JP4360024B2

JP4360024B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP4360024B2
Application number: JP2000291093A
Authority: JP
Inventors: 中人村田; 良樹丹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP2002101625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、界磁巻線静止型車両用交流発電機に関する。本発明の回転電機は、乗用車、トラック等に搭載される車両用交流発電機に好適に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
通常の車両用交流発電機では、界磁巻線を回転子の装備するため、一対のスリップリング及びブラシ及びブラシ保持構造からなる回転給電機構を必要とするが、近年の高速大出力化は回転給電機構内の摺接面の磨耗や発熱の増大を発生させ、更に磨耗粉が良導電性であるので、近接配置された整流器などに絶縁劣化を引き起こすという問題を派生させていた。回転給電機構を隔壁で囲覆することで摩耗粉の飛散を抑止することが一般的であるが、これは回転給電機構の冷却性を低下させるとともに、回転給電機構内への摩耗粉の堆積を生じさせて、ブラシ間の沿面放電を生じさせるという問題を派生させた。更にブラシやスリップリングは結局摩耗するために、長期使用のためにはいずれは面倒な交換作業も必要となる。
【０００３】
結局、従来の車両用交流発電機では、上記回転給電機構を廃して、寿命向上および信頼性の向上を図り、併せて部品点数を減らして構造を簡素化したいという要望が存在していた。
【０００４】
この問題の解決案として、フレームの端壁部に固定された静止継鉄部の先端部に界磁巻線を固定してなる界磁巻線静止型車両用交流発電機が知られていた。
【０００５】
けれども、この界磁巻線静止型車両用交流発電機では、冷却性に劣るために内部温度が異常に高温となってしまうために、従来の界磁巻線静止型車両用交流発電機では、回転子鉄心の反静止継鉄部側（静止継鉄部と反対側）の端壁部に固定した内扇ファンの他に、フレーム端壁部の外側に外扇ファンを追設して冷却性向上を図ることが提案されていた。ところが、実際に外扇式ファン付きの界磁巻線静止型車両用交流発電機を試験してみると、動力損失、騒音、全体体格の大幅な増大の割に内部温度低下効果が小さく、実用化は困難であった。
【０００６】
更に、上記した従来の界磁巻線静止型車両用交流発電機は、上記内部過熱問題のために電機子コイルの発熱余裕が小さいため電機子コイルの電流密度を大きく取れず、そのために出力が小さいという問題もあった。その結果、必要出力を得るためには、発電機の軸方向長又は径方向寸法又は回転数を増大せざるを得ないが、径又は回転数の増大は、本質的に一端支持される爪形磁極部に作用する遠心力の増大を招くために限界があり、軸方向寸法の増大もまた、本質的に一端支持される爪形磁極部の先端部に作用する起振力の増大を招くために限界があった。
【０００７】
結局、回転給電構造廃止による耐久性、信頼性の向上という優れた利点が魅力的であるにもかかわらず、通常の回転給電機構を備えた小型高出力の車両用交流発電機に体格、出力の二点で実用上対抗できる界磁巻線静止型ブラシレス車両用交流発電機を製作することは従来、不可能であると考えられていた。
【０００８】
なお、本出願人の発明になる特開平１１ー１５５２７０号公報は、Ｕ字状の多数のセグメント導体の先端をスロット嵌挿後に接合した電機子コイル（以下、セグメント導体接合型電機子コイルともいう）をもつ車両用交流発電機を提案している。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、体格増大を抑止しつつ冷却性、耐久性、信頼性に優れる界磁巻線静止型車両用交流発電機を実現することをその目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車両用交流発電機によれば、フロントフレームとリアフレームを有するフレームと、前記フレームの内周面に固定された固定子鉄心と、複数の相巻線により構成されて前記固定子鉄心に巻装された電機子コイルと、前記フロントフレームの端壁部に固定されて回転軸を囲む略筒状の静止継鉄部と、前記静止継鉄部の先