JPH11164519A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子巻線の２つのコイルエンド群の温度
差を小さくする。 【解決手段】 整流器５の近傍の第１コイルエンド群３
１ａが送風装置１１、１２から冷却風を受ける面積は、
第２コイルエンド群３１ｂが送風装置１１、１２から冷
却風を受ける面積より大きい。整流器５のように高温と
なる電気素子の近傍に存在する第１コイルエンド群３１
ａには、整流器５を冷却後の風が送られる。そのため、
第２コイルエンド群３１ｂ側より冷却風の温度が高い。
しかし、第１コイルエンド群３１ａが冷却風を受ける面
積を大きくすることで、冷却性を向上することができ、
双方のコイルエンド群の温度差を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関により駆
動される交流発電機に関し、乗用車、トラック等あるい
は船舶などの乗り物に搭載可能な車両用交流発電機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、安全制御機器等の電気負荷の増加
が求められ、ますます発電能力の向上が求められてい
る。それとともに、車両用交流発電機では、固定子巻線
の放熱性向上が必要不可欠である。従来、車両用交流発
電機の高出力化のための構造として、国際公開９２／０
６５２７が知られている。国際公開９２／０６５２７に
おいては、固定子鉄心に設けられた複数のスロットにＵ
字状の電気導体を同一方向から差し込み、それらを接合
することにより固定子巻線を形成するものが提案されて
いる。この構成では、Ｕ字状の電気導体を規則的に並べ
ることができるため、スロット内の電気導体を高占積率
化することができるので、高出力化が可能となる。

【０００３】また、固定子巻線の冷却効率を改善する構
造を示すものとして、実公平１−２７４０６号が知られ
ている。実公平１−２７４０６号では、固定子巻線のコ
イルエンドを扁平状に巻く構成にし、冷却風に対してコ
イル素線表面積が最大に露呈するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、２つのコイルエンド群がほぼ同じ形状、寸法をも
ち、２つのコイルエンド群には、放熱性の差がない。こ
のため、車両用交流発電機が２つのコイルエンド群のぞ
れぞれに対して供給する冷却風の冷却能力の差に起因し
て、２つのコイルエンド群からの放熱にも差を生じるこ
とがあった。

【０００５】例えば、フロント側に回転駆動用プーリが
装着され、リア側に整流器が装着された車両用交流発電
機にあっては、整流器の発熱によって、リア側のコイル
エンド群に供給される冷却風の温度が相対的に高くな
り、そのコイルエンド群からの放熱が不足して、そのコ
イルエンド群の温度が上昇するという問題点があった。
さらに、車両用交流発電機のリア側にはエンジン本体が
位置しており、熱がこもりやすい。このようなエンジン
ルーム内における車両用交流発電機の搭載環境に起因し
て、リア側コイルエンド群に供給される冷却風の温度が
相対的に高くなることがあり、ここでもリア側のコイル
エンド群からの放熱が不足し、そのコイルエンド群の温
度が上昇するという問題点があった。

【０００６】このようなリア側コイルエンド群からの放
熱の不足は、固定子巻線全体としての温度上昇をきたす
という問題点があった。また、２つのコイルエンド群に
好ましくない温度差を生じる。２つのコイルエンド群の
温度差は、固定子を保持する２つのハウジング間にも温
度差を生じさせる。そして、かかる温度差が過剰に大き
くなると、熱膨張の差に起因して２つのハウジングに不
均一な歪みを生じ、回転子の回転軸の傾き、磁気的騒音
の増加、振動の増加といった不具合を生じるおそれがあ
った。

【０００７】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み、
新規な改良された車両用交流発電機を提供することを目
的とする。本発明は、高出力に対応した高い冷却性を、
整流器の発熱や、搭載環境に影響されることなく安定し
て発揮する車両用交流発電機を提供することを目的とす
る。

【０００８】本発明は、２つのコイルエンド群の一方に
おける放熱不足を改善した車両用交流発電機を提供する
ことを目的とする。本発明は、２つのコイルエンド群に
おける過剰な温度差の発生を防止した車両用交流発電機
を提供することを目的とする。本発明は、整流器が近傍
に配置されたコイルエンド群の温度を低減した車両用交
流発電機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、整流器（５）が設けら
れた側である第１コイルエンド群（３１ａ）が送風装置
（１１、１２）から冷却風を受ける面積は、第２コイル
エンド群（３１ｂ）が送風装置（１１、１２）から冷却
風を受ける面積より大きいという技術的手段を採用す
る。

【００１０】なお、冷却風を受ける面積を大きくする構
成としては、冷却風と垂直な表面の面積を相対的に大き
くした構成、あるいは冷却風と平行な表面の面積を相対
的に大きくした構成などを採用することができる。請求
項１の構成によると、整流動作に伴う発熱によって高温
になりやすい整流器の近傍に配置された第１コイルエン
ド群が、第２コイルエンド群に比べて大きい面積をもっ
て冷却風を受けるから、第１コイルエンド群の放熱性が
相対的に高くされている。このため、整流器の発熱等の
影響によって第１コイルエンド群に送られる冷却風の温
度が変動しても、第１コイルエンド群が本来的に備えた
放熱性の高さによって、第１コイルエンド群の温度上昇
が抑えられる。このため、コイルエンドを含む固定子巻
線全体としての温度上昇が抑えられる。

