JPH11187599A - Ac generator for vehicle - Google Patents
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- JPH11187599A JPH11187599A JP12688498A JP12688498A JPH11187599A JP H11187599 A JPH11187599 A JP H11187599A JP 12688498 A JP12688498 A JP 12688498A JP 12688498 A JP12688498 A JP 12688498A JP H11187599 A JPH11187599 A JP H11187599A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は乗用車、トラック等
に搭載される車両用交流発電機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alternator for vehicles mounted on passenger cars, trucks and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、車両走行抵抗の低減や視界向上の
ためのスラントノーズ化によってエンジンおよび電装品
全体が路面に近づき、走行時のタイヤからの跳ね上げ水
による被水条件が厳しくなってきた。また、寒冷地域に
おいては、冬季の道路凍結防止を目的として塩類が多量
に散布されるため、走行時に塩または塩を含む水を巻き
込むこととなり、エンジンルーム内は、更に厳しい腐食
環境条件となっている。よって、車両用発電機は上記の
環境にさらされているので、被水や塩による腐食によ
り、発電停止となる恐れがある。2. Description of the Related Art In recent years, a slant nose for reducing the running resistance of a vehicle and improving visibility has brought the entire engine and electrical components close to the road surface, and the conditions of being wet by splashing water from tires during running have become severe. . Further, in cold regions, a large amount of salt is sprayed for the purpose of preventing roads from freezing in winter, so that salt or water containing salt is involved during traveling, and the engine room is subjected to more severe corrosive environmental conditions. I have. Therefore, since the vehicular generator is exposed to the above environment, power generation may be stopped due to corrosion by water or salt.
【0003】この場合の発電停止の主な原因は、固定子
鉄心のスロット内壁部への水の侵入によってここに錆が
発生し、この錆の成長によってスロット断面積が減少す
るという経時変化のため、スロット内に挿入されている
固定子コイルをなす電気導体が圧迫され、この電気導体
相互間の電気短絡を生じ、局部的な発熱焼損により最終
的に固定子コイル断線を生ずることによるものである。
また、スロット内と電気導体間の絶縁のための絶縁紙な
どを設けてあっても、錆の成長とスロット内の圧力上昇
によって絶縁紙が破られ、電気導体と固定子間で電気短
絡を生ずることもある。更に、スロット内の電気導体間
への水の侵入が繰り返されることにより、電気導体皮膜
が加水分解などの腐食劣化を起こし、電気導体相互間の
電気短絡により、局部的な発熱焼損や銅の溶出が起こ
り、最終的にコイル断線に至る。なお、特にコイルをな
す複数の電気導体の密集したスロット内においてこの傾
向が顕著となるのは、電気導体を固定子鉄心のスロット
に挿入したり、挿入後に成形するなどの工程途中におい
て、電気導体表面の絶縁皮膜が擦れ合うことにより傷つ
いたり局所的に薄くなることによるものである。[0003] The main cause of the power generation stoppage in this case is that rust is generated here by water intrusion into the inner wall of the slot of the stator core, and the rust grows to reduce the slot cross-sectional area. The electric conductor forming the stator coil inserted into the slot is compressed, causing an electric short circuit between the electric conductors and eventually causing the stator coil disconnection due to local heating and burning. .
Also, even if insulating paper for insulation between the slot and the electric conductor is provided, the insulating paper is broken by the growth of rust and the pressure increase in the slot, and an electric short circuit occurs between the electric conductor and the stator. Sometimes. In addition, repeated intrusion of water between the electric conductors in the slot causes corrosion deterioration such as hydrolysis of the electric conductor film. Occurs and eventually leads to coil disconnection. In particular, this tendency is remarkable in a densely packed slot of a plurality of electric conductors forming a coil because the electric conductor is inserted into a slot of a stator core or formed during the process of molding after insertion. This is because the insulating film on the surface is damaged by being rubbed or thinned locally.
【0004】また、固定子コイルをなす電気導体を装着
した後、これらがスロットの内周側の開口部から内側に
飛び出すことを防止するために、一般的に絶縁部材より
なるウェッジが電気導体とスロット開口部の間に挿入さ
れる。しかしながら、ウェッジの挿入工程において、電
気導体表面の絶縁皮膜を傷つけたり局所的に薄くしてし
まうといった問題点がある。このように、耐環境性能を
向上するためには、固定子の製作工程において、いかに
して電気導体表面の絶縁皮膜に悪影響を与えないかとい
うことも重要である。In order to prevent the electric conductors forming the stator coils from jumping inward from the opening on the inner peripheral side of the slot after the electric conductors are mounted, a wedge generally made of an insulating member is attached to the electric conductor. It is inserted between the slot openings. However, in the wedge insertion process, there is a problem that the insulating film on the electric conductor surface is damaged or locally thinned. As described above, in order to improve the environmental resistance performance, it is also important how to prevent the insulating film on the electric conductor surface from being adversely affected in the stator manufacturing process.
