JP4461590B2

JP4461590B2 - 車両用交流発電機

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Publication number: JP4461590B2
Application number: JP2000255592A
Authority: JP
Inventors: 亨大岩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: US20020047445A1; JP2002078261A; US6822362B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の車両のエンジン室内容積は、走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や乗車スペースの確保に伴って狭くなり、車両用交流発電機の周囲温度は高くなる傾向にある。一方、安全制御機器などの各種電気負荷の増加に伴って、車両用交流発電機の出力能力の向上が求められており、車両用交流発電機自身の発熱量も増加する傾向にある。また、車両用交流発電機の外部から、タイヤによる跳ね上げやエンジンルーム内の洗浄などによる被水があり、特に寒冷地などでの融雪塩を含んだ水は電解溶液であるため、車両用交流発電機の腐食や電気短絡が促進される。さらに、車両用交流発電機にも低コスト化の要求があることはいうまでもない。以上のことから、最近では、温度低減と耐環境性を確保しつつ、安価な車両用交流発電機が求められている。
【０００３】
特許公報第２９２７２８８号には、このような数々の要求に応える車両用交流発電機が開示されている。この特許公報には、車両用交流発電機の固定子の巻線工程において、あらかじめヘアピン状に屈曲した（この屈曲した部分を「ターン部」と称する）多数の電気導体よりなるセグメントを用い、固定子のスロットへの挿入工程とセグメント同士の接合とによって巻線を形成する方法が開示されている。この方法を用いることにより、スロット内の巻線占積率を高めることにより巻線の抵抗値を下げて、温度の低減と出力の向上を達成している。また、この車両用交流発電機では、径方向断面がほぼＳ字形状に形成されたインシュレータを、スロット内のセグメント間、およびセグメントとスロット間に配置して電気絶縁を行うことにより、セグメント表面の絶縁皮膜を廃止し、セグメントの低コスト化を実現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許公報第２９２７２８８号では、スロット内を中心とした絶縁手段の改良については開示されているが、整流装置に接続される接合線や相間接合線については絶縁に関する改良がなされていない。現実には、これらの接合線は、他のコイルエンド以上に外部ストレスが加わり易いにもかかわらず、これまでは絶縁に関する改良がなされていなかった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、固定子の絶縁特性の改良によって耐環境性を向上させることができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機では、固定子鉄心の一方の端面側にターン部とこのターン部に隣接する第１の曲げ部とが配置されるとともに、他方の端面側に第２の曲げ部とこの第２の曲げ部の端部に接合部とが配置された通常の導体セグメントと、異型の導体セグメントとを含む複数の導体セグメントを相互に接続することによって固定子巻線が形成されており、異型の導体セグメントは、固定子のスロット内の電気導体と曲げ部としての斜行部とを有し、この固定子巻線の引出し線を異型の導体セグメントを用いて第１の曲げ部あるいは第２の曲げ部に沿って形成するとともに、固定子巻線のほとんどの部分を通常の導体セグメントで形成し、少なくとも引出し線の一部であってこれらの曲げ部に対向する異型の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜を、通常の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜よりも耐環境性が良好になるように設定している。
【０００７】
同じ形状を有する導体セグメントを規則正しく並べて固定子巻線を形成する場合であっても、出力を取り出す引出し線の部分のみは他の部分と形状を異ならせる必要があるため、この部分において隣接する導体セグメントと接触する可能性が高くなる。本発明では、この接触する可能性が高くなる部分について、耐環境性が良好となる絶縁皮膜を用いることにより、固定子の絶縁特性の改良を行うことが可能になり、固定子あるいは車両用交流発電機全体の耐環境性の向上を図ることができる。
【０００８】