【００１１】しかも、第１コイルエンド群の温度上昇が
回避される結果、この第１コイルエンド群と第２コイル
エンド群との温度差が過剰に大きくなることも防止され
る。このため、両コイルエンド群の温度差から生じる両
ハウジングの膨張歪みを低減でき、また、固定子と固定
子鉄心との間の磁束歪みを低減できる。その結果、磁気
的騒音も低減することができる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明では、整流器
（５）が設けられた側である第１コイルエンド群（３１
ａ）の固定子鉄心（３２）の内径側からの投影面積が、
第２コイルエンド群（３１ｂ）の投影面積より大きいと
いう技術的手段を採用する。なお、内径側からの投影面
積は、コイルエンド群に向けて冷却風を内径側から送る
送風装置との組合せにおいて、コイルエンド群からの放
熱に最も顕著に影響を与える。

【００１３】請求項２の構成によると、整流動作に伴う
発熱によって高温になりやすい整流器の近傍に配置され
た第１コイルエンド群が、第２コイルエンド群に比べて
大きい投影面積をもって冷却風を受けるから、第１コイ
ルエンド群の放熱性が相対的に高くされている。このた
め、整流器の発熱等の影響によって第１コイルエンド群
に送られる冷却風の温度が変動しても、第１コイルエン
ド群が本来的に備えた放熱性の高さによって、第１コイ
ルエンド群の温度上昇が抑えられる。このため、コイル
エンドを含む固定子巻線全体としての温度上昇が抑えら
れる。

【００１４】しかも、第１コイルエンド群の温度上昇が
回避される結果、この第１コイルエンド群と第２コイル
エンド群との温度差が過剰に大きくなることも防止され
る。このため、両コイルエンド群の温度差から生じるハ
ウジングの膨張歪みを低減でき、また、固定子と固定子
鉄心との間の磁束歪みを低減できる。その結果、磁気的
騒音も低減することができる。

【００１５】請求項３に記載の発明では、第１コイルエ
ンド群（３１ａ）は、軸方向に相互にずれて位置する少
なくとも２種類のコイルエンドを有するという技術的手
段を採用する。第１コイルエンド群が、軸方向に相互に
ずれて位置する少なくとも２種類のコイルエンドを有す
ることにより、冷却風を受ける面積若しくは、固定子鉄
心（３２）の内径側からの投影面積を大きくすることが
できる。

【００１６】なお、第１コイルエンド群に２種類以上の
コイルエンドを配置するにあたっては、複数の導体セグ
メントを接合することにより固定子巻線を形成した構成
を採用することが望ましい。かかる構成によると、固定
子巻線を形成する電気導体が導体セグメントによって提
供され、固定子鉄心に形成されたスロット内においては
整列して配置される。そして、コイルエンドは、導体セ
グメントによって形成され、導体セグメントの形状に由
来する所定の形状をもち、しかも規則的に整列して配置
される。かかる構成によると、一定形状のコイルエンド
を確実に得ることができるため、第１コイルエンド群
を、所要の形状をもった２種類以上のコイルエンドによ
って確実に構成することができる。

【００１７】また、第１コイルエンド群は、軸方向高さ
が比較的低い小コイルエンドと、軸方向高さが比較的高
い大コイルエンドとで構成することができる。さらにこ
れら２種類以上のコイルエンドは、各種類のコイルエン
ドが固定子鉄心の周方向に沿って一様に分布して配置さ
れていることが望ましい。かかる構成は、例えば小コイ
ルエンドを固定子鉄心の全周にわたり規則的に並べて配
置した構成を採用し、さらに大コイルエンドも固定子鉄
心の全周にわたり規則的に並べて配置した構成を採用す
ることで実現できる。かかる構成により、コイルエンド
を複数種類とした場合でも、コイルエンドが周方向に疎
密をなすことがなく、周方向に一様に配置されるため、
低騒音化を実現することができる。なお、小コイルエン
ドと大コイルエンドとは、小コイルエンドを大コイルエ
ンドで囲む構成とすることができ、さらには小コイルエ
ンドと大コイルエンドとを並べる構成としてもよい。

【００１８】請求項４に記載の発明では、送風装置（１
１、１２）は固定子（２）と対向して配置された回転子
（３）に設けられ、第１コイルエンド群（３１ａ）に対
応して回転子（３）の一方の軸方向端部に設けられた第
１の送風ファン（１２）と、第２コイルエンド群（３１
ｂ）に対応して回転子（３）の他方の軸方向端部に設け
られた第２の送風ファン（１１）とを有するという技術
的手段を採用する。

【００１９】また、請求項５に記載の発明では、第１の
送風ファンは遠心ファン（１２）であり、第２の送風フ
ァンは斜流ファン（１１）であるという技術的手段を採
用する。それぞれのコイルエンド群に対応して２つの経
路から冷却風を供給することにより、効率よく冷却風を
供給できる。また、第２コイルエンド群（３１ｂ）に対
応した第２の送風ファンを斜流ファン（１１）とするこ
とにより、温度の低い第２コイルエンド群（３１ｂ）側
からも、第１コイルエンド群（３１ａ）に冷却風を供給
できるため、第１コイルエンド群（３１ａ）の冷却性は
更に向上する。これにより、第１コイルエンド群（３１
ａ）と第２コイルエンド群（３１ｂ）との温度差を小さ
くできる。

