JP4362145B2 - 交流発電機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば乗用車、トラック等の乗り物に搭載される車両用交流発電機に関し、特にその固定子の固定子巻線に関するものである。

図１５は従来の車両用交流発電機の断面図である。
車両用交流発電機は、ランドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３内にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着されて構成されている。
シャフト６は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２に回転可能に支持されている。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介してシャフト６に伝達できるようになっている。
回転子７に電流を供給するスリップリング９がシャフト６の他端部に固着され、一対のブラシ１０がこのスリップリング９に摺接するようにケース３内に配設されたブラシホルダ１１に収納されている。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がブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシク１７に接着されている。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整流器１２がケース３内に装着されている。

回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆うように設けられ、回転子コイル１３で発生された磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１とから構成される。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ爪形状の爪状磁極２２、２３が外周縁に周方向に等角ピッチで複数突設され、爪状磁極２２、２３をかみ合わせるように対向してシャフト６に固着されている。さらに、遠心ファン５が回転子７の軸線方向の両端面に固着されている。

固定子８は、固定子鉄心１５と、この固定子鉄心１５に導線を巻回してなり、回転子７の回転に伴い、回転子７からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻線１６とから構成されている。

次に、固定子巻線１６の構造について図１６の巻線図を用いて説明する。
固定子巻線１６は、ａ相固定子巻線部１６ａ、ｂ相固定子巻線部及びｃ相固定子巻線部から構成されている。ａ相固定子巻線部１６ａ、ｂ相固定子巻線部及びｃ相固定子巻線部は互いに１スロット１５ａずつずれて配置され、かつ星型結線されている。
図１６はａ相固定子巻線部１６ａの巻線図であり、ｂ相固定子巻線部、ｃ相固定子巻線図は示されていない。なお、この図では図中、実線はリヤブラケット２側の導線（後述する導体セグメントの連結部である。）を示し、点線はフロントブラケット１側の導線（後述する導体セグメントのつなぎ部である。）を示している。

ａ相固定子巻線部１６ａは、第１及び第２巻線部５４、５５を備えている。ａ相口出線１００に接続された第１巻線部５４は、スロット番号が１番でスロット１５ａ内の外周側から２番目（以後、外周側から１番目は１番地、２番目は２番地、３番目は３番地、４番目は４番地と呼ぶ。）を始点として、反時計方向に延びてフロントブラケット１側からスロット番号４の１番地のスロット１５ａ内に入る。そして、リヤブラケット２側から時計方向に延びてスロット番号４の４番地のスロット１５ａ内に入り、フロントブラケット１側に出る。次に、反時計方向に延びてフロントブラケット１側からスロット番号４の３番地のスロット１５ａ内に入り、リヤブラケット１側に出る。その後、反時計方向に延びてスロット番号７の２番地のスロット１５ａ内に入り、フロントブラケット１側に出る。

このように、各スロット１５ａ内の第１層目である１番地からリヤブラケット２側に導出された導線は３スロット時計方向に離れたスロット１５ａ内の第４層目である４番地にフロントブラケット１側に向けて入る。また、各スロット１５ａ内の第３層目である３番地からリヤブラケット２側に導出された導線は３スロット反時計方向に離れたスロット１５ａ内の第２層目である２番地にフロントブラケット１側に向けて入る。
そして、最後にはスロット番号３４の第３層目である３番地からリヤブラケット２側に出た導線が反時計方向に延びてスロット番号１の第１層目の１番地に到達し、ここが第１巻線部５４の終点となる。

第１巻線部５４の終点は第２巻線部５５の始点でもあり、この第２巻線部５５は、時計方向に延びてフロントブラケット１側からスロット番号３４の第２層目である２番地のスロット１５ａ内に入る。引き続きリヤブラケット２側から導出された導線は、リヤブラケット２側から時計方向に延びてスロット番号３１の第３層目である３番地のスロット１５ａ内に入り、フロントブラケット１側に出る。次に、時計方向に延びてフロントブラケット１側からスロット番号２８の４番地のスロット１５ａ内に入り、リヤブラケット１側に出る。その後、反時計方向に延びてスロット番号３１の１番地のスロット１５ａ内に入り、フロントブラケット１側に出る。この導線は時計方向に延びてスロット番号２８の２番地のスロット１５ａ内に入る。

