JPH1198788A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 固定子端部におけるコイルエンドの外周部な
らびに回転子を効率的に冷却すること、および排出風に
さらされる車両用発電機の外部の部品、特に駆動ベルト
への熱影響を抑制する方法の提供。 【解決手段】 冷却ファン１１，１２より成る冷却装置
によって、冷却媒体（冷却風）が回転子３の径方向に向
って流れ、コイルエンド３１の内周部のみならず、コイ
ルエンド群の電気導体間の隙間を横切ってコイルエンド
群の外周側にも供給される。このとき、コイルエンド群
の最外周の電気導体が、冷却媒体を軸方向の一方向に向
けて螺旋状に押し出すように傾斜して配置され、冷却風
を所望の方向に制御可能に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】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】車両用交流発電機では、発熱源である固
定子巻線の冷却性向上が必要不可欠である。従来特開昭
５６−９８３５８号に記載されているように、冷却風を
コイルエンドに直接当るための冷却ファンをフレ−ム内
部に持ち（以下、内扇型と称す）、しかも冷却風の当た
り面積をできるだけ増やすためにコイルエンドを扁平形
状に成形する構造が知られている。

【０００３】一方、固定子の巻線として、ＷＯ９２／０
６５２７の構成が知られている。この構成では、車両用
交流発電機の固定子の巻線を、複数の導体セグメントを
接合して形成している。かかる構成によると、連続した
線状導体を巻いて巻線を構成する場合に比べ、コイルエ
ンドの電気導体間に隙間を有する状態で規則的に配置さ
れた巻線を構成することができる。コイルエンドの電気
導体間に隙間を設けることができるため、コイルエンド
の外周の導体セグメントへの冷却風の供給が容易とな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭５６−
９８３５８号に記載の内扇型の冷却構造では、コイルエ
ンドの内周部には冷却風が当たるものの、外周部には冷
却風が流れにくい。そのため、発電機の信頼性を確保す
るためには、この外周部の最高温度に耐える高価な絶縁
皮膜を持つ電気導体を使用せねばならず、コスト低減が
難しかった。また、扁平形状に成形されたコイルエンド
が通風抵抗となるので冷却風量の増加が難しく、更なる
高出力化の達成のためには冷却性が不十分であった。

【０００５】さらに、前記の内扇型の車両用発電機にお
いては、コイルエンドを冷却した後の熱風が、フレ−ム
の径方向に設けた通風孔より勢い良く排出される。車両
用発電機の出力向上に伴い、この排出風の温度も高くな
った。よって、車両としての信頼性向上の観点から、こ
の排出風にさらされる車両用発電機の外部の部品への影
響も、無視できなくなってきた。

【０００６】特に通風孔に近い位置にある駆動プ−リに
懸架される非金属製のベルトは、熱による劣化が加速さ
れ、従来よりも早期に寿命に至る危険性が高い。ベルト
切れを起こすと、発電停止に至るのはもちろんのこと、
最近のサ−ペンタイン駆動構造のように、１本のベルト
で数多くのエンジン用補機類を駆動している場合は、車
両への影響は甚大なものとなる。

【０００７】また、コイルエンドの冷却を効率的に行う
ためには、温度の高い排出風を冷却風の取込口と逆側に
排出することが望ましい。しかし、前記の内扇型の車両
用交流発電機では、そのような配慮がなされていなかっ
た。一方、ＷＯ９２／０６５２７の構成によるとコイル
エンドの外周の導体セグメントへも冷却風を供給できる
が、冷却後の熱風の排出方向については考慮されていな
い。そのため、特開昭５６−９８３５８号と同様に、プ
−リに懸架される非金属製のベルトの熱による劣化等、
車両用発電機の外部の部品への影響が問題となる。

【０００８】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。本発明の目的は、排出風にさらされる車
両用発電機の外部の部品、特に駆動ベルトへの熱影響を
抑制する車両用交流発電機を提供することにある。本発
明の付加的な目的は、低騒音を実現することである。

【０００９】本発明の他の目的は、固定子のコイルエン
ドと回転子との共働により、コイルエンド外周部の冷却
性向上と冷却風の排出方向を制御しうる車両用交流発電
機を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、コイルエンド群の最外周側においては、複数のコイ
ルエンドを形成する複数の電気導体が、冷却媒体を軸方
向の一方向に向けて螺旋状に押し出すように傾斜して配
置されていることを特徴とするという技術的手段が採用
される。

