車両用交流発電機の主要部断面図、図2から図7は本実施形態の固定子の説明図である。
(全体説明)
車両用交流発電機1は、界磁子として働く回転子2と、電機子として働く固定子3と、回転子2を回転自在に支持するとともに固定子3を挟持して締結ボルト4cによって固定しているフロントハウジング4a及びリアハウジング4bと、交流電力を直流電力に変換する整流器5を備えて構成されている。
【0029】
回転子2は、シャフト6と一体となって回転するもので、ランデル型ポールコア(ランデル型ロータコア)7、界磁コイル8、スリップリング9、10、送風装置としての斜流ファン11および遠心ファン12を備えている。13、14はスリップリング9、10を通じて界磁コイル8に給電するブラシである。
【0030】
固定子3は、固定子巻線(ステータコイル)31と、固定子鉄心(ステータコア)32とを備え、固定子鉄心32はフロントハウジング4aとリアハウジング4bとの間に挟持固定されている。
【0031】
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。
【0032】
ランデル型ポールコア7は一組のポールコアを組合せて構成されている。ランデル型ポールコア(ロータコア)7は、シャフト6に組付られたボス部71およびボス部71の両端より径方向に延びるディスク部72、及び12個の爪状磁極部73により構成されている。
【0033】
ランデル型ポールコア7は、固定子(ステータ)3の固定子鉄心32の端面から軸方向に遠ざかるにつれて次第に小径となる(外周端が回転子2の軸心に近づく)形状を有する。
【0034】
固定子巻線(ステータコイル)31の一対のコイルエンド36、37のうち、リア側に突出する第1コイルエンド36(他端側のコイルエンド)の内径は、ポールコア7に対して所定ギャップを隔てつつ、ステータコア32の端面から遠ざかるにつれて次第に小径とされる。更に、図7に示すように、第1コイルエンド36(他端側のコイルエンド)の最小内径Roはポールコア7の最大外径Rrよりも小径とされ、第1コイルエンド36はステータコア32の径内側に偏るように形成される。このようにすれば、コイルエンド36を構成する松葉状導体38、39の頭部の径方向における曲率半径を大きくして緩やかに曲げることができるので、頭部の絶縁樹脂層の破損や劣化をより一層抑止することができる。
【0035】
プーリ側の斜流ファン11は、ポールコア端面に溶接などによって固着されたベース板111に対し鋭角の傾斜を持つブレードと、ベース板111に対し直角なブレードとを持ち、回転子2と一体となって回転する。反プーリ側の遠心ファン12は、ポールコア7の端面に溶接などによって固着されたベース板121に対して直角なブレードのみを持つ。
【0036】
フロントハウジング4aの軸方向端面には冷却風の吸入孔41が設けられ、リアハウジング4b及びフロントハウジング4aの外周両肩部には固定子3のステータコイルの第1コイルエンド(他端側のコイルエンド)36及び第2コイルエンド(一端側のコイルエンド)37に個別に近接して冷却風の排出孔42が設けられている。
【0037】
整流器5は、車両用交流発電機1の反プーリ側の端部に設けられている。従って、第1コイルエンド36はこの整流器5と対応づけて配置される。
(固定子巻線31の説明)
固定子3の径方向断面を2スロット分だけ図2に示し、固定子巻線31を構成する一対の松葉状導体38、39の模式斜視図を図3に示す。
【0038】
固定子鉄心32は、多相の固定子巻線を収容するための多数のスロット33を有している。34はスロット33内で固定子鉄心32と固定子巻線31との間を電気絶縁するインシュレータである。本実施形態では、回転子2の磁極数に対応する3相の固定子巻線を収容するために36本のスロット33が等間隔に形成されている。各スロット33には、偶数個の(本実施例では4)のスロット導体部収容位置C1、C2、C3、C4が径内側から径外側へ順番に設けられている。
【0039】
固定子巻線31は、スロット33内に収容されるスロット導体部35と、スロット導体部35からスロット外、リア側に伸びる突出する第1コイルエンド36と、スロット導体部35からスロット外、フロント側に突出する第2コイルエンド37とからなり、それぞれ角形導体である多数の大回り状の松葉状導体38及び小回り状の松葉状導体39を用いて構成される。
【0040】
大回り状の松葉状導体38は、図3に示すように、第1コイルエンド36を構成する略U字状の頭部380と、頭部380の両端から延在する一対の脚部381、382とからなる。頭部890はその脚部381、382との接合部において所定磁極ピッチの周方向スパンを有している。
【0041】
脚部381は、スロット33のスロット導体挿入位置C1に収容されるスロット導体部3811と、スロット導体部3811からフロント側に突出して第2コイルエンド37を構成する先端側突出部3812とからなり、先端側突出部3812はその先端に接合部3813を有する。
【0042】
脚部382は、スロット33のスロット導体挿入位置C4に収容されるスロット導体部3821と、スロット導体部3821からフロント側に突出して第2コイルエンド37を構成する先端側突出部3822とからなり、先端側突出部3822はその先端に接合部3823を有する。
【0043】
先端側突出部3812の基端(スロット導体部側)と先端、および、先端側突出部3822の基端(スロット導体部側)と先端とは周方向に頭部380の周方向スパンの約半分の距離だけ離れている。
【0044】
小回り状の松葉状導体39は、図3に示すように、第1コイルエンド36を構成する略U字状の頭部390と、頭部390の両端から延在する一対の脚部391、392とからなる。頭部390はその脚部391、392との接合部において所定磁極ピッチの周方向スパンを有している。
【0045】
脚部391は、スロット33のスロット導体挿入位置C2に収容されるスロット導体部3911と、スロット導体部3911からフロント側に突出して第2コイルエンド37を構成する先端側突出部3912とからなり、先端側突出部3912はその先端に接合部3913を有する。
【0046】
脚部392は、スロット33のスロット導体挿入位置C3に収容されるスロット導体部3921と、スロット導体部3921からフロント側に突出して第2コイルエンド37を構成する先端側突出部3922とからなり、先端側突出部3922はその先端に接合部3923を有する。
【0047】
先端側突出部3912の基端(スロット導体部側)と先端、および、3922の基端(スロット導体部側)と先端とは周方向に頭部390の周方向スパンの約半分の距離だけ離れている。
【0048】
