JPWO2008012880A1

JPWO2008012880A1 - 回転電機

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Publication number: JPWO2008012880A1
Application number: JP2006549732A
Authority: JP
Inventors: 省吾岡本; 柏原　利昭; 利昭柏原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: US20090200887A1; EP2045896A1; KR101030844B1; WO2008012880A1; CN101501958A; US8134272B2; CN101501958B; EP2045896B1; JP5005354B2; EP2045896A4; KR20090006868A

Abstract

この発明は、出力を低下させることなく、固定子鉄心の酸化にともなう絶縁不良の発生を抑制するとともに、固定子コイルでの発熱を効率的にフレームに伝達して固定子の温度上昇を抑える回転電機を得る。この発明では、固定子鉄心が、磁性薄板を積層一体化して構成され、かつ円筒面の外周面を有しており、嵌合溝がフレームの開口内周に形成されている。この嵌合溝は、固定子鉄心の軸心と直交する平坦面からなる円環状の軸方向面および該軸心を中心とする円筒面からなる径方向面からなる。そして、固定子鉄心が軸方向両端の磁性薄板の金属面を一対のフレームの軸方向面のそれぞれに全周にわたって密接状態に加圧挟持されている。

Description

本発明は、乗用車やトラックなどに搭載される発電機、電動機および発電電動機などの回転電機に関するものである。

従来の車両用交流発電機では、嵌合用の断面Ｌ字状の切り欠きが円筒状の固定子鉄心の軸方向両端面の外周部に切削加工などによってリング状に形成されている。そして、一対の椀形状のフレームが軸方向の両側から固定子鉄心の切り欠きに圧入状態に嵌合され、固定子が一対のフレームにインロウ結合されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の車両用交流発電機では、固定子鉄心は、帯状の鋼板を螺旋状に巻き取り積層して円筒状に作製されている。この固定子鉄心の外周部には、軸方向に延びる溝状の凹部が設けられている。また、固定子鉄心の軸方向両端面は平坦面に形成されている。そして、一対の椀形状のフレームが、軸方向の両側から固定子鉄心の軸方向両端面に宛われ、凹部に配置されている通しボルトにより締着されている。これにより、固定子鉄心が一対のフレームにより軸方向両側から加圧挟持されている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６２−８８４４２号公報特開２００２−１８６２３２号公報

従来の車両用交流発電機においては、固定子鉄心とフレームとがインロウ結合されているので、両者のインロウ部には、同一の真円度および同軸度が要求される。即ち、インロウ結合される固定子鉄心の外周部に形成される断面Ｌ字状の切り欠きの外周面とフレームの開口縁部の内周面とが同一の真円度および同軸度を有することが要求される。しかし、固定子鉄心の切り欠きの外周面とフレームの開口縁部の内周面とを同一の真円度および同軸度を有するように作製することは困難であった。そこで、固定子鉄心の切り欠きの外周面とフレームの開口縁部の内周面とのインロウ部には、微小の隙間が生じてしまっていた。

この種の車両用交流発電機においては、発熱部品である固定子コイルを冷却するために、排気穴が固定子コイルのコイルエンドに近接してフレームに形成されている。そこで、車両の走行時、排気穴からフレーム内に侵入した塩水や泥水が、固定子鉄心とフレームとのインロウ部の隙間に入り込む。そして、塩水や泥水がインロウ部の隙間に滞留して固定子鉄心の酸化を促進し、かつこのインロウ部が固定子コイルのコイルエンドに近接しているので、相電流を発生する固定子コイルとアースとなるフレームとの間にリークパスが形成されやすくなり、絶縁不良が発生しやすくなる。

上記の課題を解決するために、インロウ部のしめしろを増加することが考えられる。つまり、インロウ部のしめしろを増加することにより、固定子鉄心とフレームとの嵌合力が大きくなり、インロウ部の隙間が少なくなる。しかし、大きな嵌合力に耐えるフレームの剛性が必要となり、フレームの大型化、車両用交流発電機の大型化をもたらしてしまう。