また、上述した固定子巻線を、複数の相巻線を結線した多相巻線とし、これら複数の相巻線のそれぞれをさらに複数の巻線を直列接続することにより形成するとともに、これら複数の巻線を接続する相間接合線を異型の導体セグメントを用いて上述した第１の曲げ部あるいは第２の曲げ部に沿って形成し、少なくとも相間接合線の一部であってこれらの曲げ部に対向する異型の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜を、通常の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜よりも耐環境性が良好になるように設定することが望ましい。各相巻線を複数の巻線を接続して形成する場合には、この複数の巻線同士を接続する相間接合線についても、上述した引出し線と同様に、隣接する他の導体セグメントと形状を異ならせる必要があり、この部分においても隣接する導体セグメントと接触する可能性が高くなる。したがって、相間接合線についても、耐環境性が良好となる絶縁皮膜を用いることにより、固定子の絶縁特性の改良を行うことが可能になり、固定子あるいは車両用交流発電機全体の耐環境性の向上を図ることができる。
【０００９】
また、上述した引出し線および相間接合線の少なくとも一方は、第１の曲げ部あるいは第２の曲げ部の端部近傍であって反固定子鉄心側において、円周方向に沿って這い回されていることが望ましい。この場合には、引出し線や相間接合線の長さがさらに長くなって形状が複雑になることから、耐摩耗性や耐曲げ性等を含む耐環境性を向上させる必要があるため、この部分について耐環境性の良好な絶縁皮膜を用いることにより、絶縁性向上の効果がさらに顕著になる。
【００１０】
また、上述した引出し線および相間接合線の少なくとも一方は、第１の曲げ部とほぼ同じ形状を有する第３の曲げ部を介して引き出されていることが望ましい。接合部が配置された側の第２の曲げ部は、固定子鉄心に導体セグメントを組み付けた後に成形されるため、引出し線等を形成する場合であっても同じ形成方法を用いて同じ形状に形成しやすいが、第１の曲げ部とターン部については引出し線や相間接合線を同じ形状に形成することが難しく、隣接する導体セグメントと接触する可能性が高くなる。したがって、この部分について、耐環境性の良好な絶縁皮膜を用いることにより、絶縁性向上の効果をさらに上げることができる。
【００１１】
また、上述した回転子に備わった冷却ファンが発生する冷却風の通路に引出し線を配置することが望ましい。これにより、引出し線を効率よく冷却することができるが、同時にこの冷却風があたる部分について外部からの被水の可能性が高くなる。したがって、この部分について耐環境性が良好な絶縁皮膜を用いることにより、被水によって生じる絶縁性の低下を防止することができる。
【００１２】
また、上述した相間接合線は、前記第１の曲げ部に沿った形状を有する第４の曲げ部を有する一つの連続した電気導体によって形成することが望ましい。これにより、相間接合線が含まれる電気導体の形状を、引出し線や相間接合線が引き出されない導体セグメントとほぼ同じにすることができるため、隣接部分の接触の可能性を低減することができ、さらに耐環境性の向上が可能になる。
異型の導体セグメントの絶縁皮膜は、通常の導体セグメントの絶縁皮膜よりも耐環境性が良好な材質によって形成されていることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、整流装置５等を含んで構成されている。
【００１５】
固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２に形成された複数のスロット（例えば本実施形態では９６個）内に備わった電気導体としての複数の導体セグメントを相互に接合することにより形成された固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを含んで構成されている。固定子鉄心２２は、薄い鋼板を重ね合わせて構成されている。
【００１６】
固定子巻線２３は、一つの多相巻線を一組として、複数組の多相巻線が設けられている。例えば、本実施形態の固定子巻線２３は、２組の多相巻線としての三相巻線２３Ａ、２３Ｂからなっており、これら２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂが互いに電気角で３０°異なる位置に巻装されている。一方の三相巻線２３Ａは、Ｙ結線されたＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線を含んでいる。また、他方の三相巻線２３Ｂは、Ｙ結線されたＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を含んでいる。
【００１７】