【００１１】冷却装置によって生成され、回転子の径方
向に向かって流れる冷却媒体はコイルエンド群の電気導
体間の隙間を通ってコイルエンド群の外周側にも供給さ
れる。このため、コイルエンドの内周部のみならず、外
周部にも冷却媒体を供給することが容易となる。また、
コイルエンド群の最外周側には、複数のコイルエンドが
環状に配列されている。しかも、それらのコイルエンド
は、全て同一方向に傾斜している。即ち、コイルエンド
群の最外周側には、軸方向の一方向に向けて螺旋状の凹
凸模様が形成される。この傾斜の方向を、冷却媒体の取
込方向、並びに回転子の回転方向と順方向若しくは逆方
向に設定することにより、冷却媒体を螺旋状の凹凸模様
に沿って、軸方向の一方向に向けて押し出すことができ
る。

【００１２】ここで順方向とは、回転軸方向の冷却媒体
の取込方向と、回転子の回転方向との間にあることをい
う。例えば、順方向に傾斜した電気導体は、回転軸方向
の冷却媒体の流れ方向に対して６０度の角度をなし、し
かも回転子の回転方向に対して３０度の角度をなすよう
に延在させることができる。また、逆方向とは、回転軸
方向の冷却媒体の取込方向と、回転子の回転と逆方向と
の間にあることをいう。なお、二つの方向に対する傾斜
角度は、冷却媒体の流れが有する軸方向成分と、回転方
向成分との割合に応じて、冷却媒体を効率的に流し得る
角度が選定される。

【００１３】なお、コイルエンド群の最外周において
は、複数のコイルエンドを形成する複数の電気導体は、
冷却媒体をその取込口と逆側に向けて螺旋状に押し出す
ように傾斜している構造を採用してもよい。このとき、
コイルエンドの最外周側の傾斜は順方向となっている。
このような順方向傾斜型のコイルエンドを採用すること
で、コイルエンド群の最外周側に配列された複数のコイ
ルエンドにより形成される凹凸が、冷却媒体の回転子の
回転方向に向かう流れ成分を阻害することがない。むし
ろ、回転子の回転方向に向かう流れ成分を、コイルエン
ドの傾斜によって軸方向に案内する作用が発揮される。
このため、軸方向の一方向への流れをさらに助長するこ
とになる。また、冷却媒体が滑らかに傾斜方向に導かれ
るため、冷却媒体と電気導体との衝突による騒音を低減
することもできる。

【００１４】また、冷却装置は回転子の軸方向端部に設
けられ複数のブレードを有するという構成を採用するこ
とができ、さらに、前記ブレードは回転子の軸方向に対
し鋭角の傾きを持つことが望ましい。かかる冷却装置に
よると、冷却すべきコイルエンド群と、固定子鉄心との
近傍に複数のブレードを配置できるため高い冷却性を引
き出すことができる。

【００１５】また、回転子の軸方向に対し鋭角の傾きを
持つブレ−ドを採用すると、回転子の軸方向にも冷却媒
体を供給することができるので、界磁コイルの冷却性を
向上することができるため、発電機の出力を増加させる
ことができる。さらに、コイルエンドの最外周が順方向
に傾斜しているときには、軸方向の流れ成分を妨げるこ
となく、凹凸に沿って滑らかに流すことができる。

【００１６】なお、固定子は、固定子鉄心の他方の端部
にも他のコイルエンド群を有し、他のコイルエンド群の
最外周側においても、複数のコイルエンドを形成する複
数の電気導体が冷却媒体を軸方向の一方向に向けて螺旋
状に押し出すように傾斜して配置されている構成をとる
ことができる。かかる構成を採用することにより、より
効果的に一方向に冷却媒体を排出できる。

【００１７】また、固定子巻線の断面は矩形状とするこ
とが望ましい。さらに、周方向よりも径方向に大きい断
面であることがより望ましい。コイルエンド群に配置さ
れた電気導体が、その位置において上記のような形状を
有することで、電気導体の間に隙間を確保することが容
易になる。そして、冷却媒体は傾斜した面に沿って流れ
るので、径方向の長さを長くして、傾斜した面の面積を
大きくするすることにより、軸方向への流れを容易にす
ることができる。電気導体としては、例えば長方形断面
の導体を採用することができ、その断面の長手方向を径
方向に沿って配置することができる。