端部に固定された界磁巻線と、前記回転軸に固定されて前記静止継鉄部とともに前記界磁巻線が形成する界磁束の磁路を形成する回転子鉄心と、前記静止継鉄部と反対側に位置して前記回転子鉄心の端面に固定された冷却ファンと、前記静止継鉄部と同じ側に位置して前記静止継鉄部側の前記電機子コイルのコイルエンドに近接して前記フロントフレームに貫設された前記冷却ファンが形成する冷却風の吹き出し窓と、前記リアフレームの外端面に固定されて前記電機子コイルの出力電圧を整流する整流器と、前記静止継鉄部と反対側に位置して前記整流器側の前記電機子コイルのコイルエンドに近接して前記リアフレームに貫設された前記冷却ファンが形成する冷却風の吹き出し窓と、前記整流器側から吸入した冷却風を前記冷却ファンへ導入する前記リアフレームに貫設された冷却風の吸入窓とを備え、
前記回転子鉄心は、前記静止継鉄部の内周面に対面する外周面部を有して前記回転軸に固定される回転継鉄部と、前記固定子鉄心の内周面と前記界磁巻線の外周面との間に形成される爪形磁極部収容隙間内にて前記回転継鉄部の一端から静止継鉄部側へ向けて周方向定ピッチでそれぞれ突設される複数の第１爪形磁極部と、前記静止継鉄部の外周面に対面する面を有するとともに各前記第１爪形磁極部の中間に位置して前記爪形磁極部収容隙間内を反静止継鉄部側へそれぞれ突設される複数の第２爪形磁極部と、前記第２爪形磁極部を前記第１爪形磁極部に固定する非磁性の支持部材とを有し、
前記電機子コイルは、前記固定子鉄心に形成される各スロットに一端側から挿通される断面略方形でＵ字形状の多数のセグメント導体の先端部のうち、互いに異なる前記スロットの異なる径方向位置から突出する前記セグメント導体の前記先端部同士を一対ずつ順次接続して形成されており、前記Ｕ字形状のセグメント導体の前記先端部は、前記静止継鉄部側に配置され、前記静止継鉄部側の前記電機子コイルのコイルエンドは、前記静止継鉄部と反対側に位置する前記電機子コイルのコイルエンドより前記先端部の分だけ軸方向に余分に延在しており、
前記冷却ファンは、前記回転軸の遠心方向に空気流を形成するとともに、前記回転軸方向にも空気流を形成する翼構造を有していることを特徴としている。
【００１１】
要するに、本構成は、上記したセグメント導体接合型電機子コイル構造と、上記した界磁巻線静止型界磁構造とを組み合わせ、反静止継鉄部側の冷却ファンが形成した冷却風を静止継鉄部側のコイルエンドまで誘因して、その冷却風を静止継鉄部側のコイルエンドの冷却に用いたものである。
【００１２】
この組み合わせを採用することにより、通常のブラシ付き回転電機と同程度の体格で、それに比較してきわめて耐久性、信頼性、冷却性に優れる界磁巻線静止型車両用交流発電機を実現することが初めて可能となった。
【００１３】
以下、更に説明する。
【００１４】
既に説明したように、界磁巻線静止型車両用交流発電機を実用化する上の最大の問題点は内部の過熱である。本発明者らの実験によれば、界磁巻線静止型車両用交流発電機において最も高温となる部位は、静止継鉄部側に位置する固定子コイルのコイルエンド部分であった。
【００１５】
これは次の理由によるものと考えられる。
【００１６】
車両用交流発電機における主要な発熱は、鉄損と銅損であるが、その中で高電流密度で大電流が流れる固定子コイルの発熱量が最も大きい。固定子コイルの２つのコイルエンドのうち、静止継鉄部がない側のコイルエンドは、その径内側に近接して設けられた冷却ファン（内扇ファン）から遠心方向へ高速に吹き出される冷却風により強く冷却され、温度上昇を許容範囲内に抑止することができる。次に、固定子鉄心のスロット内の固定子コイルの導体（スロット導体ともいう）の発生熱は、固定子コイルの熱伝導性が良好であるために上記反静止継鉄部側のコイルエンドにより冷却されたり、また一部は、固定子鉄心を通じてフレームに放散されたりするので、同じく、許容温度範囲内に抑止することができる。
【００１７】
ところが、固定子コイルの静止継鉄部側のコイルエンドは、低温の反静止継鉄部側のコイルエンドから遠く、かつ、静止継鉄部の存在のために近接配置された内扇ファンからの高速の冷却空気流も存在せず、フレームに伝熱冷却されることもないので、高温となる。結局、界磁巻線静止型車両用交流発電機では、静止継鉄部側のコイルエンド冷却が最大の問題であることがわかる。
【００１８】
