JPH11191946A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気絶縁の持続性、冷却性を損なうことなく
小型軽量化を図る。 【解決手段】 車両用交流発電機１の固定子コイル２１
は、フレーム４内に収容されているが、冷却ファン３３
による通風のため、フレーム４には複数の開口部として
の吸入口４２、吐出口４１が形成されている。固定子コ
イル２１の電気導体材にはアルミニウムが用いられる。
これにより、塩水等が被水しても導電性のある化合物が
生成せず、従って充分な冷却通風を確保して出力低下と
ならず、更に軽量化も達成できる。外部からの被水によ
る腐食を防止でき、温度上昇などの新たな問題も生じ
ず、コスト性に優れ、しかも小型、軽量化も実現する車
両用交流発電機を提供することができる。

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。

【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化カルシ
ウムや塩化ナトリウムなどの塩類が多量に散布されるた
め、これらが電解性溶液として路面にたまり、走行時に
これらの電解溶液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。このよう
に、エンジンに搭載されている車両用発電機は厳しい環
境にさらされているので、被水や塩による腐食によって
不具合を生じることがある。

【０００３】一方、エンジンルームの狭小化に伴い、車
両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってき
た。また、燃費向上のための軽量化や、安全制御機器等
の電気負荷の増加に伴う発電能力の向上も求められてい
る。低コスト化要求はいうまでもない。即ち、耐腐食性
に優れ、小型、軽量、低コストな車両用交流発電機が必
要になってきている。この場合の腐食による発電停止の
主な原因は、固定子コイルを固定子鉄心のスロットに装
着し成形するなどの工程において、固定子コイル表面の
絶縁皮膜が機械的摩擦などにより傷つき、この傷部に
水、殊に電解溶液である塩水がかかるとコイルの電気導
体である銅と反応して導電性の化合物が生成され、この
反応の進行が皮膜と銅の遊離を更に加速させ、ついに固
定子鉄心とコイル間やコイル相互間の電気短絡を生じ、
出力低下とともに局部的な急激な発熱が起こり、遂に固
定子コイルの断線に至ることによる。

【０００４】これに対し、固定子コイルの皮膜を厚くし
たり耐傷性の優れたものにすることが考えられる。また
固定子コイルの巻装後に耐振性および耐環境性のために
一般に実施される樹脂による含浸処理において、含浸樹
脂を厚く塗布することも一般的に用いられる。また、特
開平３−２３５６４４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】

【発明が解決しようとする課題】上記の固定子コイルの
皮膜を厚くすると、皮膜の材料費が増加するのみなら
ず、皮膜のコーティング回数を増やすためにコイル材の
製作工数も増えるため、固定子コイルのコストが大幅に
上がる。また、スロット内は被膜が厚くなるぶん、スロ
ットの断面積に対するこのスロットルに収納された固定
子コイルの断面積の占有面積率（以下、占積率と称す）
が上がるので固定子コイル挿入組み付けの際の皮膜傷の
発生が多くなり、耐腐食性能は思うように向上しない。
また、皮膜を厚くして同じ占積率とするならば銅の断面
積が狭くなるから、固定子コイルの電気抵抗値が上昇す
るので出力が低下してしまう。固定子コイル自身の放熱
性の悪化による温度の上昇、それに伴う出力低下の問題
もある。この出力低下を補償するために同じ占積率とな
るようスロット面積を広げると、磁気回路の面から固定
子鉄心の各部の磁路断面を確保するためには体格を増や
さざるを得ず、このことは小型化要求に反する。

【０００６】耐傷性の優れた皮膜とするとコスト上昇は
当然であるが、全体の構成品に占める固定子コイルのコ
スト比率の高い発電機にとっては他の構成品に比べコス
ト上昇の影響は大きい。皮膜を厚くすることに加え、温
度の上昇に対して、皮膜の耐熱性も向上させると更にコ
ストが上昇する。含浸樹脂を厚く塗布する場合も、上記
と同様に、材料費増加、工数増加による生産コストの増
加、温度上昇による出力低下の問題があるのはいうまで
もない。

