JP4662145B2 - 回転電機のu字導体順次接続式コイル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(全体構造の説明)
この車両用交流発電機の模式軸方向断面図を図1に示す。交流発電機は電機子として働く固定子10と、界磁子として働く回転子50と、フロントハウジング61及びリアハウジング62と、交流電力を直流電力に変換する整流器65とを備えている。回転子50はシャフト51と一体に回転するもので、ランデル型ポールコア52、界磁コイル53、スリップリング54、斜流ファン56及び遠心ファン57を備えている。ランデル型ポールコア52は一組のポールコア52a及び52bを組合わせて構成されている。シャフト51はプーリ58を通じて車両エンジンにより回転駆動される。フロントハウジング61及びリヤハウジング62は回転子50を支持するとともに固定子10を挟持している。
図1の内側コイル用U字導体及び外側コイル用U字導体はそれぞれ、互いに隣接する2つの導体収容位置を占めるU字導体を順次接続して構成されてなる2位置型U字導体順次接続式コイルであるが、その代わりに互いに径方向に隣接する4つの導体収容位置を占めるU字導体により4位置型U字導体順次接続式コイルを構成し、この4位置型U字導体順次接続式コイルを既述した内側コイルと外側コイルとのどちらか一方又は両方に用いても良い。図2は、図1において、4位置型U字導体順次接続式コイルを内側コイル100として採用し、2位置型U字導体順次接続式コイルを外側コイル200として採用した例を示す。
この実施形態の特徴部分を以下に詳しく説明する。
上記実施例では、径方向最内側の頭部斜行部15bが周方向にギャップ0で隣接する例を記載した。しかし、図4に示す各頭部斜行部15b、15c、16b、16cのうち、径方向最外側の頭部斜行部16cは、最も大きなピッチ円上にて倒されて周方向へたとえば半磁極ピッチ走行し、その結果として図6に示す1磁極ピッチ距離Pが増大し、その分だけ軸方向突出長が増大する。したがって、外側コイル用U字導体16の最も径方向外側に位置する頭部斜行部16cのギャップd1を0とするのが最も好適である。この頭部斜行部16cにより規定される頭部側コイルエンドの軸方向長を超えない範囲にて、内側コイル300の頭部斜行部15bは多少の周方向隙間をもつことができる。あるいは内側コイル300の頭部側コイルエンド13の軸方向突出長を短縮することができる。
内側コイル100及び外側コイル500の両方を4位置型U字導体順次接続式コイルとし、U字導体の頭部先端部17a、27aを径方向に膨設した場合の絶縁紙介設形態の従来例を図8に示し、この実施例の絶縁紙介設形態を図9〜図12に示す。
上記した実施例1、2に用いた内側コイル及び外側コイルとの間の径方向ギャップd2は小さく設定している。しかしながら、既述の各特許公報に記載される内側コイル及び外側コイルの頭部斜行部の捻り工程は、すべての内側コイル用U字導体とすべての外側コイル用U字導体とを同軸配置し、これらU字導体の頭部先端部より端部側の部分を回動リングにより一斉回動する一斉捻り方式を採用していた。このような一斉捻り方式を用いる場合、回動リングの径方向幅を確保するため径方向ギャップd2を小さくすることが困難であった。更に、たとえば図10に示す2つの4位置型U字導体順次接続式コイルの頭部斜行部を形成する場合のように、径方向へ多数の導体収容位置を配置する深スロット構造においてはたとえば8重回動リングとった多重回動リングを必要とし、製造装置やその駆動構造が非常に複雑となった。この問題を解決する製造方法を図13を参照して説明する。図13(a)は嵌合直後の状態を、図13(b)は嵌合がほぼ完了した状態を示す。
昇降手段703を省略して外側コイル用環状体700を静止させ、絶縁紙把持手段701の昇降も省略し、昇降手段702の駆動により内側コイル用環状体800だけを下降させる変形例を図14、図15を参照して説明する。図14は内側コイル用環状体800の下降前、図15は内側コイル用環状体800の下降後を示す。なお、図14では絶縁紙把持手段701は下降して絶縁紙400を押さえておらず、図15では絶縁紙把持手段701は下降して絶縁紙400を外側コイル用環状体700の頭部先端部に向けて押しつけている。
絶縁紙把持手段701は、内側コイル用環状体800を昇降させる昇降手段702と連動させてもよい。たとえば絶縁紙把持手段701は昇降手段702に上下に伸縮するばね材を介して連結されている。昇降手段702が下降するとまず絶縁紙400を押さえ、その後、内側コイル用環状体800の嵌入が開始され、昇降手段702を更に下降すると、内側コイル用環状体800は外側コイル用環状体700内に更に深く嵌入するとともに、ばね材が絶縁紙把持手段701の下方に弾性付勢する。
絶縁紙400を外側コイル用環状体700の頭部先端部に押しつけるのではなく、内側コイル用環状体800の頭部先端部の外周面に向けて径内方向へ押しつけてもよい。この態様を図16、図17に示す。図16は内側コイル用環状体800の下降前、図17は内側コイル用環状体800の下降後を示す。絶縁紙把持手段701は、内側コイル用環状体800を昇降させるための昇降手段703と連動して昇降する。
その他、絶縁紙400は、両環状体700、800の嵌合に際して、径方向膨設などにより相対的に電気絶縁が重要なそれらの頭部先端部に支持されればよいため、熱可塑性の絶縁紙400を加熱してこの部分に熱接着してもよく、この場合には絶縁紙把持手段701を省略することができる。
上記嵌合中、又は、嵌合完了後に、内側コイル用環状体800を外側コイル用環状体700に対して所定角度だけ相対回動させてもよい。この相対回動は嵌合を容易化する。また、この相対回動の向きを絶縁紙400のしわや弛みを引き伸ばす向きとすることにより、絶縁紙400のしわや弛みを解消することができる。
11 固定子鉄心
12 ステータコイル
13 頭部側コイルエンド
14 端部側コイルエンド
15 U字導体
15a 頭部先端部
15b 頭部斜行部
16 U字導体
16a 頭部先端部
16c 頭部斜行部
17 大セグメント
17a 頭部先端部
17b 頭部斜行部
17c 頭部斜行部
18 小セグメント
18a スロット導体部
19 大セグメントの頭部
21a 大セグメントの端部
21b 大セグメントの端部
22a 大セグメントの端部斜行部
23a 大セグメントの端部先端部
27 小セグメント
28a スロット導体部
29 小セグメントの頭部
31a 小セグメントの端部
31b 小セグメントの端部
32a 小セグメントの端部斜行部
33a 小セグメントの端部先端部
50 回転子
51 シャフト
52 ランデル型ポールコア
52a ポールコア
52b ポールコア
53 界磁コイル
54 スリップリング
56 斜流ファン
57 遠心ファン
58 プーリ
61 フロントハウジング
62 リアハウジング
62 リヤハウジング
65 整流器
100 内側コイル
111 ティース
160 頭部斜行部展開(捻り)済みの各外側コイル用U字導体