【0005】さらに、コイルエンド部の絶縁固定のため
に熱硬化樹脂による含浸が一般に行われるが、加熱硬化
の時間内に塗布した部位から流れ出ないよう粘度を持た
せてあるので、スロット内への樹脂の浸入はほとんどな
く、よってスロット内奥での電気短絡防止効果はさほど
期待できない。これに対して、特開平1−278242
号公報に記載のように、電着塗装などの手段によって固
定子鉄心のスロット内を絶縁樹脂で被覆し、更にスロッ
ト内と固定子コイルをなす電気導体間の絶縁のための絶
縁紙を設けるものがある。また、特開平3−23564
4号公報に記載のように、防滴カバーを発電機の冷却風
取り込み側に取り付け、外部からの直接的な被水進入路
を遮断しようとするものがある。[0005] Furthermore, impregnation with a thermosetting resin is generally performed to insulate and fix the coil end portion. However, since the coil end portion is provided with a viscosity so as not to flow out of the applied portion within the time of the heat curing, it is necessary to impregnate the coil end portion. There is almost no infiltration of the resin, and therefore, the effect of preventing an electric short circuit inside the slot cannot be expected so much. On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 1-278242
As described in Japanese Patent Application Publication, the inside of the slot of the stator core is coated with an insulating resin by means such as electrodeposition coating, and insulating paper is further provided for insulation between the inside of the slot and the electric conductor forming the stator coil. There is. Also, JP-A-3-23564.
As described in Japanese Patent No. 4 gazette, there is a type in which a drip-proof cover is attached to a cooling air intake side of a generator so as to cut off a direct water ingress path from outside.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平1−27
8242号公報の構成では、スロット内の電気導体皮膜
の腐食劣化による電気導体相互間の電気短絡に対しては
何ら解決とならない。また、スロット内は樹脂皮膜と絶
縁紙の厚さぶんだけ狭くなり、それだけ電気導体を挿入
するスペースは減ってしまうので、電気導体の皮膜を厚
くして耐腐食性を向上させることもできない。さらに、
塗装工程が必要なので、材料費を含め生産コストが増加
するという問題がある。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-27-27.
The configuration disclosed in Japanese Patent No. 8242 does not solve an electric short circuit between electric conductors due to corrosion deterioration of the electric conductor film in the slot. Further, the inside of the slot becomes narrower by the thickness of the resin film and the insulating paper, and the space for inserting the electric conductor is reduced accordingly. Therefore, it is not possible to improve the corrosion resistance by making the electric conductor film thicker. further,
Since a painting process is required, there is a problem that production costs including material costs increase.
【0007】また、上記の特開平3−235644号公
報の構成では、図10に示すように、回転子7の側面に
ファン11を有し、回転によって内部に冷却風を取り込
んだ後、フレームの径方向に設けた窓41を通じて吐出
される吐出風を利用して固定子コイル31を冷却する。
すなわち、固定子コイル31はフレームの径方向に設け
た通風用の窓41近くに位置しているので、発電機の径
方向外部からの水や塩水が容易に固定子鉄心32周辺に
到達する可能性がある。これを防止するために、フレー
ムの径方向に設けた窓41の外側にも防滴カバーを取り
付けることも考えられるが、この場合、通風抵抗が増え
て冷却風量が減ると共に、熱風の逃がしが阻害されるの
で、発電機全体の温度が大幅に上昇するという問題が生
ずる。また、防滴カバー追加のためには、前述の塗装工
程追加と同様に、生産コストの増加となる。Further, in the configuration of Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-235644, as shown in FIG. 10, a fan 11 is provided on the side surface of the rotor 7, and after cooling air is taken in by rotation, the frame 11 is rotated. The stator coil 31 is cooled by utilizing the discharge air discharged through the window 41 provided in the radial direction.
That is, since the stator coil 31 is located near the ventilation window 41 provided in the radial direction of the frame, water or salt water from the radial outside of the generator can easily reach around the stator core 32. There is. In order to prevent this, it is conceivable to attach a drip-proof cover also to the outside of the window 41 provided in the radial direction of the frame, but in this case, the ventilation resistance increases, the cooling air flow decreases, and the escape of hot air is hindered. Therefore, there arises a problem that the temperature of the entire generator is significantly increased. Further, the production cost increases for the addition of the drip-proof cover, similarly to the above-mentioned addition of the painting step.
【0008】さらに、特開昭63ー194543号公報
では、図11に示すように、スロットの断面形状を略四
角形とし、固定子コイルをなす電気導体のスロット内部
の断面形状を略四角形とし、スロット外部の断面形状を
円形としている。これにより、インシュレータを除くス
ロット内の電気導体の占積率を80%以上、すなわち隙
間の面積比率を20%以下に設定している。しかしなが
ら、この構造では、積み重ねた数本の丸線導体の一部分
のみを略四角形に成形加工するために、導体間のこすれ
や、導体毎の変形量の差により絶縁皮膜に傷つきや局所
的な薄膜化を生じる恐れがある。Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-194543, as shown in FIG. 11, the cross-sectional shape of the slot is made substantially square, and the cross-sectional shape inside the slot of the electric conductor forming the stator coil is made substantially square. The external cross-sectional shape is circular. Thereby, the space factor of the electric conductor in the slot excluding the insulator is set to 80% or more, that is, the area ratio of the gap is set to 20% or less. However, in this structure, since only a part of the stacked round conductors is formed into a substantially rectangular shape, the insulation film is damaged due to rubbing between the conductors and the difference in the amount of deformation between the conductors, and local thin film May be formed
【0009】本発明は、上記の従来の問題点を解決する
ものであり、外部からの被水による固定子スロット内で
の電気短絡から発電停止に至ることを防止し、コスト性
に優れ、温度上昇や固定子コイルをなす電気導体の絶縁
皮膜の損傷などの新たな問題も生じない車両用交流発電
機を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and prevents an electric short circuit in a stator slot from being short-circuited due to external water to stop power generation. It is an object of the present invention to provide a vehicle alternator that does not cause any new problems such as rising and damage to an insulating film of an electric conductor forming a stator coil.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、軸方向両端部の少なくとも片側にファンを持つ
回転子と、前記回転子の外周に対向配置した固定子と、
前記回転子と固定子とを支持するフレームとを有する車
両用交流発電機において、前記固定子は複数のスロット
を有する積層鉄心と前記スロットに収納された固定子コ
イルをなす複数の電気導体と電気絶縁体であるインシュ
レータを有し、前記電気導体は、前記スロットの内外で
ほぼ同一の断面形状を有し、前記スロットの径方向断面
において前記電気導体およびインシュレータを除いた隙
間があり、前記スロットの断面積に対する前記隙間の面
積比を25%以下とすることを特徴としている。According to the first aspect of the present invention, there is provided a rotor having a fan on at least one side of both ends in the axial direction, and a stator opposed to the outer periphery of the rotor.
