JP4510016B2

JP4510016B2 - 回転電機

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Publication number: JP4510016B2
Application number: JP2006519134A
Authority: JP
Inventors: 利昭柏原; 省吾岡本; 裕之秋田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: US7291954B2; US20060208594A1; EP1742328B1; EP1742328A1; CN100394673C; JPWO2005107040A1; CN1781232A; EP1742328A4; WO2005107040A1

Description

この発明は、例えば内燃機関により駆動され、乗用車やトラック等に搭載可能な回転電機に関するものである。

近年、車両用交流発電機においては、車両負荷の増大による発電出力の向上が求められているが、この発電出力の向上を図るためのものとして、２組の独立した３相固定子巻線を備えた車両用交流発電機が示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３０８７５１号公報

しかしながら、このものの場合、シャフトの軸線方向に２組の固定子が配置されているので、軸線方向の寸法が大きくなってしまい、全体が大型化してしまうという問題点があった。

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、高出力を確保しつつ、小型化を図ることができる回転電機を提供するものである。

この発明に係る回転電機は、軸線方向に延びた複数のスロットを有する固定子鉄心と、
前記スロットに巻装された、第１の３相Ｙ−Δ混合巻線及び第２の３相Ｙ−Δ混合巻線とを備え、前記第１の３相Ｙ−Δ混合巻線は、第１のΔ−Ｕ巻線部、第１のΔ−Ｖ巻線部及び第１のΔ−Ｗ巻線部のそれぞれがΔ形に結線された第１のΔ結線部と、この第１のΔ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第２のＹ−Ｕ巻線部、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部とを有し、前記第２の３相Ｙ−Δ混合巻線は、第２のΔ−Ｕ巻線部、第２のΔ−Ｖ巻線部及び第２のΔ−Ｗ巻線部のそれぞれがΔ形に結線された第２のΔ結線部と、この第２のΔ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第１のＹ−Ｕ巻線部、第１のＹ−Ｖ巻線部及び第１のＹ−Ｗ巻線部とを有し、前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｕ巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−V巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部は、同一の前記スロットに収納され、また、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第２のΔ−Ｖ巻線部、前記第２のＹ−V巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第２のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｗ巻線部は、同一の前記スロットに収納されており、前記第１のＹ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｖ巻線部及び前記第２のＹ−Ｗ巻線部を構成する各Ｙ結線導体の前記スロット内の断面積と、前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のΔ−Ｖ巻線部及び前記第２のΔ−Ｗ巻線部を構成する各Δ結線導体の前記スロット内の断面積との比は、√３：１である。

この発明に係る回転電機によれば、単一の固定子鉄心１５に第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａ及び第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂが巻装されており、高出力を確保しつつ、小型化を図ることができる

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明するが、各実施の形態において同一、同等部材、または部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の構成を示す断面図、図２は図１の固定子を示す部分斜視図、図３は図１の固定子巻線１６の１相分の結線状態を示す結線図である。

この車両用交流発電機では、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設けられている。界磁として働く回転子７の外周側には電機子として働く固定子８がケース３の内壁面に固着されて設けられている。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の一端部にはプーリ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。シャフト６の他端部には回転子７に電流を供給するスリップリング９が固着されている。このスリップリング９にはブラシホルダ１１内に収納された一対のブラシ１０が摺接するようになっている。
ブラシホルダ１１にはヒートシンク１７が嵌着されている。このヒートシンク１７には固定子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が接着されている。また、ケース３内には固定子８と電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２が設けられている。

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で発生し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８つの爪形状の爪状磁極２２、２３が外周縁に周方向に等角ピッチで突設され、それぞれの爪状磁極２２、２３が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。
この回転子７の軸線方向の両端面にはファン５が固着されている。フロントブラケット１及びリヤブラケット２の両端面には吸気孔１ａ、２ａが形成されている。フロントブラケット１及びリヤブラケット２の両肩部には排気孔１ｂ、２ｂが形成されている。
固定子８は、軸方向に延びるスロット１５ａが周方向に所定ピッチで複数形成された円筒状の積層鉄心からなる固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された固定子巻線１６と、各スロット１５ａ内に装着されて固定子巻線１６と固定子鉄心１５とを電気的に絶縁するインシュレータ１９とを備えている。