回転子３は、シャフト６と一体になって回転するものであり、１組のランデル型ポールコア７、界磁コイル８、スリップリング９、１０、冷却用の斜流ファン１１および遠心ファン１２等を含んで構成されている。シャフト６は、プーリ２０に連結され、車両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）によって回転駆動される。
【００１８】
ランデル型のポールコア７は、一組のコアを組み合わせることにより構成されている。各コアは、シャフト６に組み付けられた円筒状のボス部７１と、ボス部７１の一方の軸方向端面から径方向に延びるディスク部７２と、ディスク部７２の外周部から軸方向に沿ってボス部７１側に延びる複数の爪状磁極部７３とによって構成されている。各コアは、それぞれの爪状磁極部７３を互い違いに向かい合わせるようにして組み付けられる。界磁コイル８は、絶縁紙８１を介してポールコア７の爪状磁極部７３の内径側に適当な圧縮力をもって当接されている。絶縁紙８１は、樹脂を含浸したシートからなり、界磁コイル８を包囲しており、加熱処理によって界磁コイル８を固着するとともに、ポールコア７と界磁コイル８との間の電気絶縁を担っている。
【００１９】
プーリ２０側に配置されたポールコア７のディスク部７２の端面には、冷却用の斜流ファン１１が溶接等により固定されている。また、反プーリ２０側（スリップリング側）に配置されたポールコア７のディスク部７２の端面には、遠心ファン１２が溶接等により固定されている。斜流ファン１１の投影面積（回転方向に投影したブレードの面積）は、遠心ファン１２のブレードの投影面積よりも小さく設定されている。
【００２０】
フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３がシャフト６を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア７の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。フレーム４は、フロントフレーム４Ａとリヤフレーム４Ｂとからなり、これらが複数本の締結ボルト（図示せず）によって締結されて上述した固定子２等の支持が行われる。また、フレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２３に対向した部分に冷却風の吐出窓４１が、軸方向端面に吸入窓４２がそれぞれ設けられている。
【００２１】
リアフレーム４Ｂの外側には、整流装置５や電圧調整装置５１、ブラシ装置５２が取り付けられ、これらを覆うようにリヤカバー５３が取り付けられる。
【００２２】
整流装置５は、固定子巻線２３から延びる引出し線が接続されており、印加される三相交流電圧を三相全波整流して直流電圧に変換する。上述したように固定子巻線２３には２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂが含まれているため、整流装置５には２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに対応する２つの三相全波整流回路５Ａ、５Ｂが含まれている。
【００２３】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁コイル８に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア７のそれぞれの爪状磁極部７３が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置５の出力端子からは所定の直流電力が取り出される。
【００２４】
次に、固定子２の詳細について説明する。図２は、固定子巻線２３を構成する導体セグメントの斜視図である。また、図３は図２に示した導体セグメントの組み付け状態を示す斜視図である。図４は、導体セグメントの形成過程を示す図である。
【００２５】
固定子鉄心２２のスロット２５に装備された固定子巻線２３は複数の電気導体により構成され、各スロット２５には偶数本（本実施形態では４本）の電気導体が収容されている。また、一のスロット２５内の４本の電気導体は、図３に示すように固定子鉄心２２の径方向について内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。
【００２６】
一のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。そして、これらの対をなす電気導体は、固定子鉄心２２の軸方向の一方の端面側において連続線を用いることにより、ターン部２３１ｃ、２３２ｃを経由することで接続される。
【００２７】
したがって、固定子鉄心２２の一方の端面側においては、外中層の電気導体２３２ｂと内中層の電気導体２３２ａとをターン部２３２ｃを経由して接続する連続線を、外端層の電気導体２３１ｂと内端層の電気導体２３１ａとをターン部２３１ｃを経由して接続する連続線が内包することとなる。このように、固定子鉄心２２の一方の端面側においては、対をなす電気導体の接続部としてのターン部２３２ｃが、同じスロット２５内に収容された他の対をなす電気導体の接続部としてのターン部２３１ｃにより囲まれる。外中層の電気導体２３２ｂと内中層の電気導体２３２ａとの接続により中層コイルエンドが形成され、外端層の電気導体２３１ｂと内端層の電気導体２３１ａとの接続により端層コイルエンドが形成される。