このような状況に対し、本発明者らは、Ｕ字状導体順次接続により作成される上記セグメント導体接合型電機子コイルのコイルエンドは、多数の貫通孔を略径方向に一定ピッチでまんべんなくもち、その上、コイルエンドの各セグメント導体が一定ピッチで分散配置されているので、各セグメント導体間の間隔も一定かつ広間隔であるため、コイルエンドを貫通して軸方向又は径方向又は周方向、特に径方向に流れる冷却空気流の流体抵抗が従来のものに比較して格段に小さいという点に気がついた。実験によれば、セグメント導体接合型電機子コイルのコイルエンドの径方向流体抵抗は、従来の分布巻き電機子コイルのコイルエンドの流体抵抗の数分の一以下であった。
【００１９】
更に、上記セグメント導体接合型電機子コイルのコイルエンドでは、従来の分布巻き電機子コイルのコイルエンドのように、コイル導体すなわちセグメント導体が局部的に集中して冷却風が局部的に流れにくくなり、過熱が生じるということも一切生じない。
【００２０】
これらの結果、同一の冷却風の全圧に対して、セグメント導体接合型電機子コイルのコイルエンドのすべてのセグメント導体は従来の分布巻き電機子コイルのコイルエンドに比較して格段に高速の冷却風に接触することができ、全体的にも局部的にも良好に冷却されることができる。
【００２１】
すなわち、セグメント導体接合型電機子コイルを採用することにより、界磁巻線静止型車両用交流発電機の最大の問題である静止継鉄部側のコイルエンドの過熱問題を解決することができ、その結果として、分布巻き電機子コイルのコイルエンドをもつ従来の車両用交流発電機と比較して体格増大、出力低下を抑止しつつ、回転給電機構の廃止による作用効果を奏することができる。
【００２２】
更に、セグメント導体接合型電機子コイルは、スロット占積率の向上により断面積が大きいので、もともとコイルエンドの発熱自体がちいさく、上記コイルエンド発熱問題自体が軽減されるという利点も生じ、一層、界磁巻線静止型車両用交流発電機に有効である。
また、請求項１記載の車両用交流発電機によれば、前記フロントフレームには、前記静止継鉄部と同じ側に位置して前記静止継鉄部側の前記電機子コイルのコイルエンドに近接して前記フロントフレームに貫設された前記冷却ファンが形成する冷却風の吹き出し窓を備える。そして、前記リアフレームには、前記静止継鉄部と反対側に位置して前記整流器側の前記電機子コイルのコイルエンドに近接して前記リアフレームに貫設された前記冷却ファンが形成する冷却風の吹き出し窓と、前記整流器側から吸入した冷却風を前記冷却ファンへ導入する前記リアフレームに貫設された冷却風の吸入窓を備える。
さらに、前記冷却ファンは、前記回転軸の遠心方向に空気流を形成するとともに、前記回転軸方向にも空気流を形成する翼構造を有している。
すなわち、本構成によれば、回転子鉄心の反静止継鉄部側の端面に固定された冷却ファン（内扇ファン）が形成する冷却風を軸方向に送って静止継鉄部側のコイルエンドを冷却し、フロントフレームの上記吹き出し窓から加熱した冷却風を排出するので、外扇式ファンを用いることなく、静止継鉄部側のコイルエンドを良好に冷却して、その過熱を抑止することができる。
以下、更に説明する。
従来の分布巻き電機子コイルをもつ界磁巻線静止型車両用交流発電機では、回転給電機構が反静止継鉄部側に配置されているために、回転子鉄心の整流器側の端面に固定された冷却ファンは遠心ファンとされ、形成された冷却空気流は、整流器側のコイルエンドを冷却してただちに外部に排出される。これは、この回転給電機構から発生する摩耗粉が回転電機の内奥部に入り込むことを防止するためである。したがって、分布巻き電機子コイルをもつ車両用交流発電機では、整流器側の冷却ファンが反整流器側のコイルエンドを冷却することができなかった。従来の界磁巻線静止型ブラシレス回転電機では、上記した分布巻き電機子コイルのコイルエンドの冷却構造を踏襲しており、同様に、静止継鉄部側のコイルエンドを整流器側（すなわち反静止継鉄部側）の冷却ファン（内扇ファン）で冷却するというアイデアに到達していなかった。
これに対して、本発明者らは、界磁巻線静止型ブラシレス回転電機では、回転給電機構がないためその摩耗粉による回転電機の内部汚損が発生しないため、反静止継鉄部側の冷却ファン（内扇ファン）が形成した冷却風を、静止継鉄部側のコイルエンドにまで誘因しそれを冷却してもなんら問題を生じないということに気がついた。これにより、フレームの静止継鉄部側の端壁部の外側に大きくうるさい外扇式ファンを増設することなく、静止継鉄部側のコイルエンドを良好に冷却できる。
