JPH06141497A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 三相のステータコイルの各相間の重なりをな
くして三相のステータコイルの冷却効率を向上し、且つ
三相のステータコイルの巻線時の組付工数を減少させる
ようにした。 【構成】 ステータコア２６の内周に等間隔で形成され
た複数のティース３０〜３２の各々の周囲に、三相のス
テータコイル２７〜２９の各相間の境界線が径方向に延
び、且つ三相のステータコイル２７〜２９の各々がティ
ース３０〜３２の各々の周囲にのみ巻回するようにし
た。さらに、隣設するティース３０〜３２間に形成され
るスロット３３の形状を三相のステータコイル２７〜２
９の巻線時に開放スロット形状となるようにした。これ
によって、三相のステータコイル２７〜２９の各相間の
重なりがなくなるので、三相のステータコイル２７〜２
９の各相の露出面積が増加し、且つ三相のステータコイ
ル２７〜２９の各相を同時にステータコア２６に組み付
けやすくなった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載されたバッ
テリを充電するオルタネータに使用される車両用交流発
電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両に搭載される電気負荷の増加
やエンジンルームの小型化に伴う補機類の取付スペース
の狭小化等により車両用交流発電機は小型で高出力のも
のが望まれている。そこで、車両用交流発電機の高出力
化の一手段として冷却効率の向上を図ることが考えられ
る。このような車両用交流発電機としては、例えば特開
平３−２２６２５１号公報に開示された技術がある。こ
の技術は、図６ないし図８に示されているように、ロー
タ１００の２磁極ピッチにつき周方向に３個のティース
１０１〜１０３を有し、各ティース１０１〜１０３には
三相のステータコイル１０４〜１０６のうちの一相のみ
が巻回されたステータ１０７を備え、ステータコア１０
８のスロット１０９内に収容される三相のステータコイ
ル１０４〜１０６の各相が互いに重なり合うオーバラッ
プ代を減少させることによって、冷却ファン（図示せ
ず）により吹き付けられる冷却風との接触露出面積を増
加させて三相のステータコイル１０４〜１０６の冷却効
率を向上するようにしたもの（以下従来の技術と呼ぶ）
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、ステータコア１０８のスロット１０９は半
閉スロット形状であるため、三相のステータコイル１０
４〜１０６の各相をスロット１０９の奥から順に挿入す
る必要があり、三相のステータコイル１０４〜１０６の
巻線時に多大な工数がかかるという課題があった。ま
た、必然的に三相のステータコイル１０４〜１０６の各
相に径方向の重なりが生じるため、三相のステータコイ
ル１０４〜１０６の各相の露出面積が少なくなり、三相
のステータコイル１０４〜１０６の冷却効率が低下する
という課題があった。本発明は、多相のステータコイル
の各相間の重なりをなくして多相のステータコイルの冷
却効率を向上し、且つ多相のステータコイルの巻線時の
組付工数を減少させるようにした車両用交流発電機の提
供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁束を発生さ
せるポールコアを有するロータと、このロータの外周に
対向して配置され、内周に複数のティースが等間隔で形
成されたステータコア、およびステータコアに巻回さ
れ、前記ロータの回転に伴って交流出力が生起する多相
のステータコイルを有するステータと、前記ポールコア
と同期して回転することにより前記多相のステータコイ
ルに冷却風を送る冷却ファンとを備えた車両用交流発電
機において、前記複数のティースの各々の周囲には、前
記多相のステータコイルの各相間の境界線が径方向に延
びるように、前記多相のステータコイルのうちの一相の
ステータコイルのみが巻回された技術手段を採用した。

【０００５】

【作用】本発明は、ステータコアの内周に等間隔で形成
された複数のティースの各々の周囲に、多相のステータ
コイルの各相間の境界線が径方向に延び、且つ多相のス
テータコイルのうちの一相のステータコイルのみを巻回
するようにしている。このため、多相のステータコイル
の各相間の重なりがなくなるので、多相のステータコイ
ルの各相の露出面積が増加する。これにより、三相のス
テータコイルの各相を冷却ファンにより送られてくる冷
却風によってほぼ均一に冷却することができるので、多
相のステータコイルの冷却効率が向上する。また、多相
のステータコイルの各相間の重なりがないので、多相の
ステータコイルの各相を同時にステータコアに組み付け
が可能になるため、多相のステータコイルの巻線時の組
付工数を減少することが可能となる。