また、他の従来の車両用交流発電機では、固定子鉄心が通しボルトの締着力により一対のフレームに加圧挟持されているので、固定子鉄心とフレームとの突き合わせ部には隙間が生じにくく、上述の絶縁不良の発生が抑制される。しかし、凹部が固定子鉄心の外周部に軸方向に延びるように形成されているので、磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、出力低下をもたらしてしまうという課題があった。
また、車両用交流発電機においては、固定子の温度上昇が出力の低下につながることから、固定子コイルでの発熱を効率的に放熱する必要がある。しかし、上述の従来技術では、固定子コイルでの発熱を効率的に放熱して固定子の温度上昇を抑えることについて、何等考慮されていない。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、出力を低下させることなく、固定子鉄心の酸化にともなう絶縁不良の発生を抑制するとともに、固定子コイルでの発熱を効率的にフレームに伝達して固定子の温度上昇を抑える回転電機を得ることを目的としている。

この発明は、内径側に開口するスロットが周方向に配列された円筒状の固定子鉄心および該スロットに巻装された固定子コイルを有する固定子と、それぞれ椀形状に形成され、かつ嵌合溝が椀形状の開口内周に全周にわたって形成されており、上記固定子鉄心の軸方向両端の外周部を該嵌合溝に嵌合させて挟持する一対のフレームと、上記固定子鉄心内に該固定子鉄心と同軸に配置されて上記一対のフレームに回転自在に支持された回転子と、上記固定子鉄心の外径側に軸方向を該固定子鉄心の軸心と平行にして周方向に複数配列され、該固定子鉄心を挟持する上記一対のフレームを締着一体化する通しボルトと、上記回転子の軸方向の少なくとも一端面に固着された冷却ファンと、を備えている。そして、吸気穴が上記一対のフレームの冷却ファン側の端面に穿設され、排気穴が上記一対のフレームの冷却ファン側の側面に穿設されている。さらに、上記固定子鉄心は、磁性薄板を積層一体化して構成され、かつ円筒面の外周面を有し、上記嵌合溝は、上記固定子鉄心の軸心と直交する平坦面からなる円環状の軸方向面および該軸心を中心とする円筒面からなる径方向面からなる。さらにまた、上記固定子鉄心が軸方向両端の上記磁性薄板の金属面を上記一対のフレームの上記軸方向面のそれぞれに全周にわたって密接状態に挟持されている。

この発明によれば、固定子鉄心が円筒面の外周面を有しているので、磁気回路を構成するコアバックの磁路断面積が減少されず、磁気抵抗の増大に伴う出力低下が抑制される。また、固定子鉄心の軸方向両端面が一対のフレームの嵌合溝の軸方向面のそれぞれに全周にわたって密接状態に加圧挟持されているので、固定子鉄心の端面と嵌合溝の軸方向面との間に隙間がなくなり、固定子鉄心の端面と嵌合溝の軸方向面との間への塩水や泥水の侵入が抑えられる。そこで、塩水や泥水が固定子鉄心の端面と嵌合溝の軸方向面との間に滞留することに起因する絶縁不良の発生が抑制される。また、固定子鉄心の端面と嵌合溝の軸方向面とが金属面同士で接触しているので、固定子コイルの熱が固定子鉄心を介してフレームに効率的に伝達される。そこで、固定子コイルでの発熱はフレームから効率的に放熱され、固定子の温度上昇が抑制される。