反静止継鉄部側の冷却ファン（内扇ファン）としては、遠心空気流を形成するとともに軸流空気流を形成する翼構造を与える。形成された冷却風の一部は、爪形磁極部間を通じて回転子鉄心の静止継鉄部側に達し、静止継鉄部側のコイルエンドを冷却して、フロントフレーム、好ましくはその周壁部に開口された吹き出し窓から外部に排出されることができる。
【００２３】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載の界磁巻線静止型ブラシレス回転電機において更に、相巻線の先端部は、前記リアフレームの端壁部を貫通して前記整流器の交流入力端子に螺子により締結されているので、接続信頼性の低下を防止しつつ、配線作業の簡素化および保守作業の簡素化を図ることができる。
【００２４】
以下、更に詳細に説明する。
【００２５】
従来の分布巻き電機子コイルを構成する各相巻線の両端からなる出力線は、フレームの端壁部を通じて軸方向外部に引き出されて整流器の端子台のターミナルにかしめ固定された後、はんだなどにより接合されていた。
【００２６】
これは、従来の分布巻き電機子コイルをもつ従来の車両用交流発電機では、上記説明したようにコイルエンドが小径導体の密集形状をもつため、運転時に高温となり、その結果、電機子コイルの先端部からなる出力線に熱膨張および熱収縮のストレス（以下、冷熱サイクルストレスという）が繰り返し作用するため、もし螺子締めなどにより整流器の端子台のターミナルに締結する場合には、上記冷熱サイクルストレスにより螺子締結部分が緩んで事故を生じる可能性があるからである。このため、車両用交流発電機の整流器を交換しようとすると、上記出力線とターミナルとのはんだ接合部を再処理するのが面倒であった。
【００２７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、上述したように、セグメント導体接合型電機子コイルのコイルエンド（反静止継鉄部側）が従来の分布巻き電機子コイルのコイルエンドに比較して格段に冷却性に富み、低温化できることに着目したものであり、電機子コイルを上述したセグメント導体接合型電機子コイルにより構成することにより、このセグメント導体接合型電機子コイルの先端部からなる出力線と整流器のターミナルとを螺子で締結するようにしたものである。
【００２８】
セグメント導体接合型電機子コイルを構成する上述したセグメント導体は、従来の分布巻き電機子コイルに比較して、上述したように、大断面積で電流密度を小さくできる他、コイルエンドの冷却性が格段に向上する他、出力線の冷熱サイクルによる熱膨張、熱収縮が小さく、かつ、出力線自体が太いため、出力線とターミナルとの接触面積を大きくできるため、出力線からターミナルへの放熱も大きく、その結果、螺子締結する場合でも、この螺子締結部に作用する熱ストレスが小さく、螺子部が緩むことがないことがわかった。
【００２９】
これにより、整流器の交換など、保守性を大幅に向上することができる。
【００３０】
請求項１記載の車両用交流発電機によれば、前記Ｕ字形状のセグメント導体の先端部は、前記静止継鉄部側に配置されるので、冷却が相対的に困難な静止継鉄部側のコイルエンドの温度を一層低下することができる。
【００３１】
更に説明する。Ｕ字形状のセグメント導体の先端部は、他のセグメント導体の先端部に接続するために、Ｕ字形状のセグメント導体のＵ字状曲がり部で構成される反静止継鉄部側のコイルエンドよりも表面積が大きくなり、冷却性能が大きい。したがって、この構成によれば、上述したように冷却問題が厳しい静止継鉄部側のコイルエンドをＵ字形状のセグメント導体の先端部で構成することにより、反静止継鉄部側のコイルエンドの過熱を更に良好に防止することができる。
【００３８】
請求項３記載の構成によれば請求項１記載の車両用交流発電機において更に、前記固定子鉄心のヨーク部に軸方向に貫設された軸方向冷却風路を有する。このようにすれば、静止継鉄部側のコイルエンドの冷却を一層良好に行うことができる。すなわち、反静止継鉄部側の冷却ファン（内扇ファン）により形成された冷却風の残部は、固定子鉄心を貫通する軸方向冷却風路を通じて静止継鉄部側のコイルエンドに良好に達することができる。
【００３９】
請求項４記載の構成によれば請求項１記載の車両用交流発電機において更に、前記固定子鉄心の外周面と前記フレームの内周面との間に軸方向に貫設された軸方向冷却風路を有する。このようにすれば、静止継鉄部側のコイルエンドの冷却を一層良好に行うことができる。すなわち、反静止継鉄部側の冷却ファン（内扇ファン）により形成された冷却風の残部は、固定子鉄心とフレームとの間を貫通する軸方向冷却風路を通じて静止継鉄部側のコイルエンドに良好に達することができる。