このようにして、各スロット１５ａ内の４番地からリアブラケット２側に導出された導線は３スロット反時計方向に離れたスロット１５ａ内の１番地にフロントブラケット１側に向けて入る。また、各スロット１５ａ内の２番地からリヤブラケット２側に導出された導線は３スロット時計方向に離れたスロット１５ａ内の３番地にフロントブラケット１側に向けて入る。
そして、最後にはスロット番号１の３番地からフロントブラケット１側に出た導線は時計方向に延びてスロット番号３４の４番地に到達し、ここが第２巻線部５５の終点となる。この終点には中性点引き出し線１０１が接続されている。

このように、ａ相固定子巻線部１６ａでは、ａ相口出し線１００に接続された第１巻線部５４は、３スロットおきに、複数箇所で時計方向に向きを変えながら、全体として反時計方向に１周回し、引き続き第２巻線部５５は、３スロットおきに、複数箇所で反時計方向に向きを変えながら、全体として時計方向に１周回し、４ターンのａ相固定子巻線部１６ａが構成されている。
なお、ｂ相固定子巻線部及びｃ相固定子巻線部については、ａ相固定子巻線部と同様であり、その説明は省略する。

上記構成の３相固定子巻線１６は、図１７に示した多数の短尺の導体セグメント５０を接合して形成される。
導線の構成要素である導体セグメント５０は、絶縁被覆された断面丸形状の銅線材を略Ｕ字状に成形したもので、スロット１５ａ内に収まる一対の直線部５１ａ、５１ｂと、直線部５１ａ、５１ｂ同士を連結した連結部５２と、直線部５１ａ、５１ｂの先端部に設けられ両開きして隣接した導体セグメント５０同士をつなぐつなぎ部５３ａ、５３ｂとから構成されている。

次に、導体セグメント５０を用いてａ相固定子巻線部１６ａを形成する手順について説明する。
まず、図１６に示すように、所定のスロット番号及び番地に、導体セグメント５０の一方の直線部５１ａ及び３スロット離れた他方の直線部５１ｂをリヤブラケット２側から挿入し、各スロット１５ａ内では、導体セグメント５０の直線部５１ａ、５１ｂが径方向に１列に４本並んで配列される。

その後、フロントブラケット１側では、図１６の巻線図の点線で示すように、フロントブラケット１側に直線部５１ａから延出されたつなぎ部５３ａと、３スロット離れた直線部５１ｂから延出されたつなぎ部５３ｂとを接合し、４ターンのａ相固定子巻線部１６ａを形成する。なお、図１６の点線から分かるように、スロット１５ａ内の、第１層目及び第３層目からフロントブラケット１側にそれぞれ延出された導体セグメント５０のつなぎ部５３ａは時計方向に３スロット離れたスロット１５ａ内の、第２層目及び第４層目からフロントブラケット１側にそれぞれ延出された導体セグメント５０のつなぎ部５３ｂとそれぞれフロントブラケット１側で接合されている。

導体セグメント５０のつなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部同士は、曲げ工程のし易さから、導体セグメント５０が挿入されている２つのスロット１５ａ間のほぼ真ん中の位置で径方向に重ね合わされ、クランプ２９が巻き付けられた後、半田溶接されている。内周側のつなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部同士の接続部である内周側接続部５６と、外周側のつなぎ部５３ａ、５３ｂ同士の接続部である外周側接続部５７とは、図１８及び図１９に示されるように、径方向に１列に並んで配置されている。

同様にして、４ターンのｂ相固定子巻線部、ｃ相固定子巻線部が形成され、その後それぞれの各相固定子巻線部は星型結線されて３相固定子巻線１６が形成される。

このように構成された車両用交流発電機では、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ１０及びスリップリング９を介して回転子コイル１３に供給され、磁束が発生される。この磁束により、一方のポールコア２０の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、他方のポールコア２１の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルト及びプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、固定子巻線１６に回転磁界が与えられ、固定子巻線１６に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大きさがレギュレータ１８により調整され、バッテリに充電される。