【００１８】また、上記目的を達成するために、回転周
方向に沿って交互にＮＳ極を形成する界磁回転子と、該
回転子と対向配置された固定子鉄心、及びこの固定子鉄
心に装備された多相固定子巻線を備える固定子と、前記
回転子と前記固定子とを支持するフレームと、前記界磁
回転子を回転駆動するプ−リを前記フレ−ム外に有する
車両用交流発電機において、前記界磁回転子は、前記Ｎ
極および前記Ｓ極を提供する複数の爪状磁極を有するラ
ンデル型鉄心を備え、前記多相固定子巻線は、複数の電
気導体を備え、これら複数の電気導体は、前記スロット
内においては、前記スロットの深さ方向に関して内層お
よび外層として一対以上の対をなして配列され、前記ス
ロット外においては、前記固定子鉄心の端面側に延び出
して配置されており、異なるスロット内に異なる層とし
て配置された２つの前記電気導体を直列接続する接続パ
ターンによってコイルエンドを形成しており、その結
果、前記固定子鉄心の端面側には前記接続パターンを主
として繰り返すコイルエンド群が形成され、前記フレー
ム内において、冷却風は前記コイルエンドにおける複数
の前記電導体を横切って流れ、前記コイルエンドにおけ
る複数の前記電気導体を横切って冷却風が流れ、前記固
定子鉄心のプ−リ側の端面に形成される前記コイルエン
ドの最外周の電気導体が、横切ってきた前記冷却風を螺
旋状に反プ−リ方向のフレ−ム外へ押し出す様に、周方
向に傾斜していることを特徴とするという技術的手段が
採用される。

【００１９】これにより、各相のコイルエンドの干渉が
無くなり、コイルエンドの電気導体は、一様な繰り返し
紋様を形成して互いに離間しているので、電気導体を横
切って冷却風が流れる。よって、コイルエンドの最外周
の電気導体にも冷却風が到達し、この部分を冷却でき
る。しかも、プ−リ側のコイルエンドの最外周の電気導
体が、横切ってきた冷却風を螺旋状に反プ−リ方向のフ
レ−ム外へ押し出す様に周方向に傾斜しているので、こ
の傾斜に沿って冷却風が流れるためにさらに最外周の電
気導体の冷却に有利となり、かつ、熱風の排出方向が駆
動ベルトから離れる方向となるので、駆動ベルトを熱劣
化させることを防止できる。

【００２０】なお、前記固定子の前記プ−リ側のコイル
エンドの最外周の電気導体の軸方向先端から根元への傾
斜を進む方向の周方向成分と、前記界磁回転子の回転方
向が、同じであることが望ましい。この回転子と固定子
との組合せにより、回転子の回転によって発生する冷却
風は、コイルエンド内を横切った後、コイルエンドの最
外周の電気導体傾斜に沿って螺旋状に反プ−リ方向に流
すことができるので、前記最外周の電気導体の冷却性向
上と、駆動ベルトへの熱風進行防止が可能となる。

【００２１】また、前記界磁回転子の軸方向の両端部
に、複数のブレ−ドを有する送風ファンを備えてもよ
い。これにより、コイルエンド内を横切る冷却風量を増
やすことにより、固定子巻線をさらに冷却して、高出力
化を達成できる。また、前記固定子鉄心の前記プ−リ側
にある前記界磁回転子のファンは、前記回転子の軸方向
に対し鋭角の傾きを持つブレ−ドを有することが望まし
い。これにより、冷却風は反プ−リ側に傾斜した遠心風
となるので、最外周の電気導体の傾斜に沿って反プ−リ
方向のフレ−ム外へさらに排出されやすくなる。よっ
て、駆動ベルトを熱劣化させる危険性をより低下でき
る。

【００２２】さらに、内層電気導体と、外層電気導体と
を二対以上配置した場合、ひとつの前記スロット内に収
容される複数の前記電気導体は、前記スロットの深さ方
向にのみ配列されており、複数の前記電気導体は、前記
コイルエンド群において互いに他の電気導体と接合され
て複数の接合部を形成しており、複数の前記接合部は、
多重の環状に配列されており、前記コイルエンド群内に
おいて周方向並びに径方向に関して互いに離間して配置
されているという構成が採用されることが望ましい。か
かる構成によると、接合部は、複数の電気導体の配置、
すなわちスロットの配置に対応して、周方向に沿って環
状に配列される。しかも、スロット内には、複数の電気
導体を径方向にのみ配列して収容しているため、接合部
の環状の配列を、同心状の多重形状に配置することがで
きる。このため、複数の接合部を、周方向ならびに径方
向へも離間させて配置することができる。よって、接合
工程が容易となり、製造コストを低減することが可能で
ある。また、接合部間の短絡による発電不良も回避でき
る。