【００２０】請求項６に記載の発明では、固定子巻線を
構成する電気導体は、固定子鉄心（３２）に設けられた
複数のスロット（３５）内においては、径方向に関して
配列されており、径方向に関して配列された内外の中層
（３３２ａ、３３２ｂ’）と、これら中層（３３２ａ、
３３２ｂ’）を囲んで配列された内外の端層（３３１
ａ、３３１ｂ’）とを含む複数の層を形成し、第１コイ
ルエンド群（３１ａ）側においては、所定ピッチ離れて
位置する内中層（３３２ａ）と外中層（３３２ｂ）とを
接続する複数の中層コイルエンド（３３２ｃ）と、所定
ピッチ離れて位置する内端層（３３１ａ）と外端層（３
３１ｂ）とを接続し、前記中層コイルエンド（３３２
ｃ）を囲むように配置された複数の端層コイルエンド
（３３１ｃ）とを形成し、第２コイルエンド群（３１
ｂ）側においては、所定ピッチ離れて位置する前記中層
（３３２ａ、３３２ｂ’）と前記端層（３３１ａ、３３
１ｂ’）とを接続する複数の隣接層コイルエンドを形成
しているという技術的手段を採用する。

【００２１】この構成によると、スロット内に電気導体
が規則的に配置されるため電気導体の断面積を大きくす
ることができ、高出力化に適した構成が得られる。しか
も、高出力に適した構成を得ながら、第１コイルエンド
群においては２種類の形状をもったコイルエンドが配置
されるため、冷却風を受ける面積、あるいは内径側から
の投影面積を第２コイルエンド群に対して大きくするこ
とが可能である。

【００２２】また、請求項７に記載の発明では、スロッ
ト（３５）内には電気導体が４本以上配列されていると
いう技術的手段を採用する。スロット（３５）あたり電
気導体を４本以上配列することにより、スロットあたり
のタ−ン数を多くできるので、車両用交流発電機として
必要な低速回転域での出力を十分に確保できる。

【００２３】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の車両用交流発電
機を図に示す各実施例に基づいて説明する。 〔第一実施形態〕図１から図８はこの発明の第一実施形
態を示したもので、図１は車両用交流発電機の主要部断
面、図２から図７は本実施形態の固定子の説明図であ
る。

【００２５】車両用交流発電機１は、電機子として働く
固定子２と、界磁として働く回転子３と、回転子３を支
持するとともに固定子２を挟持して締結ボルト４ｃによ
って固定しているフロントハウジング４ａ及びリアハウ
ジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５
を備えて構成されている。回転子３は、シャフト６と一
体になって回転するもので、ランデル型ポ−ルコア７、
界磁コイル８、スリップリング９、１０、送風装置とし
ての斜流ファン１１および遠心ファン１２を備えてい
る。シャフト６は、プーリ２０に連結され、自動車に搭
載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動
される。

【００２６】ランデル型ポールコア７は一組のポールコ
アを組合わせて構成されている。ランデル型ポールコア
７は、シャフト６に組付られたボス部７１およびボス部
７１の両端より径方向に延びるディスク部７２、及び１
２個の爪状磁極部７３により構成されている。プ−リ側
の斜流ファン１１は、ポ−ルコア７端面に溶接などによ
って固着されたベ−ス板１１１に対して鋭角の傾斜を持
つブレ−ドと、直角なブレ−ドとを持ち、回転子３と一
体となって回転する。反プ−リ側の遠心ファン１２は、
ポ−ルコア７の端面に溶接などによって固着されたベ−
ス板１２１に対して直角なブレ−ドのみを持つ。

【００２７】ハウジング４の軸方向端面には吸入孔４１
が設けられている。 そして、ハウジング４の外周両肩部
には、固定子２の第１コイルエンド群３１ａと第２コイ
ルエンド群３１ｂとの径方向外側に対応して冷却風の排
出孔４２が設けられている。整流器５は、車両用交流発
電機１の反プ−リ側の端部に設けられている。従って第
１コイルエンド群３１ａは、この整流器５と対応づけて
配置される。

【００２８】固定子２は、固定子鉄心３２と、固定子鉄
心３２に形成されたスロット３５内に配置された複数の
電気導体により構成される固定子巻線と、固定子鉄心３
２と電気導体との間を電気絶縁するインシュレータ３４
とにより構成される。また、固定子鉄心３２は一対のフ
ロントハウジング４ａとリアハウジング４ｂとの間に挟
持固定されている。、図２は固定子２の部分的な断面
図、図３は固定子鉄心３２に装着されるセグメント３３
の模式的形状を示す斜視図、そして図４は１相分の固定
子巻線の一部を固定子鉄心３２の内径側から見た模式図
である。図２に示すように、固定子鉄心３２には、多相
の固定子巻線を収容できるように、複数のスロット３５
が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数
に対応して、３相の固定子巻線を収容するように、３６
本のスロット３５が、等間隔に配置されている。