【０００７】また、上記の特開平３−２３５６４４号公
報の方法では、近年の小型かつ高出力な車両用発電機に
おいては、同公報の実施例（添付図１３）にあるよう
に、回転子の側面にファンを有し、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を
通じて吐出させる風を利用して固定子コイルを冷却す
る。すなわち、固定子コイルはフレームの径方向に設け
た通風用の窓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周辺に到達できる。
これを防止するために、フレームの径方向に設けた窓の
外側にも防滴カバーを取り付けたり、図４に示すように
フレームの径方向に設けた窓のうち、被水する方向の窓
を塞ぐことも考えられるが、いずれの場合も、通風抵抗
が増えて冷却風量が減るとともに、固定子コイルや整流
器などの発熱体を冷却した後の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、部品数増加
による材料および生産コストの増加となる。

【０００８】本発明は、上記の従来の問題点を解決する
もので、外部からの被水による腐食を防止して長寿命を
達成し、コスト性に優れ、温度上昇などの新たな問題も
生じず、しかも小型、軽量化をも実現する車両用交流発
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】この目的を達成するため
に本発明の車両用交流発電機は、固定子コイルの電気導
体材にアルミニウムを用いることによって、塩水等によ
って被水しても導電性のある化合物が生成せず、従って
充分な冷却通風を確保して出力低下とならず、更に軽量
化も達成したものである。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、界磁回転
子と、前記回転子の外周に対向配置した固定子と、前記
回転子と前記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該スロットに収納されたアルミニ
ウムよりなる電気導体と電気絶縁体を有し、前記電気導
体は前記スロット内に位置する収納部と、異なるスロッ
ト内の２つの収納部をつなぐ渡り部とにより構成されて
全体で巻線を為し、前記フレームは前記電気導体の渡り
部を外周側より囲むように配され、前記渡り部の径方向
外側に複数の窓部を有することを特徴としている。

【００１１】これにより、塩などを含んだ電解性の水滴
が固定子コイルに到達した場合、固定子コイルの電気導
体はアルミニウムからなるため、腐食により電気導体が
侵されても導電性の化合物を析出生成しない。このた
め、固定子コイルへの被水によって固定子コイル腐食が
進行しても、コイルと固定子鉄心間、およびコイル相互
間の電気短絡が防止できる。よって、電気導体の断面積
を拡大、即ち占積率を高めることができる。また、被水
する方向のフレーム窓を塞いだり防滴カバーも不要とな
り、固定子コイルの渡り部の外径方向のほぼ全周に渡っ
て複数の窓を設けることができるので、冷却風の通風路
を充分に確保でき、発電機全体の大幅な温度上昇も無
く、固定子コイルを充分に冷却できる。以上のことか
ら、固定子コイルの高冷却化と電気導体断面積の拡大が
達成できるので、銅に比べ固有電気抵抗値の大きいアル
ミニウムを使うことが可能となる。また、出力確保のた
めに体格を大きくする必要も無く、銅とアルミニウムの
比重差により軽量化も実現できる。更に、銅からアルミ
ニウムに変更することにより、素材費が大幅に低減され
るとともに、皮膜を厚くしたり含浸樹脂を厚く塗布した
り、防滴カバーを追加する必要も無いので、大幅なコス
ト低減が可能である。

【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、固定子コイルの渡
り部が前記固定子の内周側から冷却風を受けるよう配置
したことを特徴としている。これによって、固定子渡り
部への被水の乾燥が促進されるため、腐食の進行を抑え
る効果がある。更に、渡り部へ当たる風により、固定子
コイルの温度低減による出力増加が可能となる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２に記載の車両用交流発電機において、前記固定子
と対向した前記回転子の軸方向両端部のうち、少なくと
も片側にファンを有していることを特徴としている。こ
れにより、軸方向外部から吸引した冷却風を径方向に吐
出させる通風量を大巾に増加させ、アルミニウム材の固
定子コイルの冷却を更に向上させて出力を増加すること
ができる。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
から３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
スロットに収納された電気導体の占積率が、５０％以
上、８０％未満であることを特徴としている。従来、占
積率は４０％前後が一般的であるが、図３(b) に示すよ
うに、電気導体がアルミニウムである本発明では、銅に
比べ固有電気抵抗値は大きいものの、前述の通り、導体
断面積拡大による抵抗値の低減と、冷却通風路確保によ
る大幅な冷却性能向上と、更に占積率を高めることによ
る固定子コイルから固定子鉄心への伝熱良好によって電
気導体の冷却性が更に向上するため、占積率を５０％以
上に設定すれば、銅を使用する場合と同一の出力が得ら
れる。