In a vehicle alternator having a frame supporting the rotor and the stator, the stator includes a laminated core having a plurality of slots, and a plurality of electric conductors forming a stator coil housed in the slots. It has an insulator that is an insulator, the electric conductor has substantially the same cross-sectional shape inside and outside the slot, and there is a gap in the radial cross section of the slot excluding the electric conductor and the insulator, The area ratio of the gap to the cross-sectional area is set to 25% or less.
【0011】これにより、塩などを含んだ水滴が固定子
鉄心のスロット入り口近辺に到達しても、スロット内に
侵入するための空間隙間が狭く、水滴は固定子鉄心の外
部側面で留まったまま、スロット内の空間隙間に流れ込
まない。よって、固定子鉄心のスロット内壁部の発錆や
スロット内電気導体皮膜の腐食劣化を防止できるので、
固定子コイルをなす複数の電気導体と固定子鉄心間、お
よび電気導体相互間の電気短絡を防止できる。また、ス
ロット内塗装や防滴カバーが不要であるので、従来例に
比べて低コスト化が実現可能である。さらに、電気導体
の皮膜やインシュレータにポリアミド樹脂やポリエステ
ル樹脂を使うと、これらの樹脂は疎水性を有するので、
スロット内の空間隙間への水滴の浸入を防止できる。ま
た、上記電気導体はスロット内外でほぼ同一の断面形状
を有しているため、絶縁皮膜の傷つきや局所的な薄膜化
といった不具合が生じることを防止できる。Thus, even if water droplets containing salt or the like reach the vicinity of the slot entrance of the stator core, the space gap for entering the slot is narrow, and the water droplets remain on the outer side surface of the stator core. , Does not flow into the space in the slot. Therefore, it is possible to prevent rust on the inner wall portion of the slot of the stator core and corrosion deterioration of the electric conductor film in the slot,
It is possible to prevent an electric short circuit between the plurality of electric conductors forming the stator coil and the stator core, and between the electric conductors. Further, since the in-slot coating and the drip-proof cover are unnecessary, the cost can be reduced as compared with the conventional example. Furthermore, when polyamide resin or polyester resin is used for the electric conductor film or insulator, these resins have hydrophobicity.
It is possible to prevent water droplets from entering the space in the slot. In addition, since the electric conductor has substantially the same cross-sectional shape inside and outside the slot, it is possible to prevent problems such as damage to the insulating film and local thinning.
【0012】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の車両用交流発電機において、前記スロットの内
周側開口部の幅が、前記スロット内の前記電気導体の最
小幅より狭く、前記電気導体と前記開口部の近傍にある
スロット内壁との間は前記インシュレータのみが配置さ
れていることを特徴としている。これにより、スロット
内の最内周にある電気導体は、同じスロット内の他の電
気導体が内周側の開口部から内側に飛び出すことを防止
するウェッジの役割を担うので、ウェッジを無くすこと
ができる。よって、ウェッジの挿入工程の時に電気導体
の表面の絶縁皮膜を傷つけたり局所的に薄くすることが
ないので、被水による電気導体相互間の電気短絡や電気
導体と固定子鉄心との電気短絡を防止できる。また、ウ
ェッジを無用とできるので、部品コストと挿入組み付け
コストが不要になり、低コスト化を図ることができる。According to the invention described in claim 2, according to claim 1,
The width of the inner peripheral opening of the slot is smaller than the minimum width of the electric conductor in the slot, and the width of the electric conductor and the inner wall of the slot near the opening may be reduced. The space is characterized in that only the insulator is disposed. As a result, the innermost electric conductor in the slot serves as a wedge that prevents other electric conductors in the same slot from jumping inward from the inner peripheral opening, so that the wedge can be eliminated. it can. Therefore, during the wedge insertion process, the insulating film on the surface of the electric conductor is not damaged or locally thinned, so that the electric short between the electric conductors due to the wet and the electric short between the electric conductor and the stator core are prevented. Can be prevented. Also, since the wedge can be made unnecessary, the cost of parts and the cost of inserting and assembling become unnecessary, and the cost can be reduced.
【0013】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
又は2において、前記電気導体は、スロット形状に沿っ
た略矩形状の断面であることを特徴としている。これに
より、スロットに沿って電気導体を挿入することがで
き、スロット内の空間隙間の面積比を25%以下にする
ことが更に容易になる。請求項4に記載の発明によれ
ば、請求項1から3のいずれかにおいて、同一のスロッ
トに配置される前記電気導体は、前記スロットの外側に
おいて、互いに離間していることを特徴としている。こ
れにより、隣り合う電気導体間に溝が形成されないの
で、外部から冷却風とともに取り込まれた塩水などの電
解液がこの溝を伝ってスロット内へ流れ込むといった不
具合を防止できる。According to the third aspect of the present invention, the first aspect is provided.