同じ大回り状の松葉状導体38の一対の脚部381、382、更に詳しくはそれらのスロット導体部3811、3821は、所定の磁極ピッチ離れた互いに異なるスロット33に別々に収容されている。小回り状の松葉状導体39の一対の脚部391、392、更に詳しくはそれらのスロット導体部3911、3921は、所定の磁極ピッチ離れた互いに異なるスロット33に別々に収容されている。
【0049】
既に説明したように、大回り状の松葉状導体38の脚部381のスロット導体部3811はスロット33の最も浅いスロット導体挿入位置C1に収容され、大回り状の松葉状導体38の脚部382のスロット導体部3821は最も深いスロット導体挿入位置C4に収容されている。
【0050】
同様に、小回り状の松葉状導体39の脚部391のスロット導体部3911はスロット33の二番目に浅いスロット導体挿入位置C2に収容され、小回り状の松葉状導体39の脚部392のスロット導体部3921は三番目に浅いスロット導体挿入位置C3に収容されている。
【0051】
これにより、リア側の第1コイルエンド36において、大回り状の松葉状導体38の頭部380は、小回り状の松葉状導体39の頭部390を包むように配置でき、両頭部380、390が交差、干渉するのが防止される。
【0052】
更に説明すると、リア側の第1コイルエンド36において、頭部380は、スロット導体挿入位置C1に挿入される脚部381のスロット導体部3811と、スロット導体挿入位置C4に挿入される脚部382のスロット導体部3821とを接続する。また、頭部390は、スロット導体挿入位置C2に挿入される脚部391のスロット導体部3911と、スロット導体挿入位置C3に挿入される脚部392のスロット導体部3921とを接続する。
【0053】
また、フロント側の第2コイルエンド37において、C1位置の松葉状導体38の脚部381の先端側突出部3812は、その先端において、径方向に隣接するC2位置の松葉状導体39の脚部391の先端側突出部3912と接合される。同様に、C4位置の松葉状導体38の脚部382の先端側突出部3822は、その先端において、径方向に隣接するC3位置の松葉状導体39の脚部392の先端側突出部3922と接合される。
【0054】
すなわち、スロット導体挿入位置C1に挿入される脚部381のスロット導体部3811は、フロント側の第2コイルエンド37において、スロット導体挿入位置C2に挿入される脚部391のスロット導体部3911に接続される。また、スロット導体挿入位置C4に挿入される脚部382のスロット導体部3821は、フロント側の第2コイルエンド37において、スロット導体挿入位置C3に挿入される脚部392のスロット導体部3921に接続される。これにより、三相の固定子巻線31が形成される。フロント側の第2コイルエンド37の一部を図4に示す。
【0055】
ただし、固定子巻線31の引出線を構成するスロット導体部、及び、および一部のスロット導体部はこれら松葉状導体38、39とは異なる形状に形成される。すなわち、リヤ側の第1コイルエンド36には、スロット導体挿入位置C1、C4のスロット導体部とスロット導体挿入位置C2、C3のスロット導体部とを接続する異形の頭部をもつ特別の松葉状導体が設けられる。
【0056】
この種の松葉状導体順次接続形式のステータコイルの構造自体や配線形式自体は前述の従来技術と同じであるので、更なる説明は省略する、なお、三相ステータコイルの構成には種々の方式があるので、上記松葉状導体順次接続形式のステータコイルの接続に種々のバリエーションを与えることは当然可能である。このようにして、固定子巻線31が形成される。
(固定子3の特徴構成)
上記製造方法により構成された固定子3のその他の特徴を図7に示す固定子3の軸方向模式拡大断面図を参照して以下に説明する。
【0057】
第1コイルエンド36の最小内径Roは、この第1コイルエンド36に径方向に対面するロータコア7の最大外径Rrよりも小径に形成され、当然、ステ−タコア32の最小内径Rsよりも小径に形成される。
【0058】
また、第1コイルエンド36において大回り状の松葉状導体38の頭部380の湾曲する内面385に所定ギャップを隔てて小回り状の松葉状導体39の頭部390の湾曲する外面395が対面させる。
【0059】
更に言えば、図5に示されるように、この実施例では、ロータコア7の外周肩部75の外径はスロット33のリア側の端部近傍からリア側に離れるにつれて小径となるいわゆるテ−パ形状となっている。
【0060】
また、頭部380、390は、この頭部380、390に連接するスロット導体部3811、3911よりもステータコア32の径内側に偏っているので、ロ−タコア7の肩部をテ−パ面として稼いだ空間を松葉状導体の頭部380の曲率半径増大に利用でき、頭部の絶縁樹脂層の破れを抑止することができる(図7参照)。
【0061】
また、両コイルエンド36、37は、略等しい外径を有するので、フレーム径を増大する必要がない。
【0062】
また、第2コイルエンド37の内径はランデル型ポールコア7の外形より大きく形成されるので、ランデル型ロータコア7をステータコア32にフロント側から挿入することができ、ロータコア挿入作業が複雑化することがない。
【0063】
更に、第2コイルエンド37の内径はステータコア32の内径より大きく形成されるので、ロ−タコア7挿入時のロータコア7の外周面と第2コイルエンド37の内周面との間にギャップを確実に確保でき、ロータコア7挿入時にロータコア7によりコイルエンド37の絶縁樹脂層が破れることがない。
【0064】
外側の頭部380の内径側の面はスロット33から出てからこのテ−パ形状の外周肩部75の外周面に略平行に径内側へ膨設されている。これにより、第1コイルエンド36、更に言えば、頭部380、390の径方向における曲率半径を大きく設定でき、第1コイルエンド36における絶縁樹脂層のストレスを軽減してその破れを良好に抑止することができる。
【0065】
また、この実施例によれば、松葉状導体39の頭部390の最小内側曲率半径rは、図5に示すように、その両脚部391、392間のギャップ方向(湾曲面内)における脚部の厚さTに対して、0.43T〜0.55Tの範囲に設定される。
【0066】
実験によれば、脚部391、392の厚さtに比較して頭部の最小内側曲率半径rを0.43T以上と十分大きく設定するので頭部390における絶縁樹脂層のストレスを良好に低減できるとともに、0.55T未満と頭部390が径外方向へ大型化するのを抑止しているので、頭部390がステータコア32を支持するリアハウジング4bの内周面に接触するのを抑止することができる。
(固定子巻線31の製造工程の説明)
固定子巻線31の製造工程を以下に説明する。
【0067】
(1)松葉状導体38、39の製造