固定子巻線１６は、図４に示した電気回路図から分かるように、第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａと第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂとから構成されている。
第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａ及び第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂは、電気角で略３０度の位相差を有して固定子鉄心１５のスロット１５ａに巻装されている。
第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａ及び第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂから構成された固定子巻線部１６１は、図３に示した結線図から分かるように、１本の連続線３０からなる第１乃至第６の巻線部３１〜３６から構成されている。

第１の巻線部３１は、導体である連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から１番目の位置（以下、１番地という）と内周側から２番目の位置（以下、２番地という）とを交互に採るように波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。
第２の巻線部３２は、連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の２番地と１番地とを交互に採るように全節波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。
第３の巻線部３３は、連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から３番目の位置（以下、３番地という）と内周側から４番目の位置（以下、４番地という）とを交互に採るように全節波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。
第４の巻線部３４は、連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の４番地と３番地とを交互に採るように全節波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。第５の巻線部３５は、連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から５番目の位置（以下、５番地という）と内周側から６番目の位置（以下、６番地という）とを交互に採るように全節波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。
第５の巻線部３５は、連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の５番地と６番地とを交互に採るように全節波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。
第６の巻線部３６は、連続線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の６番地と５番地とを交互に採るように全節波巻きし、その連続線３０の端部同士を接合して１ターンの全節波巻き巻線を構成している。

各スロット１５ａ内では、図５に示すように、導体である連続線３０が矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に６本並んで配列されている。
このように、第１乃至第６の巻線部３１〜３６を構成するそれぞれの連続線３０は、１つのスロット１５ａから固定子鉄心１５の端面側に延出し、折り返されて６スロット離れたスロット１５ａに入るように全節波巻きに巻装され、６スロット毎に、スロット１５ａ内で、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と外層とを交互に採るように巻装されている。
また、固定子鉄心１５の端面側に延出して折り返された連続線３０の各ターン部３０ａがコイルエンド部を形成している。固定子鉄心１５の両端側では、ほぼ同一形状に形成されたターン部３０ａが周方向に、かつ、径方向に互いに離間して、３列となって周方向に整然と配列されて、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒを形成している。

この実施の形態では、スロット番号の６１番と６７番とから固定子鉄心１５の一端側に延出した第２、第４及び第６の巻線部３２、３４、３６の連続線３０の部分が切断され、またスロット番号の６７番と７３番とから固定子鉄心１５の一端側に延出した第１、第３及び第５の巻線部３１、３３、３５の連続線３０の部分が切断されて、第１の巻線部３１の切断端部３１ａと第２の巻線部３２の切断端部３２ｂとが接合されて、第１及び第２の巻線部３１、３２が直列接続されてなる２ターンの第１の直列接続巻線部１６２ａが形成されている。第１の巻線部３１の切断端部３１ａと反対側の端部３１ｂ、及び第２の巻線部３２の切断端部３２ｂと反対側の端部３２ａは、固定子鉄心１５から軸線方向に延出している。
同様に、第３の巻線部３３の切断端部３３ａと第５の巻線部３５の切断端部３５ｂとが接合され、第４の巻線部３４の切断端部３４ａと第６の巻線部３６の切断端部３６ｂとが接合され、さらに第５の巻線部３５の切断端部３５ａと第４の巻線部３４の切断端部３４ｂとが接合され、第３、第４、第５及び第６の巻線部３３、３４、３５、３６が直列接続されてなる４ターンの第２の直列接続巻線部１６２ｂが形成されている。第３の巻線部３３の切断端部３３ａと反対側の端部３３ｂ、及び第６の巻線部３６の切断端部３６ｂと反対側の端部３６ａは固定子鉄心１５から軸線方向に延出している。
このようにして固定子巻線１６の１相分が形成されているが、他の５相分についても、同様にして連続線３０が巻装されるスロット１５ａを１ずつずらして形成されている。

４ターンの各第２の直列接続巻線部１６２ｂは、図４に示したそれぞれの第１のΔ−Ｕ巻線部５０ａ、第２のΔ−Ｕ巻線部５０ｂ、第１のΔ−Ｖ巻線部５１ａ、第２のΔ−Ｖ巻線部５１ｂ、第１のΔ−Ｗ巻線部５２ａ及び第２のΔ−Ｗ巻線部５２ｂを構成している。
また、２ターンの各第１の直列接続巻線部１６２ａは、それぞれ第１のＹ−Ｕ巻線部５３ａ、第２のＹ−Ｕ巻線部５３ｂ、第１のＹ−Ｖ巻線部５４ａ、第２のＹ−Ｖ巻線部５４ｂ、第１のＹ−Ｗ巻線部５５ａ及び第２のＹ−Ｗ巻線部５５ｂを構成している。