170 頭部斜行部展開(捻り)済みの内側コイル用U字導体(大セグメント用)
200 外側コイル
270 頭部斜行部展開(捻り)済みの内側コイル用U字導体(小セグメント用)
300 内側コイル
400 絶縁紙
500 外側コイル
600 凹部
700 外側コイル用環状体
701 絶縁紙把持手段
702 昇降手段
703 昇降手段
800 内側コイル用環状体
Claims (8)
- ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のU字導体を有し、前記各U字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のU字導体を有し、前記各U字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各U字導体のU字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなる回転電機のU字導体順次接続式コイルにおいて、
前記両コイルの頭部側コイルエンドの間の径方向隙間に円筒状に介設されて前記両コイルの頭部側コイルエンド間を電気絶縁するコイルエンド絶縁用の絶縁紙を有しており、
前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置され、
前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接し、
前記絶縁紙は、前記両頭部側コイルエンドの前記頭部先端部に密着し、互いに軸方向にずれて配置された前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とに介設乃至挟設されていることを特徴とする回転電機のU字導体順次接続式コイル。 - 請求項1記載の回転電機のU字導体順次接続式コイルにおいて、
前記絶縁紙は、前記内側コイルの周方向外側の表面及び前記外側コイルの周方向内側の表面に密着している回転電機のU字導体順次接続式コイル。 - ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のU字導体を有し、前記各U字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のU字導体を有し、前記各U字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各U字導体のU字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなる回転電機のU字導体順次接続式コイルにおいて、
前記両コイルの頭部側コイルエンドの間の径方向隙間に円筒状に介設されて前記両コイルの頭部側コイルエンド間を電気絶縁するコイルエンド絶縁用の絶縁紙を有しており、
前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有していると共に、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置され、
前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接し、
前記絶縁紙は、前記内側コイルの周方向外側の表面又は前記外側コイルの周方向内側の表面に位置して径方向に凹設されて略周方向に延在する凹部に収容され、
前記凹部の深さは、前記凹部の深さ方向に計測された前記絶縁紙の厚さより小さく形成されていることを特徴とする回転電機のU字導体順次接続式コイル。 - ステータコアに軸方向へ設けられた各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のU字導体を有し、前記各U字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている内側コイルと、前記各スロットに軸方向一方側から挿通された多数のU字導体を有し、前記各U字導体は前記ステータコアの軸方向他方側にて順次接続されている外側コイルとを少なくとも有し、前記内側コイルの頭部先端部と前記外側コイルの頭部先端部とが互いに軸方向にずれて配置されており、前記内側コイルの頭部側コイルエンド及び外側コイルの頭部側コイルエンドは径方向に隣接して配置され、前記頭部側コイルエンドは、前記各U字導体のU字状の頭部先端部と、前記頭部先端部の両端から周方向及び軸方向に対して斜めに曲げられて前記スロット近傍に達する頭部斜行部とからなり、前記頭部先端部は、前記頭部斜行部よりも大きな径方向幅を有し、前記内側コイル及び前記外側コイルの前記頭部斜行部は、径方向に隣接している回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法であって、
前記内側コイルを構成するための前記各U字導体を所定半径のピッチ円上に周方向所定間隔で配置し、前記各U字導体の頭部斜行部を周方向へ展開して内側環状体を形成し、
前記外側コイルを構成するための前記各U字導体を所定半径のピッチ円上に周方向所定間隔で配置し、前記各U字導体の頭部斜行部を周方向へ前記展開して外側環状体を形成し、
前記内側環状体と前記外側環状体とを同心円状に配置し、
前記内側環状体を前記外側環状体に対して軸方向へ相対移動させることにより前記両環状体を嵌合し、一括して組み立てることを特徴とする回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法。 - 請求項4記載の回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記嵌合前に前記内側環状体の外周面又は前記外側環状体の内周面に絶縁紙を筒状に配設し、
前記嵌合により前記絶縁紙を前記両環状体間に介設乃至挟設する回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法。 - 請求項5記載の回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記両環状体の嵌合は、前記内側環状体を前記外側環状体に対して相対回転させつつ行う回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法。 - 請求項5記載の回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記両環状体の嵌合の前又は後に、前記内側環状体を前記外側環状体に対して相対回転させる回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法。 - 請求項5記載の回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法において、
前記絶縁紙の一部を、前記一方の環状体の頭部よりも軸方向へ突出させる回転電機のU字導体順次接続式コイルの製造方法。
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