【００２９】固定子鉄心３２のスロット３５に装備され
た固定子巻線は、１本１本の電気導体として把握するこ
とができ、複数のスロット３５のそれぞれの中には、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、一のスロット内の４本の電気導体は、固定子
鉄心３２の径方向に関して内側から内端層、内中層、外
中層、外端層の順で一列に配列されている。これら電気
導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子
巻線が形成される。なお、本実施形態では、スロット３
５内の電気導体は、第１コイルエンド群３１ａ側におい
ては、一端を連続線を配置することにより、また、第２
コイルエンド群３１ｂ側においては、他端を接合するこ
とにより接続される。

【００３０】各スロット内の１本の電気導体は、所定の
磁極ピッチ離れた他のスロット内の１本の他の電気導体
と対をなしている。特に、コイルエンド部における複数
の電気導体間の隙間を確保し、整列して配置するため
に、一のスロット内の所定の層の電気導体は、所定の磁
極ピッチ離れた他のスロット内の他の層の電気導体と対
をなしている。

【００３１】例えば、一のスロット内の内端層の電気導
体３３１ａは、固定子鉄心３２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内の外端層の電気導体
３３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット内の
内中層の電気導体３３２ａは固定子鉄心３２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内の外中
層の電気導体３３２ｂと対をなしている。

【００３２】そして、これらの対をなす電気導体は、固
定子鉄心３２の軸方向の一方の端部において連続線を用
いることにより、ターン部３３１ｃ、３３２ｃを経由す
ることで接続される。従って固定子鉄心３２の一方の端
部においては、外中層の電気導体と内中層の電気導体と
を接続する連続線を、外端層の電気導体と内端層の電気
導体とを接続する連続線が囲むこととなる。このよう
に、固定子鉄心３２の一方の端部においては、対をなす
電気導体の接続部が、同じスロット内に収容された他の
対をなす電気導体の接続部により囲まれる。外中層の電
気導体と内中層の電気導体との接続により中層コイルエ
ンドが形成され、外端層の電気導体と内端層の電気導体
との接続により端層コイルエンドが形成される。

【００３３】一方、一のスロット内の内中層の電気導体
３３２ａは、固定子鉄心３２の時計回り方向に向けて１
磁極ピッチ離れた、他のスロット内の内端層の電気導体
３３１ａ' とも対をなしている。同様に、一のスロット
内の外端層の電気導体３３１ｂ' は、固定子鉄心３２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
内の外中層の電気導体３３２ｂと対をなしている。そし
て、これらの電気導体は固定子鉄心３２の軸方向の他方
の端部において接合により接続される。

【００３４】従って、固定子鉄心３２の他方の端部にお
いては、外端層の電気導体と外中層の電気導体とを接続
する接合部と、内端層の電気導体と内中層の電気導体と
を接続する接合部とが、径方向に並んでいる。外端層の
電気導体と外中層の電気導体との接続、および内端層の
電気導体と内中層の電気導体との接続により隣接層コイ
ルエンドが形成される。

【００３５】このように固定子鉄心３２の他方の端部に
おいては、対をなす電気導体の接続部が、重複すること
なく並べて配置される。さらに、複数の電気導体は、平
角断面をもった電気導体を所定形状に成形したセグメン
トにより提供される。図３に図示されるように、内端層
の電気導体と外端層の電気導体とが、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３３１により提
供される。そして、内中層の電気導体と外中層の電気導
体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３３２により提供される。

【００３６】大セグメント３３１と小セグメント３３２
とは基本セグメント３３を形成する。そして、基本セグ
メント３３を規則的にスロット３５に配置して、固定子
鉄心３２の周りを２周するコイルが形成される。しか
し、固定子巻線の引出線を構成するセグメントおよび１
周めと２周めとを接続するターン部は基本セグメント３
３とは形状の異なる異形セグメントで構成される。そし
て、本実施形態の場合、異形セグメントの本数は３本と
なる。１周めと２周めとの接続は端層と中層の接続とな
るが、この接続により異形コイルエンドが形成される。

【００３７】固定子巻線の製造工程を以下に説明する。
基本セグメント３３は、Ｕ字状の小セグメント３３２の
ターン部３３２ｃをＵ字状の大セグメント３３１のター
ン部３３１ｃが囲むように揃えられ、固定子鉄心３２の
軸方向側面の一方側から挿入される。その際、大セグメ
ント３３１の一方の電気導体３３１ａは固定子鉄心３２
の一のスロットの内端層に、小セグメント３３２の一方
の電気導体３３２ａは前記一のスロットの内中層に、そ
して、大セグメント３３１の他方の電気導体３３１ｂは
固定子鉄心３２の前記一のスロットから時計方向に１磁
極ピッチ離れた他のスロットの外端層に、小セグメント
３３２の他方の電気導体も前記他のスロットの外中層に
挿入される。

【００３８】その結果、図２に示すように一のスロット
には内端層側から、上述の電気導体として直線部３３１
ａ、３３２ａ、３３２ｂ' 、３３１ｂ' が一列に配置さ
れる。ここで、３３２ｂ' 、３３１ｂ' は１磁極ピッチ
ずれた他のスロット内の電気導体と対をなしている大小
のセグメントの直線部である。挿入後、第２コイルエン
ド群３１ｂにおいて、端層側に位置している電気導体
は、大セグメント３３１が開く方向に接合部３３１ｄ、
３３１ｅが１．５スロット分傾けられる。そして、中層
の電気導体は、小セグメント３３２が閉じる方向に接合
部３３２ｄ、３３２ｅが１．５スロット分傾けられる。