この発明の実施の形態１による車両用交流発電機を示す縦断面図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子を示す斜視図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機における電気回路図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機における固定子の固定構造を説明する要部断面図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子の製造方法における帯状磁性薄板のプレス工程を説明する図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子の製造過程で得られる帯状磁性薄板を示す平面図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子の製造過程で得られる帯状磁性薄板の積層体を示す斜視図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子の製造過程で得られる直方体の積層鉄心を示す斜視図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子の製造過程で得られる巻線アッセンブリを示す側面図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子の製造方法における積層鉄心の曲げ工程を説明する斜視図である。この発明の実施の形態１による車両用交流発電機の実施態様を示す縦断面図である。この発明の実施の形態２による車両用交流発電機における固定子の固定構造を説明する要部断面図である。この発明の実施の形態３による車両用交流発電機における固定子の固定構造を説明する要部断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１による車両用交流発電機に適用される固定子を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１による車両用交流発電機における電気回路図、図４はこの発明の実施の形態１による車両用交流発電機における固定子の固定構造を説明する要部断面図である。

図１乃至図４において、車両用交流発電機１００は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフレームとしてのフロントブラケット１とリヤブラケット２とからなるケース３と、このケース３に回転自在に支持されたシャフト４と、ケース３のフロント側に延出するシャフト４の端部に固着されたプーリ５と、シャフト４に固定されてケース３内に収容された回転子６と、この回転子６の軸方向の両端面に固定されたファン７と、回転子６の外周を囲繞するようにケース３の内壁面に固定された固定子８と、シャフト４のリヤ側に固定され、回転子６に電流を供給するスリップリング９と、このスリップリング９に摺動するようにケース３内に配設された一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納するブラシホルダ１１と、固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１３と、このヒートシンク１３に接着され、固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１４と、を備えている。

回転子６は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１８と、この界磁巻線１８を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対の第１および第２ポールコア１９，２０とを備えている。
固定子８は、円筒状の固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された固定子コイル１６とを備えている。固定子鉄心１５には、軸方向に延びるスロット１５ａがその開口を内周側に向けて毎極毎相当たり２の割合で周方向に等角ピッチで設けられている。そして、インシュレータ１７がスロット１５ａ内に装着され、固定子鉄心１５と固定子コイル１６との間の絶縁を確保している。また、固定子コイル１６は、それぞれ３つの相巻線１６１をＹ結線してなる２つの三相交流巻線１６０から構成されている。そして、２つの三相交流巻線１６０がそれぞれ整流器１２に接続されている。

また、フロントブラケット１およびリヤブラケット２の開口縁部の内周には、断面Ｌ字状の嵌合溝２１が円環状に形成されている。そして、フロントブラケット１およびリヤブラケット２の開口縁部の外周には、複数のフロント側鍔部２２およびリヤ側鍔部２３が対向して外径方向に突設されている。フロント側鍔部２２にはボルト穴２２ａが設けられ、リヤ側鍔部２３にはネジ穴２３ａが設けられている。なお、断面Ｌ字状の嵌合溝２１は、シャフト４の軸心と直交する平坦面からなる円環状の軸方向面２１ａと、シャフト４の軸心を中心とする円筒面からなる径方向面２１ｂと、を有する。

そして、固定子鉄心１５の軸方向両端が軸方向両側からフロントブラケット１およびリヤブラケット２の開口縁部の嵌合溝２１に嵌合され、ボルト穴２２ａに通された通しボルト２４をネジ穴２３ａに締着して、固定子８がケース３に加圧挟持されている。この時、固定子鉄心１５の軸方向両端面の外周縁部は、通しボルト２４の締着力の推力Ｆと反力Ｒとの拘束力により、全周に渡って嵌合溝２１の軸方向面２１ａに密接される。また、固定子鉄心１５の外周面の軸方向両端縁部は、嵌合溝２１の径方向面２１ｂに係合し、径方向移動を規制されている。

ついで、固定子８の組立方法について図５乃至図１０を参照しつつ説明する。
まず、図５に示されるように、帯状磁性薄板３１が例えば０．３ｍｍの板厚の圧延鋼板３０を矢印Ａ方向に移動しつつピッチｐで打ち抜かれる。この帯状磁性薄板３１は、図６に示されるように、長方形の平面形状を有し、ティース部３１ｂがコアバック部３１ｃから幅方向一側に延出して長手方向に所定のピッチで形成されている。そして、スロット部３１ａが帯状磁性薄板３１の幅方向一側に開口するように、ティース部３１ｂ間に形成されている。また、長手方向の両端部のティース部３１ｂの幅は、他のティース部３１ｂの幅の半分となっている。この帯状磁性薄板３１の長さは、固定子鉄心１５の周方向長さに一致している。