車両用交流発電機においては、回転子コイル１３、固定子巻線１６、整流器１２及びレギュレータ１８は、発電中、常に発熱している。そこで、発電により発生する熱を冷却するために、吸気孔１ａ、２ａ及び排気孔１ｂ、２ｂがフロントブラケット１及びリヤブラケット２に設けられている。
そして、図１５中一点鎖線で示されるように、リヤ側においては、遠心ファン５の回転により、外気が整流器１２のヒートシンク１９及びレギュレータ１８のヒートシンク１７にそれぞれ対向して設けられた吸気孔２ａを通じて吸い込まれて整流器１２及びレギュレータ１８を冷却し、その後遠心ファン５により遠心方向に曲げられて固定子巻線１６のリヤ側のコイルエンド１６ｂを冷却し、排気孔２ｂより外部に排出される。

一方、フロントブラケット１側においては、遠心ファン５の回転により、外気が吸気孔１ａから軸方向に吸い込まれ、その後遠心ファン５により遠心方向に曲げられて固定子巻線１６のフロント側のコイルエンド１６ａを冷却し、排気孔１ｂより外部に排出される。
ここで、固定子巻線１６は、発熱度合いが高く、高温度となるとその出力特性が低下してしまうことから、そのコイルエンド１６ｂを遠心ファン５と排気孔１ｂ、２ｂとの間に位置させ、確実に冷却できるように構成されている。

なお、特許文献１には、前述した車両用交流発電機に関連した車両用交流発電機が記載されている。

特開平１１−１９１９４６号公報

上記構成の車両用交流発電機では、内周側接続部５６と外周側接続部５７とが径方向に近接しており、つなぎ部５３ａ、５３ｂ同士をクランプ２９で巻き付けるのが困難となり、かつ半田が隣接する内周側接続部５６、外周側接続部５７に乗り上げ易くなり、接続作業性及び歩留まりを低下させるという問題点があった。
また、内周側接続部５６と外周側接続部５７とが径方向に一列に配列されているので、遠心ファン５から吐出された冷却風が外周側接続部５７に衝突しにくく、外周側の導体セグメント５０の温度が上昇して外周側接続部５７の半田が溶融滴下し、隣接した他の導体セグメント５０と短絡するという問題点もあった。
また、車両用交流発電機は車両の中で最も振動の大きいエンジンに取り付けられるので、内周側接続部５６と外周側接続部５７とが振動により接触して短絡するという問題点もあった。

また、導体セグメント５０のつなぎ部５３ａ、５３ｂ同士の接合が半田付けに代えて例えばＴＩＧ溶接で行われる場合においても、内周側接続部５６と外周側接続部５７とが径方向に近接しているので、一方の接続部の溶接時に隣接した他方の接続部を同時に溶接して互いに接続されてしまい、接合作業性及び歩留まりが低下してしまうという問題点もあった。
このＴＩＧ溶接による接続においては、図２１及び図２２に示されるように、銅製の挟み込み治具４０を一直線に並べ、挟み込み治具４０の先端部同士を突き合わせて導体セグメント５０を保持し、溶接時の発熱を挟み込み治具４０を介して放熱用治具４１に伝達させて放熱するようにしていたが、挟み込み治具４０と導体セグメント５０との接触面積が小さいので、溶接時の接続部５６、５７での熱が十分に放熱できず、接続部５６、５７近傍のつなぎ部５３ａ、５３ｂまでも皮膜焼けが発生して導体セグメント５０同士の良好な絶縁状態が得られないという問題点もあった。
また、治具４０は一列に並んだ接続部５６、５７を纏めて保持しているので、保持性が不確実で、ＴＩＧ溶接が不安定になるという問題点もあった。
また、治具４０は軟質の銅で構成されており、この先細の治具４０同士が当接しているので、破損し易く、治具４０の寿命が極端に悪いという問題点もあった。

また、絶縁用ワニスを接続部５６、５７に塗布した場合、ワニスが近接している接続部５６、５７に跨って塗布されてしまい、冷却風の通路を塞ぐこととなって騒音や固定子巻線１６の冷却性が悪化してしまうという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、コイルエンドでの短絡を防止することができるとともに、固定子巻線の冷却性が向上し、かつ騒音を低減することができる交流発電機を得ることを目的とする。