【００３９】以上の構成を、全てのスロット３５のセグ
メント３３について繰り返す。そして、第２コイルエン
ド群３１ｂにおいて、外端層の接合部３３１ｅ' と外中
層の接合部３３２ｅ、並びに内中層の接合部３３２ｄと
内端層の接合部３３１ｄ' とが溶接、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、電気的に
接続されている。

【００４０】なお、大セグメント３３１のタ−ン部３３
１ｃの固定子鉄心３２からの距離は、小セグメント３３
２のタ−ン部３３２ｃの固定子鉄心３２からの距離より
長い。つまり、第１コイルエンド群３１ａは、軸方向に
相互にずらして位置する中層コイルエンドと端層コイル
エンドとによって構成される。従って、図４に示される
ように、大セグメント３３１の斜行部３３１ｆのスロッ
トに対する傾斜角度と、小セグメント３３２の傾斜部３
３２ｆの傾斜角度とは異なっている。そのため、第１コ
イルエンド群３１ａにおいては、大セグメント３３１の
斜行部３３１ｆと小セグメント３３２の斜行部３３２ｆ
とは、内径側から見て径方向に重なっていない。一方、
第２コイルエンド群３１ｂにおいては、２つの接合部は
径方向に並んでいるため、大セグメント３３１の斜行部
３３１ｇと小セグメント３３２の斜行部３３２ｇとが、
径方向に重なっている。

【００４１】巻線仕様図を３相巻線のうちの１相である
Ｘ相について、図５、図６、図７を使用して説明する。
外端層を１点鎖線、外中層を破線、内中層を実線、内端
層を２点鎖線で示す。また、上段がタ−ン部を配列して
なる第１コイルエンド群３１ａであり、下段が接合部を
配列してなる第２コイルエンド群３１ｂである。また、
図の中央に横一列に並ぶ数字はスロット番号を表し、他
の巻線仕様図においても同様である。

【００４２】まず、図５に示すように、セグメント３３
はスロット番号の１番から３スロットおきに配置され
る。第２コイルエンド群３１ｂにおいて、一のスロット
から出た外中層の電気導体の端部は固定子鉄心３２の時
計周り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロットか
ら出た外端層の電気導体の端部と、また、一のスロット
から出た内端層の電気導体の端部は固定子鉄心３２の時
計周り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロットか
ら出た内中層の電気導体の端部と接合される。そして、
スロットあたり２タ−ンの重ね巻の第１巻線３１１が形
成される。

【００４３】同様に、図６に示すように、スロットあた
り２タ−ンの重ね巻の第２巻線３１２が形成される。こ
れら図５、図６の巻線３１１および巻線３１２は、図７
に示すように、第１巻線３１１の端部３３ｍと第２巻線
３１２の端部３３ｎとが連結され、スロットあたり４タ
−ンの巻線３１５が形成される。

【００４４】ここで、第１巻線３１１の端部３３ｍと第
２巻線３１２の端部３３ｎとを連結するターン部を有す
るセグメントは、基本セグメント３３である大セグメン
ト３１１および小セグメント３１２とは形状が異なって
いる。このＸ相の巻線では、異形セグメントは、第１巻
線３１１の端部３３ｍと第２巻線３１２の端部３３ｎと
を連結するターン部を有するセグメント、巻線端Ｘ１を
有するセグメントおよび巻線端Ｘ２を有するセグメント
の３つである。

【００４５】Ｘ相と同様にして、互いに１２０度ずつ位
相の異なるスロットにＹ相、Ｚ相が形成される。Ｘ相の
巻線端Ｘ１、および図示せぬＹ相、Ｚ相の巻線端Ｙ１、
Ｚ１は、整流器５に接続され、巻線端Ｘ２は中性点とし
て図示せぬＹ２、Ｚ２と接続される。そして、図８に示
すようにこれらの３相が星形結線される。図７に示した
巻線では、整流器５につながる巻線端Ｘ１は、第１コイ
ルエンド群３１ａ側から軸方向に取り出されている。 〔第一実施形態の作用効果〕本実施形態では、第１コイ
ルエンド群３１ａを整流器５が設けられている側である
反プ−リ側に、そして第２コイルエンド群３１ｂをプ−
リ２０側に配置した。そのため、遠心ファン１２によっ
て、第１コイルエンド群３１ａに送られる冷却風は、整
流器５を冷却後の暖められたものである。

【００４６】しかし、上述のように、第１コイルエンド
群３１ａにおいて、大セグメント３３１の斜行部３３１
ｆと小セグメント３３２の斜行部３３２ｆとは傾斜角度
が異なっている。そのため、図４に示すように、同じス
ロットに挿入されている大小一組の基本セグメント３３
は、そのタ−ン部において、斜行部が径方向に重なって
いない。従って、固定子鉄心３２の内周側からの第１コ
イルエンド群３１ａの投影面積を大きくでき、全ての斜
行部に積極的に冷却風を送ることができる。そのため、
冷却風を受ける面積ガ大きくなるため、コイルエンド群
３１ａの冷却性を向上できる。

【００４７】また、プ−リ２０側に設けられた斜流ファ
ン１１は、ポ−ルコア７の端面に対して鋭角の傾斜を持
つブレ−ドを持っている。従って、回転子３が回転する
時、このブレードは温度の低いプ−リ２０側から冷却風
を軸方向へ押し込むように作用する。これにより、温度
の低いプ−リ２０側から冷却風を反プ−リ側にも供給で
きるため、第１コイルエンド群３１ａの冷却性は更に向
上できる。