まず、絶縁樹脂層で被覆された角形導体線を所定長さに切断し、両端部の絶縁樹脂層を剥離した後、それぞれ折り曲げて松葉状導体38、39を作製する。小回り状の松葉状導体39の頭部390近傍の部分側面図を図5に示し、大回り状の松葉状導体38の頭部380近傍の部分側面図を図6に示す。
【0068】
大回り状の松葉状導体38の脚部381、382の間のギャップ幅D0は、このギャップ幅と同一方向における松葉状導体38の頭部380の最大ギャップ幅D1よりも小さくされる。したがって、上記ギャップ幅D0の方向において、松葉状導体38の脚部381、382の全体幅D2はほぼD0+2Tとなり、松葉状導体38の頭部380の全体幅D3はほぼD1+2Tとなり、D3>D2となっている。Tは松葉状導体38のギャップ幅D0の方向における厚さである。
【0069】
同様に、小回り状の松葉状導体39の脚部391、392の間のギャップ幅D0’は、このギャップ幅と同一方向における松葉状導体39の頭部390の最大ギャップ幅D1’よりも小さくされる。したがって、上記ギャップ幅D0’の方向において、松葉状導体39の脚部391、392の全体幅D2’はほぼD0’+2Tとなり、松葉状導体39の頭部390の全体幅D3’はほぼD1’+2Tとなり、D3’>D2’となっている。Tは松葉状導体39のギャップ幅D0’の方向における厚さである。なお、実際には、ギャップ幅D0’はほとんど0とされ、Tは、スロット33内における隣接する2つのスロット導体挿入位置間の幅よりわずかに小さい値とされている。
【0070】
なお、この段階では、松葉状導体38の一対の脚部381、382はギャップ幅D0の方向に投影した場合に重なっており、松葉状導体39の一対の脚部391、392はギャップ幅D0’の方向に投影した場合に重なっている。
【0071】
次に、松葉状導体38の一対の脚部381、382が所定の周方向スパンをもつように頭部380の中心を基点として周方向に開き、同様に、松葉状導体39の一対の脚部391、392が所定の周方向スパンをもつように頭部390の中心を基点として周方向に開く。
【0072】
なお、この時、松葉状導体38の頭部380の中央部から径内側の脚部381へ向かう一半と、松葉状導体38の頭部380の中央部から径内側の脚部381へ向かう他の一半とは、脚部381の径方向位置が脚部382の径方向位置より小さいので、それぞれ上記周方向スパンの半分ずつ周方向へ開く場合に、頭部380のうち、上記径内側の脚部381へ向かう一半の周方向距離が、上記径外側の脚部382へ向かう一半の周方向距離よりも短くなる。したがって、この距離差を確保するため、頭部380のうち、上記径内側の脚部381へ向かう一半が径内側に膨らむ場合、上記径外側の脚部382へ向かう一半は元の径外側への膨らみを消費する。この結果、頭部380のうち、径外側の脚部382へ向かう一半の径外側への膨らみは相対的に減少することになる。これは、頭部390においても同じであり、その径外側の脚部392に向かう一半の径外側への膨らみは相対的に減少することになる。もちろん、上記周方向距離差を考慮して、頭部380のうち、径外側の脚部382へ向かう一半の径外側への膨らみを、径内側の脚部381へ向かう一半の径内側への膨らみよりもあらかじめ相対的に大きくしておいてもよい。同様に、上記周方向距離差を考慮して、頭部390のうち、径外側の脚部392へ向かう一半の径外側への膨らみを、径内側の脚部391へ向かう一半の径内側への膨らみよりもあらかじめ相対的に大きくしておいてもよい。
【0073】
(2)松葉状導体38、39のスロット33への挿入
次に、松葉状導体39の脚部391、392を、互いに周方向へ所定磁極ピッチ離れた異なる一対のスロット33に個別に挿通し、同様に、松葉状導体38の脚部381、382を、互いに周方向へ所定磁極ピッチ離れた異なる一対のスロット33に個別に挿通する。
【0074】
(3)松葉状導体38、39の先端側突出部の開き、
次に、松葉状導体38の脚部381、382のスロット33からフロント側に突出した部分である先端側突出部3812、3822を周方向へ所定ピッチ折り曲げ、同様に、松葉状導体39の脚部391、392のスロット33からフロント側に突出した部分である先端側突出部3912、3922を周方向へ所定ピッチ折り曲げる。
【0075】
これにより、先端側突出部3912の先端を先端側突出部3812の先端に径方向に隣接させ、先端側突出部3922の先端を先端側突出部3822の先端に径方向に隣接させる。
【0076】
次に、先端側突出部3912の先端接合部3913と先端側突出部3812の先端接合部3813、ならびに、先端側突出部3922の先端接合部3923と先端側突出部3822の先端接合部3823とをそれぞれ溶接する(図4参照)。これにより、固定子3を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の回転電機の一実施例を示す軸方向断面図である。
【図2】 図1に示す固定子の部分径方向断面図である。
【図3】 図1、図2に示す固定子コイルの一部を示す斜視図である。
【図4】 図1に示す固定子コイルのフロント側コイルエンドを示す斜視図である。
【図5】 小回り松葉状導体を示す側面図である。
【図6】 大回り松葉状導体を示す側面図である。
【図7】 図1に示す固定子の拡大軸方向模式断面図である。
【符号の説明】
2は回転子、3は固定子(ステータ)、4aはフロントハウジング(フレーム)、4bはリアハウジング(フレーム)、7はランデル型ポールコア(ランデル型ロータコア)、8は界磁コイル(ロ−タコイル)、13、14はブラシ、31は固定子巻線(ステータコイル)、32は固定子鉄心(ステータコア)、33はスロット、35はスロット導体部、36はリア側コイルエンド、37はフロント側コイルエンド、38、39は松葉状導体、380、390は頭部、381、391は脚部、3811、3812、3911、3912はスロット導体部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating electrical machine having a pine needle conductor sequential connection type stator coil, for example, a rotating electrical machine suitable as an AC generator for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
WO92 / 06527 and WO98 / 54823 disclose a rotating electric machine having a pine needle conductor sequential connection type stator coil.