【００１５】また、更に占積率を上げた場合、水噴霧条
件下での寿命試験では、従来の銅の電気導体では固定子
スロットに挿入、組み付けの工程内で絶縁皮膜に生じる
傷が増え、この部分からの腐食により導電性の化合物が
生成されるため寿命が短くなってしまうが、電気導体を
アルミニウムにすることにより腐食によって導電性の化
合物を生成しないため長寿命が確保される。図３(a) に
ＪＩＳ−Ｚ−２３７１に準じた塩水噴霧条件での固定子
コイルに電圧印加した試験での、異常発生までのサイク
ル数を示す。電気導体に銅を用いた従来の固定子での異
常が電気短絡による耐圧不良によるのに対し、電気導体
にアルミニウムを用いた本発明での異常は、アルミニウ
ムが溶出し、その結果電気導体が細り、固定子の電気抵
抗値が上昇するという経緯を示す。図３(a) より、従来
の電気導体が銅で占積率が４０％である場合の故障まで
の平均サイクル数は２０サイクルであるが、電気導体が
アルミニウムの場合、２０サイクルで故障する占積率は
８０％となる。

【００１６】従って本発明において占積率を５０％以
上、８０％未満とすることにより、出力面と耐環境性の
面ともに、従来に比べて優れた発電機を提供することが
できる。請求項５に記載の発明によれば、請求項１から
４のいずれかに記載の車両用交流発電機において、前記
電気導体は、その少なくとも一部がスロット形状に沿っ
た略矩形状であることを特徴としている。これにより、
占積率を上げて巻線断面積を増やし、その結果、巻線抵
抗値を低減して高出力化が可能であり、占積率５０％以
上についても製作が容易となり、製作コストを低減でき
る。

【００１７】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
から５のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記電気導体は前記スロットの奥に位置する外層と入り
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、異なる前記スロットの前記内、外層の導体が直列
に接続されたことを特徴としている。これにより、電気
導体の渡り部での異相間の干渉が回避できるので、容易
にスロット奥まで電気導体を配設でき、高占積率化によ
り高出力化が達成できる。

【００１８】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
から６のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記電気導体は裸導体であり、前記スロット内の収納部
においてそれぞれの当接面及び前記固定子の鉄心との間
に電気絶縁部材を有して相互に絶縁し、スロット外の渡
り部においては前記電気導体のそれぞれを空間的に離間
して絶縁したことを特徴としている。渡り部において空
間的に離間していることより、この間を冷却風が通るの
で被水の場合の乾燥が促進され腐食の進行を抑える効果
があがるとともに、各々の電気導体に冷却風が当たるの
で皮膜なしによる電気導体の放熱性向上とも相まって固
定子コイルの温度を更に低減する効果がある。また、皮
膜が無いので素材費を更に下げることができることに加
え、導体をプレス製作するなど生産工程が大幅に簡略化
でき低コスト化が可能となる。

【００１９】請求項８に記載の発明によれば、請求項５
から７のいずれかに記載の車輌用交流発電機において、
前記電気導体は前記スロット内に収容された直線部を持
つ複数個の略Ｕ字状導体セグメントを有し、前記固定子
鉄心の片側に前記Ｕ字状導体セグメントのターン部を揃
えて配置したことを特徴としている。これにより、複数
のＵ字状導体セグメントの端部を接続する電気接続部を
片側にそろえることができるなど、巻線形成の生産工程
が容易になる。

【００２０】請求項９に記載の発明によれば、請求項５
から７のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記内、外層の電気導体のそれぞれは前記スロット内に
収容された直線部である内部導体と、該内部導体の両側
に延びた外部導体を有する複数個の導体セグメントを有
することを特徴としている。これにより、導体セグメン
トの形状がより単純化されるので、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。