この発明に係る交流発電機では、回転方向に沿ってＮ極、Ｓ極を交互に形成する回転子と、この回転子を囲った固定子鉄心及びこの固定子鉄心の軸線方向に延び、かつ周方向に所定ピッチで複数形成されたスロットに装着された多相固定子巻線とを有し、前記多相固定子巻線は、前記固定子鉄心の端面の前記スロット外において、前記スロット内の第１層目及び第３層目から延出した第１の導線部の軸線方向に延びた先端部と、周方向に所定スロット数離れたスロット内の第２層目及び第４層目から延出された第２の導線部の軸線方向に延びた先端部とが、それぞれ接続された複数の接続部を有し、かつ接続部が周方向に複数列に配列されたコイルエンドが形成されている交流発電機であって、
各接続部はそれぞれ周方向にずれて設けられており、前記固定子鉄心の内周側にある各内周側接続部同士は同じ高さであり、また前記固定子鉄心の外周側にある各外周側接続部同士は同じ高さであり、また、各前記内周側接続部と前記固定子鉄心の端面との間の距離と、各前記外周側接続部と前記固定子鉄心の端面との間の距離とは、異なり、第１のスロット内の第１層目から延出した前記第１の導線部の先端部と第２のスロット内の第２層目から延出された前記第２の導線部の先端部とが接続された外周側接続部と、前記第１のスロット内の第３層目から延出した前記第１の導線部の先端部と前記第２のスロット内の第４層目から延出された前記第２の導線部の先端部とが接続された内周側接続部とは１／２スロット分離れており、前記第１の導線部、前記第２の導線部及び前記接続部は、一連の導線で構成されている。

この発明に係る交流発電機は、コイルエンドでの短絡を防止することができるとともに、固定子巻線の冷却性が向上し、かつ騒音を低減することができる。

この発明の参考例１の車両用交流発電機の固定子の要部を示す斜視図である。 図１の固定子を接続部側から視たときの固定子鉄心及び接続部を示す平面図である。 図２の要部拡大図である。 この発明の参考例２の車両用交流発電機の固定子の要部を示す斜視図である。 この発明の参考例３の車両用交流発電機の固定子の要部を示す斜視図である。 この発明の参考例４の車両用交流発電機の固定子を接続部から視たときの固定子鉄心及び接続部を示す平面図である。 接続部をＴＩＧ溶接で形成するときの説明図である。 図７の側断面図である。 この発明の参考例５の車両用交流発電機の固定子を接続部から視たときの固定子鉄心及び接続部を示す平面図である。 図９の接続部をＴＩＧ溶接で形成するときの説明図である。 図１０の側断面図である。 この発明の参考例６の車両用交流発電機の巻線図である。 図１２の固定子の要部斜視図である。 この発明の実施の形態１の車両用交流発電機の固定子の要部斜視図である。 従来の車両用交流発電機の断面図である。 図１５の車両用交流発電機の巻線図である。 図１５の固定子をリヤブラケット側から視たときの要部斜視図である。 図１５の固定子をフロントブラケット側から視たときの要部斜視図である。 図１５の固定子をフロントブラケット側から視たときの接続部及び固定子鉄心を示す平面図である。 図１９の要部拡大図である。 ＴＩＧ溶接で接続部を形成するときの説明図である。 図２１の側断面図である。

次に、この発明の実施の形態について図について説明するが、以下の説明では、従来のものと同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
参考例１．
図１はこの発明の参考例１に係る車両用交流発電機の固定子３０の要部を示す斜視図、図２は図１の固定子３０をフロントブラケット１側（接続部側）から視たときの固定子鉄心及び接続部を示す平面図、図３は図２の要部拡大図である。
図１において、固定子鉄心１５は、円筒状に成形され、溝方向を軸線方向とするスロット１５ａが内周側に開口するようにして周方向に等角ピッチで３６個形成されている。
固定子巻線３２は、絶縁被覆された銅線を略Ｕ字状に成形してなる複数の導体セグメント５０から構成されており、固定子鉄心１５の各スロット１５ａに図１５の巻線図に示したように装着されている。

ここで、導体セグメント５０は、例えば図１６においてスロット番号１９のスロット１５ａ内の２番地からフロントブラケット１側に延出したつなぎ部５３ａの長さが、３スロット数離れたスロット番号２２のスロット１５ａ内の１番地からフロントブラケット１側に延出したつなぎ部５３ｂの長さよりも若干長く、またスロット番号１９のスロット１５ａ内の４番地からフロントブラケット１側に延出したつなぎ部５３ａの長さが、スロット番号２２の３番地からフロントブラケット１側に延出したつなぎ部５３ｂの長さよりも若干短く成形されている。