[0003]
This rotating electrical machine has a stator coil formed by sequentially connecting the tips of a number of pine needle conductors inserted through a number of slots formed in the axial direction in the vicinity of the inner peripheral surface of a cylindrical stator core. Each of the conductors has a shape in which both base ends of a pair of leg portions are connected by curved heads and is covered with an insulating resin layer, and the leg portions are individually paired into a pair of slots. A slot conductor portion and a tip-side protruding portion that protrudes from the tip end of the slot conductor portion to one end side in the axial direction of the stator core and forms a part of a coil end on one end side of the stator coil. Projecting from the base end to the other axial end side of the stator core forms a part of the coil end on the other end side of the stator coil. Such a pine needle conductor is called a U-shaped or V-shaped conductor segment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the rotating electrical machine having the conventional pine needle conductor sequential connection type stator coil described above, the present inventors bent the conductor into a U-shape when forming the head of the pine needle conductor, and then, after that, the pine needle conductor Because the head is bent again to widen the pair of legs by the circumferential span, strong stress is applied to the insulating resin layer on the head of the pine needle conductor, causing the insulating resin layer to break or peel from the conductor As a result, it has been found that problems such as rare earth and electric leakage may occur between the stator core and the frame for fixing the stator core.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine having a pine needle-like conductor sequential connection type stator coil excellent in electrical insulation reliability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The rotating electrical machine according to claim 1, which has been made to solve the above problems.Has a stator coil formed by sequentially connecting the tips of a large number of pine needle conductors inserted through a large number of slots formed in a cylindrical stator core, and the pine needle conductors are separated into a pair of slots. In a rotating electrical machine having a shape in which both base ends of a pair of leg portions inserted into the U-shaped heads are connected to the outside of the slot and covered with an insulating resin layer, the outer diameter is at the end portion. The largest radial gap length between a pair of conductors having a Landel type rotor core having a gradually decreasing diameter and a brush disposed on the other axial end side of the stator core and supplying power to the rotor coil, constituting the head Is formed to be larger than the maximum radial gap length between the pair of legs constituting the pine needle conductor together with the head, and the legs are individually accommodated in the pair of slots. Lots conductor portion made with the slot conductor portion of the distal side projection tip from projecting in the axial direction one end side of the stator core forming a part of the coil end of one end of the stator coil,
The head portion protrudes from the base ends of the slot conductor portions to the other axial end side of the stator core to form a part of a coil end on the other end side of the stator coil. The inner diameter of the stator core is biased toward the inner diameter of the stator core than the slot conductors connected to each other, the inner diameter of the coil end on the other end side is formed to be equal to or smaller than the inner diameter of the stator core, and the inner diameter of the coil end on the other end side is With a predetermined gap with respect to the Landel rotor core, the diameter gradually decreases as the distance from the end surface of the stator core increases, and the minimum inner diameter of the coil end on the other end side is smaller than the maximum outer diameter of the rotor core, The inner diameter of the coil end on one end side is characterized by being formed larger than the outer diameter of the Landel rotor core.
[0007]
In this configuration, in particular, the maximum radial gap length at the head of the pine needle conductor is made larger than the maximum radial gap length at the leg portion of the pine needle conductor. That is, each pine needle-like conductor is formed such that its head is wider in the radial direction than its leg portion, particularly the slot insertion portion (slot conductor portion).
[0008]
  In this way, one head is bent and this head is bent.PartWhen forming, since the radius of curvature can be made larger than before, the stress applied to the insulating resin layer covering the head is reduced accordingly. Therefore, according to this configuration, the insulating resin layer can be prevented from being broken and its electrical insulation can be improved.
[0009]
In the past, the maximum radial gap length at the head of the pine needle conductor was set equal to that between both legs.
[0010]
  In a preferred embodiment,A square conductor having a square cross section is used as the pine needle conductor.
[0011]
In this way, the slot space factor can be improved, and the insulating resin layer can be well prevented from being broken even when a rectangular conductor that tends to increase stress (especially tensile stress) of the insulating resin layer during bending is used. it can.
[0012]
  In the present invention,The leg portions are a pair of slot conductor portions individually accommodated in the slots, and projecting from the tip ends of these slot conductor portions toward one end side in the axial direction of the stator core to form a part of a coil end on one end side of the stator coil. It consists of parts. Further, the head portion projects from the proximal end of both slot conductor portions to the other axial end side of the stator core and forms a part of the coil end on the other end side of the stator coil.
[0013]
In particular, in this configuration, the head is formed so as to be biased inward of the diameter of the stator core with respect to the slot conductor portion connected to the head.
[0014]
In this way, since the radius of curvature in the radial direction of the head can be increased and bent gently, damage and deterioration of the insulating resin layer on the head can be further suppressed.
[0015]
  In the present invention,Since the inner diameter of the coil end on the other end side is formed to be smaller than the inner diameter of the stator core, it is possible to satisfactorily prevent the insulating resin layer of the coil end on the other end side from being broken during bending without increasing the size of the frame. be able to. The inner diameter here refers to the distance from the axis of the rotating shaft.
[0016]
  In the present invention,In a rotating electrical machine (ie, a vehicle AC generator) having a Randell type rotor core whose outer diameter gradually decreases from the end surface on the head side of the stator core to the side opposite to the stator core (which becomes a taper surface), The inner diameter of the coil end gradually decreases with increasing distance from the end face of the stator core, with a predetermined gap from the Landel rotor core, and the minimum inner diameter of the coil end on the other end side is smaller than the maximum outer diameter of the rotor core. The
[0017]
In this way, the space earned by using the shoulder portion of the rotor core as a taper surface can be used to increase the radius of curvature of the head portion of the pine needle conductor, so that the head portion can be increased without increasing the diameter of the frame. It is possible to prevent the insulating resin layer from being broken.
[0018]
  In the present invention,Since it has a brush that is arranged on the other axial end side of the stator core and feeds power to the rotor coil, the coil end on one end side connecting the tip ends of each pine needle conductor is sandwiched between the rotor core and the brush. Therefore, it is possible to prevent the insulating resin layer peeling portion at the tip of the leg portion of the pine needle conductor from being creepingly discharged to other conductive portions through the brush powder.
[0019]
  In a preferred embodiment,The coil end on the other end side, that is, the coil end including the head of the pine needle conductor, has a predetermined gap with respect to the inner peripheral surface of the frame to which the stator core is fixed at the same axial position as the coil end on the other end side. Therefore, even if the insulating resin layer at the head of the pine needle conductor is deteriorated by the bending process or the like, it is possible to prevent leakage of electric current to the frame.
[0020]
  In a preferred embodiment,Since the coil end on one end side and the coil end on the other end side have substantially the same outer diameter, there is no need to increase the frame.
[0021]
  In the present invention,Since the inner diameter of the coil end on one end side is formed larger than the outer diameter of the Landel rotor core, the Landel rotor core can be inserted into the stator core from the coil end side on one end side, which can complicate the rotor core insertion work. Absent.
[0022]
  In a preferred embodiment,Since the inner diameter of the coil end on one end side is formed larger than the inner diameter of the stator core, a gap can be reliably secured between the outer peripheral surface of the rotor core and the inner peripheral surface of the coil end on one end side when the rotor core is inserted. The insulating resin layer at the coil end on one end side is not broken by the rotor core during insertion.
[0023]
  In a preferred embodiment,First, a pine needle-shaped conductor having a minimum inner radius of curvature of the head larger than half the minimum gap length between the pair of legs is manufactured, and then the circumferential spans of the pair of both conductors constituting the head of the pine needle conductor are measured. Enlarge to provide the necessary circumferential span between the legs, after which the legs are individually inserted into a pair of slots. These two leg portions are inserted into different slot conductor insertion positions among a plurality of slot conductor insertion positions set adjacent to each other in the radial direction in the slot.
[0024]
Therefore, according to this configuration, before the pine needle conductor is expanded in the circumferential span, the minimum inner radius of curvature of the head is previously set to be larger than half the minimum gap length between the pair of legs. The stress of the insulating resin layer at the time of expansion can be reduced.