【０００６】

【実施例】〔実施例の構成〕つぎに、本発明の車両用交
流発電機を図１ないし図５に示す一実施例に基づいて説
明する。図１は自動車用交流発電機のステータを示した
図で、図２は自動車用交流発電機の全体構造を示した図
である。自動車用交流発電機１は、いわゆるオルタネー
タであって、ロータ２、ドライブフレーム３、リヤフレ
ーム４およびステータ５等より構成されている。ロータ
２は、界磁として働く部分で、シャフト６と一体的に回
転する。このロータ２は、ポールコア（磁極）７、８、
フィールドコイル９、スリップリング１０等によって構
成されている。

【０００７】シャフト６の一端部には、エンジンの回転
動力をシャフト６に伝達するためのＶリブドプーリ１１
が取り付けられている。Ｖリブドプーリ１１は、ベルト
等の連結手段を介してエンジンの出力軸に連結されてい
る。ポールコア７、８は、中央にフィールドコイル９が
巻かれ、フィールドコイル９に励磁電流が流れると、ポ
ールコア７の爪状部１２が全てＮ極になり、ポールコア
８の爪状部１３が全てＳ極になる。また、ポールコア
７、８の各々の端面には、ドライブフレーム３とリヤフ
レーム４内に冷却風を吸い込む冷却ファン１４、１５が
一体的に取り付けられている。冷却ファン１４には、シ
ャフト６の軸方向および径方向（遠心方向）に冷却風を
発生させる軸流式ファンが使用され、冷却ファン１５に
は、シャフト６の径方向（遠心方向）に冷却風を発生さ
せる遠心式ファンが使用されている。スリップリング１
０は、シャフト６の他端部に２個取り付けられており、
各々のスリップリング１０の外周をブラシ１６が摺動す
る。

【０００８】ドライブフレーム３とリヤフレーム４は、
ロータ２とステータ５を支持すると同時に、エンジンへ
の取り付けを行うもので、冷却ファン１４、１５により
吸い込まれる冷却風の通気用の穴１７、１８を多数開口
している。ドライブフレーム３とリヤフレーム４は、複
数のスタッドボルト１９およびナット２０により直接接
合されている。なお、ドライブフレーム３とリヤフレー
ム４の内周にはロータ２がベアリング２１、２２を介し
て回転自在に支持されている。

【０００９】また、リヤフレーム４には、ブラシ１６、
整流器２３および出力端子等が取り付けられている。そ
して、リヤフレーム４の後側には、整流器２３、ブラシ
ホルダ２４、ＩＣレギュレータ２５等がねじ等の手段で
組み付けられている。整流器２３は、複数個のダイオー
ド（図示せず）を集めたもので、交流電流を直流電流に
変換（整流）するものである。この整流器２３は、自動
車に搭載された電気負荷やバッテリに電気的に接続され
ている。ブラシホルダ２４は、ブラシ１６を収納保持す
るものである。ＩＣレギュレータ２５は、フィールドコ
イル９とアース間に入れたトランジスタ等のスイッチン
グ素子をオン、オフすることにより励磁電流を制御して
自動車用交流発電機１の出力電圧を一定にするものであ
る。

【００１０】次に、ステータ５の構造の詳細を図１ない
し図５を用いて説明する。ステータ５は、いわゆる２／
３π短節集中巻きステータであって、ポールコア７、８
の外周に対向して配置されたステータコア２６、および
ロータ２の回転に伴って３相交流出力が誘起する三相の
ステータコイル２７〜２９よりなる。ステータコア２６
は、ドライブフレーム３とリヤフレーム４の内周に圧入
されて一体化されているので、ステータ５で発生した熱
がドライブフレーム３とリヤフレーム４に伝わり冷却性
を向上させている。

【００１１】また、ステータコア２６は、磁性材料製の
薄板を複数積層したもので、ロータ２のポールコア７、
８から出た磁束が三相のステータコイル２７〜２９と有
効に交差するように作られた磁束通路を形成する。ステ
ータコア２６の内周側には、図１に示したように、ロー
タ２のポールコア７、８の２磁極ピッチにつき周方向に
３個のティース３０〜３２が等間隔で多数形成されてい
る。隣設するティース３０〜３２間に形成されるスロッ
ト３３は、三相のステータコイル２７〜２９を巻装する
際には開放スロット形状（図３に実線で示す）となるよ
うに形成され、三相のステータコイル２７〜２９を巻装
した後に半閉スロット形状（図３に二点鎖線で示す）と
なるように形成される。