【００４８】このように、整流器５が設けられ、効率良
く冷却するのが困難であった第１コイルエンド群３１ａ
の冷却性を向上することができ、その結果、第１コイル
エンド群と第２コイルエンド群３１ｂとの温度差を小さ
くできる。これにより、温度差によりハウジングに歪み
が生じて、回転子外径と固定子鉄心内径との隙間が不均
一となるのを防止できる。そして、回転子と固定子鉄心
との間の磁束が歪み、磁気的騒音が増加するのを防止で
きる。

【００４９】また、高温側である反プ−リ側のリアハウ
ジング４ｃが周方向に歪むことにより、固定子鉄心３２
の保持が不十分となって振動が増大し、固定子巻線から
の引き出し線が断線するなどして、発電不良となる不具
合も防止できる。また、一般的に周囲温度の低いプ−リ
２０側から冷却風を軸方向に流すことができるので、軸
流風の温度を下げることにより、界磁コイル８の冷却効
果が増す。そのため、界磁コイル８の冷却性が向上する
ので、出力をさらに増加できる。

【００５０】また、固定子巻線は、スロット３５内にお
いて、径方向に並べられた電気導体を接続することによ
り形成しているので、スロット３５内の電気導体の占積
率を高くすることができ、高出力を得ることができる。
また、第１コイルエンド群３１ａにおいて、小セグメン
ト３３２のタ−ン部３３２ｃを大セグメント３３１のタ
−ン部３３１ｃが囲む形状となっているため、固定子鉄
心３２の内径側からの投影面積大きくすることが容易と
なる。

【００５１】また、スロット３５あたり、電気導体を４
本以上配列することにより、スロット３５あたりのタ−
ン数を多くできるので、車両用交流発電機として必要な
低速回転域での出力を十分に確保できる。 〔第二実施形態〕第一実施形態では、スロットあたりの
電気導体数を４本とした巻線３１５の構造を示した。し
かし、車両が要求される出力特性に応じ、スロットあた
りの電気導体数を多くしたいという要求は、以下のよう
にして、実現することができる。

【００５２】図９は、スロットあたりの電気導体の数が
４の倍数となっている場合の一例として、スロットあた
り電気導体数が８本の場合の第１コイルエンド群３１ａ
の模式的断面図を示している。この場合、外端層側の２
本と内端層側の２本、さらに隣接する２本ずつを順次組
み合わせて第一実施形態と同様の巻線を複数形成し、こ
れらを直列に接続する。

【００５３】この場合にも、第１コイルエンド群の各セ
グメントの斜行部は、図１０に示すように互いに重なり
合うことはない。また、第２コイルエンド群３１ｂにお
いては、４つの接合部は径方向に並んでおり、各セグメ
ントの斜行部は径方向に重なっている。そのため、固定
子鉄心３２の内周側からの第１コイルエンド群３１ａの
投影面積を第２コイルエンド群３２ｂの投影面積よりも
大きくできる。そして、第１コイルエンド群３１ａの冷
却性を向上することにより、第１コイルエンド群３１ａ
と第２コイルエンド群３１ｂの冷却性を均等化できる。 〔第三実施形態〕第一実施形態では、スロットあたりの
電気導体数を４本とした固定子巻線の構造を示したが、
スロットあたりの電気導体数を６本として、一方のコイ
ルエンドでＵ字状の小セグメント３３２と中セグメント
３３３とを径方向に配置し、それらを１つの大セグメン
ト３３１が囲む構造としてもよい。

【００５４】図１１は、第１コイルエンド群３１ａの模
式的な断面図であり、外端層側から第１層、第２層、第
３層、第４層、第５層、第６層とする。第１層と第６層
とで端層３３１ａ、３３１ｂ' を形成し、第２層と第３
層とで中層３３２ａ、３３２ｂ' を、そして、第４層と
第５層とで他の中層３３３ａ、３３３ｂ' を形成する。
第１層と第６層とによって外端層間をつなぐタ−ン部が
形成され、その内側に第２層と第３層、および第４層と
第５層をつなぐタ−ン部が配置されている。

【００５５】この場合も、第１コイルエンド群の各セグ
メントの斜行部は、図１２に示すように、互いに重なり
合うことない。また、第２コイルエンド群３１ｂにおい
ては、４つの接合部は径方向に並んでおり、各セグメン
トの斜行部は径方向に重なっている。そのため、固定子
鉄心３２の内周側からの第１コイルエンド群３１ａの投
影面積を第２コイルエンド群３２ｂの投影面積よりも大
きくできる。そして、第１コイルエンド群３１ａの冷却
性を向上することにより、第１コイルエンド群３１ａと
第２コイルエンド群３１ｂの冷却性を均等化できる。