Or 2 is characterized in that the electric conductor has a substantially rectangular cross section along a slot shape. Accordingly, the electric conductor can be inserted along the slot, and it becomes easier to reduce the area ratio of the space in the slot to 25% or less. According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the electric conductors arranged in the same slot are separated from each other outside the slot. Accordingly, since no groove is formed between adjacent electric conductors, it is possible to prevent a problem that an electrolyte such as salt water taken in with cooling air from the outside flows into the slot along this groove.
【0014】以上のように本発明によれば、固定子コイ
ルをなす複数の電気導体をスロット内外で同一断面形状
とし、スロット内の空間隙間を一定値以下とすることに
より、外部からの被水による発電停止を防止し、コスト
性にも優れた車両交流用発電機を提供することができ
る。As described above, according to the present invention, the plurality of electric conductors forming the stator coil have the same cross-sectional shape inside and outside the slot, and the space gap in the slot is set to a predetermined value or less, so that water from outside can be prevented. The present invention can provide a vehicle AC generator excellent in cost efficiency by preventing power generation stoppage due to power generation.
【0015】[0015]
【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形態に基づいて説明する。図1、図
2はこの発明の第一の実施形態を示したもので、図1は
本実施形態の固定子の部分的な断面図を示し、図2は車
両用交流発電機の主要部を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A vehicle alternator according to the present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a stator of the present embodiment, and FIG. 2 shows a main part of an automotive alternator. Is shown.
【0016】車両用交流発電機1は、界磁として働く回
転子2と電機子として働く固定子3と、前記回転子と固
定子を支持するフレーム4を有す。回転子2は、シャフ
ト6と一体になって回転するもので、2組のランデル型
ポールコア7、冷却ファン11、フィールドコイル8、
スリップリング9、10等によって構成されている。シ
ャフト6は、プーリ12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。The automotive alternator 1 has a rotor 2 serving as a field, a stator 3 serving as an armature, and a frame 4 supporting the rotor and the stator. The rotor 2 rotates integrally with the shaft 6, and includes two sets of Rundel-type pole cores 7, a cooling fan 11, a field coil 8,
It is constituted by slip rings 9, 10, and the like. The shaft 6 is connected to a pulley 12 and is rotationally driven by a traveling engine (not shown) mounted on an automobile.
【0017】前記フレーム4には、固定子のコイルエン
ド31に対向した部分に風の吐出孔、及び軸方向端面に
吸入孔41が設けられている。図1(a)に示すよう
に、固定子3は、固定子鉄心32と固定子コイルをなす
電気導体33とを有する。なお、この電気導体33は連
続線であって断面丸状の丸線である。さらに、上記固定
子鉄心32と電気導体33間を電気絶縁するインシュレ
ータ34を有する。そして、固定子3はフレーム4によ
り支えられている。固定子鉄心32は、薄い鋼板を重ね
合わせたもので、その内周側に開口部35を持つ多数の
スロットが形成されている。スロット内には固定子コイ
ルをなす電気導体33がほぼ均等に分散して収容されて
おり、スロット内にほぼ均等に分散して空間隙間38が
形成されている。インシュレータ34は、スロットの内
周側開口部35に向けて開いている。隣接するスロット
間の歯先部には、周方向に磁束収集用突起部36が形成
される。The frame 4 is provided with a wind discharge hole at a portion facing the coil end 31 of the stator, and a suction hole 41 at an axial end surface. As shown in FIG. 1A, the stator 3 has a stator core 32 and an electric conductor 33 forming a stator coil. The electric conductor 33 is a continuous line and a round line having a circular cross section. Further, there is provided an insulator 34 for electrically insulating the stator core 32 and the electric conductor 33 from each other. The stator 3 is supported by the frame 4. The stator core 32 is formed by laminating thin steel plates, and has a large number of slots having openings 35 on the inner peripheral side. The electric conductors 33 forming the stator coils are accommodated in the slots in a substantially uniformly dispersed manner, and the space gaps 38 are formed in the slots in a substantially uniform manner. The insulator 34 is open toward the inner peripheral opening 35 of the slot. A magnetic flux collecting protrusion 36 is formed in a circumferential direction on a tooth tip between adjacent slots.
【0018】そして、この磁束収集用突起部36よりも
外周側のスロット断面積37(図1(b)参照)に対
し、固定子コイルをなす電気導体33やインシュレータ
32を除いた空間隙間38の合計面積の比率が25%以
下になるように設定してある。なお、固定子コイルの断
面積は皮膜厚も含めた最大仕上がり面積値を用いてい
る。Then, with respect to the slot cross-sectional area 37 (see FIG. 1B) on the outer peripheral side of the magnetic flux collecting projection 36, the space gap 38 excluding the electric conductor 33 forming the stator coil and the insulator 32 is formed. The ratio of the total area is set to be 25% or less. The cross-sectional area of the stator coil uses the maximum finished area value including the film thickness.