【００１２】なお、２個置きに形成されたティース３０
には、三相のステータコイル２７〜２９のうちの１相の
ステータコイル２７のみが巻回されている。また、２個
置きに形成されたティース３１には、三相のステータコ
イル２７〜２９のうちの１相のステータコイル２８のみ
が巻回されている。さらに、２個置きに形成されたティ
ース３２には、三相のステータコイル２７〜２９のうち
の１相のステータコイル２９のみが巻回されている。三
相のステータコイル２７〜２９は、Ｙ結線またはΔ結線
により接続されている。

【００１３】次に、この三相のステータコイル２７〜２
９の巻線方法を図１ないし図５に基づいて簡単に説明す
る。なお、ティース３０〜３２の先端部は、図３に示し
たように、三相のステータコイル２７〜２９の巻線時に
は鍵型をしている。ステータコイル２７は、図４に示し
たように、ステータコア２６のティース３０の周囲に重
中巻きされ、つづいて隣設するティース３１、３２を置
いて次のティース３０の周囲に重中巻きされる。以下同
様にして、ステータコア２６のティース３０の周囲にの
みステータコイル２７の巻装が繰り返すことによって、
ステータコイル２７をステータコア２６に組み付ける。

【００１４】また、ステータコイル２８は、図４に示し
たように、ステータコア２６のティース３１から巻き初
め、ステータコイル２７と同様に、ティース３２、３０
を置いた巻装を繰り返すことによって、ステータコイル
２８をステータコア２６に組み付ける。さらに、ステー
タコイル２９は、図４に示したように、ステータコア２
６のティース３２から巻き初め、ステータコイル２７と
同様に、ティース３０、３１を置いた巻装を繰り返すこ
とによって、ステータコイル２９をステータコア２６に
組み付ける。

【００１５】なお、三相のステータコイル２７〜２９の
巻線時にステータコア２６のティース３０〜３２の先端
部の拡がりがないため、すなわち、スロット３３が半閉
スロット形状になっていないため、図１に示したよう
に、三相のステータコイル２７〜２９の各相間の境界線
がステータコア２６の径方向に延びるように複数のティ
ース３０〜３２の各々の周囲に巻回され、三相のステー
タコイル２７〜２９の各相間が径方向に重ならない。そ
して、三相のステータコイル２７〜２９の巻線が終了し
た後にティース３０〜３２の先端部を周方向に拡開して
ティース３０〜３２をＴ字状にすることによりステータ
５の磁束の減少を防止している。

【００１６】したがって、予め三相のステータコイル２
７〜２９の各相をステータコア２６に組み付ける前に、
図３に示した巻線状態となるように巻装しておき（ホー
ルドコイル状態）、このように巻装しておいた三相のス
テータコイル２７〜２９の各相を同時に開放スロット形
状のスロット３３内に挿入することによって、三相のス
テータコイル２７〜２９の各相を同時にステータコア２
６に組み付け易くなるので、三相のステータコイル２７
〜２９の巻線時の組付工数を著しく減少することができ
る。また、三相のステータコイル２７〜２９の前側コイ
ル端３４〜３６、後側コイル端（図示せず）の各相間に
均一な大きさの隙間Ｓが形成される。これらの隙間Ｓが
形成されることにより、多数の隙間Ｓが冷却風の通り抜
け通気路となり、三相のステータコイル２７〜２９の冷
却効率が向上する。

【００１７】〔実施例の作用〕つぎに、この自動車用交
流発電機１の作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説
明する。エンジンの回転動力がベルトを介してＶリブド
プーリ１１に伝わるとロータ２、すなわちシャフト６が
回転する。そして、フィールドコイル９に外部より電圧
が印加されてフィールドコイル９に励磁電流が流れるこ
とによりポールコア７、８が励磁される。これによっ
て、ポールコア７の爪状部１２が全てＮ極になり、ポー
ルコア８の爪状部１３が全てＳ極になる。そして、ロー
タ２と相対回転運動するステータ５のステータコア２６
に図１に示した矢印方向に回転磁界が発生し、三相のス
テータコイル２７〜２９に交流電流が誘起する。この三
相交流電流は、整流器２３により直流電流に変換されバ
ッテリを充電すると共に自動車の電気負荷に電力を供給
する。

【００１８】さらに、ポールコア７、８の回転に伴っ
て、ポールコア７、８の各々の端面に取り付けられた冷
却ファン１４、１５も同様に回転するため、ドライブフ
レーム３とリヤフレーム４に形成された通気用の穴１
７、１８より冷却風が吸い込まれて、自動車用交流発電
機１内に図２に示した矢印方向に冷却風が発生し、フィ
ールドコイル９、整流器２３、三相のステータコイル２
７〜２９等の発熱部材の冷却が行なわれる。

