KR20040032625A - 차량용 교류발전기의 고정자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 교류발전기의 소형 고출력화를 실현할 수 있는 동시에 절연성을 향상할 수 있는 차량용 교류발전기의 고정자 및 그의 제조방법을 얻는다.

고정자 권선은 도체 세그멘트(15)를 고정자 철심의 제 1 단면측에서 6 슬롯 떨어진 슬롯의 각 쌍에 2개씩 삽입하고, 고정자 철심의 제 2 단면측으로 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부끼리를 접합해서 형성되어 있다. 그리고, 도체 세그멘트 (15)의 슬롯 수납부(16a)는 장방형 단면으로 형성되고, 코일엔드를 구성하는 연결부(17)는 원형 단면으로 형성되어 있다.

Description

차량용 교류발전기의 고정자 및 그의 제조방법{STATOR FOR AN AUTOMOTIVE ALTERNATOR AND A METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF}

본 발명은 예를 들면 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기의 고정자에 관한 것으로, 특히 승용차, 트럭 등 타는 것에 탑재되는 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선구조 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

근년 차량용 교류발전기에서는 소형 고출력이 점점 요구되고 있다. 그리고, 차량용 교류발전기의 소형 고출력을 실현하기 위해서는 고정자의 자기회로내에 수납하는 전기도체의 점적율을 향상, 더 나아가서는 고정자 권선의 브리지부(고정자 철심외의 브리지부를 코일엔드라 부른다)의 정렬화 및 고밀도화가 필요하게 된다.

이러한 상황을 보아 고정자 권선의 전기도체에 단척의 도체 세그멘트를 사용해서 전기도체의 점적율 향상이나, 코일엔드의 정렬화 및 고밀도화를 도모하는 구조가, 예를 들면 WO98/54823호 공보에 제안되어 있다.

WO98/54823호 공보에는 장방형의 단면 형상을 갖는 U자상의 다수의 도체 세그멘트를 고정자 철심의 한쪽의 단면측에서 삽입한 후, 반삽입측의 단부끼리를 접합함으로서, 고정자 권선이 권장된 고정자가 개시되어 있다. 이 고정자는 장방형의 단면 형상을 갖는 도체 세그멘트를 사용하고 있는 것으로 도체 세그멘트를 슬롯내에 극간없이 수납되고, 점적율의 향상이 도모된다. 또, 연속한 도체선을 환상으로 권회해서 형성된 환상 권선유닛을 성형(星形)으로 성형해서 제작된 성형 권선유닛을 고정자 철심에 감아서 구성된 일반적인 종래의 고정자에 비해 코일엔드가 규칙적으로 배치된 고정자 권선을 형성하기 쉽다는 특징이 있다. 즉, 고정자 권선의 코일엔드의 정렬화 및 고밀도화가 도모된다.

그러나, WO98/54823호 공보에 기재된 고정자에서는 장방형의 단면 형상을 갖는 단척의 도체선을 그 중앙부분에서 구부려서 U자상으로 형성해서 도체 세그멘트를 제작하게 된다. 이 구부림 공정에서 장방형 단면을 갖는 도체선의 구부림부에 큰 스트레스가 생겨 도체 세그멘트로 피복되어 있는 절연피막이 손상되고, 절연성을 악화시키게 된다.

그래서, 장방형의 단면 형상을 갖는 단척의 도체선의 중앙부분만을 원형의 단면 형상으로 성형하고, 구부렸을 때에 구부림부에 생기는 스트레스를 저감시켜 절연피막의 손상을 억제하려는 시도가, 예를 들면 일본국 특개 2000-299949호 공보등에 제안되어 있다.

도 26은 예를 들면 일본국 특개 2000-299949호 공보에 기재된 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 표시하는 단면도, 도 27은 도 26에서의 고정자의 고정자 권선을 구성하는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도이다.

도 26에서, 고정자 철심(2)의 슬롯(2a)에 권장된 고정자 권선은 다수의 절연도체에 의해 구성되고, 각 슬롯(2a)내에는 4개의 전기도체가 수납되고, 인슐레이터 (3)가 4개의 전기도체를 둘러싸도록 배치되어 있다. 각 슬롯(2a)에서는 4개의 전기도체는 슬롯내에 경방향의 내측에서 제 1 번지, 제 2 번지, 제 3 번지 및 제 4 번지의 순으로 일렬로 배열되어 있다.