[0025]
  In a preferred embodiment,The minimum inner radius of curvature r of the head portion of at least a portion of the pine needle conductor is in the range of 0.43 t to 0.55 t with respect to the thickness t of the leg portion in the gap direction (in the curved surface) between the two leg portions. Set to
[0026]
According to the experiment, the minimum inner curvature radius r of the head is set to be sufficiently large as 0.43 t or more as compared with the thickness of the leg, so that the stress of the insulating resin layer in the head can be reduced satisfactorily. When the head is less than 55 t, the head is prevented from becoming extremely large in the radial direction, so that the head can be prevented from coming into contact with the inner peripheral surface of the frame that supports the stator core.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a vehicle AC generator as a rotating electrical machine to which the present invention is applied will be described based on each embodiment shown in the drawings.
[0028]
[Example 1]
FIGS. 1 to 7 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an AC generator for a vehicle. FIGS. 2 to 7 are explanatory views of a stator according to this embodiment. .
(Overall explanation)
The vehicle alternator 1 includes a rotor 2 that functions as a field element, a stator 3 that functions as an armature, a rotor 2 that rotatably supports the stator 3, and is fixed by fastening bolts 4c while sandwiching the stator 3. Front housing 4a and rear housing 4b, and a rectifier 5 for converting AC power into DC power.
[0029]
The rotor 2 rotates integrally with the shaft 6. The rotor 2 is a Landel pole core (Landel rotor core) 7, a field coil 8, slip rings 9, 10, a mixed flow fan 11 as a blower, and a centrifugal fan 12. It has. Reference numerals 13 and 14 denote brushes for supplying power to the field coil 8 through the slip rings 9 and 10.
[0030]
The stator 3 includes a stator winding (stator coil) 31 and a stator core (stator core) 32. The stator core 32 is sandwiched and fixed between the front housing 4a and the rear housing 4b.
[0031]
The shaft 6 is connected to a pulley 20 and is driven to rotate by a traveling engine (not shown) mounted on the automobile.
[0032]
The Landel-type pole core 7 is configured by combining a pair of pole cores. The Landel-type pole core (rotor core) 7 includes a boss part 71 assembled to the shaft 6, a disk part 72 extending in the radial direction from both ends of the boss part 71, and twelve claw-shaped magnetic pole parts 73.
[0033]
The Landel-type pole core 7 has a shape that gradually decreases in diameter as it moves away from the end face of the stator core 32 of the stator (stator) 3 (the outer peripheral end approaches the axis of the rotor 2).
[0034]
Of the pair of coil ends 36, 37 of the stator winding (stator coil) 31, the inner diameter of the first coil end 36 (coil end on the other end side) projecting to the rear side has a predetermined gap with respect to the pole core 7. The diameter gradually decreases as the distance from the end face of the stator core 32 increases. Further, as shown in FIG. 7, the minimum inner diameter Ro of the first coil end 36 (coil end on the other end side) is smaller than the maximum outer diameter Rr of the pole core 7, and the first coil end 36 has a diameter of the stator core 32. It is formed so as to be biased inward. In this way, the curvature radius in the radial direction of the heads of the crutch-like conductors 38 and 39 constituting the coil end 36 can be increased and bent gently, so that the insulating resin layer on the head is not damaged or deteriorated. It can be further deterred.
[0035]
The pulley-side mixed flow fan 11 has a blade having an acute inclination with respect to the base plate 111 fixed to the end surface of the pole core by welding or the like, and a blade perpendicular to the base plate 111, and is integrated with the rotor 2. Rotate. The centrifugal fan 12 on the side opposite to the pulley has only a blade perpendicular to the base plate 121 fixed to the end face of the pole core 7 by welding or the like.
[0036]
Cooling air suction holes 41 are provided in the axial end surface of the front housing 4a, and the first coil end (the coil on the other end side) of the stator coil of the stator 3 is provided on both outer shoulders of the rear housing 4b and the front housing 4a. Ends 36 and a second coil end (one end side coil end) 37 are provided in close proximity to each other to provide cooling air discharge holes 42.
[0037]
The rectifier 5 is provided at the end on the side opposite to the pulley of the vehicle alternator 1. Accordingly, the first coil end 36 is disposed in association with the rectifier 5.
(Description of the stator winding 31)
A radial cross section of the stator 3 is shown in FIG. 2 for two slots, and a schematic perspective view of a pair of pine-shaped conductors 38 and 39 constituting the stator winding 31 is shown in FIG.
[0038]
The stator core 32 has a number of slots 33 for receiving multiphase stator windings. Reference numeral 34 denotes an insulator that electrically insulates between the stator core 32 and the stator winding 31 in the slot 33. In the present embodiment, 36 slots 33 are formed at equal intervals in order to accommodate three-phase stator windings corresponding to the number of magnetic poles of the rotor 2. Each slot 33 is provided with an even number (4 in this embodiment) of slot conductor portion receiving positions C1, C2, C3, C4 in order from the radially inner side to the radially outer side.
[0039]
The stator winding 31 includes a slot conductor portion 35 accommodated in the slot 33, a first coil end 36 projecting from the slot conductor portion 35 to the outside of the slot and extending to the rear side, and from the slot conductor portion 35 to the outside of the slot. The second coil end 37 protrudes to the side, and is configured using a large number of large pine-shaped conductors 38 and small pine-shaped conductors 39 each of which is a rectangular conductor.
[0040]
As shown in FIG. 3, the large pine needle conductor 38 includes a substantially U-shaped head portion 380 constituting the first coil end 36 and a pair of leg portions 381 and 382 extending from both ends of the head portion 380. It consists of. The head 890 has a circumferential span with a predetermined magnetic pole pitch at the joints with the legs 381 and 382.
[0041]
The leg portion 381 includes a slot conductor portion 3811 accommodated in the slot conductor insertion position C1 of the slot 33, and a tip side protruding portion 3812 that protrudes from the slot conductor portion 3811 to the front side and constitutes the second coil end 37. The tip side protruding portion 3812 has a joint portion 3813 at the tip thereof.
[0042]
The leg portion 382 includes a slot conductor portion 3821 accommodated in the slot conductor insertion position C4 of the slot 33, and a tip side protruding portion 3822 that protrudes from the slot conductor portion 3821 to the front side and constitutes the second coil end 37. The tip side protruding portion 3822 has a joint portion 3823 at the tip thereof.
[0043]
The proximal end (slot conductor portion side) and the distal end of the distal-side protruding portion 3812 and the proximal end (slot conductor portion-side) and the distal end of the distal-side protruding portion 3822 are approximately half of the circumferential span of the head 380 in the circumferential direction. The distance is.
[0044]
As shown in FIG. 3, the small pine needle-shaped conductor 39 includes a substantially U-shaped head portion 390 constituting the first coil end 36 and a pair of leg portions 391 and 392 extending from both ends of the head portion 390. It consists of. The head 390 has a circumferential span with a predetermined magnetic pole pitch at the joints with the legs 391 and 392.