【００２８】
一方、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対をなしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心２２の軸方向の他方の端面側において接合により接続される。
【００２９】
したがって、固定子鉄心２２の他方の端面側においては、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとを接続する外側接合部２３３ｂと、内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気導体２３２ａとを接続する内側接合部２３３ａとが、径方向および周方向に互いにずれた状態で配置されている。外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとの接続、および内端層の電気導体２３１ａ’と内中層の電気導体２３２ａとの接続により、異なる同心円上に配置された２つの隣接層コイルエンドが形成される。
【００３０】
さらに、図２に示すように、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３１により提供される。また、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の電気導体をほぼＵ字状に成形してなる小セグメント２３２により提供される。基本となるＵ字状の導体セグメント２３０は、大セグメント２３１と小セグメント２３２によって形成される。各セグメント２３１、２３２は、スロット２５内に収容されて軸方向に沿って延びる部分を備えるとともに、軸方向に対して所定角度傾斜して延びる曲げ部としての斜行部２３１ｆ、２３１ｇ、２３２ｆ、２３２ｇを備える。これら斜行部によって、固定子鉄心２２から軸方向の両端面に突出するコイルエンドが形成されており、回転子３の軸方向の両端面に取り付けられた斜流ファン１１および遠心ファン１２を回転させたときに生じる冷却風の通風路は、主にこれら斜行部の間に形成されている。また、この冷却風の通風路には、固定子巻線２３の引出し線（後述する）も配置されている。
【００３１】
以上の構成を、全てのスロット２５の導体セグメント２３０について繰り返す。そして、反ターン部側のコイルエンド群において、外端層の端部２３１ｅ’と外中層の端部２３２ｅ、並びに内中層の端部２３２ｄと内端層の端部２３１ｄ’とがそれぞれ溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって接合されて外側接合部２３３ｂおよび内側接合部２３３ａが形成され、電気的に接続されている。
【００３２】
次に、導体セグメント２３０の形成過程の詳細について説明する。上述したように導体セグメント２３０には、大セグメント２３１と小セグメント２３２が含まれており、以下の説明では大セグメント２３１に着目して説明を行うものとする。
【００３３】
大セグメント２３１は、図４に示すように、矩形状の断面を有する銅線からなるＵ字状の導体２３１’をＡ方向に変形させて形成したターン部２３１ｃおよび斜行部２３１ｆに連なる２つの直線部２３１ａ、２３１ｂを、固定子鉄心２２のスロット２５にインシュレータ２４を介在させた状態で挿入し、反ターン部側をＢ方向に折り曲げて斜行部２３１ｇを形成した後、その先端部分である端部２３１ｄ、２３１ｅを別に挿入された小セグメント２３２の端部に接合することにより構成されている。
【００３４】
実際には、図３に示すように、反ターン部側の斜行部が形成される前の大セグメント２３１と小セグメント２３２を、固定子鉄心２２の軸方向端面の同一側にターン部２３１ｃ、２３２ｃが揃うように重ね、大セグメント２３１はスロット２５の奥側に、小セグメント２３２はスロット２５の開口側に位置するように挿入する。これらの大セグメント２３１と小セグメント２３２は、平角被覆導線を折り曲げ、プレス等でほぼＵ字型形状に成形して製作され、ほぼ平行なスロット２５の側面に、大セグメント２３１と小セグメント２３２のそれぞれの両側面がインシュレータ２４を介して当接するように圧入される。その後、図２に示すように、ターン部２３１ｃ、２３２ｃと斜行部２３１ｆ、２３２ｆによって形成される第１のコイルエンド群２３ａとは反対側に位置する端部２３１ｄ、２３２ｄを互いに隣接するもの同士が反対側に位置するように周方向に折り曲げた後、異層の大セグメント２３１の端部２３１ｄと小セグメント２３２の端部２３２ｄ同士が電気導通するように超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等で接合され、その接合された端部２３１ｄ、２３２ｄと斜行部２３１ｇ、２３２ｇによって第２のコイルエンド群２３ｂが形成される。