【００４０】
【発明の実施形態】
本発明の好適な態様を以下の実施例を参照して詳細に説明する。
【００４１】
【実施例１】
本発明を適用した車両用交流発電機の一実施例を図面を参照して以下に説明する。
【００４２】
（全体構成）
１はフレーム、２は固定子、３は回転軸、４は静止継鉄部、５は界磁巻線、６は回転子鉄心、７は電機子コイル、８はプーリー側の軸受け、９はリヤ側の軸受け、１０ａは整流器である。
【００４３】
固定子２は、フレーム１の内周面に固定された固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１に巻装された電機子コイル７とからなる。電機子コイル７はフロント側のコイルエンド７１とリア側のコイルエンド７２を有している。
【００４４】
回転軸３は、フレーム１の両端壁部１１、１２に軸受け８、９を介して回転自在に支承されている。回転軸３には、フレーム１の前端壁部１１の外側に位置して図示しないプーリを装備している。
【００４５】
静止継鉄部４は、ボルト４１によりフレーム１のプーリー側の前端壁部１１に締結、固定されて回転軸３を囲む略筒状の軟鉄心からなる。
【００４６】
界磁巻線５は、静止継鉄部４の軸方向先端部の外周面を凹設してなる環状溝部に巻装されている。
【００４７】
回転子鉄心６は、回転軸３に固定されて静止継鉄部４とともに界磁巻線５が形成する界磁束の磁路を形成している。回転子鉄心６は、軸方向に互いに密着して回転軸に固定される一対の回転継鉄部６１、６２と、回転継鉄部６２と一体に形成された複数の第１爪形磁極部６３と、複数の第２爪形磁極部６４と、非磁性でリング状の支持部材６５とからなる。支持部材６５は、第１爪形磁極部６３と第２爪形磁極部６４とを一体化するための非磁性金属リングからなる。
【００４８】
回転継鉄部６１は、外周面が静止継鉄部４の内周面に小ギャップを挟んで対面する円筒状軟鉄心からなる。
【００４９】
回転継鉄部６２は、回転継鉄部６１と同様に静止継鉄部４の内周面に小ギャップを挟んで対面する円筒状軟鉄心からなるコア部６２１と、このコア部６２１の後端部に形成されて前記静止継鉄部４の内周面より径大に形成された円筒状軟鉄心からなるコア部６２２とを有する。
【００５０】
各第１爪形磁極部６３は、軟磁性を有し、コア部６２２の外周から固定子鉄心２１の内周面と界磁巻線５の外周面との間に形成される爪形磁極部収容隙間内へ軸方向に延在している。各第１爪形磁極部６３は、周方向定ピッチで配置されている。各第１爪形磁極部６３は、径外側に近接する電機子コイル７のリア側のコイルエンド７２よりも軸方向内側に奥まって形成されているとともに、冷却空気流を軸方向静止継鉄部側および遠心側へ付勢する冷却ファン１０を装備している。
【００５１】
各第２爪形磁極部６４は、軟磁性を有し、静止継鉄部４の外周面に小ギャップを挟んで対面するとともに各第１爪形磁極部６３の周方向中間に位置して上記爪形磁極部収容隙間内へ軸方向に延在している。各第２爪形磁極部６４は、周方向定ピッチで配置されている。更に、第２爪形磁極部６４は、固定子鉄心２１の径内側に位置する有効磁極部６４１と、この有効磁極部６４１から電機子コイル７のフロント側のコイルエンド７１の軸方向先端よりも軸方向に突出する張り出し部６４２とからなる。
【００５２】
張り出し部６４２は、界磁束の磁路を兼ねる翼部６４３を有している。また、張り出し部６４２は、静止継鉄部４の外周面に小ギャップを挟んで対面するとともに各翼部６４３を一体化する筒部６４４を有している。この筒部６４４は、磁束漏洩を防止するために、第１爪形磁極部６３の先端部から離れて形成されている。筒部６４４を省略してもよい。
【００５３】
フレーム１は、コイルエンド７１の外周側に近接して開口されたる空気吹き出し孔１３と、リヤ側の端壁部に設けられた図示しない空気吸入口とを有している。
【００５４】
フロント側の軸受け８の外輪８１の後端面は、静止継鉄部４の前端面に当接している。
【００５５】
（電機子コイル７の構造）
本実施例で採用した電機子コイル７について図２、図３を参照して説明する。
【００５６】