[0045]
The leg portion 391 includes a slot conductor portion 3911 accommodated in the slot conductor insertion position C2 of the slot 33, and a tip side protruding portion 3912 that protrudes from the slot conductor portion 3911 to the front side and constitutes the second coil end 37. The tip side protruding portion 3912 has a joint portion 3913 at the tip thereof.
[0046]
The leg portion 392 includes a slot conductor portion 3921 accommodated in the slot conductor insertion position C3 of the slot 33, and a tip side protruding portion 3922 that protrudes from the slot conductor portion 3921 to the front side and constitutes the second coil end 37. The tip side protrusion 3922 has a joint 3923 at the tip.
[0047]
The proximal end (slot conductor portion side) and the distal end of the distal-side protruding portion 3912 and the proximal end (slot conductor portion side) and the distal end of the 3922 are separated from each other by a distance of about half of the circumferential span of the head 390 in the circumferential direction. ing.
[0048]
A pair of leg portions 381 and 382 of the same large pine-shaped conductor 38, more specifically, the slot conductor portions 3811 and 3821 are separately accommodated in different slots 33 which are separated by a predetermined magnetic pole pitch. The pair of leg portions 391 and 392 of the pin-shaped pine needle conductor 39, more specifically, the slot conductor portions 3911 and 3921 are separately accommodated in different slots 33 that are separated by a predetermined magnetic pole pitch.
[0049]
As already described, the slot conductor portion 3811 of the leg portion 381 of the large-circle-shaped pine needle conductor 38 is accommodated in the shallowest slot conductor insertion position C1 of the slot 33, and the slot of the leg portion 382 of the large-circle-shaped pine needle conductor 38 is accommodated. The conductor portion 3821 is accommodated in the deepest slot conductor insertion position C4.
[0050]
Similarly, the slot conductor portion 3911 of the leg portion 391 of the small pine-shaped conductor 39 is accommodated in the second shallowest slot conductor insertion position C2 of the slot 33, and the slot conductor of the leg 392 of the small pine-shaped conductor 39 is formed. The portion 3921 is accommodated in the third shallowest slot conductor insertion position C3.
[0051]
As a result, in the first coil end 36 on the rear side, the head 380 of the large crutch-shaped conductor 38 can be disposed so as to wrap the head 390 of the small crutch-shaped conductor 39, and both heads 380, 390 intersect. Interference is prevented.
[0052]
More specifically, in the first coil end 36 on the rear side, the head portion 380 includes a slot conductor portion 3811 of the leg portion 381 inserted into the slot conductor insertion position C1 and a leg portion 382 inserted into the slot conductor insertion position C4. The slot conductor portion 3821 is connected. The head portion 390 connects the slot conductor portion 3911 of the leg portion 391 inserted at the slot conductor insertion position C2 and the slot conductor portion 3921 of the leg portion 392 inserted at the slot conductor insertion position C3.
[0053]
In the second coil end 37 on the front side, the tip side protruding portion 3812 of the leg portion 381 of the pine needle conductor 38 at the C1 position has a leg portion of the pine needle conductor 39 at the C2 position adjacent in the radial direction at the tip thereof. It joins with the front end side protrusion part 3912 of 391. Similarly, the tip side protruding portion 3822 of the leg portion 382 of the pine needle conductor 38 at the C4 position is joined to the tip side protruding portion 3922 of the leg portion 392 of the pine needle conductor 39 at the C3 position adjacent to the radial direction at the tip thereof. Is done.
[0054]
That is, the slot conductor portion 3811 of the leg portion 381 inserted at the slot conductor insertion position C1 is connected to the slot conductor portion 3911 of the leg portion 391 inserted at the slot conductor insertion position C2 at the second coil end 37 on the front side. Is done. Further, the slot conductor portion 3821 of the leg portion 382 inserted at the slot conductor insertion position C4 is connected to the slot conductor portion 3921 of the leg portion 392 inserted at the slot conductor insertion position C3 at the second coil end 37 on the front side. Is done. Thereby, a three-phase stator winding 31 is formed. A part of the second coil end 37 on the front side is shown in FIG.
[0055]
However, the slot conductor portion and a part of the slot conductor portion constituting the lead wire of the stator winding 31 are formed in a shape different from those of the pine needle conductors 38 and 39. In other words, the first coil end 36 on the rear side has a special pine needle shape having a deformed head portion that connects the slot conductor portions at the slot conductor insertion positions C1 and C4 and the slot conductor portions at the slot conductor insertion positions C2 and C3. A conductor is provided.
[0056]
Since the structure itself and the wiring format itself of this type of pine needle conductor sequential connection type are the same as those of the above-mentioned prior art, further explanation will be omitted. Therefore, it is of course possible to give various variations to the connection of the stator coil of the pine needle conductor sequential connection type. In this way, the stator winding 31 is formed.
(Characteristic configuration of stator 3)
Other characteristics of the stator 3 configured by the above manufacturing method will be described below with reference to an axial schematic enlarged sectional view of the stator 3 shown in FIG.
[0057]
The minimum inner diameter Ro of the first coil end 36 is formed to be smaller than the maximum outer diameter Rr of the rotor core 7 facing the first coil end 36 in the radial direction, and of course, smaller than the minimum inner diameter Rs of the stator core 32. Formed.
[0058]
Further, the curved outer surface 395 of the head 390 of the small pine-shaped conductor 39 is opposed to the curved inner surface 385 of the head 380 of the large pine-shaped conductor 38 at the first coil end 36 with a predetermined gap.
[0059]
Further, as shown in FIG. 5, in this embodiment, the outer diameter of the outer peripheral shoulder 75 of the rotor core 7 is a so-called taper that becomes smaller as the distance from the vicinity of the rear end of the slot 33 increases toward the rear. It has a shape.
[0060]
Further, since the head portions 380 and 390 are biased to the inside of the diameter of the stator core 32 with respect to the slot conductor portions 3811 and 3911 connected to the head portions 380 and 390, the shoulder portion of the rotor core 7 serves as a taper surface. The earned space can be used to increase the curvature radius of the head portion 380 of the pine needle conductor, and the tearing of the insulating resin layer on the head portion can be suppressed (see FIG. 7).
[0061]
Moreover, since both the coil ends 36 and 37 have substantially the same outer diameter, it is not necessary to increase the frame diameter.
[0062]
Further, since the inner diameter of the second coil end 37 is formed larger than the outer shape of the Landel-type pole core 7, the Landel-type rotor core 7 can be inserted into the stator core 32 from the front side, and the rotor core insertion work is not complicated. .