【００３５】
図５は、本実施形態の車両用交流発電機１の結線図である。また、図６は一方の三相巻線２３Ａの詳細な等価回路を示す図である。なお、他方の三相巻線２３Ｂも同様の構成を有しており、その詳細説明は省略する。
【００３６】
上述したように、固定子巻線２３には２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂが含まれており、それぞれが整流装置５に含まれる整流回路５Ａ、５Ｂに別々に接続されている。また、一方の三相巻線２３Ａは、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線のそれぞれの一方端同士が共通に結線されたＹ結線を有するが、各相巻線は電気角が１８０°異なるように巻装された２つの巻線を相間接合線を介して逆相の状態で直列接続することにより構成されている。
【００３７】
Ｘ相巻線に着目すると、互いに電気角が１８０°異なる巻線Ｘ１と巻線Ｘ２とが、異型の導体セグメント（後述する）によって構成される相間接合線Ｘａを介して接続されている。そして、一方の巻線Ｘ１の一方端側であって相間接合線Ｘａと反対側の端部Ｘからは整流装置５に向かって引出し線Ｘｂが延びており、他方の巻線Ｘ２の他方端側であって相間接合線Ｘａと反対側の端部Ｘ’からは各相巻線が共通に接続される中性点に向かって延びる引出し線Ｘｃが延びている。
【００３８】
同様に、Ｙ相巻線に着目すると、互いに電気角が１８０°異なるＹ１相巻線とＹ２相巻線とが、異型の導体セグメントによって構成される相間接合線Ｙａを介して接続されている。そして、一方の巻線Ｙ１の他方端側であって相間接合線Ｙａと反対側の端部Ｙからは整流装置５に向かって引出し線Ｙｂが延びており、他方の巻線Ｙ２の他方端側であって相間接合線Ｙａと反対側の端部Ｙ’からは各相巻線が共通に接続される中性点に向かって延びる引出し線Ｙｃが延びている。
【００３９】
Ｚ相巻線に着目すると、互いに電気角が１８０°異なるコイルＺ１とコイルＺ２とが、異型の導体セグメントによって構成される相間接合線Ｚａを介して接続されている。そして、一方の巻線Ｚ１の他方端側であって相間接合線Ｚａと反対側の端部Ｚからは整流装置５に向かって引出し線Ｚｂが延びており、他方の巻線Ｚ２の他方端側であって相間接合線Ｚａと反対側の端部Ｚ’からは各相巻線が共通に接続される中性点に向かって延びる引出し線Ｚｃが延びている。
【００４０】
本実施形態では、上述した各相巻線に含まれる相間接合線および引出し線に対応して形成される絶縁皮膜の耐環境性がそれ以外の部分（例えば図２に示す導体セグメントの絶縁皮膜）よりも良好になるように設定されており、部分的に絶縁特性の改良が行われている。これらの詳細については後述する。
【００４１】
図７は、固定子巻線２３の巻線仕様図であり、引出し線および相間接合線に関連する部分を抜き出して示したものである。図７において、「６８」等の数字はスロット番号を示している。「Ｎ１」、「Ｎ２」はＹ結線された各相巻線が共通に接続される中性点を示している。丸で囲まれた「Ｘ」はＸ相巻線の整流装置５側の端部を、丸で囲まれた「Ｘ’」はＸ相巻線の中性点側の端部をそれぞれ示している。また、Ｘ相巻線以外のＹ相巻線、Ｚ相巻線、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線についても同様である。また、各スロットにおいて、一点鎖線は内端層の電気導体に、点線は内中層の電気導体に、実線は外中層の電気導体に、二点差線は外端層の電気導体にそれぞれ対応している。
【００４２】
図７に示すように、本実施形態の固定子巻線２３においては、例えばＸ相巻線を構成する一方の巻線Ｘ１は、第４０スロットと第３４スロットが両端となるように、５スロットおきにほぼ１周巻装されている。Ｘ相巻線を構成する他方の巻線Ｘ２も、第４０スロットと第３６スロットが両端となるように、５スロットおきにほぼ１周巻装されている。第４０スロットから延びる巻線Ｘ１の一方端側は引出し線Ｘｂとして整流装置５に向けて引き出されており、第３４スロットから延びる巻線Ｘ２の一方端側は引出し線Ｘｃとして中性点Ｎ１に向けて引き出されている。また、第３４スロットから延びる巻線Ｘ１の他方端側と第４０スロットから延びる巻線Ｘ２の他方端側は、相互に相間接合線Ｘａを介して接続されている。
【００４３】
図８は、固定子２の平面図であり、リヤ側から見た２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂから引き出される６本の引出し線の配置の具体例が示されている。また、図９は図８に示した固定子２をＡ方向から見た側面図である。図１０は、図８に示した固定子２をＢ方向から斜め下向きに見た斜視図である。