ついで、打ち抜かれた帯状磁性薄板３１を、スロット部３１ａ、ティース部３１ｂおよびコアバック部３１ｃを重ね合わせて、固定子鉄心１５の軸方向厚さの厚さに積層して、図７に示される直方体の積層体３２Ａを作製する。ついで、積層体３２Ａの長手方向を、例えば４等分する位置で、積層体３２Ａの積層方向の一端から他端に至るように帯状磁性薄板３１のコアバック部３１ｃの外壁面を例えばレーザ溶接し、積層された帯状磁性薄板３１を一体化する。さらに、積層体３２Ａの長手方向の両端から２番目のティース部３１ｂに対向する位置で、積層体３２Ａの積層方向の一端から他端に至るように各帯状磁性薄板３１のコアバック部３１ｃの外壁面を例えばレーザ溶接し、積層された帯状磁性薄板３１を一体化する。これにより、図８に示されるように、積層された帯状磁性薄板３１が５条の薄板連結溶接部３３により一体化されて、直方体の積層鉄心３２が作製される。

また、図９に示される巻線アッセンブリ４０が作製される。この巻線アッセンブリ４０は、例えば、断面円形の銅線を絶縁被覆してなる１２本の連続導体線４１を巻線成形装置（図示せず）に同時に連続して供給して作製される。そして、１２本の連続導体線４１は、巻線成形装置により、１スロットピッチで配列された状態で一括して折り曲げ成形される。この巻線アッセンブリ４０は、図９中紙面と直交する方向に隣接する直線状のスロット収納部４２の対が、１スロットピッチでスロット数分配列され、６スロット離れたスロット収納部４２の端部同士がターン部４３で連結されて構成されている。

ここで、図９中スロット収納部４２の対が、上層のスロット収納部４２と、下層のスロット収納部４２とから構成されているとすると、各連続導体線４１は、６スロット離れた上層のスロット収納部４２と下層のスロット収納部４２とをターン部４３により上端同士と下端同士とを交互に連結する波形状に構成されている。そして、１２本の連続導体線４１の端部４１ａが、巻線アッセンブリ４０の両側両端に６本ずつ延出されている。また、折り曲げ成形時に、所定の時点で該当する連続導体線４１の供給量を多くして、後工程で曲げ成形される導体端部４４を巻線アッセンブリ４０のターン部４３から延出させている。

ついで、インシュレータ１７が直方体の積層鉄心３２の各スロット部３２ａ内に装着される。そして、３つの巻線アッセンブリ４０が、直方体の積層鉄心３２の各スロット部３２ａ内にスロット収納部４２の対を収納させて、スロット深さ方向に３層に重ねて装着される。
ついで、積層鉄心３２が、巻線アッセンブリ４０を装着した状態で、図１０に示されるように、スロット部３２ａの開口を内周側に向けて円筒状に曲げられ、積層鉄心３４を得る。ついで、曲げられた積層鉄心３４の両端面を突き合わせ、その突き合わせ部４６の外周部を例えばレーザ溶接により溶接し、円筒状の固定子鉄心１５を得る。