第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａは、第１のΔ−Ｕ巻線部５０ａ、第１のΔ−Ｖ巻線部５１ａ及び第１のΔ−Ｗ巻線部５２ａのそれぞれがΔ形に結線されて第１のΔ結線部が構成され、この第１のΔ結線部に、第２のＹ−Ｕ巻線部５３ｂ、第２のＹ−Ｖ巻線部５４ｂ及び第２のＹ−Ｗ巻線部５５ｂがＹ形に結線されている。第２のＹ−Ｕ巻線部５３ｂ、第２のＹ−Ｖ巻線部５４ｂ及び第２のＹ−Ｗ巻線部５５ｂのそれぞれの他端部は断面円形状の出力線７０を介してそれぞれ整流器１２に接続されている。

第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂは、第２のΔ−Ｕ巻線部５０ｂ、第２のΔ−Ｖ巻線部５１ｂ及び第２のΔ−Ｗ巻線部５２ｂのそれぞれがΔ形に結線されて第２のΔ結線部が構成され、この第２のΔ結線部に、第１のＹ−Ｕ巻線部５３ａ、第１のＹ−Ｖ巻線部５４ａ及び第１のＹ−Ｗ巻線部５５ａがＹ形に結線されている。第１のＹ−Ｕ巻線部５３ａ、第１のＹ−Ｖ巻線部５４ａ及び第１のＹ−Ｗ巻線部５５ａのそれぞれの他端部は出力線７０を介してそれぞれの整流器１２に接続されている。

第１のΔ−Ｕ巻線部５０ａ及び第１のＹ−Ｕ巻線部５３ａは、図５に示すように、同一のスロット１５ａに収納されている。このスロット１５ａの右隣のスロット１５ａには、第２のΔ−Ｕ巻線部５０ｂ及び第２のＹ−Ｕ巻線部５３ｂが同一のスロット１５ａに収納されている。
図５において、図示されていないが、各スロット１５ａには、時計方向において、さらに第１のΔ−Ｖ巻線部５１ａ及び第１のＹ−Ｖ巻線部５４ａ、第２のΔ−Ｖ巻線部５１ｂ及び第２のＹ−Ｖ巻線部５４ｂ、第１のΔ−Ｗ巻線部５２ａ及び第１のＹ−Ｗ巻線部、第２のΔ−Ｗ巻線部５２ｂ及び第２のＹ−Ｗ巻線部５５ｂが順次収納されている。
このように、各スロット１５ａには、第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａ、第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂそれぞれ同相の巻線部が、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の順序で時計方向に収納されている。

また、各スロット１５ａ内では、図５に示すように、第１のＹ−Ｕ巻線部５３ａ、第２のＹ−Ｕ巻線部５３ｂ、第１のＹ−Ｖ巻線部５４ａ、第２のＹ−Ｖ巻線部５４ｂ、第１のＹ−Ｗ巻線部５５ａ及び第２のＹ−Ｗ巻線部５５ｂをそれぞれ構成するＹ結線導体は、第１のΔ−Ｕ巻線部５０ａ、第２のΔ−Ｕ巻線部５０ｂ、第１のΔ−Ｖ巻線部５１ａ、第２のΔ−Ｖ巻線部５１ｂ、第１のΔ−Ｗ巻線部５２ａ及び第２のΔ−Ｗ巻線部５２ｂをそれぞれ構成するΔ結線導体よりも、内径側に配置されている。
また、整流器１２に接続された出力線７０は、スロット１５ａ内の最内層から延出されている。

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、合成された後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。
また、回転子７の軸線方向の両端面に固定された遠心ファン５の回転により、リヤブラケット２側においては、外気が吸気孔２ａを通じて吸い込まれて整流器１２、レギュレータ１８を冷却し、その後ファン５により遠心方向に曲げられて固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｒを冷却し、排気孔２ｂから外部に排出される。
また、フロントブラケット１側においては、外気が吸気孔１ａを通じて吸い込まれた後ファン５により遠心方向に曲げられて固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｆを冷却し、排気孔１ｂから外部に排出される。