この電機子コイル７は、既述したセグメント導体接合型電機子コイルであって、２本の直線導体部７００とそれらの両一端部とを連ねる湾曲部７０１とをもつＵ字状導体７０２を多数用い、Ｕ字状導体７０２の一対の直線導体部７００，７００をそれぞれ規定の２つのスロットの径方向に異なる位置に挿入し、スロットの両側の部分を周方向に斜行させて必要な周方向スパンを稼ぎ、直線導体部７００の先端部７０４を異なるＵ字状導体同士順次接合してなる。
【００５７】
このセグメント導体接合型電機子コイルの作製、組み付け方法自体は、本出願人出願の前記公開特許公報に詳しいので、これ以上の説明は省略する。
【００５８】
図２はこのセグメント導体接合型電機子コイル７を径内側へみた展開図であり、図３はその接合側のコイルエンド（この実施例ではフロント側のコイルエンド）７１を示す斜視図である。
【００５９】
図２、図３からわかるように、このセグメント導体接合型電機子コイルのフロント側のコイルエンド７１は各Ｕ字状導体７０２の直線導体部７００が互いに平行に斜行するので、極めて多数の菱形の通風路１０００がフロント側のコイルエンド７１内に均等ピッチで径方向に生じる。また、Ｕ字状導体７０２の直線導体部７００の先端部７０４は上記接合のために軸方向にそれぞれ延在するので、各先端部７０４の間に軸方向に長い径方向通風路１００１が形成される。更に、各Ｕ字状導体７０２は、周方向又は軸方向に重なることがないので、もし径方向又は略軸方向への通風を行えば、極めて小さい流体抵抗損失ですべてのＵ字状導体７０２を良好に冷却することができる。
【００６０】
なお、図３では１スロットに４本の導体を嵌挿したが、１スロット当たりの導体数を更に増大しても径方向通風路や略軸方向通風路は同様に確保される。
【００６１】
（動作説明）
回転子鉄心６を回転させ、界磁巻線５に通電することにより、電機子コイル７は発電し、この発電電力は電機子コイル７の先端部からなる出力線１００を通じて整流器１０ａに送られて整流され、外部に送電される。
【００６２】
冷却ファン（内扇ファン）１０は、リヤカバー２００とリヤフレーム１２との間の隙間や、リヤカバー２００に設けた孔から部品室Ｓ内に吸入され、更に部品室Ｓからリヤフレーム１２の孔（図示せず）を通じてフレーム１内に吸入して、軸方向および遠心方向に付勢する。付勢された冷却空気流の軸方向成分は、主として爪形磁極部６３間、６４間の周方向隙間を通じて静止継鉄部４側へ流れ、静止継鉄部４側のコイルエンド７１を冷却しつつ、フロントフレーム１１に設けた窓１３から外部に排出される。付勢された冷却空気流の遠心方向成分は、反静止継鉄部４側のコイルエンド７２を冷却しつつ、フロントフレーム１１に設けた小窓１４から外部に排出される。
【００６３】
【実施例２】
他の実施例を図４、図５を参照して以下に説明する。図４は固定子２の部分径方向模式断面図、図５は図４の固定子の部分軸方向模式断面図である。Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は固定子鉄心２１の同一スロットに径方向に重ねて挿入された平角線からなる電機子コイルのスロット導体である。
【００６４】
この実施例は、実施例１において、静止継鉄部側のコイルエンド７１の冷却性向上のために、固定子鉄心２１の外周面に軸方向にスロット数と同数の軸方向溝２１０を軸方向に設けたものである。ただし、図５に示すように、反静止継鉄部側の吹き出し孔１４は省略され、窓１３ａはフロントフレーム１１の前端壁部に開口されている。
【００６５】
このようにすれば、冷却ファン（内扇ファン）１０から遠心方向へでた冷却風は、リヤ側のコイルエンド７２を冷却しつつ径方向に流れた後、この軸方向溝２１０を軸方向に流れてフロント側のコイルエンド７１の外周側に達し、コイルエンド７１を径内側あるいは前方へ流れてコイルエンド７１を冷却しつつ窓１３ａから外部に排出される。
【００６６】
これにより、コイルエンド７１の冷却風量を増大してその過熱防止効果を一層向上することができる。
【００６７】
なお、軸方向溝２１０の代わりに、固定子鉄心２１に軸方向に設けた貫通孔により、冷却風を軸方向に移動することもできる。この場合、この貫通孔は固定子鉄心２１のティースと同一軸方向位置に設けることが好ましい。これにより固定子鉄心２１の冷却性も向上する。
【００６８】
【実施例３】
他の実施例を図６を参照して以下に説明する。
【００６９】
（整流器１０ａの構成）