【００２３】また、内層電気導体と、外層電気導体とを
一対、すなわち１つのスロット内の電気導体数を２とし
た場合、前記スロットは電気角で略３０°の間隔で配列
され、それら複数のスロットに収納された電気導体のう
ち、互に磁極ピッチだけ離間した関係にある第１のスロ
ット群の各スロットに収納された電気導体同士が互いに
直列に電気接続されて第１の直列導体群をなすととも
に、前記第１スロット群に対し隣接関係にある第２スロ
ット群の各スロットに収納された電気導体同士が互いに
直列に電気接続されて第２の直列導体群をなし、さらに
これら第１の直列導体群と第２の直列導体群とが直列と
なって第１相の巻線をなし、同様にして他相の巻線が形
成されているという構成が採用されることが望ましい。

【００２４】これによれば、電気角略３０°の間隔で設
けられた複数のスロットに収納された導体のうち、互に
磁極ピッチだけ離間した関係にあるスロットに収納され
た導体同士が互いに直列に電気接続されて第１の直列導
体群をなすから、全ての電気導体が揃って同一位相の起
電圧を発生しそれらが算術加算されるので電気導体の長
さ当たりの発電力は最高となる。さらに、第１の直列導
体群の起電圧位相に対し位相が最も近い隣接スロットに
収納された導体も第２の直列導体群をなして同様に高い
発電力が得られる。そして、第１の直列導体群と第２の
直列導体群とが直列とされて、１相をなすから、これら
がベクトル加算され、トータルの起電圧は最高となる。
以上のことから、１つのスロット内の電気導体数は２タ
−ンであっても、導体数が４タ−ンの場合と同等な出力
を得ることができるので、車両として最も使用頻度の高
いアイドル回転、すなわち低回転からの出力を向上させ
ることが可能となる。

【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例に基づいて説明する。図１から図
１０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８は本実施
形態の固定子鉄心の説明図、図９、図１０は冷却ファン
の正面図である。

【００２６】車両用交流発電機１は、固定子２、回転子
３、固定子２と回転子３とを支持するフレーム４、およ
び交流電力を直流電力に変換する整流器５等から構成さ
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、ランデル型ポールコア７、界磁コイル８、
スリップリング９、１０、冷却装置としての斜流ファン
１１および遠心ファン１２等によって構成されている。
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。

【００２７】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。それらのポールコア
は、シャフト６に組付られたボス部７１およびボス部７
１の両端より径方向に延びるディスク部７２、及び複数
の爪状磁極部７３により構成されている。界磁コイル８
は絶縁紙８１を介して爪状磁極部７３の内径面に適当な
圧縮力を持って当接されている。絶縁紙８１はシート状
の樹脂含浸シートを使用し、加熱処理により界磁コイル
８を固着するとともに、ポ−ルコア７と界磁コイル８と
の絶縁を担っている。

【００２８】前記フレ−ム４には、固定子２のコイルエ
ンド３１に対向した部分に冷却風の吐出孔４２が、そし
て軸方向端面に吸入孔４１が設けられている。固定子２
は、固定子鉄心３２と固定子巻線を構成する導体セグメ
ント３３、及び固定子鉄心３２と導体セグメント３３間
を電気絶縁するインシュレータ３４で構成され、フレ−
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、その内周面には多数のスロッ
ト３５が形成されている。

【００２９】スロット内には２本の矩形状の断面を持つ
電気導体が挿入され、固定子巻線は図３に示す導体セグ
メント３３を多数、接合することにより構成されてい
る。この電気導体の断面形状は、周方向よりも径方向に
大きい長方形断面の導体を採用し、その断面の長手方向
を径方向に沿って配置している。図２に示すように、固
定子鉄心３２の軸方向側面の一方にターン部３３ｃ、他
方に接合部３３ｄとなるように配置されている。また、
導体セグメント３３のコイルエンド３１の斜行部３３ｅ
は外層、内層で逆方向に傾斜しており、各層内では全周
にわたり同一方向に傾斜している。なお、この導体セグ
メント３３は絶縁皮膜はあっても無くとも良い。