【００５６】なお、ここでは、導体数が６本の場合を示
したが、導体数が６＋４Ｎ（Ｎ：自然数）の場合も、内
端層と外端層がタ−ン部でつながり、他は径方向に並ん
でいる層がタ−ン部でつながっていれば、同様の巻線構
造を適用できる。 〔その他の実施形態〕第一実施形態においては基本セグ
メント３３の形状を、第１コイルエンド群３１ａにおい
て、大セグメント３３１のターン部３３１ｃが小セグメ
ント３３２のターン部３３２ｃを囲むＵ字状とした。し
かし、棒状のセグメントをスロット３５に挿入し、第一
実施形態においてターン部を経由して連続線を用いて接
続していた部分を接合により接続してもよい。この場合
は、双方のコイルエンド群において、電気導体が接合に
より接続されて電気巻線を形成する。そして、その接合
部は第２コイルエンド群３１ｂにおいては、内層側と外
層側の２層の環状に並んで位置し、第１コイルエンド群
３１ａにおいては、外中層の電気導体と内中層の電気導
体との接合部を外端層の電気導体と内端層の電気導体と
の接合部が囲むように位置する。

【００５７】また、第１コイルエンド群３１ａにおい
て、外中層の電気導体と内中層の電気導体との接合部
を、外端層の電気導体と内端層の電気導体との接合部が
囲み、第２コイルエンド群３１ｂにおいて、外端層の電
気導体と外中層の電気導体と、および内端層の電気導体
と内中層の電気導体とを連続線で接続した構成としても
よい。

【００５８】これらの場合にも、第１コイルエンド群３
１ａの投影面積を第２コイルエンド群３１ｂの投影面積
より大きくできる。そして、第１コイルエンド群３１ａ
の冷却性を向上することにより、第１コイルエンド群３
１ａと第２コイルエンド群３１ｂの冷却性を均等化でき
る。また、プ−リ側のファンは傾斜ブレ−ドと直角ブレ
−ドとを持つ斜流ファン１１を用いているが、第１コイ
ルエンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂの冷却風
の温度などの環境条件の違いに応じ、全てを直角ブレ−
ドあるいは傾斜ブレ−ドとしてもよい。

【００５９】第三実施形態においては、Ｕ字状の小セグ
メント３３２と中セグメント３３３とを、大セグメント
３３１が囲む構造とした。しかし、２本のＵ字状の小セ
グメント３３２を、１本の大セグメント３３１が囲む構
造としてもよい。この場合には、２本の小セグメント３
３２のタ−ン部は、第１コイルエンド群３１ａにおい
て、径方向に並んで位置するため、それらの斜行部も径
方向に重なり合っている。しかしながら、この場合にお
いても、固定子鉄心３２の内周側からの第１コイルエン
ド群３１ａの投影面積を第２コイルエンド群３２ｂの投
影面積よりも大きくできる。そして、第１コイルエンド
群３１ａの冷却性を向上することにより、第１コイルエ
ンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂの冷却性を均
等化できる。

【００６０】上記の実施形態では、回転子３は１２極の
爪状磁極を持ち、固定子２のスロットを３６個としてい
るが、極数が変更され、それに伴いスロット数が変更さ
れた場合にも、同様の形態の巻線構造を適用できる。例
えば、スロット数を２倍にして２つの三相巻線群を形成
し、これらの出力を合成してもよい。また、上記第一か
ら第三の実施形態に示した巻線をスロットの径方向に積
層し、これによって形成された複数個の巻線を接続して
１本の巻線を形成することもできる。そして、それらを
接続する際の接続の組合せは任意である。すなわち、車
両から要求される出力特性に応じ、直列接続でも、並列
接続でも、または直列と並列の複合接続でもよい。

【００６１】なお、第一実施形態では、引出線は第１コ
イルエンド群３１ａ側に設けたが、引出線を接合部側で
ある第２コイルエンド群３１ｂに設けても構わない。か
かる構成にあっては、第２コイルエンド群３１ｂを構成
する隣接層コイルエンドを軸方向高さの異なる２種類の
コイルエンドとすることができる。例えば、内径側の列
をなす複数の隣接層コイルエンドを外径側の列をなす複
数の隣接層コイルエンドより軸方向に低くして軸方向に
ずれた配置を実現できる。

【００６２】また、上記実施形態では、固定子巻線はＸ
相、Ｙ相、Ｚ相を星形結線して形成したが、Ｘ相、Ｙ
相、Ｚ相を三角結線して形成してもよい。あるいは、２
つ以上の整流器を用いて整流後の直流出力を合成する場
合に、星形結線と三角結線とを組合わせてもよい。上記
実施形態では、セグメントは平角断面のものを用いた
が、少なくともスロット内に収容される直線部３３１
ａ、３３１ｂ、３３２ａおよび３３２ｂが平角断面であ
ればよく、その他の部分は丸線断面でもよい。

【００６３】また、上記実施形態においては、固定子巻
線はセグメントを用いて形成した。しかし、固定子巻線
は、連続線を用いて構成してもよい。その場合にも、第
１コイルエンド群３１ａのコイルエンドを扁平状に巻く
などして、第１コイルエンド群３１ａが冷却風を受ける
面積を第２コイルエンド群３２ｂより大きくすれば、若
しくは、固定子鉄心３２の内周側からの第１コイルエン
ド群３１ａの投影面積を第２コイルエンド群３２ｂの投
影面積よりも大きくすれば、上記実施形態と同様に第１
コイルエンド群３１ａと第２コイルエンド群３１ｂの冷
却性を均等化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の車両用交流発電機の断
面図である。