このように、Ｕ字形状の導体セグメント５０は左右のつなぎ部５３ａ、５３ｂの長さを違えることで、つなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部の半田接合された内周側接続部３２ａと外周側接続部３２ｂとが、図２及び図３に示されるように、周方向に１／２スロットずれて配置された構成を実現している。ここでは、１スロット１５ａ数は３６で、スロット１５ａ間の間隔は１０°であり、内周側接続部３２ａと外周側接続部３２ｂとはスロット１５ａ間の間隔角度の１/２の５°ずれている。

上記構成の車両用交流発電機では、先ず、各導体セグメント５０のつなぎ部５３ａ、５３ｂをリヤブラケット２側から図１６に示したように所定のスロット１５ａにそれぞれ挿入してフロントブラケット１側に突出させ、その後、周方向に互いに離れるように折曲させた後、その先端部同士を径方向に重ね合わせる。このとき、導体セグメント５０の内周側のつなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部同士と、導体セグメント５０の外周側のつなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部同士とは、周方向に１／２スロットずれている。そして、この先端部同士をクランプ２９で巻き付けて固定した後、半田で溶接することで内周側接続部３２ａ、外周側接続部３２ｂが形成される。

この参考例１によれば、内周側接続部３２ａと外周側接続部３２ｂとが周方向に１／２スロットずれており、径方向において重なることなく配列されているので、つなぎ部５３ａ、５３ｂ同士へのクランプ２９の巻き付けが容易となり、また半田が隣接する接続部３２ａ、３２ｂに乗り上げにくくなり、接続作業性及び歩留まりを向上させることができる。
また、遠心ファン５から吐出された冷却風が外周側の導体セグメント５０のつなぎ部５３ａ、５３ｂに衝突し易くなり、固定子巻線３２の冷却性が向上する。

本願の発明者がこの参考例１の固定子３０を従来の固定子８に代えて車両用交流発電機を作動させて固定子３０の温度を測定したところ、固定子３０の温度が従来の固定子８と比較して１０℃程度低下し、接続部３２ａ、３２ｂの半田が溶融滴下することもなかった。
また、内周側接続部３２ａと外周側接続部３２ｂとが十分に離れているので、接続部３２ａ、３２ｂが振動により接触して短絡するという不具合も回避することができた。

参考例２．
上記参考例１では、導体セグメント５０の先端部同士を半田付けにより接合したが、この参考例２では、導体セグメント５０の先端部同士を半田溶接により接合し、さらに表面に絶縁ワニスを塗布して内周側接続部３３ａ、外周側接続部３３ｂを形成している。なお、他の構成は上記参考例１と同様である。
この参考例２による固定子３０Ｂでは、参考例１と同様の効果を得ることができるとともに、絶縁ワニスが隣接した内周側接続部３３ａ、外周側接続部３３ｂを跨いで形成されるようなことはなく、絶縁ワニスが冷却風の通路を塞いで騒音の発生や固定子巻線３３の冷却性の低下を招くといったことを防止することができる。

参考例３．
この参考例３の固定子３０Ｂでは、図５に示されるように、内周側接続部３４ａの軸線方向高さを外周側接続部３４ｂの軸線方向高さより高くしている。他の構成は上記参考例２と同様である。
この参考例３による固定子３０Ｂでは、固定子巻線３４の内周側接続部３４ａと外周側接続部３４ｂとの距離をさらに大きくできるので、溶接作業性及び歩留まりを向上させることができるとともに、振動による接続部３４ａ、３４ｂ同士の短絡を防止することができる。

参考例４．
この参考例４の固定子３０Ｃでは、図６に示されるように、内周側接続部３５ａ及び外周側接続部３５ｂが径方向に対して回転子７の回転方向に沿うように傾斜して設けられている。ここでは、内周側接続部３５ａ及び外周側接続部３５ｂが、固定子巻線３５の軸心を通る半径線に対して３０°傾斜している。他の構成は上記参考例２と同様である。
この参考例４による固定子３０Ｃでは、接続部３５ａ、３５ｂの傾きが遠心ファン５からの冷却風の吐出方向に略一致し、冷却風が円滑に排出される。
本願の発明者がこの参考例４の固定子３０Ｃを従来の固定子８に代えて車両用交流発電機を回転子７が１００００ｒｐｍの条件下で作動させて風騒音を測定したところ、従来のものと比較して５デシベルの騒音低減効果が得られた。