【００３０】固定子巻線の製造工程を以下に説明する。
図３に示す外層側導体部３３ｂと内層側導体部３３ａと
ターン部３３ｃで構成された略同一形状のＵ字状の導体
セグメント３３を、固定子鉄心３２の軸方向側面の同一
側にターン部３３ｃが揃うように重ね、図４に示すよう
に外層側導体部３３ｂはスロットの奥側に、内層側導体
部３３ａはスロット開口側に位置するように挿入され
る。この導体セグメント３３は銅平板を折り曲げ、プレ
ス等で略Ｕ字型形状に製作され、略平行のスロット側面
に外層側、内層側の各導体部の両側面がインシュレータ
３４を介して当接する様に圧入される。その後、図５に
示すように、ターン部３３ｃによって形成されるコイル
エンド３１とは反対側に位置する先端３３ｄを互いに反
対の周方向に折り曲げた後、異層の他の導体セグメント
の先端どうしが電気導通するように超音波溶着、アーク
溶接、ろう付け等で接合される。なお、図４では、導体
セグメント３３は絶縁皮膜が無い場合の例であり、イン
シュレータ３４は同じスロット内の電気導体間も絶縁す
るため、Ｓ字形状をなしている。

【００３１】本実施例ではロータ磁極数を１６に設定し
てあり、固定子鉄心３２のスロット数を９６に設定し、
導体セグメント３３は結線された後、３相巻線となるよ
うに設定されている 。具体的結線例を図６、図７、図
８を使用して説明する。 図６、図７において、実線は外
層導体、一点鎖線は内層導体を示す。

【００３２】まず、３相巻線のうちのＸ相について説明
する。スロット番号の４番、１０番、１６番から６スロ
ットおきに９４番までが第１のスロット群を成し、隣接
する５番、１１番、１７番から６スロットおきに９６番
までが第２のスロット群を成している。巻線端Ｘ１から
第１スロット群に形成される第１巻線は、図６の結線部
１０２によって第２スロット群に形成される第２巻線に
直列接続される。第２巻線は同層の導体の結線部１０３
によって反転して第２スロット群に形成され、同一スロ
ット内の同相巻線は直列に接続される。そして、もう１
カ所の結線部１０２によって再び第１巻線に直列接続さ
れ、巻線端Ｘ２につながる。

【００３３】以上の結果、Ｘ相は電気角で３０°位相の
ずれた各２ターンの固定子巻線が直列に接続される。同
様にして、電気角１２０°ピッチでＹ相、Ｚ相が形成さ
れ、図８に示すようにこれらの３相が星形結線されてい
る。プ−リ側の冷却ファン１１は、図９に示すように、
ベ−ス板１１３に対して鋭角の傾斜を持つブレ−ド１１
１と、直角なブレ−ド１１２とを持ち、ベ−ス板１１３
とポ−ルコア７端面が溶接などによって固着され、回転
子３と一体となって回転する。反プ−リ側の冷却ファン
１２は図１０に示すようにポ−ルコア７の端面に対して
直角なブレ−ド１２１のみを持つ。

【００３４】図５は、コイルエンド３１の最内周面の電
気導体の傾斜と、回転子３の回転方向Ｒの関係を示した
斜視図である。なお、この実施形態では、回転子３は、
プ−リ２０側から見て時計回り方向に回転する。上記構
成とすることにより、コイルエンド３１の電気導体の斜
行部３３ｅの傾斜方向は内層、外層の各層内では同一方
向とすることができるため、多相の固定子巻線を干渉無
く配置できる。よって、コイルエンド３１の各電気導体
は互いに一定の隙間を持って離間している。この隙間を
横切って、ファン１１、１２による冷却風が流れるの
で、通風抵抗が下がって冷却風量が増えるとともに、コ
イルエンド３１の最外周にも冷却風が到達するので、固
定子巻線の冷却性を飛躍的に向上でき、高出力化を達成
できる。

【００３５】また、図５に示すように、コイルエンド３
１の最外周側においては、冷却風の吸入方向並びに回転
子３の回転方向Ｒに関して順方向に傾斜して複数の電気
導体が環状に配列されている。ファン１１によって、コ
イルエンド３１の各電気導体の隙間を横切って最外周側
に供給される。冷却風は、回転子３の回転に引きずられ
て回転方向Ｒの成分を含んで流れる。従って、冷却風は
螺旋状の流れになろうとする。

【００３６】また、順方向傾斜型のコイルエンド群を採
用することで、コイルエンド群の最外周側に配列された
複数のコイルエンド３１により形成される凹凸が、冷却
風の回転子３の回転方向Ｒに向かう流れ成分を阻害する
ことがない。むしろ、回転子３の回転方向Ｒに向かう流
れ成分を、図中の矢印にて示したようにコイルエンド３
１の傾斜面によって軸方向に案内する作用が発揮され
る。このため、軸方向の一方向への流れをさらに助長す
ることになる。