【００４４】
Ｚ相巻線の一方端から延びた出力取り出し用の引出し線ＺｂとＹ相巻線の一方端から延びた出力取り出し用の引出し線Ｙｂは、比較的近いスロット位置から引き出されて周方向に沿って引き延ばされてさらに接近させた後、ほぼ９０°折り曲げられてほぼ平行に整流装置５側に引き出される。また、Ｘ相巻線の一方端から延びた出力取り出し用の引出し線ＸｂとＵ相巻線の一方端から延びた出力取り出し用の引出し線Ｕｂは、上述した２つの引出し線Ｚｂ、Ｙｂから周方向にほぼ９０°隔たった位置であって、比較的近いスロット位置から引き出される。さらに、Ｗ相巻線の一方端から延びた出力取り出し用の引出し線ＷｂとＶ相巻線の一方端から延びた出力取り出し用の引出し線Ｖｂは、上述した２つの引出し線Ｘｂ、Ｕｂから周方向にほぼ９０°隔たった位置であって、比較的近いスロット位置から引き出されて周方向に沿って引き延ばされてさらに接近させた後、ほぼ９０°折り曲げられてほぼ平行に整流装置５側に引き出される。
【００４５】
また、Ｚ相巻線の他方端から引き出された引出し線Ｚｃ、Ｙ相巻線の他方端から引き出された引出し線Ｙｃ、Ｘ相巻線の他方端から引き出された引出し線Ｘｃは、ともに周方向に沿って這い回された後に所定位置で接合されて一方の中性点Ｎ１が形成される。同様に、Ｕ相巻線の他方端から引き出された引出し線Ｕｃ、Ｗ相巻線の他方端から引き出された引出し線Ｗｃ、Ｖ相巻線の他方端から引き出された引出し線Ｖｃは、ともに周方向に沿って這い回された後に所定位置で接合されて他方の中性点Ｎ２が形成される。
【００４６】
図１１は、各相巻線の２つの引出し線と相間接合線を実現するために用いられる異型の導体セグメントを示す斜視図である。なお、以下ではＸ相巻線について説明を行うが、Ｘ相巻線以外の各相巻線に含まれる各引出し線や相間接合線についても同様であり、図１１に示した異型の導体セグメントを用いて実現することができる。
【００４７】
図３に示したように、引出し線Ｘｂや相間接合線Ｘａ等が引き出されない通常の導体セグメントには、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとがターン部２３１ｃを介して接続された大セグメント２３１と、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとがターン部２３２ｃを介して接続された小セグメント２３２とが含まれており、これらの端部同士を接合することによりＸ相、Ｙ相、Ｚ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相巻線が形成されている。
【００４８】
ところが、例えばＸ相巻線に着目すると、図１１に示すように、Ｘ相巻線に含まれる相間接合線Ｘａは、外端層の電気導体と内中層の電気導体とをターン部２３６ｃを介して接続するように形成された異型の導体セグメント２３６を用いて実現されている。この導体セグメント２３６は、ターン部２３６ｃを挟んで配置された曲げ部としての２つの斜行部２３６ｆを有しており、これらの斜行部２３６ｆ、ターン部２３６ｃ、斜行部２３６ｆによって形成された相間接合線Ｘａによって、Ｘ相巻線に含まれる巻線Ｘ１と巻線Ｘ２とが第３４スロットと第４０スロットの間で相互に接続される。
【００４９】
また、Ｘ相巻線から整流装置５側に延びる引出し線Ｘｂは、外中層の電気導体を延長したほぼ直線形状を有する異型の導体セグメント２３４を用いて実現されている。この導体セグメント２３４は、曲げ部としての斜行部２３４ｆを有しており、その端部を引き出して引出し線Ｘｂとして用いることにより、第４０スロットから引き出されたＸ相巻線の一方端が整流装置５に接続される。
【００５０】
同様に、Ｘ相巻線から一方の中性点Ｎ１側に延びる引出し線Ｘｃは、内端層の電気導体を延長したほぼ直線形状を有する異型の導体セグメント２３５を用いて実現されている。この導体セグメント２３５は、曲げ部としての斜行部２３５ｆを有しており、その端部を引き出して引出し線Ｘｃとして用いることにより、第３４スロットから引き出されたＸ相巻線の他方端がＹ相巻線およびＺ相巻線の各一方端に共通に接続される。
【００５１】
各相巻線に含まれる相間接合線Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ、Ｕａ、Ｖａ、Ｗａを実現する導体セグメント２３６と、各相巻線と整流装置５とを接続する引出し線Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂを実現する導体セグメント２３４と、中性点Ｎ１あるいはＮ２において相互に接続される引出し線Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ、Ｕｃ、Ｖｃ、Ｗｃを実現する導体セグメント２３５は、図２および図３に示した他の導体セグメント２３０（大セグメント２３１、小セグメント２３２）と異なる形状を有しており、しかも形成方法も異なることから、斜行部やターン部の一部が、隣接する導体セグメントと接触する可能性が高くなる。したがって、本実施形態では、図１１に示した３種類の導体セグメント２３４、２３５、２３６の表面であってこの接触のおそれがある部分の被膜の材質は、導体セグメント２３０で使用されている被膜の材質よりも、耐環境性が良好なものが用いられており、これにより、導体セグメント２３４、２３５、２３６の一部が、隣接する他の導体セグメント２３０に接触しても絶縁不良が生じないように対策が施されている。