【図２】第一実施形態の固定子の部分的な断面図であ
る。

【図３】第一実施形態のセグメントの模式的斜視図であ
る。

【図４】第一実施形態のセグメントの固定子鉄心への装
着状態を示す模式図である。

【図５】第一実施形態の固定子の部分的な巻線仕様図で
ある。

【図６】第一実施形態の固定子の部分的な巻線仕様図で
ある。

【図７】第一実施形態の固定子の部分的な巻線仕様図で
ある。

【図８】第一実施形態の回路図である。

【図９】第二実施形態の固定子の第１コイルエンド群の
簡略図である。

【図１０】第二実施形態のセグメントの固定子鉄心への
装着状態を示す模式図である。

【図１１】第三実施形態の固定子の第１コイルエンド群
の簡略図である。

【図１２】第三実施形態のセグメントの固定子鉄心への
装着状態を示す模式図である。

【符号の説明】

３１ａ…第１コイルエンド群、３１ｂ…第２コイルエン
ド群、３３１…大セグメント、３３２…小セグメント、
３２…固定子鉄心

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子鉄心（３２）に装備された固定子
   巻線を有し、前記固定子鉄心（３２）の両端部にそれぞ
   れ複数のコイルエンドが環状に配列されて第１コイルエ
   ンド群（３１ａ）および第２コイルエンド群（３１ｂ）
   が形成された固定子（２）と、 前記固定子鉄心（３２）の前記第１コイルエンド群（３
   １ａ）の近傍に設けられた整流器（５）と、 前記第１コイルエンド群（３１ａ）及び前記第２コイル
   エンド群（３１ｂ）に向けて冷却風を流す送風装置（１
   １、１２）とを備える車両用交流発電機において、 前記第１コイルエンド群（３１ａ）が前記送風装置（１
   １、１２）から冷却風を受ける面積は、前記第２コイル
   エンド群（３１ｂ）が前記送風装置（１１、１２）から
   冷却風を受ける面積より大きいことを特徴とする車両用
   交流発電機。
2. 【請求項２】 固定子鉄心（３２）に装備された固定子
   巻線を有し、前記固定子鉄心（３２）の両端部にそれぞ
   れ複数のコイルエンドが環状に配列されて第１コイルエ
   ンド群（３１ａ）および第２コイルエンド群（３１ｂ）
   が形成された固定子（２）と、 前記固定子鉄心（３２）の前記第１コイルエンド群（３
   １ａ）の近傍に設けられた整流器（５）と、 前記第１コイルエンド群（３１ａ）及び前記第２コイル
   エンド群（３１ｂ）に向けて冷却風を内径側から流す送
   風装置（１１、１２）とを備える車両用交流発電機にお
   いて、 前記固定子鉄心（３２）の内径側からの前記第１コイル
   エンド群（３１ａ）の投影面積は、前記固定子鉄心（３
   ２）の内径側からの前記第２コイルエンド群（３１ｂ）
   の投影面積より大きいことを特徴とする車両用交流発電
   機。
3. 【請求項３】 前記第１コイルエンド群（３１ａ）は、
   軸方向に相互にずれて位置する少なくとも２種類のコイ
   ルエンドを有することを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の車両用交流発電機。
4. 【請求項４】 前記送風装置（１１、１２）は前記固定
   子（２）と対向して配置された回転子（３）に設けら
   れ、前記第１コイルエンド群（３１ａ）に対応して前記
   回転子（３）の一方の軸方向端部に設けられた第１の送
   風ファン（１２）と、前記第２コイルエンド群（３１
   ｂ）に対応して前記回転子（３）の他方の軸方向端部に
   設けられた第２の送風ファン（１１）とを有することを
   特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車
   両用交流発電機。
5. 【請求項５】 前記第１の送風ファンは遠心ファン（１
   ２）であり、前記第２の送風ファンは斜流ファン（１
   １）であることを特徴とする請求項４に記載の車両用交
   流発電機。
6. 【請求項６】 前記固定子巻線を構成する電気導体は、
   前記固定子鉄心（３２）に設けられた複数のスロット
   （３５）内においては、径方向に関して配列されてお
   り、径方向に関して配列された内外の中層（３３２ａ、
   ３３２ｂ’）と、これら中層（３３２ａ、３３２ｂ’）
   を囲んで配列された内外の端層（３３１ａ、３３１
   ｂ’）とを含む複数の層を形成し、 前記第１コイルエンド群（３１ａ）側においては、所定
   ピッチ離れて位置する内中層（３３２ａ）と外中層（３
   ３２ｂ）とを接続する複数の中層コイルエンド（３３２
   ｃ）と、所定ピッチ離れて位置する内端層（３３１ａ）
   と外端層（３３１ｂ）とを接続し、前記中層コイルエン
   ド（３３２ｃ）を囲むように配置された複数の端層コイ
   ルエンド（３３１ｃ）とを形成し、 前記第２コイルエンド群（３１ｂ）側においては、所定
   ピッチ離れて位置する前記中層（３３２ａ、３３２
   ｂ’）と前記端層（３３１ａ、３３１ｂ’）とを接続す
   る複数の隣接層コイルエンドを形成していることを特徴
   とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用
   交流発電機。
7. 【請求項７】 前記スロット（３５）内には前記電気導
   体が４本以上配列されていることを特徴とする請求項６
   に記載の車両用交流発電機。