[0063]
Furthermore, since the inner diameter of the second coil end 37 is formed larger than the inner diameter of the stator core 32, a gap is surely provided between the outer peripheral surface of the rotor core 7 and the inner peripheral surface of the second coil end 37 when the rotor core 7 is inserted. The insulating resin layer of the coil end 37 is not broken by the rotor core 7 when the rotor core 7 is inserted.
[0064]
The surface on the inner diameter side of the outer head portion 380 bulges radially inward from the slot 33 and substantially parallel to the outer peripheral surface of the taper-shaped outer peripheral shoulder 75. Thereby, the radius of curvature in the radial direction of the first coil end 36, more specifically, the heads 380 and 390 can be set large, and the stress of the insulating resin layer in the first coil end 36 can be reduced and the breakage can be suppressed well. can do.
[0065]
Further, according to this embodiment, the minimum inner radius of curvature r of the head portion 390 of the pine needle conductor 39 is, as shown in FIG. 5, the leg portion in the gap direction (in the curved surface) between the both leg portions 391 and 392. Is set in a range of 0.43T to 0.55T.
[0066]
According to the experiment, the minimum inner curvature radius r of the head is set to be sufficiently larger than 0.43 T as compared with the thickness t of the legs 391 and 392, so that the stress of the insulating resin layer in the head 390 is reduced well. As well as being less than 0.55T, the head portion 390 is prevented from increasing in the radially outward direction, so that the head portion 390 is prevented from contacting the inner peripheral surface of the rear housing 4b that supports the stator core 32. be able to.
(Description of manufacturing process of stator winding 31)
A manufacturing process of the stator winding 31 will be described below.
[0067]
(1) Manufacture of pine needle conductors 38 and 39
First, a rectangular conductor wire covered with an insulating resin layer is cut to a predetermined length, and the insulating resin layers at both ends are peeled off, and then bent to produce pine needle conductors 38 and 39, respectively. FIG. 5 shows a partial side view of the vicinity of the head 390 of the small pine-shaped conductor 39, and FIG. 6 shows a partial side view of the vicinity of the head 380 of the large pine-shaped conductor 38.
[0068]
The gap width D0 between the leg portions 381 and 382 of the large-circular pine needle conductor 38 is made smaller than the maximum gap width D1 of the head 380 of the pine needle conductor 38 in the same direction as this gap width. Therefore, in the direction of the gap width D0, the overall width D2 of the legs 381, 382 of the pine needle conductor 38 is approximately D0 + 2T, the overall width D3 of the head 380 of the pine conductor 38 is approximately D1 + 2T, and D3> D2. It has become. T is the thickness of the pine needle conductor 38 in the direction of the gap width D0.
[0069]
Similarly, the gap width D0 ′ between the leg portions 391 and 392 of the small pine-shaped conductor 39 is made smaller than the maximum gap width D1 ′ of the head 390 of the pine-shaped conductor 39 in the same direction as this gap width. The Accordingly, in the direction of the gap width D0 ′, the overall width D2 ′ of the legs 391 and 392 of the pine needle conductor 39 is substantially D0 ′ + 2T, and the overall width D3 ′ of the head 390 of the pine needle conductor 39 is substantially D1 ′. + 2T, and D3 ′> D2 ′. T is the thickness of the pine needle conductor 39 in the direction of the gap width D0 '. Actually, the gap width D 0 ′ is almost 0, and T is a value slightly smaller than the width between two adjacent slot conductor insertion positions in the slot 33.
[0070]
At this stage, the pair of leg portions 381 and 382 of the pine needle conductor 38 overlap when projected in the direction of the gap width D0, and the pair of leg portions 391 and 392 of the pine needle conductor 39 overlap with the gap width D0 ′. When projected in the direction of.
[0071]
Next, the pair of leg portions 381 and 382 of the pine needle conductor 38 opens in the circumferential direction with the center of the head 380 as a base point so that it has a predetermined circumferential span, and similarly, the pair of leg portions of the pine needle conductor 39 It opens in the circumferential direction starting from the center of the head 390 so that 391 and 392 have a predetermined circumferential span.
[0072]
At this time, one half from the center of the head 380 of the pine needle-shaped conductor 38 toward the radially inner leg 381, and the other from the center of the head 380 of the pine-shaped conductor 38 toward the radially inner leg 381. One half means that the radial position of the leg portion 381 is smaller than the radial position of the leg portion 382. One-half circumferential distance toward 381 is shorter than one-half circumferential distance toward the outer diameter leg 382. Therefore, in order to ensure this distance difference, when one half of the head 380 toward the inner diameter leg portion 381 swells radially inward, one half of the head 380 toward the outer diameter leg portion 382 returns to the original outer diameter. Consume the bulge. As a result, in the head 380, the bulge toward the outside of a half of the diameter toward the outside leg 382 is relatively reduced. This is the same for the head 390, and the bulge toward the outside of the half of the diameter toward the leg 392 of the outside of the head is relatively reduced. Of course, in consideration of the difference in the circumferential distance, a half of the head 380 bulges toward the radially outer leg 382 and a half of the bulge toward the radially inner leg 381. It is also possible to make it relatively large in advance. Similarly, in consideration of the above-described difference in the circumferential direction, the bulge of the head 390 toward the radially outer side toward the radially outer leg 392 is caused to extend toward the radially inner side toward the radially inner leg 391. It may be relatively larger than the bulge in advance.
[0073]
(2) Inserting the pine needle conductors 38 and 39 into the slots 33
Next, the leg portions 391 and 392 of the pine needle conductor 39 are individually inserted into different pairs of slots 33 that are spaced apart from each other by a predetermined magnetic pole pitch in the circumferential direction. Similarly, the leg portions 381 and 382 of the pine needle conductor 38 are They are individually inserted into a pair of different slots 33 that are separated from each other by a predetermined magnetic pole pitch in the circumferential direction.
[0074]
(3) Opening of the tip side protruding portions of the pine needle conductors 38, 39,
Next, the front end side protruding portions 3812 and 3822, which are portions protruding to the front side from the slots 33 of the leg portions 381 and 382 of the pine needle conductor 38, are bent at a predetermined pitch in the circumferential direction. The tip side protruding portions 3912 and 3922, which are portions protruding from the slots 33 of 391 and 392 to the front side, are bent at a predetermined pitch in the circumferential direction.
[0075]
As a result, the tip of the tip-side protrusion 3912 is radially adjacent to the tip of the tip-side protrusion 3812, and the tip of the tip-side protrusion 3922 is radially adjacent to the tip of the tip-side protrusion 3822.
[0076]
Next, the tip joint 3913 of the tip projection 3912 and the tip joint 3813 of the tip projection 3812, and the tip joint 3923 of the tip projection 3922 and the tip joint 3823 of the tip projection 3822 are connected. Each is welded (see FIG. 4). Thereby, the stator 3 is formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of a rotating electrical machine of the present invention.