なお、上記各参考例では、接続部を半田溶接で形成したが、勿論このものに限定されるものではなく、接続部をＴＩＧ溶接で形成してもよい。
この例では、図７及び図８に示すように、径方向に重ね合わされたつなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部を一対の挟み込み治具４０で保持した状態で、つなぎ部５３a、５３ｂの先端部同士をそれぞれＴＩＧ溶接して接続する。
この時、一方の挟み込み治具４０の先端が他方の挟み込み治具４０内の径方向に重ね合わされた導体セグメント５０のつなぎ部５３ａ、５３ｂを押し付けているので、つなぎ部５３ａ、５３ｂは確実に保持され、安定した溶接作業を行うことができる。

また、つなぎ部５３ａ、５３ｂと挟み込み治具４０との接触面積は増大し、溶接時の熱が挟み込み治具４０を介して放熱用治具４１に伝達されて速やかに放熱され、溶接時に、つなぎ部５３ａ、５３ｂの接続部近傍の皮膜焼けの発生が防止され、接続部では良好な溶接状態が得られる。
また、挟み込み治具４０の先細の先端部同士が当接した、図２０及び図２１に示された従来のものと比較して銅製の治具４０は破損しにくくなり、本願の発明者が実験したところ、挟み込み治具４０の寿命が約１０倍に延びる結果が得られた。

参考例５．
この参考例５の固定子３０Ｄでは、図９に示されるように、内周側接続部３６ａ及び外周側接続部３６ｂが、周方向に１／２スロットずれて、かつ、径方向に間隙Ａを有するように配列されている。他の構成は上記参考例２と同様である。
この参考例５では、内周側接続部３６ａと外周側接続部３６ｂとの間隙が参考例２と比較してさらに広く確保することができるので、ＴＩＧ溶接時に隣接する接続部３６ａ、３６ｂを巻き込んで溶接するようなことが防止され、溶接作業性及び歩留まりをさらに向上させることができる。

また、この参考例５においても、図１０及び図１１に示されるように、径方向に重ね合わされたつなぎ部５３ａ、５３ｂの先端部を一対の挟み込み治具４０で間隙Ａを維持した状態で保持し、つなぎ部５３a、５３ｂの先端部同士をそれぞれＴＩＧ溶接して接続する。
この時も、一方の挟み込み治具４０の先端が他方の挟み込み治具４０内の径方向に重ね合わされた導体セグメント５０のつなぎ部５３ａ、５３ｂを押し付けているので、つなぎ部５３ａ、５３ｂは確実に保持され、安定したＴＩＧ溶接作業を行うことができる。

参考例６．
図１２はこの発明の参考例６の車両用交流発電機の固定子３０Ｅの巻線図である。
図１２はａ相固定子巻線部１６１の巻線図であり、ｂ相固定子巻線部、ｃ相固定子巻線図は示されていない。なお、この図では図中、実線はリヤブラケット２側の導線１００を示し、点線はフロントブラケット１側の導線１００を示している。
実際には、導線１００が巻装されるスロット１５ａを１つずつずらして６相分の固定子巻線部１６１が形成され、固定子巻線部１６１が３相分ずつ星型結線されて２組の３相固定子巻線が形成される。
この固定子３０Ｅの固定子鉄心１５Ａには、回転子７の磁極数（１６）に対応して、３相固定子巻線を２組収容するように、スロット１５ａが９６箇所に等間隔に形成されている。また、固定子巻線１０１は、１本の導線１００が、固定子鉄心１５Ａの端面側のスロット１５ａ外で折り返されて、６スロット数毎にスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波巻きされて巻装された複数の巻線部１６１から構成されている。
つまり、各スロット１５ａ内において第１層目からフロントブラケット１側に導出された導線１００は、６スロット離れたスロット１５ａ内の第２層目に導入され、リアブラケット２側に導出された後、再び６スロット離れたスロット１５ａ内の第１層目に導入される。また、第４層目からフロントブラケット１側に導出された導線１００は、６スロット離れたスロット１５ａ内の第３層目に導入され、リアブラケット２側に導出された後、再び６スロット離れたスロット１５ａ内の第４層目に導入される。なお、導線１００は、絶縁被覆された一連の銅線材が用いられている。