整流器１０ａは、リヤフレーム１２の後端壁から突出するボルト２１ａにナット２１ｂにより締結されている。整流器１０ａは、電機子コイル７の出力電圧を全波整流する図略のダイオード素子群と、このダイオード素子群のうちの＋側ダイオ−ド素子（ハイサイド側ダイオード）を冷却する＋側冷却フィン２２００と、このダイオード素子群のうちの−側ダイオ−ド素子（ローサイド側のダイオード）を冷却する−側冷却フィン２３００と、電気絶縁部品であるインシュレータ２７と、端子台２５とを有している。
【００７０】
ボルト２１ａには、リヤフレーム１２の後端面側から順に、−側冷却フィン２３００、インシュレータ２７の中間インシュレータ２７ａ、＋側冷却フィン２２００、ターミナル２４を有する端子台２５の順に嵌着され、皿ワッシャ２１ｄ、ワッシャ２１ｃ、ナット２１ｂにより締結固定されている。
【００７１】
上記ダイオード素子群は、周知の三相全波整流回路を構成する＋側ダイオ−ド素子（ハイサイド側ダイオード）及び−側ダイオ−ド素子（ローサイド側のダイオード）を３対有するが、更に中性点整流用のダイオード対を追加してもよい。上記ハイサイド側のダイオードのカソードは、＋側冷却フィン２２００に固定され、上記ローサイド側のダイオードのアノードは、−側冷却フィン２３００に固定されている。ハイサイド側のダイオードのアノード及びローサイド側のダイオードのカソードはターミナル２４を通じて電機子コイル７の三相の出力線３１００に個別に接続されている。ターミナル２４の一部は、端子台２５に埋設されている。
【００７２】
インシュレータ２７は、中間インシュレータ２７ａと出力線インシュレータ２７ｂとからなる電気絶縁性樹脂品である。中間インシュレータ２７ａは、略平板形状を有し、＋側冷却フィン２２００と−側冷却フィン２３００との間に介設されてそれらを絶縁分離している。出力線インシュレータ２７ｂは、中間インシュレータ２７ａの径方向周縁部から軸方向前方へ延設されてフレーム２の貫通孔に挿通された筒状部材であり、軸方向に設けられた貫通孔を有している。電機子コイル７の出力線３１００は、この出力線インシュレータ２７ｂ内を貫通し、フレーム２から電気絶縁されている。出力線３１００は、出力線インシュレータ２７ｂの上記貫通孔から軸方向後方に突出している。
【００７３】
（ターミナル２４の構成）
端子台２５には、出力線３１００の本数に応じた本数、すなわち三相電機子コイルでは３ないし４本のターミナル２４が設けられ、具体的には各ターミナル２４の略中央部が端子台２５に互いに電気絶縁されつつ埋設されている。
【００７４】
各ターミナル２４の一端部はハイサイド側のダイオードのアノード及びローサイド側のダイオードのカソードに接続され、各ターミナル２４の他端部には図示しない雌ねじ孔２４０が設けられ、この雌ねじ孔２４０にねじ３１０１を締結することにより、出力線３１００がターミナル２４に分離可能に締結されている。３１０２はワッシャである。
【００７５】
ターミナル２４および出力線３１００の先端部の形状を図７、図８に示す。
【００７６】
平角銅線からなる出力線３１００は、一対ずつ互いに密着してターミナル２４まで引き出され、両出力線３１００の先端部を互いに向かい合う半円形状の曲がり部３２００を有している。ターミナル２４の周縁には、これら一対の曲がり部３２００の移動を規制するリブ２４１をもち、ターミナル２４の雌ねじ孔にねじ３１０１を螺入することにより、出力線３１００はターミナル２４の雌ねじ孔にねじ３１０１４に強固に締結される。
【００７７】
（変形態様）
図９は、出力線３１００の変形態様を示す。この態様では、一対の出力線３１００はアルミ製の圧着端子４０００を有している。この圧着端子４０００の基端部は出力線３１００の先端部にかしめ固定された後、更にはんだ付けされ、圧着端子４０００の先端部はターミナル２４にねじ３１０１で締結されている。
【００７８】
（変形態様）
図１０は、整流器１０ａの変形態様を示す。この態様では、整流器１０ａは、端子台２５、＋冷却フィン２２００、スペーサ２７０，ー冷却フィン２３００の順に締結されている点が、実施例３の整流器と異なっている。
【００７９】
出力線３１００とターミナル２４の他端部との結線手順の詳細を以下に説明する。ただし、ここでは、電機子コイル７はデルタ接続タイプであるとする。
【００８０】
三相の電機子コイル７はＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルで構成されるとする。Ｕ相コイルの巻終り部分とＶ相コイルの巻始め部分を第一相の出力線３１００のペアとして第一のターミナル２４に締結し、Ｖ相コイルの巻終り部分とＷ相コイルの巻始め部分も第二相の出力線３１００のペアとして第二のターミナル２４に締結し、Ｗ相コイルの巻終り部分とＵ相コイルの巻始め部分も第三相の出力線３１００のペアとして第三のターミナル２４に締結する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の車両用交流発電機の軸方向断面図である。