巻線アッセンブリ４０の両端両側に延出する連続導体線４１の端部４１ａは、固定子鉄心１５の突き合わせ部４６の軸方向両側に互いに隣接した状態に延出される。そして、連続導体線４１の端部４１ａ同士が結線され、付随結線部４５が突き合わせ部４６の軸方向両側に形成される。ついで、導体端部４４が結線されて、図２に示される固定子コイル１６が形成される。この固定子コイル１６は、３つの相巻線１６１をＹ結線してなる２つの三相交流巻線１６０から構成される。そして、各相巻線１６１は、連続導体線４１が固定子鉄心１５の端面側のスロット１５ａの外で折り返されて、６スロット毎のスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互にとるように波巻きに巻装された６つの巻線から構成される。また、連続導体線４１が固定子鉄心１５の端面側のスロット１５ａの外で折り返されてなるターン部４３が、固定子鉄心１５の軸方向両端側に、径方向に３列となって周方向に１スロットピッチで整然と配列されて固定子コイル１６のコイルエンド１６ａを構成している。

このように作製された固定子鉄心１５では、帯状磁性薄板３１のスロット部３１ａ、ティース部３１ｂおよびコアバック部３１ｃが軸方向に重なってスロット１５ａ、ティース１５ｂおよびコアバック１５ｃを構成している。

このように構成された車両用交流発電機１００では、バッテリ２５からブラシ１０およびスリップリング９を介して電流が界磁巻線１８に供給される。これにより、磁束が発生し、第１ポールコア１９がＮ極に励磁され、第２ポールコア２０がＳ極に励磁される。一方、エンジンによってプーリ５が回転駆動され、回転子６がシャフト４とともに回転する。これにより、回転磁界が固定子コイル１６に与えられ、起電力が発生する。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されると共に、その電圧値の大きさがレギュレータ１４によって調整されて、バッテリ２５に充電される。

また、回転子６の回転に同期してファン７が回転される。そして、空気がフロントブラケット１およびリヤブラケット２の端面に形成された吸気穴１ａ，２ａからケース３内に吸気される。ケース３内に吸気された空気は、軸方向に回転子６まで流れ、ファン７により遠心方向に曲げられ、フロントブラケット１およびリヤブラケット２の側面に、固定子コイル１６のコイルエンド１６ａに近接して形成された排気穴１ｂ，２ｂから外部に排出される。この空気の流れにより、整流器１２、レギュレータ１４および固定子コイル１６などの発熱部品が冷却される。

ここで、車両用交流発電機１００では、Ｎ極に励磁された第１のポールコア１９から出た磁束が、回転子６と固定子８との間のエアギャップを介して固定子鉄心１５のティース１５ｂに入り、コアバック１５ｃを通って隣接するティース１５ｂに入り、エアギャップを介してＳ極に励磁された第２のポールコア２０に入る閉磁気回路となる。この時、磁気回路に流れて発電機の出力を決定する磁束の量は、回転子６による回転磁界の起磁力と磁気回路の磁気抵抗とによって決まる。この実施の形態１では、固定子鉄心１５の外周面が円筒状に形成されているので、通しボルトを通すための凹部が外周面に形成されている従来の固定子鉄心に比べて、磁気回路におけるコアバック１５ｃでの磁路断面積が凹部のない分大きくなり、磁気抵抗が小さくなり、出力を高めることができる。

また、固定子鉄心１５の両端面が通しボルト２４の締着力によりフロントブラケット１およびリヤブラケット２の嵌合溝２１の軸方向面２１ａに加圧挟持されているので、固定子鉄心１５の端面が完全な平面度を有していなくとも、また固定子鉄心１５の端面と軸方向面２１ａとが完全に平行となっていなくとも、固定子鉄心１５の両端面と軸方向面２１ａとを密接状態にできる。そこで、図４中矢印Ｂで示されるように、塩水や泥水が排気穴１ｂ，２ｂから侵入しても、固定子鉄心１５の端面と軸方向面２１ａとの間には入り込めない。そこで、塩水や泥水がコイルエンド１６ａに近接する嵌合部（固定子鉄心１５の端面と軸方向面２１ａとの嵌合部）に滞留することに起因する絶縁不良の発生を抑制することができる。