この実施の形態の車両用交流発電機によれば、単一の固定子鉄心１５に第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａ及び第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂが巻装されており、複数の固定子を有する従来のものと異なり軸線方向の寸法を短縮することができ、車両用交流発電機は小型化される。また、従来必要とした固定子間にわたる配線作業は不要となり、配線作業は固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｒ上で簡単に行うことができる。

また、第１の３相Ｙ-Δ混合巻線１６０ａと第２の３相Ｙ-Δ混合巻線１６０ｂとはほぼ電気角で３０度の位相差を有するように配置されており、磁気加振力の高調波成分５ｆ、７ｆが相殺され、電磁音が低減される。

また、固定子巻線部１６１は全節巻で構成されているので、完全に磁気加振力の高調波成分５ｆ、７ｆが相殺され、電磁音が低減される。
なお、全ての巻線部を短節巻で構成し、全スロットにおける導体本数が等しくなるように構成しても同様の効果を奏する。

また、第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａ、第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂの交流出力がそれぞれ第１及び第２の整流器１２により独立して整流された後、合成されて出力されるようになっているので、高出力の電力が得られる。

また、Ｙ結線導体とΔ結線導体の巻数比を１：√３にすれば、磁気加振力の高調波成分５ｆ、７ｆは完全に相殺されるが、正確には１：√３に設定することが困難であり、Ｙ結線された第１の直列接続巻線部１６２ａが２ターン、Δ結線された第２の直列接続巻線部１６２ｂが４ターンとしている。
この実施の形態では、１：√３に近い整数比、つまり１：２の設定によって、一方の第１の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ａが故障した場合において、他方の第２の３相Ｙ−Δ混合巻線１６０ｂの運転だけでも、磁気加振力の高調波成分５ｆ、７ｆが相殺されるので、電磁音は低く、乗員に大きな不快感を与えない。

また、連続線３０は、６スロット毎に、スロット１５ａ内で、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と外層とに交互に採るように波巻きに巻装されて巻線部３１〜３６が構成され、またそれぞれの巻線部３１〜３６においては、ターン数が偶数の、Δ結線導体及びＹ結線導体が分離されており巻線性がよい。

また、各連続線３０を長方形断面の長手方向を径方向に揃えてスロット１５ａ内で配設されており、占積率が高く、発電機の出力効率が向上する。

また、電流密度が高いＹ結線部の巻線部５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂが固定子鉄心１５の内径側に配置され、ファン５に接近しているので、電流密度の高い、Ｙ結線部の巻線部５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂは効率良く冷却され、固定子巻線１６での温度分布の不均一を防止することができる。

また、整流器１２に接続された出力線７０は、スロット１５ａ内の最内層から延出されているので、出力線７０とリヤブラケット２との距離が十分に確保でき、交流出力端である出力線７０と接地となるリヤブラケット２との間の漏洩電流を防止でき、発錆あるいは電食を防ぐことができる。
なお、固定子鉄心１５はアルミニウム製のフロントブラケット１、リヤブラケット２の内周側に嵌合しているので、電流密度が高い方Ｙ結線部の導体を外径側に配置し、断面矩形状をした導体のうち最外径側に配置された３辺がインシュレータ１９を介してスロット１５ａの内壁面とほぼ隙間なく密接してスロット内に収納するようにしてもよい。
この場合には、Ｙ結線導体で生じた熱は、固定子鉄心、ブラケットを通じて外部に放出され、Ｙ結線導体は効率よく冷却される。

また、固定子鉄心の近傍でブラケットの外周面に放熱フィンを形成することで、導体の冷却効果をさらに向上させるようにしてもよい。

実施の形態２．
図６がこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の要部断面図である。
この実施の形態２の車両用交流発電機では、第１のΔ−Ｕ巻線部１５０ａ、第２のΔ−Ｕ巻線部１５０ｂ、第１のΔ−Ｖ巻線部、第２のΔ−Ｖ巻線部、第１のΔ−Ｗ巻線部及び第２のΔ−Ｗ巻線部は、Δ結線導体である第１の連続線が２ターンされて構成されており、第１のＹ−Ｕ巻線部１５３ａ、第２のＹ−Ｕ巻線部１５３ｂ、第１のＹ−Ｖ巻線部、第２のＹ−Ｖ巻線部、第１のＹ−Ｗ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部１５５ｂは、第１の連続線と断面積が異なる導体からなるＹ結線導体である第２の連続線が２ターンされて構成されている。
また、第２の連続線の導体の断面積は、第１の連続線の導体の断面積に対して、約√3倍になるように構成されている。