FIG. 2 is a partial radial cross-sectional view of the stator shown in FIG.
3 is a perspective view showing a part of the stator coil shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
4 is a perspective view showing a front side coil end of the stator coil shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a side view showing a small pine needle conductor.
FIG. 6 is a side view showing a large pine needle conductor.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in the enlarged axial direction of the stator shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
2 is a rotor, 3 is a stator (stator), 4a is a front housing (frame), 4b is a rear housing (frame), 7 is a Landel pole core (Landel rotor core), and 8 is a field coil (rotor coil). , 13 and 14 are brushes, 31 is a stator winding (stator coil), 32 is a stator core (stator core), 33 is a slot, 35 is a slot conductor, 36 is a rear coil end, and 37 is a front coil end. , 38 and 39 are pine needle conductors, 380 and 390 are heads, 381 and 391 are legs, and 3811, 3812, 3911 and 3912 are slot conductors.

Claims (7)

円筒状のステータコアに形成される多数のスロットに挿通される多数の松葉状導体の先端を順次接続して形成されるステータコイルを有し、
前記松葉状導体は、一対の前記スロットに別々に挿通される一対の脚部の両基端を前記スロットの外側にてU字状の頭部で接続した形状を有するとともに絶縁樹脂層により被覆されている回転電機において、
端部において外径が次第に小径となるランデル型ロータコア、及び、前記ステータコアの軸方向他端側に配設されてロ−タコイルに給電するブラシを有し、
前記頭部を構成する一対の導体間の最大径方向ギャップ長は、前記頭部とともに前記松葉状導体を構成する一対の前記脚部間の最大径方向ギャップ長よりも大きく形成され
前記脚部は、一対の前記スロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、前記スロット導体部の先端から前記ステータコアの軸方向一端側へ突出して前記ステータコイルの一端側のコイルエンドの一部をなす先端側突出部とからなり、
前記頭部は、前記両スロット導体部の基端から前記ステータコアの軸方向他端側へ突出して前記ステータコイルの他端側のコイルエンドの一部をなし、
前記頭部は、この頭部に連接する前記スロット導体部よりも前記ステータコアの径内側に偏っており、
前記他端側のコイルエンドの内径は、前記ステータコアの内径以下に形成され、
前記他端側のコイルエンドの内径は、前記ランデル型ロータコアに対して所定ギャップを隔てつつ、前記ステータコアの端面から遠ざかるにつれて次第に小径となり、
前記他端側のコイルエンドの最小内径は、前記ロ−タコアの最大外径よりも小径とされ、
前記一端側のコイルエンドの内径は、前記ランデル型ロータコアの外径より大きく形成されることを特徴とする回転電機。
A stator coil formed by sequentially connecting the tips of a number of pine needle conductors inserted through a number of slots formed in a cylindrical stator core;
The pine needle-shaped conductor has a shape in which both base ends of a pair of leg portions that are separately inserted into the pair of slots are connected to each other by a U-shaped head outside the slot, and is covered with an insulating resin layer. In the rotating electrical machine
A Landel rotor core having an outer diameter that gradually becomes smaller at the end, and a brush that is disposed on the other axial end of the stator core and feeds the rotor coil.
The maximum radial gap length between the pair of conductors constituting the head is formed larger than the maximum radial gap length between the pair of legs constituting the pine needle conductor together with the head ,
The leg portions are a pair of slot conductor portions individually accommodated in the pair of slots, and project from one end of the slot conductor portion to one axial end side of the stator core and one end of a coil end on one end side of the stator coil. It consists of a tip side protruding part that forms a part,
The head portion protrudes from the base ends of the two slot conductor portions to the other axial end side of the stator core to form a part of a coil end on the other end side of the stator coil,
The head is biased to the inner diameter of the stator core from the slot conductor portion connected to the head,
The inner diameter of the coil end on the other end side is formed below the inner diameter of the stator core,
The inner diameter of the coil end on the other end side gradually becomes smaller as the distance from the end face of the stator core increases, with a predetermined gap from the Landel rotor core.
The minimum inner diameter of the coil end on the other end side is smaller than the maximum outer diameter of the rotor core,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein an inner diameter of the coil end on the one end side is formed larger than an outer diameter of the Landell rotor core .
請求項1記載の回転電機において、
前記松葉状導体は、角形断面を有することを特徴とする回転電機
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
The rotating electric machine characterized in that the pine needle conductor has a square cross section .
請求項1又は2記載の回転電機において、
前記他端側のコイルエンドは、この他端側のコイルエンドと同じ軸方向位置にて前記ステータコアが固定されるフレ−ムの内周面に対して所定ギャップを隔てて配設されることを特徴とする回転電機。
In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2 ,
The coil end on the other end side is disposed with a predetermined gap from the inner peripheral surface of the frame to which the stator core is fixed at the same axial position as the coil end on the other end side. A rotating electric machine that is characterized.
請求項記載の回転電機において、
前記一端側のコイルエンド及び前記他端側のコイルエンドは、略等しい外径を有することを特徴とする回転電機
In the rotating electrical machine according to claim 3 ,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the coil end on the one end side and the coil end on the other end side have substantially the same outer diameter .
請求項記載の回転電機において、
前記一端側のコイルエンドの内径は、前記ステータコアの内径より大きく形成されることを特徴とする回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 1 , wherein
An inner diameter of the coil end on the one end side is formed larger than an inner diameter of the stator core.
請求項1ないしのいずれか記載の回転電機の製造方法において、
前記頭部の最小内側曲率半径が前記一対の脚部間の最小ギャップ長の半分よりも大きい松葉状導体を作成した後、 前記松葉状導体の前記頭部を構成する前記両導体の周方向スパンを拡大することにより前記両脚部間に必要な周方向スパンを与え、その後、前記両脚部を前記スロットに貫挿することを特徴とする回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 5 ,
After creating a pine needle-like conductor in which the minimum inner radius of curvature of the head is larger than half of the minimum gap length between the pair of legs, the circumferential span of the two conductors constituting the head of the pine needle conductor A necessary span in the circumferential direction is provided between the two leg portions by enlarging the two, and then the both leg portions are inserted into the slots.
請求項記載の回転電機の製造方法において、
少なくとも一部の前記松葉状導体の前記頭部の最小内側曲率半径rは、前記両脚部間のギャップ方向における前記脚部の厚さtに対して、0.43t〜0.55tの範囲に設定されることを特徴とする回転電機の製造方法。
In the manufacturing method of the rotary electric machine according to claim 6 ,
The minimum inner radius of curvature r of the head of at least a part of the pine needle conductor is set in a range of 0.43 t to 0.55 t with respect to the thickness t of the leg in the gap direction between the legs. The manufacturing method of the rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
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