また、固定子鉄心１５の外周面と嵌合溝２１の径方向面２１ｂとの間には微小な隙間が生じる。しかし、図４に示されるように、固定子鉄心１５の外周面と径方向面２１ｂとの嵌合部とコイルエンド１６ａとの間の距離δは、固定子鉄心１５の端面と軸方向面２１ａとの嵌合部とコイルエンド１６ａとの間の距離に比べて著しく長くなる。そこで、塩水や泥水が固定子鉄心１５の外周面と径方向面２１ｂとの嵌合部に滞留して固定子鉄心１５の酸化を促進しても、リークパスがケース３とコイルエンド１６ａとの間に形成されない。

また、固定子鉄心１５は、薄い帯状磁性薄板３１を積層一体化して同時に円筒状に曲げ、その突き合わせ部４６を溶接して作製されているので、精度の高い円筒度を有する固定子鉄心１５が得られる。同時に、固定子鉄心１５を構成する帯状磁性薄板３１間に隙間が発生しにくくなり、塩水や泥水の帯状磁性薄板３１間への侵入が防止される。

また、この固定子コイル１６を構成する各相巻線１６１は、連続導体線４１が固定子鉄心１５の端面側のスロット１５ａの外で折り返されて、６スロット毎のスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互にとるように波巻きに巻装された６つの巻線から構成されている。これにより、固定子鉄心１５の端面側のスロット１５ａの外で折り返されてなるターン部４３が、固定子鉄心１５の軸方向両端側に、径方向に３列となって周方向に１スロットピッチで整然と配列されて固定子コイル１６のコイルエンド１６ａを構成している。そこで、コイルエンド１６ａの外径形状が周方向に関して均一に構成されるので、コイルエンド１６ａとケース３との間の距離を一定に保たつことができ、コイルエンド１６ａの絶縁耐力が高められる。

また、固定子鉄心１５が絶縁被膜を被覆していない帯状磁性薄板３１を積層して作製されているので、固定子鉄心１５の端面と嵌合溝２１の軸方向面２１ａとが金属面同士で接触している。さらに、固定子鉄心１５の端面と軸方向面２１ａとが通りボルト２４の締着力により緊密状態となっている。そこで、固定子鉄心１５の端面と軸方向面２１ａとの接触熱抵抗が著しく低減される。これにより、固定子コイル１６で発生した熱が固定子鉄心１５を介してケース３に効率的に伝達され、表面積の大きなケース３の表面から放熱されるので、固定子８の温度上昇を抑えることができる。

また、車両用交流発電機１００においては、アースフロートにより無発電となる可能性がある。そして、通しボルト２４とネジ穴２３ａとの螺着部における接触面積は少なく、塩水や泥水がその螺着部に侵入すると、螺着部の電気伝導性が低下し、アースフロートの要因となる。そこで、車両用交流発電機１００は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に設けられた取付用フランジ部２６，２７を取付ボルト（図示せず）を用いて車両側接地部２８に締着して、取り付けられる。これにより、フロントブラケット１とリヤブラケット２とが確実に接地され、アースフロートの発生が未然に防止される。

また、この実施の形態１では、固定子鉄心１５が絶縁被膜を被覆していない帯状磁性薄板３１を積層して作製され、固定子鉄心１５が通しボルト２４の締着力によりケース３に加圧挟持されているので、塩水や泥水が帯状磁性薄板３１間や固定子鉄心１５と軸方向面２１ａとの間に侵入せず、良好な電気伝導性が確保される。そこで、フロントブラケット１とリヤブラケット２とが固定子鉄心１５を介して確実に電気的に接続されるので、取付用フランジ部２６，２７の両方を車両側接地部２８に取り付ける必要はなく、車両用交流発電機１００の取付自由度を増すことができる。例えば、図１１に示されるように、取付用フランジ部２７を無くし、フロントブラケット１に設けられた取付用フランジ部２７を取付ボルト（図示せず）を用いて車両側接地部２８に締着してもよい。この場合、アース側配線をリヤブラケット２に接続する必要はなく、車両配線の取り回しが容易となる。