【００２１】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
６から９のいずれかに記載の車両用交流発電機におい
て、前記固定子と対向した前記回転子の軸方向のプーリ
側端面と、前記フレームのプーリ側吸気口外周部の内壁
面が、近接して対向していることを特徴としている。こ
れにより、この内壁面がファンのシュラウドの役割を担
うので、ポールコアディスク部のファン能力が増して、
冷却ファンを両側に設ける場合に比べて、部品点数、加
工工数を増やすことなく、同等の冷却性能を達成でき、
コスト低減が可能である。

【００２２】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
８又は９に記載の車両用交流発電機において、前記導体
セグメントの接続部は、径方向に隣接した前記電気導体
の端部を融接して形成され、前記接続部の径方向および
周方向厚さは融接前後でほぼ等しいことを特徴としてい
る。これにより、接続部間の距離を確保することができ
るので、絶縁不良を容易に防止できる。よって、製造コ
ストを低減できる。

【００２３】請求項１２に記載の発明によれば、請求項
１１に記載の車両用交流発電機において、融接された前
記接続部部は裸導体のままであることを特徴としてい
る。アルミニウムは、表面に絶縁体である酸化アルミニ
ウム（アルミナ）が形成されるので、絶縁のための後処
理が不要である。これにより、製造コストを低減でき
る。

【００２４】以上のように本発明によれば、外部からの
被水による腐食を防止でき、温度上昇などの新たな問題
も生じず、コスト性に優れ、しかも小型、軽量化も実現
する車両用交流発電機を提供することができる。

【００２５】

【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。 （第一実施形態）図１、図２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、ここでは自動車用とし
ての交流発電機の主要部を示し、図２は本実施形態の固
定子の部分的な断面図を示している。

【００２６】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と固定
子２を支持するフレーム４とを有する。回転子３は、シ
ャフト３１と一体になって回転するもので、１組のラン
デル型ポールコア３２、冷却ファン３３、フィールドコ
イル３４、スリップリング３５等によって構成されてい
る。シャフト３１は、プーリ５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。

【００２７】前記フレーム４には、固定子２の固定子コ
イル２１の渡り部２１ｂに対向した外周位置に冷却風の
吐出口４１、及び軸方向端面に吸入口４２が設けられて
いる。固定子２は、固定子鉄心２２と巻線を構成する固
定子コイル２１、及び固定子鉄心２２と固定子コイル２
１間を電気絶縁するインシュレータ２３で構成され、フ
レーム４により支えられている。固定子鉄心２２は、薄
い鋼板を重ね合わせたもので、その内周面に開口部を持
つ複数のスロット２４が形成されている。このスロット
２４の先端開口部はスロット２４内の円周方向の側面間
距離よりも狭く設定されている。

【００２８】巻線される固定子コイル２１はスロット２
４に収納される収納部２１ａとこの収納部２１ａ同士を
つなぐ渡り部２１ｂとからなっている。電気導体の材質
にはアルミニウムを用いており、占積率は５０％以上、
且つ８０％未満に設定してある。図３（ａ）は、同一体
格の固定子について、占積率を変化させて、塩水噴霧試
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固定子コイルと固定子鉄心の
間に１２ボルトの電圧を一定時間だけ印加し、その後乾
燥させて、固定子コイルと固定子鉄心間の絶縁耐力、及
び固定子コイルの電気抵抗値を測定し、以上を１サイク
ルとして異常発生となるまで繰り返した。異常判定は、
絶縁耐力については、固定子コイルと固定子鉄心間およ
び各相コイル間に、８００ボルトの交流電圧を５秒間印
加し、短絡の発生有無を調べた。また、固定子コイルの
電気抵抗値については、試験前の抵抗値に対し、５％以
上の変化が生じた場合を異常発生と判定した。その結
果、占積率が高くなるに従い巻線傷が増えるため従来の
発電機が平均２０サイクルで異常に至るのに対し、本実
施形態のものは巻線傷が増えても導電性の化合物は生成
されないため、同じサイクル数では導体と固定子鉄心お
よび導体同士での短絡異常は発生しない。そして、約４
０サイクルで異常に至るが、あくまでもアルミニウム自
身の腐食進行による断面減少に伴う電気抵抗値上昇とい
う異常モードであり、従来品と同等の２０サイクル以上
の寿命を達成するためには、本実施形態の固定子コイル
の占積率を８０％まで高めることができることが判明し
た。