그리고, 하나의 슬롯(2a)의제 1번지의 전기도체(4a)는 고정자 철심(2)의 시계방향으로 1자극 피치 떨어진 다른 슬롯(2a)내의 제 4 번지의 전기도체(4b)와 쌍을 이루고 있다. 하나의 슬롯(2a)의 제 2 번지의 전기도체(5a)는 고정자 철심(2)의 시계방향으로 1자극 피치 떨어진 다른 슬롯(2a)내의 제 3 번지의 전기도체(5b)와 쌍을 이루고 있다. 이들의 쌍을 이루는 전기도체는 고정자 철심(2)의 축방향의 한쪽의 단면측에서 연속선을 사용함으로서 후술하는 턴부(4c),(5c)를 경유함으로서 접속된다.

따라서, 고정자 철심(2)의 한쪽의 단면측에서는 제 3 번지의 전기도체(5b)와 제 2 번지의 전기도체(5a)를 접속하는 연속선을 제 4 번지의 전기도체(4b)와 제 1 번지의 전기도체(4a)를 접속하는 연속선이 둘러싸게 된다. 즉, 고정자 철심(2)의 한쪽의 단면측에서는 턴부(5c)가 턴부(4c)에 의해 둘러싸인다. 이와 같이 고정자 철심(2)의 한쪽의 단면측에서는 턴부(4c),(5c)가 2층이 되어 주방향으로 배열되어 코일엔드군을 구성하고 있다.

한편, 하나의 슬롯(2a)의 제 2 번지의 전기도체(5a)는 고정자 철심(2)의 시계방향으로 1자극 피치 떨어진 다른 슬롯(2a)내의 제 1 번지의 전기도체(4a)와 쌍을 이루고 있다. 마찬가지로 하나의 슬롯(2a)의 제 4 번지의 전기도체(4b)는 고정자 철심(2)의 시계방향으로 1자극 피치 떨어진 다른 슬롯(2a)내의 제 3 번지의 전기도체(5b)와 쌍을 이루고 있다. 이들의 쌍을 이루는 전기도체는 고정자 철심(2)의 축방향의 다른 쪽의 단면측에서 접합에 의해 접속된다.

따라서, 고정자 철심(2)의 다른 쪽의 단면측에서는 제 4 번지의 전기도체 (4b)와 제 3 번지의 전기도체(5b)를 접속하는 외측 접합부와, 제 1 번지의 전기도체(4a)와 제 2 번지의 전기도체(5a)를 접속하는 내측 접합부가 경방향 및 주방향으로 서로 어긋난 상태로 배열되어 있다. 이와 같이 고정자 철심(2)의 다른 쪽의 단면측에서는 외측 접합부와 내측 접합부가 경방향으로 1열이 되어 주방향으로 2열로 배열되어 코일엔드군을 구성하고 있다.

또, 도 27에 표시된 바와 같이 제 1 번지의 전기도체(4a)와 제 4 번지의 전기도체(4b)가 단척의 도체선을 U자상으로 성형해서 된 대 세그멘트(4)에 의해 제공되어 제 2 번지의 전기도체(5a)와 제 3 번지의 전기도체(5b)가 단척의 도체선을 U자상으로 성형하고 있는 소 세그멘트(5)에 의해 제공된다. 각 세그멘트(4),(5)는 슬롯(2a)내에 수납되어 축방향으로 뻗은 부분을 구비하는 동시에 축방향에 대해 소정각도 경사해서 뻗은 사행부(4f),(4g),(5f),(5g), 또 사행부(4f),(4g),(5f),(5g)를 접속하는 턴부(4c),(5c)를 구비한다. 그리고, 사행부(4f),(4g),(5f),(5g) 및 턴부(4c),(5c)에 의해 고정자 철심(2)에서 축방향의 한쪽의 단면에 돌출하는 코일엔드가 형성되어 있다.