実施の形態２．
図１２はこの発明の実施の形態２による車両用交流発電機における固定子の固定構造を説明する要部断面図である。
図１２において、絶縁被膜２９が固定子鉄心１５の外周面に被覆されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２では、上記実施の形態１と同様に、帯状磁性薄板３１を積層一体化して直方体の積層鉄心３２を作製し、巻線アッセンブリ４０が装着された積層鉄心３２を円筒状に曲げ、円筒状に曲げられた積層鉄心３４の両端面を突き合わせて溶接して固定子鉄心１５を作製する。ついで、例えばエポキシ系樹脂からなる絶縁性樹脂を固定子鉄心１５の外周面に塗布して、絶縁被膜２９が外周面の全面に被覆された固定子鉄心１５を作製している。

ここで、絶縁被膜２９が固定子鉄心１５の外周面に被覆されていないと、固定子鉄心１５の外周面と嵌合溝２１の径方向面２１ｂとの嵌合部において、固定子鉄心１５の金属面が露出する。そこで、塩水や泥水が固定子鉄心１５の外周面と径方向面２１ｂとの間に滞留すると、固定子鉄心１５の酸化を促進される。そして、固定子鉄心１５の酸化物が固定子鉄心１５Ａの外周面と径方向面２１ｂとの間に形成されると、固定子鉄心１５が内径側に押圧され、最悪の場合には、固定子鉄心１５が内径側に変位し、回転子６と干渉する事態が発生する。

この実施の形態２では、固定子鉄心１５の外周面と嵌合溝２１の径方向面２１ｂとの嵌合部において、固定子鉄心１５の金属面が露出していないので、塩水や泥水が固定子鉄心１５の外周面と嵌合溝２１の径方向面２１ｂとの間に滞留しても、固定子鉄心１５の酸化が抑制される。従って、固定子鉄心１５の外周面と径方向面２１ｂとの嵌合部に固定子鉄心１５の酸化物が形成されることに起因する固定子鉄心１５と回転子６との干渉を未然に防止できる。

なお、上記実施の形態２では、絶縁被膜２９が固定子鉄心１５の外周面の全面を覆うように被覆されているものとしているが、絶縁被膜２９は固定子鉄心１５の外周面の少なくとも嵌合溝２１の径方向面２１ｂと相対する領域を覆うように形成されていればよい。

実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３による車両用交流発電機における固定子の固定構造を説明する要部断面図である。
図１３において、固定子鉄心１５Ａは、例えば０．３ｍｍの板厚（ｔ１）の帯状磁性薄板３１を所定枚積層し、さらに例えば１．０ｍｍの板厚（ｔ２）の帯状磁性薄板３１Ａを帯状磁性薄板３１の積層体の両端に積層し、帯状磁性薄板３１，３１Ａの積層体を溶接一体化した後、円筒状に曲げ、両端面の突き合わせ部を溶接して作製されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態３では、厚板からなる帯状磁性薄板３１Ａが円筒状に曲げる積層体の両端に配置されているので、積層体の剛性が高められる。そこで、積層体を円筒状に曲げる際に、両端面に発生する波打ち現象が抑制される。これにより、固定子鉄心１５Ａの両端面の平坦度が増し、固定子鉄心１５Ａの端面と嵌合溝２１の軸方向面２１ａとが隙間無く密着される。そこで、塩水や泥水が固定子鉄心１５Ａの端面と軸方向面２１ａとの間に滞留することに起因する絶縁不良の発生を一層抑制することができる。

ここで、塩水や泥水が固定子鉄心１５Ａの外周面と嵌合溝２１の径方向面２１ｂとの間に滞留し、固定子鉄心１５Ａの酸化を促進されると、固定子鉄心１５Ａの酸化物が固定子鉄心１５Ａの外周面と径方向面２１ｂとの間に形成される。この固定子鉄心１５Ａの酸化物の形成は、固定子鉄心１５Ａを内径側に押圧するように作用する。この実施の形態３では、厚板からなる帯状磁性薄板３１Ａが固定子鉄心１５Ａの両端に配置されているので、固定子鉄心１５Ａの径方向の変位に対する剛性が高められる。そこで、固定子鉄心１５Ａの酸化物が固定子鉄心１５Ａの外周面と径方向面２１ｂとの間に形成されても、固定子鉄心１５Ａの内径側への変位が阻止され、回転子６と固定子鉄心１５Ａとの干渉が防止される。