【0019】図3は、同一体格の車両用交流発電機につ
いて、空間隙間の面積比率を変化させて、腐食環境の厳
しい寒冷地を想定した塩水噴霧パターン試験の結果を示
している。試験は、JIS−Z−2371に準じた塩水
噴霧条件下で一定回転で一定時間だけ発電させた後、噴
霧を中止して一定時間発電させ、さらに回転停止して一
定時間放置し、以上を1サイクルとして発電異常に至る
まで繰り返した。その結果、空間隙間の面積比率が25
%を越えると、空間隙間38内へ塩水が侵入し、スロッ
ト内壁部の発錆が顕著に見られ、スロット内の固定子コ
イルをなす電気導体相互間の電気短絡や、この電気導体
とスロット内壁との電気短絡が起こり、これにより、サ
イクル数は急激に短くなった。空間隙間の面積比率は、
より好ましくは、スロット内での短絡に至らなかった2
0%以下がよい。さらには、15%以下とすれば、塩害
の厳しい寒冷地域での実用にも供しうる。なお、当然な
がら、サイクル寿命が伸びるに従い、第1故障箇所であ
るスロット内ではなく、第2故障箇所であるスロット外
での固定子コイルをなす電気導体間の短絡が顕在化して
いる。FIG. 3 shows the results of a salt spray pattern test for a vehicle alternator of the same size, in which the area ratio of the space gap is changed and a cold region having a severe corrosive environment is assumed. In the test, after generating electricity for a certain period of time at a constant rotation under salt spray conditions according to JIS-Z-2371, stopping the spraying and generating electricity for a certain period of time, stopping rotation and leaving it for a certain period of time, The cycle was repeated until a power generation abnormality occurred. As a result, the area ratio of the space is 25
%, Salt water infiltrates into the space 38, rusting of the inner wall of the slot is remarkably observed, an electric short circuit between the electric conductors forming the stator coil in the slot, and the electric conductor and the inner wall of the slot. And the number of cycles was sharply reduced. The area ratio of the space gap is
More preferably, a short circuit in the slot was not reached.
0% or less is good. Further, if the content is 15% or less, it can be put to practical use in cold regions where salt damage is severe. As a matter of course, as the cycle life increases, a short circuit between the electric conductors constituting the stator coil becomes apparent not in the slot as the first failure location but outside the slot as the second failure location.
【0020】〔その他の実施形態〕第一の実施形態で
は、固定子コイルを形成する電気導体33を丸線とした
が、図4に示すようにスロット断面形状に沿った略矩形
状の断面を持つようにすれば、スロット内の空間隙間の
面積を小さくすることがより容易になる。スロット内壁
面に沿った多面体断面としても同様の効果が得られる。[Other Embodiments] In the first embodiment, the electric conductor 33 forming the stator coil is a round wire, but as shown in FIG. 4, a substantially rectangular cross section along the slot cross section is used. This makes it easier to reduce the area of the space in the slot. The same effect can be obtained by using a polyhedral cross section along the inner wall surface of the slot.
【0021】図4では、スロットの内周側開口部35が
電気導体33の単一の面のみでふさがれている。しか
も、インシュレータ34の縁が磁束収集用突起部36と
電気導体33との間に挟まれているため、インシュレー
タ34の縁がスロットの内周側開口部35の縁からずれ
てインシュレータ34が開口部35からはみ出すことが
防止される。このようにして、スロットの内周側開口部
35が電気導体33とインシュレータ34とでふさがれ
るため、スロットの内周側からの水の浸入を防止するこ
とができ、スロット内の空間隙間38は、専らスロット
の軸方向端面でのみ外気と通じているので、浸入抑制効
果を高めることができる。In FIG. 4, the inner peripheral opening 35 of the slot is closed by only a single surface of the electric conductor 33. Moreover, since the edge of the insulator 34 is sandwiched between the magnetic flux collecting protrusion 36 and the electric conductor 33, the edge of the insulator 34 is shifted from the edge of the inner peripheral opening 35 of the slot, and the insulator 34 is opened. Protruding from 35 is prevented. In this manner, since the inner peripheral opening 35 of the slot is closed by the electric conductor 33 and the insulator 34, it is possible to prevent water from entering from the inner peripheral side of the slot, and the space gap 38 in the slot is reduced. Since only the axial end face of the slot communicates with the outside air, the effect of suppressing intrusion can be enhanced.
【0022】また、スロットの内周側開口部35の幅
が、スロット内の固定子コイルをなす電気導体33の幅
より狭いので、この開口部35をふさぐ電気導体33に
よって、確実にスロット内の他の電気導体33がスロッ
ト内周側へ飛び出すことを防止できる。よって、ウェッ
ジが不要となり、ウェッジ挿入によって固定子コイルを
なす電気導体表面の絶縁皮膜を傷つけたり局所的に薄く
してしまうことがない。従って、被水による電気導体相
互間の電気短絡や電気導体と固定子鉄心との電気短絡を
防止できるとともに、部品コストを挿入組み付けコスト
を削減できる。Since the width of the opening 35 on the inner peripheral side of the slot is smaller than the width of the electric conductor 33 forming the stator coil in the slot, the electric conductor 33 closing the opening 35 surely ensures the inside of the slot. The other electric conductors 33 can be prevented from jumping out to the inner peripheral side of the slot. Therefore, no wedge is required, and the insertion of the wedge does not damage or locally thin the insulating film on the electric conductor surface forming the stator coil. Therefore, it is possible to prevent an electric short circuit between the electric conductors due to the water being wet or an electric short circuit between the electric conductor and the stator core, and to reduce the cost of inserting and assembling parts.