또, 고정자 철심(2)의 다른 쪽의 단면측에서는 대 세그멘트(4)의 연출 단측이 서로 이반하는 방향으로 구부려져 소 세그멘트(5)의 연출 단측이 서로 접근하는 방향으로 구부려져 있다. 그리고, 대 세그멘트(4)의 단부(4d)와 소 세그멘트(5)의 단부(5d)가 용접에 의해 접합되어 내측 접합부를 형성하고, 대 세그멘트(4)의 단부(4e)와 소 세그멘트(5)의 단부(5e)가 용접에 의해 접합되어 외측 접합부를 형성하고 있다. 이와 같이 사행부(4h),(4i),(5h)(5i), 단부(4d),(5d)의 내측 접합부 및 단부(4e),(5e)의 외측 접합부에 의해 고정자 철심(2)으로부터 축방향의 다른 단면에 돌출하는 코일엔드가 형성되어 있다.

또, 대 세그멘트(4) 및 소 세그멘트(5)는 장방형 단면(편평단면)을 갖는 짧은 도체선의 중앙부분을 원형 단면으로 소성변형하고, 계속해서 대략 U자상으로 구부려 성형된 것으로, 턴부(4c),(5c)만이 원형 단면으로 형성되고, 그 이외의 부분이 장방형 단면으로 형성되어 있다.

WO98/54823호 공보에 기재된 종래의 고정자에서는 도체 세그멘트가 편평한 단면형상을 가지고 있으므로 전기도체의 점적율 향상, 또 코일엔드의 정렬화 및 고밀도화를 도모할 수가 있고, 차량용 교류발전기의 소형 고출력을 실현할 수가 있으나, 편평한 단면형상의 단척인 도체선을 U자상으로 구부릴 때에 구부림부에 큰 스트레스가 생기고, 구부림부에 피복되어 있는 절연피복이 손상해 버려 절연성이 악화해 버린다는 과제가 있었다. 또, 고정자 권선의 조립시 또는 고정자를 탑재한 실기(實機)의 운전중에 발생하는 진동에 의해 코일엔드끼리가 서로 간섭한 경우 도체 세그멘트의 각부끼리 또는 각부와 평탄면이 마찰되어 절연피막의 손상을 발생시켜 절연성이 악화된다는 과제도 있었다.

또, 일본국 특개평 2000-299949호 공보에 기재된 종래의 고정자에서는 턴부 (4c),(5c)만이 원형 단면에 형성되고, 그 이외의 부분이 장방형 단면으로 형성되어 있는 대 세그멘트(4) 및 소 세그멘트(5)를 사용해서 고정자 권선을 구성하고 있으므로 단척의 도체선을 U자상으로 구부릴 때에 턴부(4c),(5c)에 생기는 스트레스가 적어지고, 턴부(4c),(5c)에 피복되어 있는 절연피막의 손상의 발생이 억제된다. 그러나, 사행부(4f),(4g),(5f),(5g)가 편평한 단면형상이 형성되어 있으므로 고정자권선의 조립시 또는 고정자를 탑재한 실기의 운전중에 발생하는 진동에 의해 사행부 (4f),(4g),(5f),(5g)끼리가 서로 간섭한 경우 사행부의 각부끼리 또는 각부와 평탄면이 마찰되어 절연피막의 손상을 발생시켜 절연성이 악화해 버린다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기한 과제를 해소하기 위해 된 것으로, 도체선의 슬롯에 수납되는 부분을 편평한 단면형상으로 형성하고, 또, 사행부와 턴부로 된 코일엔드를 원형의 단면형상으로 형성하고, 차량용 교류발전기의 소형 고출력을 실현할 수 있는 동시에 절연성을 향상시킬 수 있는 차량용 교류발전기의 고정자 및 그의 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 차량용 교류발전기의 고정자는 다수의 슬롯이 형성된 고정자 철심과, 절연피복이 피막된 도체선을 상기 슬롯에 권장해서 형성된 고정자 권선을 소유하는 차량용 교류발전기의 고정자에 있어서,

상기 고정자 권선은 상기 다수의 슬롯에 2n개(n : 정수)씩 수납되고, 각각 편평한 단면형상으로 형성되고, 평탄면을 이 슬롯의 측벽면에 밀접시켜서 각 슬롯내에 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나란히 해서 배열된 슬롯 수납부와, 소정 슬롯수 떨어진 슬롯쌍의 각각에서, 상기 고정자 철심의 축방향의 제 1 단면측에서 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 비편평한 단면을 갖는 연속 도체선에 의해 직렬로 접속되는 n개의 제 1 코일엔드와, 상기소정슬롯수 떨어진 슬롯쌍의 각각에서, 상기 고정자 철심의 축방향의 제 2 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬 접속하는 n개의 제 2 코일엔드를 구비하고,

상기 고정자 철심의 제 1 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬로 접속하는 n개의 상기 제 1 코일엔드가 주방향으로 1슬롯 피치로 배열되어 제 1 코일엔드군을 구성하고, 상기 고정자 철심의 제 2 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬로 접속하는 n개의 상기 제 2 코일엔드가 주방향으로 1슬롯 피치로 배열되어 제 2 코일엔드군을 구성하고 있는 것이다.