図１３は図１２の固定子３０Ｅの要部をフロントブラケット１から視たときの斜視図であり、スロット１５ａ内の第１層目から延出した第１の導線部１００ａの軸線方向に延びた先端部Ｂと、周方向に６スロット離れたスロット１５ａ内の第２層目から延出された第２の導線部１００ｂの軸線方向に延びた先端部Ｂとは連続的に接続され、一連の導線１００で構成されている。また、スロット１５ａ内の第３層目から延出した第１の導線部１００ａの軸線方向に延びた先端部Ｃと、周方向に６スロット離れたスロット１５ａ内の第４層目から延出された第２の導線部１００ｂの軸線方向に延びた先端部Ｃとは連続的に接続され、一連の導線１００で構成されている。両先端部Ｂ、Ｃは１/２スロット１５ａ分周方向に離れている。

この参考例６では、接続部でもある先端部Ｂ、Ｃは１/２スロット１５ａ分周方向に離れており、径方向に重なっていないので、ファン５から吐出された冷却風は固定子巻線１０１のコイルエンド１０１ａを円滑に通過し、固定子３０Ｅは効率的に冷却され、固定子３０Ｅの温度上昇が抑えられる。

実施の形態１．
図１４はこの発明の実施の形態１の固定子３０Ｆの要部をフロントブラケット１から視たときの斜視図であり、スロット１５ａ内の第１層目から延出した第１の導線部１１０ａの軸線方向に延びた先端部Ｄと、周方向に６スロット離れたスロット１５ａ内の第２層目から延出された第２の導線部１１０ｂの軸線方向に延びた先端部Ｄとは連続的に接続され、一連の導線１１０で構成されている。また、スロット１５ａ内の第３層目から延出した第１の導線部１１０ａの軸線方向に延びた先端部Ｅと、周方向に６スロット離れたスロット１５ａ内の第４層目から延出された第２の導線部１１０ｂの軸線方向に延びた先端部Ｅとは連続的に接続され、一連の導線１１０で構成されている。両先端部Ｄ、Ｅは、１/２スロット１５ａ分周方向に離れているとともに、内周側の先端部Ｅは外周側の先端部Ｄよりも高く配置されている。

この実施の形態１では、接続部でもある先端部Ｄ、Ｅは１/２スロット１５ａ分周方向に離れているので、ファン５から吐出された冷却風は固定子巻線１１１のコイルエンド１１１ａを円滑に通過し、固定子３０Ｆは効率的に冷却され、固定子３０Ｆの温度上昇が抑えられる。
また、内周側の先端部Ｅは外周側の先端部Ｄよりも高く配置されているので、先端部Ｄと先端部Ｅとの間の距離が大きくなり、振動による短絡の発生を抑制することができる。

なお、上記各参考例及び実施の形態の固定子巻線では４ターンの３相固定子巻線について説明したが、更に低速で高出力が要求される場合は、例えば導線のターン数を６ターン、８ターンとしてもよい。

以上説明したように、この発明に係る交流発電機によれば、各接続部はそれぞれ周方向にずれて設けられているので、周方向に隣接した接続部とともに径方向に隣接した接続部間でも隙間を確実に確保できる。
また、回転子の回転により生じた冷却風は固定子巻線のコイルエンドを円滑に通過し、固定子は効率的に冷却され、固定子の温度上昇が抑えられる。
また、内周側接続部と固定子鉄心の端面との間の距離と、外周側接続部と固定子鉄心の端面との間の距離とは異なるので、外周側接続部と内周側接続部との間の隙間を大きく確保でき、振動に起因するショートの発生を抑えることができる。
また、第１のスロット内の第１層目から延出した第１の導線部の先端部と第２のスロット内の第２層目から延出された第２の導線部の先端部とが接続された外周側接続部と、前記第１のスロット内の第３層目から延出した第１の導線部の先端部と前記第２のスロット内の第４層目から延出された第２の導線部の先端部とが接続された内周側接続部とは１／２スロット分離れているので、周方向において等分間隔で内周側接続部と外周側接続部とが交互に配列され、回転子の回転により生じた冷却風は固定子巻線のコイルエンドを均等に通過し、固定子は偏ることなく効率的に冷却され、固定子は平均的に温度上昇が抑えられる。
また、第１の導線部及び第２の導線部は一連の導線であり、接続部では連続的に接続されているので、接続部では溶接等の作業が不要であり、固定子巻線が簡単に形成される。