【0023】また、固定子コイルをなす電気導体を上述
した連続線ではなく、互いに接合された複数の導体セグ
メントにより提供してもよい。例えば、図5に示すよう
にターン部33cを有する略U字状の導体セグメントを
用いることができる。かかる導体セグメントは複数の導
体セグメントの直線部33aをスロット内で径方向に1
列に並ぶようにそろえて、固定子鉄心の軸方向から差し
込んだ後、ターン部33cと反対側のスロットの外側に
飛び出した直線部33aを折り曲げて端部33bを結線
し、全体で固定子コイルを為すようにできる。Further, the electric conductor forming the stator coil may be provided by a plurality of conductor segments joined to each other, instead of the continuous line described above. For example, as shown in FIG. 5, a substantially U-shaped conductor segment having a turn portion 33c can be used. Such a conductor segment radially connects the straight portions 33a of the plurality of conductor segments within the slot by one.
After being aligned in a row and inserted in the axial direction of the stator core, the straight portion 33a protruding outside the slot opposite to the turn portion 33c is bent to connect the end portion 33b, and the entire stator coil is connected. Can be done.
【0024】上記各導体セグメントの端部33bの結線
は電気的導通を得るための、超音波溶着、アーク溶接、
ろう付け等、あるいはかしめなどの機械加工手段を採用
できる。またこの時、各導体セグメントはスロットの奥
側に位置する外層と内周側開口側に位置する内層とに二
分されたものが一対以上配設され、異なるスロットの前
記内、外層の導体が直列に接続されるようにすれば、図
6に示す通り、コイルエンド部での異相間の干渉が回避
できる。以上により、容易にスロット奥まで導体セグメ
ントを配設できるので、スロット内の空間隙間の面積を
小さくすることが更に容易になる。なお、図6は、1ス
ロットあたりの導体数が4ターン、即ち外層、内層が2
対の場合を示しており、対数が変わっても異相間の干渉
が回避できることは同様である。また、複数に分割され
た導体セグメントを使用することにより、導体断面を矩
形化することが容易である。The connection at the end 33b of each conductor segment is performed by ultrasonic welding, arc welding,
Machine processing means such as brazing or caulking can be employed. At this time, each conductor segment is divided into an outer layer located on the back side of the slot and an inner layer located on the inner side opening side, and one or more pairs are arranged, and the conductors of the inner and outer layers of different slots are connected in series. 6, it is possible to avoid interference between different phases at the coil end portion as shown in FIG. As described above, since the conductor segments can be easily arranged to the depth of the slot, it becomes easier to reduce the area of the space in the slot. FIG. 6 shows that the number of conductors per slot is four turns, that is, the outer layer and the inner layer have two turns.
This shows the case of a pair, and it is the same that interference between different phases can be avoided even if the logarithm changes. In addition, by using a plurality of divided conductor segments, it is easy to make the conductor cross section rectangular.
【0025】なお、複数の導体セグメントを接合して固
定子コイルを形成する比較例を以下に説明する。なお、
この比較例は、WO92/06527に開示されてい
る。この比較例では、図12のように、複数の導体セグ
メントを使用して、周方向に整列したコイルエンドが形
成されている。ひとつのスロット内には、図13に示す
ように、径方向内側に2本の導体331a、331b、
奥側に2本の導体331c、331dが配置され、コイ
ルエンドにおいて導体331a、331bは同じ斜行方
向に曲げられ、導体331c、331dは導体331
a、331bとは逆の斜行方向に曲げられる。よって、
隣り合う導体331a、331b、および導体331
c、331dの間には、雨樋のような働きをする溝が形
成される。このため、コイルエンドから上記溝を経由し
て塩水などの電解液がスロットの軸方向開口部へと導か
れやすく、腐食進行により電気短絡を引き起こす恐れが
ある。A comparative example in which a plurality of conductor segments are joined to form a stator coil will be described below. In addition,
This comparative example is disclosed in WO92 / 06527. In this comparative example, as shown in FIG. 12, a plurality of conductor segments are used to form coil ends aligned in the circumferential direction. As shown in FIG. 13, two conductors 331a, 331b,
Two conductors 331c and 331d are arranged on the back side, and the conductors 331a and 331b are bent in the same oblique direction at the coil end.
a and 331b are bent in the oblique direction opposite to the direction of 331b. Therefore,
Adjacent conductors 331a, 331b, and conductor 331
A groove acting like a rain gutter is formed between c and 331d. For this reason, the electrolyte such as salt water is easily guided from the coil end to the axial opening of the slot via the groove, and there is a possibility that an electric short circuit may be caused by the progress of corrosion.
【0026】これに対して、本実施形態の複数の導体セ
グメントは、スロット内において電気導体が径方向へ1
列に並ぶように配置され、しかも、コイルエンド部にお
いて、隣接する電気導体がスロット外に出るなり異なる
角度をもって飛び出しており、隣接する電気導体が離間
するようになっている。特に、本実施形態では、図6に
示すように、隣接する電気導体のスロット外に引き出さ
れる方向が周方向で逆になるようにされている。これに
より、コイルエンドにおいて、塩水などの電解液をスロ
ット内へ導く溝が形成されることはなく、よってスロッ
ト内の腐食防止を図ることができる。On the other hand, in the plurality of conductor segments of the present embodiment, the electric conductors are arranged radially within the slot.
The electric conductors are arranged so as to be arranged in a row, and at the coil end portion, the adjacent electric conductors are projected at different angles as they come out of the slots, so that the adjacent electric conductors are separated. In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the direction in which the adjacent electric conductor is drawn out of the slot is reversed in the circumferential direction. Thus, no groove is formed in the coil end for guiding the electrolytic solution such as salt water into the slot, so that corrosion in the slot can be prevented.