【００２９】図３（ｂ）は、同一体格の車両用交流発電
機について、出力とファンの冷却能力との関係から一般
に最も固定子コイル２１の温度の高い回転数４０００ｒ
ｐｍにおいて、従来の占積率４０％での銅線を使った場
合の飽和出力値を１とし、占積率を変化させ、更に導体
材質をアルミニウムに変えた場合の出力比を示してい
る。なお、電気導体が銅の場合は、組み込みフレームに
は外部からの被水防止のために図４に示す様に約１２０
度の角度範囲で窓の無いものを用い、本実施形態である
電気導体がアルミニウムの場合は、すべての窓が空いて
いるフレームを用いた。図３（ｂ）より、本実施形態に
て占積率が５０％以上であれば、従来と同等な出力を得
ることが可能である。

【００３０】また本実施形態では、回転子３にはファン
３３が装着されているため、渡り部２１ｂへ均等かつ大
量の風を当てることができる。よって、渡り部２１ｂへ
の被水の乾燥が促進されるため腐食の進行を抑える効果
がある。更に、渡り部２１ｂへ当たる風が冷却を促進す
るため、固定子コイル２１の温度を低減して出力増加を
可能としている。

【００３１】（第二実施形態）図５から図９はこの発明
の第二実施形態を示したものであり、図５は固定子の部
分的な断面図、図６は電気導体セグメントの斜視図、図
７は電気導体セグメント同士の接続部の斜視図、図８は
固定子の径方向からの側面図、図９は固定子の斜視図で
ある。

【００３２】第一実施形態では固定子コイル２１を丸線
で示したが、図５に示すように少なくともスロット内に
位置する部分がスロット形状に沿った略矩形状とすれ
ば、占積率を５０％以上に高めることがより容易にな
る。また、固定子コイルを連続線ではなく、図６に示す
ようにターン部６１ｃを有する略Ｕ字状の導体セグメン
ト６１を用いる。導体セグメント６１はスロット２４に
収納される収納部６１ａとこの収納部６１ａ同士を繋ぐ
渡り部６１ｂとからなる。セグメント６１の挿入すべき
固定子スロット２４の所定の磁極ピッチＰ１に、あらか
じめ導体セグメント６１のピッチＰ２を合わせて製作
し、固定子鉄心の軸方向から直線部をそろえて差し込ん
だ後、反ターン部側のスロット外の導体を折り曲げて端
部６１ｄ同士を結線し、全体で巻線を為すようにしてあ
る。この時、各導体セグメント６１の端部６１ｄの結線
は、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の電気的導
通、あるいはかしめなどの機械加工手段でもよい。中で
もアーク溶接において、アルミニウムは通常の導体材質
である銅に対し、融点が低く、熱伝導率が低いため、図
７に示すように接続部を局所的に溶融させ、周囲の形状
に影響を与えないように制御することが容易である。図
７に図示されるように、２つの導体セグメント６１の２
つの端部６１ｄは、平行に並べられ、それらの隣接部に
のみ溶融部６１ｅが形成される。このため、溶接後の端
部６１ｄは溶接前の形状をほぼ維持しており、隣接部を
除いて鋭利な角をもっている。よって、接続部間の距離
を確保することが容易になる。さらに、接続部のアルミ
ニウムの表面にも他のアルミニウム表面と同じく酸化ア
ルミニウムが形成される。この酸化アルミニウムは絶縁
体であるため、溶接後の後処理は不要となるので、製造
コストを低減できる。またこの時、各導体セグメント６
１はスロット２４の奥に位置する外層と入り口側に位置
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２４の前記内、外層の導体が直列に接続され
ているので、図９に示す通り、渡り部６１ｂでの異相間
の干渉が回避できる。