【００５２】
具体的には、上述した接触が生じるおそれがある部分としては、図１１に示した導体セグメント２３４の斜行部２３４ｆとこれより先端部分、導体セグメント２３５の斜行部２３５ｆとこれより先端部分、導体セグメント２３６の斜行部２３６ｆとターン部２３６ｃがあげられる。なお、耐環境性の良好な被膜材料は、図１１に示した導体セグメント２３４、２３５、２３６の全体を耐環境性の良好な被膜材料で覆うようにしている。
【００５３】
また、「耐環境性の良好」とは、絶縁皮膜の耐摩耗性、耐熱性、耐曲げ性の全部あるいは一部が良好なことをいう。
【００５４】
図１２、図１３は、耐環境性が良好な絶縁皮膜が形成された導体セグメントの具体例を示す図であり、図８に示した異型の導体セグメント２３４、２３５、２３６の斜行部等の横断面が示されている。また、比較のために、図１４には、図３等に示した通常の導体セグメント２３０の横断面が示されている。
【００５５】
例えば、図１４に示すように、通常の導体セグメント２３０の表面を覆う絶縁皮膜として所定の膜厚（例えば２０μｍ）のポリエステルイミド樹脂２３７が用いられている場合に、図１２に示すように、さらにその上から所定の膜厚（例えば２０μｍ）のポリアミドイミド樹脂２３８で覆うことにより、耐環境性の向上を図ることができる。一般に、ポリエステルイミド樹脂２３７よりもポリアミドイミド樹脂２３８の方が耐熱性および可撓性（耐曲げ性）に優れており、しかも２種類の樹脂全体の膜厚が増すことから耐摩耗性の向上を図ることができる。
【００５６】
また、図１３に示すように、２度塗りして膜厚を厚くした（例えば４０μｍ）ポリエステルイミド樹脂２３９を用いるようにしてもよい。一般に、各種の皮膜材料には、被水時に電食等の原因となるピンホールが存在するが、皮膜材料を重ね塗りすることにより、このピンポールを低減することができ、膜厚増大による耐摩耗性の向上とともに吸湿後の絶縁性の向上を図ることができる。
【００５７】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、図２に示した大セグメント２３１と小セグメント２３２からなる通常の導体セグメント２３０を用いて固定子巻線２３を形成するとともに、相間接合線あるいは引出し線に対応する部分についてのみ図１１に示した異型の導体セグメント２３４、２３５、２３６を使用する場合に、これら異型の導体セグメント２３４、２３５、２３６の一部であって隣接する通常の導体セグメント２３０に接触するおそれがある部分について、耐環境性が良好な絶縁皮膜を使用することにより、この部分において発生する絶縁不良を低減することができる。また、固定子巻線２３の全体について耐環境性が良好な高価な絶縁皮膜を用いることを避けることができ、ほとんどの部分について安価な絶縁皮膜を用いることができることから、コストダウンを図ることが可能になる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、図５に示したように２組の三相巻線２３Ａ、２３Ｂが含まれる固定子巻線２３を用いるようにしたが、１つの三相巻線のみを含む固定子巻線を用いるようにしてもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、図１１に示した連続線としての導体セグメント２３６の一部を用いて相間接合線を形成したが、導体セグメント２３４、２３５と同様にスロット内の電気導体を一旦引き出した後に、図１０に示した中性点Ｎ１の形成方法と同じ要領で、これら引き出した２本の相間接合線を円周方向に一旦這い回して接合するようにしてもよい。
【００６０】
また、上述した実施形態では、固定子巻線２３に含まれる全ての相間接合線と引出し線について、耐環境性が良好な被膜を用いるようにしたが、絶縁不良の発生に偏りがある場合には、絶縁不良が発生しやすい相間接合線あるいは引出し線について耐環境性の良好な被膜を用いるようにしてもよい。
【００６１】
また、上述した実施形態では、同種あるいは２種類の絶縁皮膜を重ねることにより、耐環境性が良好な絶縁皮膜を実現したが、引出し線や相間接合線についてのみ耐摩耗性、耐熱性、耐曲げ性が良好な１種類の絶縁皮膜に置き換えて、この部分の耐環境性の向上を図るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図である。