なお、上記実施の形態３では、厚板からなる帯状磁性薄板３１Ａを固定子鉄心１５Ａの軸方向両端に配置するものとしているが、厚板からなる帯状磁性薄板３１Ａは必ずしも固定子鉄心１５Ａの軸方向両端に配置する必要はなく、固定子鉄心１５Ａの軸方向の一端にのみ配置してもよい。

また、上記各実施の形態では、ファンを回転子の軸方向両端に配設するものとしているが、ファンは必ずしも回転子の軸方向両端に配設される必要はなく、例えばファンを回転子のリヤ側にのみ配設してもよい。この場合、吸気穴および排気穴は少なくともリヤブラケットに形成されていればよい。
また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、本発明は、車両用発電電動機や車両用交流電動機の回転電機に適用しても同様の効果を奏する。

また、上記各実施の形態では、固定子スロットが毎極毎相当たり２の割合で作製された車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、この発明は、固定子スロットが毎極毎相当たりｎ（但し、ｎは２以上の整数）割合で作製された車両用交流発電機に適用することができる。
また、上記各実施の形態では、固定子コイルが２つの三相交流巻線から構成されているものとしているが、固定子コイルを１つの三相交流巻線で構成してもよい。また、各三相交流巻線が３つの相巻線をＹ結線して構成されているものとしているが、各三相交流巻線は３つの相巻線をΔ結線して構成してもよい。

Claims

内径側に開口するスロットが周方向に配列された円筒状の固定子鉄心および該スロットに巻装された固定子コイルを有する固定子と、
それぞれ椀形状に形成され、かつ嵌合溝が椀形状の開口内周に全周にわたって形成されており、上記固定子鉄心の軸方向両端の外周部を該嵌合溝に嵌合させて挟持する一対のフレームと、
上記固定子鉄心内に該固定子鉄心と同軸に配置されて上記一対のフレームに回転自在に支持された回転子と、
上記固定子鉄心の外径側に軸方向を該固定子鉄心の軸心と平行にして周方向に複数配列され、該固定子鉄心を挟持する上記一対のフレームを締着一体化する通しボルトと、
上記回転子の軸方向の少なくとも一端面に固着された冷却ファンと、を備え、
吸気穴が上記一対のフレームの冷却ファン側の端面に穿設され、排気穴が上記一対のフレームの冷却ファン側の側面に穿設されている回転電機において、
上記固定子鉄心は、磁性薄板を積層一体化して構成され、かつ円筒面の外周面を有し、
上記嵌合溝は、上記固定子鉄心の軸心と直交する平坦面からなる円環状の軸方向面および該軸心を中心とする円筒面からなる径方向面からなり、
上記固定子鉄心が軸方向両端の上記磁性薄板の金属面を上記一対のフレームの上記軸方向面のそれぞれに全周にわたって密接状態に挟持されていることを特徴とする回転電機。
上記固定子鉄心の軸方向の少なくとも一端に位置する上記磁性薄板の板厚が、残る上記磁性薄板の板厚より厚いことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
絶縁被膜が、上記固定子鉄心の外周面の上記径方向面と嵌合する部位に被覆されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
上記固定子鉄心は、上記磁性薄板の積層体の両端部を突き合わせることで円筒状になる上記軸心方向に延びた突き合わせ部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
上記固定子コイルは、連続線が、上記固定子鉄心の端面側の上記スロット外で折り返されて、所定のスロット毎の上記スロット内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互にとるように巻装された巻線を複数有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。