【００３３】以上により、容易にスロット奥まで導体セ
グメント６１を配設できるので、スロット２４内にて高
占積率化がより容易になる。なお、図９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、接続部どうしが径方向にも近接する。
よって、接続部どうしの絶縁を確保するために、局所的
溶融をやり易いアルミニウムを使用することはさらに有
利となる。また、図９より、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、巻線を導体
セグメントに分割することにより、導体断面の矩形化も
容易であり、プレス等での導体作成も可能となるので、
素材、加工コストの低減を図ることができる。

【００３４】また、固定子鉄心の素材である鉄と、一般
的な固定子コイルの素材である銅とは、比重が同等であ
るため、溶解しても分離が難しい。しかし、固定子コイ
ルにアルミニウムを使えば鉄に対して比重が約３分の１
なので、溶解による分離が可能である。以上により、素
材の再利用を促進できる。 （その他の実施形態）第二実施形態では、固定子側面の
片側に導体セグメント６１のターン部６１ｃを設けてい
たが、これを分離し、両側を溶接等で接合してもよい。
この場合の導体セグメント６２を図１０に示す。導体セ
グメント６２はスロット内に挿入される略直線状部分で
ある収納部６２ａと、この内部導体の両側おいて固定子
鉄心の軸方向両側に延びる略直線状部分である渡り部６
２ｂよりなり、この渡り部６２ｂは磁極ピッチの約半分
の距離を周回する角度と長さを持っている。この場合
も、スロット内の占積率を高めることが容易になること
はもちろん、導体セグメント６２の形状が略Ｕ字状より
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、安価な設備で製作できる。

【００３５】また、電気導体を、皮膜のない裸導体を使
い、図１１に示すようにスロット内の収納部２１ａにお
いてそれぞれの電気導体の当接面及び固定子鉄心２２と
の間に電気絶縁部材２３を配して相互に絶縁し、スロッ
ト外の渡り部においては前記電気導体のそれぞれを空間
的に離間することにより導体間を絶縁してもよい。この
時、渡り部の空間を冷却風が通るので被水の場合の乾燥
が更に促進され腐食の進行を抑える効果があがるととも
に、各々の電気導体に冷却風が当たるので皮膜なしによ
る電気導体の放熱性向上とも相まって、電気導体の冷却
性が更に向上する。また、皮膜がないので素材費をいち
だんと下げることができ、導体をプレス製作するのはも
ちろん、皮膜傷の心配が無いため生産工程が大幅に簡略
化でき低コスト化が可能となる。

【００３６】更に、電気導体は、矩形導体と丸線との複
合導体でもよい。たとえば、スロット内が矩形導体で、
スロット外が丸線である場合、スロット内の高占積率化
やステータコアの伝熱向上による冷却性能アップの効果
は同様に得られる。また逆に、スロット内が丸線で、ス
ロット外が矩形の略偏平導体とすれば、コイルエンド部
の導体間透き間を十分確保でき、冷却風の通風抵抗を低
減して冷却性能を向上できる。

【００３７】また、図１２に示すように、回転子の冷却
ファンが設置されていない端面に、フレームの吸気口４
１の外周部の内壁面４３を近接させて対向させてもよ
い。この場合、フレーム４の内壁面４３がファンのシュ
ラウドの役割を担うので、ポールコアディスク部３５の
ファン能力が増す。これにより、冷却ファンを両側に設
ける場合に比べて、部品点数、加工工数を増やすことな
く、同等の冷却性能を達成でき、更に小型化できる。

【００３８】以上に述べた実施の形態によれば、外部か
らの被水による腐食を防止でき、温度上昇などの新たな
問題も生じず、コスト性に優れ、しかも小型、軽量化も
実現する車両用交流発電機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の自動車用交流発電機の
主要部断面図である。

【図２】本発明の第一実施形態における固定子の部分的
な断面図である。

【図３】（ａ）は占積率に対する塩水噴霧試験結果を示
し、（ｂ）は占積率に対する出力比結果を示すグラフで
ある。

【図４】従来の被水遮蔽のための窓閉塞フレーム例を示
し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、共通の中
心線上に配置されている。