【図２】図１の固定子の部分平面図である。
【図３】図１の固定子の静止継鉄部側のコイルエンドを示す斜視図である。
【図４】実施例２の固定子鉄心を示す部分断面図である。
【図５】図４の固定子鉄心を有する車両用交流発電機の他の実施例を示す部分断面図である。
【図６】実施例３の整流器を示す部分断面図である。
【図７】実施例３の出力線とターミナルとの締結状態を示す部分平面図である。
【図８】実施例３の出力線とターミナルとの締結状態を示す部分断面図である。
【図９】図７の出力線の変形態様を示す部分平面図である。
【図１０】実施例３の整流器の変形態様を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１フロントフレーム（フレーム）
２固定子
４静止継鉄部
５界磁コイル
７電機子コイル
１１フロントフレーム（フレーム）
１２リアフレーム（フレーム）

Claims

フロントフレームとリアフレームを有するフレームと、
前記フレームの内周面に固定された固定子鉄心と、
複数の相巻線により構成されて前記固定子鉄心に巻装された電機子コイルと、
前記フロントフレームの端壁部に固定されて回転軸を囲む略筒状の静止継鉄部と、
前記静止継鉄部の先端部に固定された界磁巻線と、
前記回転軸に固定されて前記静止継鉄部とともに前記界磁巻線が形成する界磁束の磁路を形成する回転子鉄心と、
前記静止継鉄部と反対側に位置して前記回転子鉄心の端面に固定された冷却ファンと、
前記静止継鉄部と同じ側に位置して前記静止継鉄部側の前記電機子コイルのコイルエンドに近接して前記フロントフレームに貫設された前記冷却ファンが形成する冷却風の吹き出し窓と、
前記リアフレームの外端面に固定されて前記電機子コイルの出力電圧を整流する整流器と、
前記静止継鉄部と反対側に位置して前記整流器側の前記電機子コイルのコイルエンドに近接して前記リアフレームに貫設された前記冷却ファンが形成する冷却風の吹き出し窓と、
前記整流器側から吸入した冷却風を前記冷却ファンへ導入する前記リアフレームに貫設された冷却風の吸入窓と、
を備え、
前記回転子鉄心は、
前記静止継鉄部の内周面に対面する外周面部を有して前記回転軸に固定される回転継鉄部と、前記固定子鉄心の内周面と前記界磁巻線の外周面との間に形成される爪形磁極部収容隙間内にて前記回転継鉄部の一端から静止継鉄部側へ向けて周方向定ピッチでそれぞれ突設される複数の第１爪形磁極部と、前記静止継鉄部の外周面に対面する面を有するとともに各前記第１爪形磁極部の中間に位置して前記爪形磁極部収容隙間内を反静止継鉄部側へそれぞれ突設される複数の第２爪形磁極部と、前記第２爪形磁極部を前記第１爪形磁極部に固定する非磁性の支持部材とを有し、
前記電機子コイルは、
前記固定子鉄心に形成される各スロットに一端側から挿通される断面略方形でＵ字形状の多数のセグメント導体の先端部のうち、互いに異なる前記スロットの異なる径方向位置から突出する前記セグメント導体の前記先端部同士を一対ずつ順次接続して形成されており、前記Ｕ字形状のセグメント導体の前記先端部は、前記静止継鉄部側に配置され、前記静止継鉄部側の前記電機子コイルのコイルエンドは、前記静止継鉄部と反対側に位置する前記電機子コイルのコイルエンドより前記先端部の分だけ軸方向に余分に延在しており、
前記冷却ファンは、
前記回転軸の遠心方向に空気流を形成するとともに、前記回転軸方向にも空気流を形成する翼構造を有していることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記相巻線の先端部は、前記リアフレームの端壁部を貫通して前記整流器の交流入力端子に螺子により締結されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記固定子鉄心のヨーク部に軸方向に貫設された軸方向冷却風路を有することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記固定子鉄心の外周面と前記フレームの内周面との間に軸方向に貫設された軸方向冷却風路を有することを特徴とする車両用交流発電機。