【００３７】なお、コイルエンド３１の最外周側におい
て、冷却風の吸入方向並びに回転子３の回転方向Ｒに関
して逆方向に傾斜して複数の電気導体が環状に配列した
場合は、回転方向Ｒの成分を含んで流れる冷却風の螺旋
状の流れを上記と逆向きにすることができる。このよう
に、コイルエンド３１の最外周面に設けられた電気導体
の傾斜によって、冷却風の排出方向を選択できる。その
ため、車両用発電機の外部の部品、例えば駆動プ−リ２
０に懸架されるベルトから、温度の高い排出風を遠ざけ
ることができるので、ベルトの熱劣化等の問題を低減で
きる。

【００３８】また、反プーリ側のコイルエンド３１の最
外周側の電気導体の傾斜を、プーリ２０側の最外周側の
電気導体の傾斜と同じにすることで、より効果的に冷却
風を所望の方向に排出できる。プ−リ２０側の冷却ファ
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１１１を持っている。回転子３が図９の方向
Ｒに回転する時、このブレード１１１は冷却風を径方向
だけでなく軸方向にも流すことができる。そのため、軸
流風量が増加し、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。

【００３９】また、一般的に周囲温度の低いプ−リ２０
側から冷却風を取り込むことができるので、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。また、スロット数を回転子３の磁極数の６倍とし、
隣接するスロットの導体を直列接続することにより、ス
ロットあたりの導体数が２タ−ンであっても４タ−ンの
場合と同等な出力を得ることができる。これにより、低
回転領域の出力を向上できるので、前記の２タ−ンの効
用を保持しつつ、近年の車両用交流発電機に要求される
出力を満足することができる。

【００４０】なお、以上に述べた実施形態に代えて、以
下に述べる構成を採用してもよい。２つのコイルエンド
３１の両方を、接合部３３ｄによって形成することがで
きる。かかる構成にあっては、図３に図示されるＵ字状
のセグメントに代えて、その半分に相当するＳ字状のセ
グメントが用いられる。そして、ターン部３３ｃに代え
て２つのセグメントの接合部が配置される。

【００４１】また、スロット３５内には、電気導体を２
対以上収容してもよい。すなわち、２本の電気導体に代
えて、４本あるいはそれ以上の電気導体を収容する構成
を用いることができる。かかる複数対の電気導体をスロ
ット内に収容した構成によると、固定子巻線としてのタ
ーン数を増加させることができる。例えば、図１１に図
示されるように固定子鉄心３２に形成されたスロット３
５内に、４本の電気導体を、スロット３５の深さ方向に
関してのみ配列して収容する。図１１では、絶縁皮膜を
有する電気導体を用い、複数の電気導体とスロット３５
の内壁との間には絶縁シート３４を介装している。かか
る構成においては、図１２に図示されるような接合構造
が採用できる。１つのスロットに収容された４本の電気
導体は、周方向に向けて交互に延び出している。そし
て、各電気導体の端部は、所定ピッチ離れた別のスロッ
トから延びる他の電気導体と接合されている。図１２で
は、最内周の電気導体と、第２層の電気導体とが接合さ
れ、第３層の電気導体と最外周の電気導体とが接合され
ている。従って、複数の接合部３３ｄは、内周側と外周
側とに２重の環状に配列されている。このため、複数の
接合部３３ｄは、周方向並びに径方向の両方に関して互
いに離間して配置される。この実施形態でも、最外周の
電気導体が軸方向の通風方向並びに回転子３の回転方向
Ｒの両方に対して順方向に傾斜するように、電気導体の
傾斜方向と、回転子３の回転方向Ｒと、コイルエンド群
最外周における軸方向の通風方向との３者が関連付けて
配置される。

【００４２】なお、最外層に加えて、外側から２層目の
電気導体も、通風される軸方向並びに回転子３の回転方
向Ｒに対応した傾斜として配置してもよい。また、コイ
ルエンド３１での導体セグメント３３の相互間の隙間を
確保するためには、電気導体はスロット３５内において
径方向にのみ積層して収容することが望ましいが、周方
向にも配列してもよい。例えば、４本の電気導体をスク
エアに配置することができる。