【図３】図２に示した導体セグメントの組み付け状態を示す斜視図である。
【図４】導体セグメントの形成過程を示す図である。
【図５】図１に示した車両用交流発電機の結線図である。
【図６】一方の三相巻線の詳細な等価回路を示す図である。
【図７】固定子巻線の巻線仕様図である。
【図８】固定子の平面図である。
【図９】図８に示した固定子をＡ方向から見た側面図である。
【図１０】図８に示した固定子をＢ方向から斜め下向きに見た斜視図である。
【図１１】各相巻線の引出し線と相間接合線を実現するために用いられる異型の導体セグメントの形状を示す斜視図である。
【図１２】耐環境性が良好な絶縁皮膜が形成された導体セグメントの具体例を示す図である。
【図１３】耐環境性が良好な絶縁皮膜が形成された導体セグメントの他の具体例を示す図である。
【図１４】通常の導体セグメントの断面図である。
【符号の説明】
１車両用交流発電機
２固定子
３回転子
４フレーム
５整流装置
２２固定子鉄心
２３固定子巻線
２３０、２３４、２３５、２３６導体セグメント
２３７、２３９ポリエステルイミド樹脂
２３８ポリアミドイミド樹脂

Claims

回転駆動される回転子と、前記回転子と対向配置される固定子鉄心とこの固定子鉄心に装備された固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子および前記固定子を支持するフレームと、前記固定子巻線に電気的に接続される整流装置とを備える車両用交流発電機において、
前記固定子巻線は、前記固定子鉄心の一方の端面側にターン部とこのターン部に隣接する第１の曲げ部とが配置されるとともに、他方の端面側に第２の曲げ部とこの第２の曲げ部の端部に接合部とが配置された通常の導体セグメントと、異型の導体セグメントとを含む複数の導体セグメントを相互に接続することによって形成されており、
前記異型の導体セグメントは、前記固定子のスロット内の電気導体と曲げ部としての斜行部とを有し、
前記異型の導体セグメントを用いて前記固定子巻線の引出し線を前記第１の曲げ部あるいは前記第２の曲げ部に沿って形成するとともに、
前記固定子巻線のほとんどの部分を前記通常の導体セグメントで形成し、
少なくとも前記引出し線の一部であって前記第１の曲げ部あるいは前記第２の曲げ部に対向する前記異型の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜を、前記通常の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜よりも耐環境性が良好になるように設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１において、
前記固定子巻線は、複数の相巻線を結線した多相巻線であり、
前記複数の相巻線のそれぞれをさらに複数の巻線を直列接続することにより形成し、
前記異型の導体セグメントを用いて前記複数の巻線を接続する相間接合線を前記第１の曲げ部あるいは前記第２の曲げ部に沿って形成するとともに、
少なくとも前記相間接合線の一部であって前記第１の曲げ部あるいは前記第２の曲げ部に対向する前記異型の導体セグメントの全体を覆う絶縁皮膜を、前記通常の導体セグメントの全体を覆う前記絶縁皮膜よりも耐環境性が良好になるように設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
請求項２において、
前記引出し線および前記相間接合線の少なくとも一方は、前記第１の曲げ部あるいは前記第２の曲げ部の端部近傍であって反固定子鉄心側において、円周方向に沿って這い回されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項２または３において、
前記引出し線および前記相間接合線の少なくとも一方は、前記第１の曲げ部とほぼ同じ形状を有する第３の曲げ部を介して引き出されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項２〜４のいずれかにおいて、
前記回転子には冷却ファンが備わっており、前記冷却ファンが発生する冷却風の通路に前記引出し線を配置することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項２〜５のいずれかにおいて、
前記相間接合線は、前記第１の曲げ部に沿った形状を有する第４の曲げ部を有する一つの連続した電気導体によって形成されることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記異型の導体セグメントの前記絶縁皮膜は、前記通常の導体セグメントの前記絶縁皮膜よりも耐環境性が良好な材質によって形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。