【００１９】〔実施例の効果〕以上のように、この実施
例においては、三相のステータコイル２７〜２９の巻装
構造が、三相のステータコイル２７〜２９の各相間の境
界線がステータコア２６の径方向に延びるように複数の
ティース３０〜３２の各々の周囲に巻回されているの
で、三相のステータコイル２７〜２９の各相間の径方向
の重なりがない。このため、三相のステータコイル２７
〜２９の各相を均一に冷却することができるので、三相
のステータコイル２７〜２９の冷却効率を著しく向上す
ることができる。また、図５と図８とを比較して明らか
なように、三相のステータコイル２７〜２９の前側コイ
ル端３４〜３６および後側コイル端に形成される隙間Ｓ
が大きくなり、冷却風の通り抜けが改善される。これに
よって、全体的な冷却風の風量が増加するので、三相の
ステータコイル２７〜２９以外のフィールドコイル９、
整流器２３、三相のステータコイル２７〜２９等の発熱
部材の冷却効率も向上することができる。

【００２０】そして、複数のティース３０〜３２の各々
の周囲には三相のステータコイル２７〜２９のうちの一
相のみを巻回するようにしているので、三相のステータ
コイル２７〜２９の各相のコイル長を短縮することがで
きる。これによって、三相のステータコイル２７〜２９
の各相のコイル抵抗値が減少するため、三相のステータ
コイル２７〜２９の各相の発熱量を低減することができ
る。さらに、三相のステータコイル２７〜２９の巻線時
に、三相のステータコイル２７〜２９の各相を同時にス
テータコア２６に組み付けることが可能となるので、三
相のステータコイル２７〜２９の巻線時の組付工数を著
しく低減することができる。

【００２１】〔変形例〕本実施例では、本発明を三相の
ステータコイル２７〜２９に用いたが、二相のステータ
コイルまたは四相以上のステータコイルに用いても良
い。本実施例では、ステータコア２６のティース３０〜
３２を、ポールコア７、８の２磁極ピッチにつき３個等
間隔で設けたが、本例に限定されることはない。本実施
例では、本発明を通常のオルタネータに用いたが、本発
明をブラシレスオルタネータやバキュームポンプ付オル
タネータ等の車両用交流発電機に用いても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、複数のティースの各々の周囲
に多相のステータコイルのうちの一相のステータコイル
のみが巻回されていると共に、多相のステータコイルの
各相間の境界線が径方向に延びるように巻回されてい
る。これによって、多相のステータコイルの各相間の径
方向の重なりがなくなるため、三相のステータコイルの
各相をほぼ均一に冷却することができるので、多相のス
テータコイルの各相の冷却効率を向上することができ
る。また、多相のステータコアの巻線時に、多相のステ
ータコイルの各相を同時にステータコアに組み付け易く
なるので、多相のステータコアの巻線時の組付工数を減
少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いた自動車用交流発電機の主要部を
示した正面図である。

【図２】図１の自動車用交流発電機の全体構造を示した
断面図である。

【図３】図１の自動車用交流発電機のステータコイルの
巻装状態を示した概略図である。

【図４】図１の自動車用交流発電機のステータコイルの
巻装状態を示した概略展開図である。

【図５】図１の自動車用交流発電機のステータコイルの
前側コイル端を示した概略図である。

【図６】従来の技術の主要部を示した断面図である。

【図７】従来の技術のステータコイルの巻装状態を示し
た概略図である。

【図８】図７のステータコイルの巻装状態を示した概略
展開図である。

【符号の説明】

１ 自動車用交流発電機（オルタネータ） ２ ロータ ５ ステータ ７ ポールコア ８ ポールコア １４ 冷却ファン １５ 冷却ファン １７ 通気用の穴 １８ 通気用の穴 ２６ ステータコア ２７ ステータコイル ２８ ステータコイル ２９ ステータコイル ３０ ティース ３１ ティース ３２ ティース ３３ スロット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁束を発生させるポールコアを有するロ
   ータと、 このロータの外周に対向して配置され、内周に複数のテ
   ィースが等間隔で形成されたステータコア、およびステ
   ータコアに巻回され、前記ロータの回転に伴って交流出
   力が生起する多相のステータコイルを有するステータ
   と、 前記ポールコアと同期して回転することにより前記多相
   のステータコイルに冷却風を送る冷却ファンとを備えた
   車両用交流発電機において、 前記複数のティースの各々の周囲には、前記多相のステ
   ータコイルの各相間の境界線が径方向に延びるように、
   前記多相のステータコイルのうちの一相のステータコイ
   ルのみが巻回されたことを特徴とする車両用交流発電
   機。