【００４３】また、電気導体としては、絶縁皮膜付きの
長方形断面の導体が望ましいが、絶縁皮膜を持たない導
体や、直方体断面、楕円形断面の導体などを用いること
ができる。なお、コイルエンド群の外周においては、冷
却媒体を流しやすくするように電気導体の断面形状と、
配置とが選定されることが望ましい。例えば、電気導体
は、コイルエンド群の外周に十分な深さと、広さとを持
つ溝状の通路が形成されるように選定される。

【００４４】本実施形態では、回転子３の軸方向の両端
部に冷却ファン１１、１２を設けたが、温度面で余裕の
ある場合はファンを無くしてもよい。この場合、ポ−ル
コア７のディスク部７２の側面が遠心風を発生させるブ
レ−ドとして作用する。また、図１３に示すように、フ
ァン１１をなくした回転子３を、回転子３のプーリ２０
側の軸方向端面と、フレーム４のプーリ２０側の吸気口
４１の外周部の内壁面４３とを近接させて対向させる構
造を採用してもよい。これにより、内壁面４３がファン
のシュラウドの役割を担い、ポ−ルコアのディスク部７
２のファン能力が増すので、冷却風の量も増える。以上
のことから、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、同等の界磁コイ
ル８の冷却性能を達成できる。

【００４５】車両用発電機１のエンジンル−ム内の搭載
位置によって、プ−リ２０側の周囲温度が高い場合に
は、反プ−リ側の冷却ファン１２に冷却風を押し込む効
果を持つブレ−ドを配置し、コイルエンド３１の最外周
の電気導体の傾斜を逆方向にしてもよい。このように、
搭載位置にともなう周囲の温度環境に応じて、適宜、周
囲温度の低い側から、冷却風を取り込む構造とすること
ができる。すなわち、回転子３の回転方向Ｒと固定子２
のコイルエンド３１の傾斜方向との組合せを適切に選択
することにより、温度の低い側から冷却風を供給でき
る。これにより、冷却風の温度を下げることができるの
で、固定子２、界磁コイル８等の冷却を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の車両用交流発電機の主要部
の断面図である。