また、この発明に係る交流発電機によれば、第１の導線部の先端部と第２の導線部の先端部とが径方向において重なって接続部が形成されているので、接続部の周方向の幅寸法が小さく、周方向に隣接した接続部間の空隙寸法が大きくなり、回転子の回転により生じた冷却風の通過面積が大きくなって、固定子は効率的に冷却される。

また、この発明に係る交流発電機によれば、接続部は回転子の回転方向に径線から傾斜しており、接続部は回転子の回転で生じた冷却風を固定子鉄心の外部に案内するようになっているので、回転子の回転で生じた冷却風が円滑に固定子の外部に排出されて固定子が効率よく冷却されるとともに、風騒音を低減させることができる。

また、この発明に係る交流発電機によれば、内周側接続部と、外周側接続部とは径方向において隙間があるので、外周側接続部と内周側接続部との間の径方向の間隔を大きく確保でき、例えば接続部が溶接作業でなされた場合には、その接続作業性及び歩留まりをさらに向上させることができるとともに、振動に起因する短絡の発生を抑えることができる。

また、この発明に係る交流発電機によれば、接続部は絶縁性樹脂で被覆されているので、接続部の絶縁性が確保され、かつ塩水等の耐電食性が向上する。

１５ 固定子鉄心、１５ａ スロット、１５Ａ 固定子鉄心、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ 固定子、３２，３３，３３，３４，３５，３６，１０１，１１１ 固定子巻線、３２ａ，３３ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ 内周側接続部、３２ｂ，３３ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ 外周側接続部、１００，１１０ 導線、１００ａ，１１０ａ 第１の導線部、１００ｂ，１１０ｂ 第２の導線部、１０１ａ，１１１ａ コイルエンド。

Claims (5)

1. 回転方向に沿ってＮ極、Ｓ極を交互に形成する回転子と、この回転子を囲った固定子鉄心及びこの固定子鉄心の軸線方向に延び、かつ周方向に所定ピッチで複数形成されたスロットに装着された多相固定子巻線とを有し、
   前記多相固定子巻線は、前記固定子鉄心の端面の前記スロット外において、前記スロット内の第１層目及び第３層目から延出した第１の導線部の軸線方向に延びた先端部と、周方向に所定スロット数離れたスロット内の第２層目及び第４層目から延出された第２の導線部の軸線方向に延びた先端部とが、それぞれ接続された複数の接続部を有し、かつ接続部が周方向に複数列に配列されたコイルエンドが形成されている交流発電機であって、
   各接続部はそれぞれ周方向にずれて設けられており、
   前記固定子鉄心の内周側にある各内周側接続部同士は同じ高さであり、また前記固定子鉄心の外周側にある各外周側接続部同士は同じ高さであり、
   また、各前記内周側接続部と前記固定子鉄心の端面との間の距離と、各前記外周側接続部と前記固定子鉄心の端面との間の距離とは、異なり、
   第１のスロット内の第１層目から延出した前記第１の導線部の先端部と第２のスロット内の第２層目から延出された前記第２の導線部の先端部とが接続された外周側接続部と、前記第１のスロット内の第３層目から延出した前記第１の導線部の先端部と前記第２のスロット内の第４層目から延出された前記第２の導線部の先端部とが接続された内周側接続部とは１／２スロット分離れており、
   前記第１の導線部、前記第２の導線部及び前記接続部は、一連の導線で構成されている交流発電機。
2. 第１の導線部の先端部と第２の導線部の先端部とが径方向において重なって接続部が形成されている請求項１に記載の交流発電機。
3. 前記回転子の回転で生じた冷却風を前記固定子鉄心の内周側から外周側に案内するように前記接続部が径方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機。
4. 前記内周側接続部と、前記外周側接続部とは径方向において隙間がある請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の交流発電機。
5. 前記接続部は絶縁性樹脂で被覆されている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の交流発電機。

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