この実施の形態２の車両用交流発電機では、Δ結線部での巻線部１５０ａ、１５０ｂ、１５２ｂの発生電流の密度とＹ結線部での巻線部１５３ａ、１５３ｂ、１５５ｂの発生電流の密度とはほぼ等しくなり、固定子巻線１６の温度分布がほぼ均一化される。
また、Δ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第２のＹ−Ｕ巻線部１５３ｂ、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部１５５ｂそれぞれの端部１３２ａは、固定子鉄心１５軸線方向に直線状に延出しており、この端部１３２ａの両面に、図７に示すように第１のΔ−Ｕ巻線部１５０ｂ、第１のΔ−Ｖ巻線部及び第１のΔ−Ｗ巻線部それぞれの端部１３３ｂ、１３６ａが面接触により接合されている。
また、Δ結線部にＹ形に結線された他の箇所では、図８に示すように、端部１３２ａの片面に、両端部１３３ｂ、１３６ａが面接触により接合されている。
なお、これらの接合は、無酸素銅で構成されたそれぞれの端部１３２ａ、１３３ｂ、１３６ａが、平面同士を接触した状態でＴＩＧ（tungsten inert gas)溶接で接合するようにしてもよい。

このように、端部１３２ａ、１３３ｂ、１３６ａ同士は面接触で融接接合しており、接触面積が大きいので、端部１３２ａ、１３３ｂ、１３６ａでの発熱を抑制することができる。

また、第２のＹ−Ｕ巻線部１５３ｂ、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部１５５ｂそれぞれの端部１３２ａは、コイルエンド群１６ｒから軸線方向に突出しており、被膜剥離により端部１３２ａが損傷するようなことはない。
また、端部１３２ａは端部１３３ｂ、１３６ａにより補強されており、端部１３２ａ、１３３ｂ、１３６ａ同士は強固に結合されている。

なお、図９、図１０に示すように、端部１３２ａ、端部１３３ｂ及び端部１３６ａを薄い被膜を有した錫を付着させた炭素鋼鋼板からなる帯状のリング６０で取り囲み、圧接により互いに強固に接合するようにしてもよい。
なお、断面四角形状の、端部１３３ｂ及び端部１３６ａを断面円形形状にしてもよい。この場合、断面円形形状の端部１３３ｂ及び端部１３６ａは任意の方向に折り曲げ変形が可能となり、それだけ配線接続の自由度が向上する。

また、図７〜図１０においては、Δ結線部と、第２のＹ−Ｕ巻線部１５３ｂ、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部１５５ｂそれぞれの端部１３２ａとの接合状態について説明したが、Δ結線部と、第１のＹ−Ｕ巻線部、第１のＹ−Ｖ巻線部及び第１のＹ−Ｗ巻線部それぞれの端部との間においても、同様の形態で接合される。

実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の要部断面図である。
この実施の形態３の車両用交流発電機では、固定子巻線１６のうち内径側に配置されたＹ結線部のコイルエンドであるＹコイルエンド部１２０ａが外径側に配置されたΔ結線部のコイルエンドであるΔコイルエンド部１２０ｂよりも軸線方向において長い。

このようにすることで、電流密度が高い方のＹコイルエンド部１２０ａは遠心ファン５に接近し、より冷却風の衝突流が増し、Ｙ結線部はより効率よく冷却され、固定子巻線１６の不均一な温度分布の発生を防止することができる。