【図５】固定子コイル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。

【図６】固定子コイルを連続線ではなく、ターン部を有
する略Ｕ字状の導体セグメントとした場合のセグメント
斜視図である。

【図７】導体セグメント同士の接続部の斜視図である。

【図８】略Ｕ字状の導体セグメントを組み込んだ固定子
の側面図である。

【図９】導体セグメントを組み込んだ固定子の斜視図で
ある。

【図１０】他の導体セグメント例の斜視図である。

【図１１】電気導体が裸導体の場合の固定子の部分的な
断面図である。

【図１２】ポールコアディスク部を冷却ファンとした自
動車用交流発電機の部分的な断面図である。

【図１３】従来の防滴カバーを有する自動車用交流発電
機の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 固定子 ２１ 固定子コイル ２１ａ 収納部 ２１ｂ 渡り部 ２２ 固定子鉄心 ２３ インシュレータ ２４ スロット ３ 回転子 ３２ シャフト ３２ ポールコア ３３ ファン ３４ フィールドコイル ４ フレーム ４１ 吐出口 ４２ 吸入口 ４３ 内壁面 ６１ 導体セグメント ６２ 導体セグメント

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 界磁回転子と、前記回転子の外周に対向
   配置した固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持す
   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該ス
   ロットに収納されたアルミニウムよりなる電気導体と電
   気絶縁体を有し、前記電気導体は前記スロット内に位置
   する収納部と、異なるスロット内の２つの収納部をつな
   ぐ渡り部とにより構成されて全体で巻線を為し、 前記フレームは、前記電気導体の渡り部を外周側より囲
   むように配され、前記渡り部の径方向外側に複数の窓部
   を有することを特徴とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用交流発電機にお
   いて、 前記固定子の前記渡り部が前記固定子の内周側から風を
   受けるよう配置したことを特徴とする車両用交流発電
   機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の車両用交流発電
   機において、 前記固定子と対向した前記回転子の軸方向両端部のう
   ち、少なくとも片側にファンを有していることを特徴と
   する車両用交流発電機。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記固定子スロットの断面積に対する、該スロットに収
   納された電気導体の断面積の占有面積率が、５０％以
   上、８０％未満であることを特徴とする車両用交流発電
   機。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記電気導体は、その少なくとも一部がスロット形状に
   沿った略矩形状であることを特徴とする車両用交流発電
   機。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記電気導体は前記スロットの奥に位置する外層と入り
   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、異なる前記スロットの前記内、外層の導体が直列
   に接続されたことを特徴とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記電気導体は裸導体であり、前記スロット内の収納部
   においてそれぞれの当接面及び前記固定子の鉄心との間
   に電気絶縁部材を有して相互に絶縁し、スロット外の渡
   り部においては前記電気導体のそれぞれを空間的に離間
   して絶縁したことを特徴とする車両用交流発電機。
8. 【請求項８】 請求項５から７のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記電気導体は前記スロット内に収容された直線部を持
   つ複数個の略Ｕ字状導体セグメントを有し、前記固定子
   鉄心の片側に前記Ｕ字状導体セグメントのターン部を揃
   えて配置したことを特徴とする車両用交流発電機。
9. 【請求項９】 請求項５から７のいずれかに記載の車両
   用交流発電機において、 前記内、外層の電気導体のそれぞれは前記スロット内に
   収容された直線部である内部導体と、該内部導体の両側
   に延びた外部導体を有する複数個の導体セグメントを有
   することを特徴とする車両用交流発電機。
10. 【請求項１０】 請求項６から９のいずれかに記載の車
    両用交流発電機において、 前記固定子と対向した前記回転子の軸方向のプーリ側端
    面と、前記フレームのプーリ側吸気口外周部の内壁面
    が、近接して対向していることを特徴とする車両用交流
    発電機。
11. 【請求項１１】 請求項８又は９に記載の車両用交流発
    電機において、 前記導体セグメントの接続部は、径方向に隣接した前記
    電気導体の端部を融接して形成され、前記接続部の径方
    向および周方向厚さは融接前後でほぼ等しいことを特徴
    とする車両用交流発電機。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の車両用交流発電機
    において、 融接された前記接続部は裸導体のままであることを特徴
    とする車両用交流発電機。