【図２】本発明の実施形態の固定子の外観図である。

【図３】本発明の実施形態の導体セグメントの斜視図で
ある。

【図４】本発明の実施形態の固定子の部分的な断面図で
ある。

【図５】本発明の実施形態の固定子のプーリ側のコイル
エンドと冷却風の流れを示す斜視図である。

【図６】本発明の実施形態の固定子巻線の結線状態を示
す展開図であって、１番目から４８番目のスロットを示
している。

【図７】本発明の実施形態の固定子巻線の結線状態を示
す展開図であって、４９番目から９６番目のスロットを
示している。

【図８】本発明の実施形態の車両用交流発電機の回路図
である。

【図９】本発明の実施形態の回転子の一方のファンの正
面図である。

【図１０】本発明の実施形態の回転子の他方のファンの
正面図である。

【図１１】他の実施形態の固定子の部分的な断面図であ
る。

【図１２】他の実施形態の固定子の部分的な斜視図であ
る。

【図１３】その他の実施形態の車両用交流発電機の主要
部の断面図である

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 固定子 ３ 回転子 ４ フレ−ム ６ シャフト ７ ポールコア ８ 界磁コイル ９、１０ スリップリング １１、１２ 冷却ファン ３１ コイルエンド ３２ 固定子鉄心 ３３ 導体セグメント ３４ インシュレータ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコイルエンドを固定子鉄心の端部
   に環状に配列して形成されたコイルエンド群を有する固
   定子と、この固定子と対向して配置された回転子とを備
   える車両用交流発電機において、 冷却媒体を、前記コイルエンド群を横切って、径方向に
   向けて流す冷却装置を備え、 前記コイルエンド群の最外周側においては、前記複数の
   コイルエンドを形成する複数の電気導体が、前記冷却媒
   体を軸方向の一方向に向けて螺旋状に押し出すように傾
   斜して配置されていることを特徴とする車両用交流発電
   機。
2. 【請求項２】 前記コイルエンド群の最外周側において
   は、前記複数のコイルエンドを形成する複数の電気導体
   は、前記冷却媒体を該冷却媒体の取込口と逆側に向けて
   螺旋状に押し出すように傾斜していることを特徴とする
   請求項１に記載の車両用交流発電機。
3. 【請求項３】 前記冷却装置は、前記回転子の軸方向端
   部に設けられ複数のブレー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】 前記ブレードは前記回転子の軸方向に対
   し鋭角の傾きを持つことを特徴とする請求項３に記載の
   車両用交流発電機。
5. 【請求項５】 前記固定子は、前記固定子鉄心の他方の
   端部にも、他のコイルエンド群を有し、該他のコイルエ
   ンド群の最外周側においても、複数のコイルエンドを形
   成する複数の電気導体が、前記冷却媒体を軸方向の一方
   向に向けて螺旋状に押し出すように傾斜して配置されて
   いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか
   に記載の車両用交流発電機。
6. 【請求項６】 前記固定子巻線の断面は矩形状であるこ
   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】 前記コイルエンド群の最外周側に配置さ
   れた電気導体の断面形状は、周方向よりも径方向に大き
   いことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに
   記載の車両用交流発電機。
8. 【請求項８】 回転周方向に沿って交互にＮＳ極を形成
   する界磁回転子と、該回転子と対向配置された固定子鉄
   心、及びこの固定子鉄心に装備された多相固定子巻線を
   備える固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持する
   フレームと、前記界磁回転子を回転駆動するプ−リを前
   記フレ−ム外に有する車両用交流発電機において、 前記界磁回転子は、前記Ｎ極および前記Ｓ極を提供する
   複数の爪状磁極を有するランデル型鉄心を備え、 前記多相固定子巻線は、複数の電気導体を備え、 これら複数の電気導体は、前記スロット内においては、
   前記スロットの深さ方向に関して内層および外層として
   一対以上の対をなして配列され、前記スロット外におい
   ては、前記固定子鉄心の端面側に延び出して配置されて
   おり、異なるスロット内に異なる層として配置された２
   つの前記電気導体を直列接続する接続パターンによって
   コイルエンドを形成しており、その結果、前記固定子鉄
   心の端面側には前記接続パターンを主として繰り返すコ
   イルエンド群が形成され、 前記フレーム内において、冷却風は前記コイルエンドに
   おける複数の前記電導体を横切って流れ、 前記固定子鉄心のプ−リ側の端面に形成される前記コイ
   ルエンドの最外周の電気導体が、横切ってきた前記冷却
   風を螺旋状に反プ−リ方向のフレ−ム外へ押し出す様
   に、周方向に傾斜していることを特徴とする車両用交流
   発電機。
9. 【請求項９】 前記固定子の前記プ−リ側のコイルエン
   ドの最外周の電気導体の軸方向先端から根元への傾斜を
   進む方向の周方向成分と、前記界磁回転子の回転方向
   が、同じであることを特徴とする請求項８に記載の車両
   用交流発電機。
10. 【請求項１０】 前記界磁回転子の軸方向の両端部に、
    複数のブレ−ドを有する送風ファンを備えることを特徴
    とする請求項８または請求項９に記載の車両用交流発電
    機。
11. 【請求項１１】 前記固定子鉄心の前記プ−リ側にある
    前記界磁回転子のファンは、前記回転子の軸方向に対し
    鋭角の傾きを持つブレ−ドを有することを特徴とする請
    求項１０に記載の車両用交流発電機。
12. 【請求項１２】 前記内層と外層の電気導体は二対以上
    であり、ひとつの前記スロット内には複数対の前記電気
    導体は前記スロットの深さ方向にのみ配列されて収容さ
    れており、複数の前記電気導体は前記コイルエンド群に
    おいて互いに他の電気導体と接合されて複数の接合部を
    形成しており、複数の前記接合部は多重の環状に配列さ
    れており、前記コイルエンド群内において周方向並びに
    径方向に関して互いに離間して配置されていることを特
    徴とする請求項８から請求項１１のいずれかに記載の車
    両用交流発電機。
13. 【請求項１３】 前記内層と外層の電気導体は一対であ
    り、前記スロットは電気角で略３０°の間隔で配列さ
    れ、それら複数のスロットに収納された電気導体のう
    ち、互に前記回転子の磁極ピッチだけ離間した関係にあ
    る第１のスロット群の各スロットに収納された電気導体
    同士が互いに直列に電気接続されて前記第１巻線として
    の第１の直列導体群をなすとともに、前記第１スロット
    群に対し隣接関係にある第２スロット群の各スロットに
    収納された電気導体同士が互いに直列に電気接続されて
    前記第２巻線としての第２の直列導体群をなし、これら
    第１の直列導体群と第２の直列導体群とが直列となって
    第１相の巻線をなし、同様にして他相の巻線が形成され
    ていることを特徴とする請求項８から請求項１１のいず
    れかに記載の車両用交流発電機。