なお、上記各実施の形態では、各巻線部は、連続線で構成されているが、スロット内に収まる一対の直線部と、この直線部同士を連結した連結部と、直線部の先端部に設けられ固定子鉄心の一端面から突出したつなぎ部とからなるほぼＵ字状に形成された複数の導体セグメント同士を接続して巻線部を構成してもよい。
また、回転電機として車両用交流発電機について説明したが、この発明は、回転電機である電動機、発電電動機にも適用することができるのは勿論である。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の構成を示す断面図である。図１の車両用交流発電機の固定子を示す一部切り欠き斜視図である。図１の車両用交流発電機における固定子巻線の１相分の結線状態を示す結線図である。図１の車両用交流発電機における電気回路図である。図１の固定子鉄心におけるスロット内の導体の配列状態を示す断面図である。この発明の実施の形態２における車両用交流発電機の固定子鉄心のスロット内の導体の配列状態を示す断面図である。図６のＹ結線導体の端部とΔ結線導体の端部との接合状態を示す斜視図である。図７に示したものと異なる箇所におけるＹ結線導体の端部とΔ結線導体の端部との接合状態を示す斜視図である。図７に示したものと異なる接合状態を示す斜視図である。図８に示したものと異なる接合状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態３における車両用交流発電機の固定子を示す断面図である。

１フロントブラケット、２リヤブラケット、３ケース、６シャフト、７回転子、８固定子、１２整流器、１５固定子鉄心、１５ａスロット、１６固定子巻線、１９インシュレータ、３０連続線、３１第１の巻線部、３２第２の巻線部、３３第３の巻線部、３４第４の巻線部、３５第５の巻線部、３６第６の巻線部、５０ａ第１のΔ-Ｕ巻線部、５０ｂ第２のΔ-Ｕ巻線部、５１ａ第１のΔ−Ｖ巻線部、５１ｂ第２のΔ−Ｖ巻線部、５２ａ第１のΔ−Ｗ巻線部、５２ｂ第２のΔ−Ｗ巻線部、５３ａ第１のＹ-Ｕ巻線部、５３ｂ第２のＹ-Ｕ巻線部、５４ａ第１のＹ-Ｖ巻線部、５４ｂ第２のＹ-Ｖ巻線部、５５ａ第１のＹ-Ｗ巻線部、５５ｂ第２のＹ-Ｗ巻線部、７０出力線、１５０ａ第１のΔ-Ｕ巻線部、１５０ｂ第２のΔ-Ｕ巻線部、１５３ａ第１のＹ-Ｕ巻線部、１５３ｂ第２のＹ-Ｕ巻線部、１５５ｂ第２のＹ-Ｗ巻線部、１６０ａ第１の３相Ｙ-Δ混合巻線、１６０ｂ第２の３相Ｙ-Δ混合巻線、１６１固定子巻線部、１６２ａ第１の直列接続巻線部、１６２ｂ第２の直列接続巻線部。