【0027】さらに、コイルエンドにおいて、隣接する
電気導体が離間しているので、コイルエンド内に隙間が
形成され、ここを通過する冷却風とともに塩水などの電
解液も発電機外部へ飛散され易くなるという効果も得ら
れる。また、複数の電気導体がスロット内で、径方向に
のみ1列に並べて配置されるため、径方向の内側から見
て電気導体の間にスロット間隔に相当する隙間を確実に
設けることができる。また、中心から外径方向への電気
導体の投影面積は、図13で示したようなスロット内に
周方向に電気導体を2本並べたものに比べて、小さくな
る。従って、コイルエンドにおいて、回転中心付近から
外径方向へ吹く冷却風が効率よく流れることができるた
め、冷却性能を向上することができる。Furthermore, since the adjacent electric conductors are separated from each other at the coil end, a gap is formed in the coil end, and the electrolyte such as salt water is easily scattered outside the generator together with the cooling air passing therethrough. The effect is also obtained. In addition, since the plurality of electric conductors are arranged in a row in the slot only in the radial direction, a gap corresponding to the slot interval can be reliably provided between the electric conductors as viewed from the inside in the radial direction. Further, the projected area of the electric conductor from the center to the outer radial direction is smaller than that of the case where two electric conductors are arranged in the circumferential direction in the slot as shown in FIG. Therefore, at the coil end, the cooling air blown from the vicinity of the center of rotation to the outer radial direction can flow efficiently, so that the cooling performance can be improved.
【0028】次に、上述の略U状の導体セグメントに変
えて、図7に示すように、略J字状の導体セグメントを
固定子鉄心の軸方向から直線部33hをそろえて差込ん
だ後、結線を固定子鉄心の略両側面にて行い、固定子コ
イルを為すようにしてもよい。この場合も、スロット内
の空間隙間の面積を小さくすることが容易になることは
もちろん、導体セグメントの形状が略U状よりも単純化
されるので、セグメント自体の製作工程が容易になり、
安価な設備で対応できる。Next, instead of the above-described substantially U-shaped conductor segment, as shown in FIG. 7, a substantially J-shaped conductor segment is inserted after aligning the straight portion 33h from the axial direction of the stator core. Alternatively, the connection may be made on substantially both side surfaces of the stator core to form a stator coil. In this case as well, it is easy to reduce the area of the space in the slot, and the shape of the conductor segment is simplified as compared with the substantially U shape.
Inexpensive equipment can be used.
【0029】固定子鉄心は図8に示されるように歯先先
端部32aをU字状またはJ字状とし、導体セグメント
を内周側から挿入した後、径方向から加工治具を押し当
てるなど塑性変形により磁束収集用突起部を形成するよ
うにしてもよい。これによれば、導体を挿入した後、径
方向から圧縮して導体をスロット形状に合わせて変形さ
せることができるので、よりスロット内の空間隙間の面
積を小さくすることができる。また、予め導体セグメン
トの加工を行うことができ、組付け工程が容易となる効
果もある。As shown in FIG. 8, the tip of the stator core 32a has a U-shape or a J-shape. After the conductor segments are inserted from the inner peripheral side, a processing jig is pressed from the radial direction. The magnetic flux collecting projections may be formed by plastic deformation. According to this, after the conductor is inserted, the conductor can be compressed in the radial direction and deformed in accordance with the slot shape, so that the area of the space in the slot can be further reduced. Further, the conductor segments can be processed in advance, and there is also an effect that the assembling process becomes easy.
【0030】また、固定子コイルをなす電気導体が短辺
と長辺とを持つ略四角形断面を持つ場合、図9に示すよ
うに、ひとつのスロット内に隣接する電気導体の当接面
を短辺側とすることが望ましい。この構成によると、同
じ電気導体断面積の条件の下で、電気導体相互の当接面
積が減少する。ここで、電気導体相互の当接面には、微
視的には隙間が存在し、当接面積が大きいほど相対的に
この隙間が多くなる。従って、上述のように導体相互の
当接面積を減らすことで当接面間に存在する隙間をでき
るだけ少なくでき、結果的にスロット内の空間隙間の面
積比を小さくすることができる。When the electric conductor forming the stator coil has a substantially rectangular cross section having a short side and a long side, as shown in FIG. 9, the contact surface of the adjacent electric conductor is shortened in one slot. It is desirable to be on the side. According to this configuration, the contact area between the electric conductors decreases under the same condition of the electric conductor cross-sectional area. Here, there is a microscopic gap on the contact surfaces between the electric conductors, and the larger the contact area, the larger the gap. Accordingly, by reducing the contact area between the conductors as described above, the gap existing between the contact surfaces can be reduced as much as possible, and as a result, the area ratio of the space gap in the slot can be reduced.
【0031】上述した実施形態のように、スロット内の
空間隙間の面積比が25%以下とされることにより、固
定子コイルをなす電気導体のスロット内での保持固定を
確実にできる。従って、電気導体固着のための樹脂含浸
処理をせずともスロット内部への水の浸入を十分阻止で
きるとともに、発電機が発する高周波振動を受けて電気
導体がスロット内を振動することはない。By setting the area ratio of the space in the slot to 25% or less as in the above-described embodiment, the electric conductor forming the stator coil can be reliably held and fixed in the slot. Therefore, the infiltration of water into the slot can be sufficiently prevented without performing the resin impregnation process for fixing the electric conductor, and the electric conductor does not vibrate in the slot due to the high frequency vibration generated by the generator.