Claims

軸線方向に延びた複数のスロットを有する固定子鉄心と、
前記スロットに巻装された、第１の３相Ｙ−Δ混合巻線及び第２の３相Ｙ−Δ混合巻線とを備え、
前記第１の３相Ｙ−Δ混合巻線は、第１のΔ−Ｕ巻線部、第１のΔ−Ｖ巻線部及び第１のΔ−Ｗ巻線部のそれぞれがΔ形に結線された第１のΔ結線部と、この第１のΔ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第２のＹ−Ｕ巻線部、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部とを有し、
前記第２の３相Ｙ−Δ混合巻線は、第２のΔ−Ｕ巻線部、第２のΔ−Ｖ巻線部及び第２のΔ−Ｗ巻線部のそれぞれがΔ形に結線された第２のΔ結線部と、この第２のΔ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第１のＹ−Ｕ巻線部、第１のＹ−Ｖ巻線部及び第１のＹ−Ｗ巻線部とを有し、
前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｕ巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−V巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部は、同一の前記スロットに収納され、
また、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第２のΔ−Ｖ巻線部、前記第２のＹ−V巻線部は、同一の前記スロットに収納され、前記第２のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｗ巻線部は、同一の前記スロットに収納されており、
前記第１のＹ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｖ巻線部及び前記第２のＹ−Ｗ巻線部を構成する各Ｙ結線導体の前記スロット内の断面積と、前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のΔ−Ｖ巻線部及び前記第２のΔ−Ｗ巻線部を構成する各Δ結線導体の前記スロット内の断面積との比は、√３：１である回転電機。
前記第１の３相Ｙ−Δ混合巻線及び前記第２の３相Ｙ−Δ混合巻線は、電気角で略３０度の位相差を有して前記固定子鉄心の前記スロットに巻装されている請求項１に記載の回転電機。
各前記巻線部は、導体を全節巻で構成され、かつ各前記スロットともそれぞれ同数本の導体が収納されている請求項２に記載の回転電機。
前記第１の３相Ｙ−Δ混合巻線及び前記第２の３相Ｙ−Δ混合巻線は、それぞれ個別に整流器に電気的に接続されている請求項３に記載の回転電機。
各前記巻線部は、導体の巻回数が偶数である請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の回転電機。
前記Ｙ結線導体は、断面積が径方向長さが長辺で周方向長さが短辺とする略四角形状であり、前記Δ結線導体は、断面積がほぼ四角状であり、前記Ｙ結線導体及び前記Δ結線導体は前記スロット内に径方向１列に整列されている請求項１ないし５の何れか１項に記載の回転電機。
前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子の端面には前記固定子巻線を冷却するファンが取り付けられており、
各前記スロット内では、前記第１のＹ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｖ巻線部及び前記第２のＹ−Ｗ巻線部を構成する各Ｙ結線導体は、前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のΔ−Ｖ巻線部及び前記第２のΔ−Ｗ巻線部を構成する各Δ結線導体よりも内径側に配置されている請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の回転電機。
各前記スロット内では、前記第１のＹ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｖ巻線部及び前記第２のＹ−Ｗ巻線部を構成する各Ｙ結線導体は、前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のΔ−Ｖ巻線部及び前記第２のΔ−Ｗ巻線部を構成するΔ結線導体よりも外径側に配置され、
最外径側に配置された断面矩形状の前記Ｙ結線導体の３辺がインシュレータを介して内壁面と密接して前記スロット内に収納されている請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の回転電機。
前記第１のＹ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｖ巻線部及び前記第２のＹ−Ｗ巻線部の各端部は、前記スロット内の最内径側から延出しており、この各端部が出力線を介して前記固定子の内径側に設けられた整流器と電気的に接続されている請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載の回転電機。
前記出力線は、断面円形形状である請求項９に記載の回転電機。
前記第１のΔ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第２のＹ−Ｕ巻線部、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部それぞれの端部は、前記固定子鉄心から軸線方向に直線状に延出しているとともに、断面形状が矩形状であり、またこの端部にそれぞれ接続された、第１のΔ−Ｕ巻線部、第１のΔ−Ｖ巻線部及び第１のΔ−Ｗ巻線部それぞれの端部は断面形状が矩形状であり、これらの前記端部同士は面接触により接合されている請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載の回転電機。
前記第１のΔ結線部にそれぞれＹ形に結線された、第２のＹ−Ｕ巻線部、第２のＹ−Ｖ巻線部及び第２のＹ−Ｗ巻線部それぞれの端部は、前記固定子鉄心から軸線方向に直線状に延出しているとともに、断面形状が矩形状であり、またこの端部にそれぞれ接続された、第１のΔ−Ｕ巻線部、第１のΔ−Ｖ巻線部及び第１のΔ−Ｗ巻線部それぞれの端部は断面形状が円形状であり、これらの前記端部同士は接合されている請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載の回転電機。
それぞれの前記端部は、錫が被膜された炭素鋼鋼板からなるリングで囲まれ、このリングの押圧により、それぞれの前記端部は接合されている請求項１１又は請求項１２に記載の回転電機。
前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子の端面には前記固定子巻線を冷却するファンが取り付けられており、
前記固定子鉄心の両端面から軸線方向に延出した、前記固定子巻線のコイルエンドは、前記第１のＹ−Ｕ巻線部、前記第１のＹ−Ｖ巻線部、前記第１のＹ−Ｗ巻線部、前記第２のＹ−Ｕ巻線部、前記第２のＹ−Ｖ巻線部及び前記第２のＹ−Ｗ巻線部のコイルエンド部であるＹコイルエンド部と、前記第１のΔ−Ｕ巻線部、前記第１のΔ−Ｖ巻線部、前記第１のΔ−Ｗ巻線部、前記第２のΔ−Ｕ巻線部、前記第２のΔ−Ｖ巻線部及び前記第２のΔ−Ｗ巻線部のコイルエンド部であるΔコイルエンド部とから構成され、
前記Ｙコイルエンド部の軸線方向の長さは、前記Δコイルエンド部の軸線方向の長さよりも長い請求項１ないし請求項１３の何れか１項に記載の回転電機。