【0032】なお、固定子鉄心に固定子コイルをなす電
気導体を装着した後、電気導体固着のための樹脂含浸処
理を実施してもよい。この場合、空間隙間が少ないの
で、含浸樹脂はスロットの軸方向の開口部周辺で上記空
間隙間をふさぐ膜を張りやすくなり、スロット内部への
水の侵入を防止する効果をさらに高めることができる。After the electric conductor forming the stator coil is mounted on the stator core, resin impregnation for fixing the electric conductor may be performed. In this case, since the space gap is small, the impregnated resin can easily spread the film that closes the space gap around the opening in the axial direction of the slot, and the effect of preventing water from entering the inside of the slot can be further enhanced.
【図1】(a)は本発明の第一実施形態における固定子
の部分的な断面図、(b)はスロットの断面積範囲を示
す図である。FIG. 1A is a partial cross-sectional view of a stator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram illustrating a cross-sectional area range of a slot.
【図2】本発明の車両用交流発電機の主要部断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view of a main part of the automotive alternator according to the present invention.
【図3】スロット内の空間隙間面積の比率を変えた場合
の、塩水噴霧を含むパターン試験での発電異常に至るサ
イクル数の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of the number of cycles leading to power generation abnormality in a pattern test including salt spray when the ratio of the space gap area in the slot is changed.
【図4】固定子コイルをなす電気導体のスロット内に位
置する部分がスロット形状に沿った略矩形状とした場合
の固定子の部分的な断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a stator in a case where a portion of an electric conductor forming a stator coil located in a slot has a substantially rectangular shape along the slot shape.
【図5】導体セグメントの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a conductor segment.
【図6】導体セグメントを組み込んだ場合のコイルエン
ドの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a coil end when a conductor segment is incorporated.
【図7】他の導体セグメントの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of another conductor segment.
【図8】塑性変形による磁束収集用突起部の形成を行う
場合の、塑性変形加工前の固定子の部分的な断面図であ
る。FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a stator before plastic deformation processing when forming a magnetic flux collecting protrusion by plastic deformation.
【図9】固定子コイルをなす電気導体のスロット内に位
置する部分がスロット形状に沿った略矩形状とした場合
の他の固定子の部分的な断面図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of another stator in a case where a portion of an electric conductor forming a stator coil located in a slot has a substantially rectangular shape along the slot shape.
【図10】従来の防滴カバーを有する自動車用交流発電
機の構造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the structure of a conventional automotive alternator having a drip-proof cover.
【図11】従来の略四角形の断面と有する固定子コイル
をなす電気導体の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a conventional electric conductor forming a stator coil having a substantially rectangular cross section.
【図12】従来の導体セグメントを使った固定子の部分
的正面図である。FIG. 12 is a partial front view of a stator using a conventional conductor segment.
【図13】従来の導体セグメントを使った固定子の1ス
ロットの部分的拡大図である。FIG. 13 is a partially enlarged view of one slot of a stator using a conventional conductor segment.
1 車両用交流発電機 2 回転子 3 固定子 4 フレーム 11 冷却ファン 31 コイルエンド 32 固定子鉄心 33 電気導体 34 インシュレータ 35 開口部 36 磁束収集突起部 37 スロット断面積範囲 38 空間隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle alternator 2 Rotor 3 Stator 4 Frame 11 Cooling fan 31 Coil end 32 Stator iron core 33 Electric conductor 34 Insulator 35 Opening 36 Magnetic flux collection protrusion 37 Slot cross-sectional area range 38 Space gap
Claims (4)
を持つ回転子と、前記回転子の外周に対向配置した固定
子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームとを有
する車両用交流発電機において、 前記固定子は複数のスロットを有する積層鉄心と前記ス
ロットに収納された固定子コイルをなす複数の電気導体
と電気絶縁体であるインシュレータを有し、 前記電気導体は、前記スロットの内外でほぼ同一の断面
形状を有し、 前記スロットの径方向断面において前記電気導体および
インシュレータを除いた隙間があり、前記スロットの断
面積に対する前記隙間の面積比を25%以下とすること
を特徴とする車両用交流発電機。1. An alternating current for a vehicle comprising: a rotor having a fan on at least one side of both ends in an axial direction; a stator disposed to face the outer periphery of the rotor; and a frame supporting the rotor and the stator. In the generator, the stator has a laminated iron core having a plurality of slots, a plurality of electrical conductors forming a stator coil housed in the slots, and an insulator that is an electrical insulator. It has substantially the same cross-sectional shape inside and outside, and there is a gap in the radial section of the slot excluding the electric conductor and the insulator, and the area ratio of the gap to the cross-sectional area of the slot is 25% or less. Vehicle alternator.
前記電気導体の最小幅より狭く、前記電気導体と前記開
口部の近傍にあるスロット内壁との間は前記インシュレ
ータのみが配置されることを特徴とする車両用交流発電
機。2. The slot according to claim 1, wherein a width of an inner peripheral side opening of the slot is smaller than a minimum width of the electric conductor in the slot, and the electric conductor and a slot inner wall near the opening are formed. An AC generator for a vehicle, wherein only the insulator is arranged between the generators.
をもつことを特徴とする車両用交流発電機。3. The alternator for a vehicle according to claim 1, wherein the electric conductor has a substantially rectangular cross section along a slot shape.
ットの外側において、互いに離間していることを特徴と
する車両用交流発電機。4. The alternator for a vehicle according to claim 1, wherein the electric conductors arranged in the same slot are separated from each other outside the slot.
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JP53647097 | 1997-05-26 | ||
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