또, 상기 제 2 코일엔드가 비편평한 단면을 갖는 연속 도체선으로 형성되어 있는 것이다.

또, 비편평한 단면을 갖는 코일엔드의 단면적이 상기 슬롯 수납부의 단면적보다 큰 것이다.

또, 상기 슬롯내의 최외(最外)번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부는 경방향의 외측의 각부의 곡률반경이 경방향의 내측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 슬롯내의 최내(最內)번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부는 경방향의 내측의 각부의 곡률반경이 경방향의 외측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 슬롯 수납부는 상기 슬롯의 측벽면에 밀접하는 상기 평탄면의 절연피막이 경방향의 외측 및 내측 부위의 절연피막보다 얇게 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 슬롯 수납부는 절연피막이 2층으로 피복되어 있는 것이다.

또, 상기 절연피막은 밀착성 강화수지로 된 하층 절연피막과, 내열성 수지로 된 상층 절연피막으로 구성되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 및 제 2 코일엔드군은 상기 제 1 및 제 2 의 코일엔드가 상기 슬롯 수납부로부터의 상승부와 정상부 사이에 위치하는 상기 고정자 철심의 축방향에 대해 경사하는 사행부를 주방향으로 접촉시켜 배열되어서 구성되어 있는 것이다.

또, 상기 슬롯 수납부가 비편평한 단면을 갖는 코일엔드에서의 상기 고정자 철심의 축방향에 대해 경사하는 상기 슬롯 수납부로부터의 상승부와 정상부 사이에 위치하는 사행부보다 높은 경도를 갖도록 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 제 1 및 제 2 코일엔드군의 한쪽에서 연출하는 상기 고정자 권선의 인출선이 원형 단면을 갖도록 형성되어 있는 것이다.

또, 직선부가 연결부에 의해 연결되어 소정 슬롯 피치로 배열되고, 또, 인접한 이 직선부가 이 연결부에 의해 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 밀린 패턴으로 형성되고, 절연피막이 비편평한 단면형상을 갖는 2개의 도체선을 서로 상기 소정 슬롯 피치를 어긋나게 해서 이 직선부를 겹쳐서 배열해서 된 도체선 쌍이 1슬롯 1피치씩 밀려서 상기 소정 슬롯 피치와 같은 수 쌍 배열되어 구성된 띠 모양의 권선유닛을 제작하는 공정과,

상기 권선유닛의 직선부를 편평한 단면형상으로 프레스 성형해서 권선 어셈블리를 제작하는 공정과,

상기 권선 어셈블리의 직선부를 직방체의 적층철심의 슬롯에 슬롯 개구측에서 삽입해서 이 권선 어셈블리를 이 적층철심에 장착하는 공정과,

상기 권선 어셈블리가 장착된 상기 적층철심을 환상으로 구부려 이 적층철심의 단면끼리를 맞추어 이 적층철심의 단면끼리를 용접 일체화하는 공정을 구비한 것이다.

또, 상기 권선 어셈블리의 제작공정에서, 상기 직선부의 폭 이상의 홈폭을 갖는 제 1 프레스홈과, 상기 직선부의 폭보다 좁은 홈폭을 소유하고, 제 1 프레스홈에 연속해서 홈 깊이방향으로 연장설치된 제 2 프레스홈을 구비한 금형을 사용하고, 상기 권선유닛의 직선부를 상기 제 1 프레스홈내에 수납한 후, 상기 제 1 프레스홈측에서 이 직선부를 압압해서 이 직선부를 상기 제 2 프레스홈내로 압입하고, 이 직선부를 편평한 단면형상으로 변형시킨 것이다.

또, 상기 적층철심에 장착되어 있는 상기 권선 어셈블리에서, 상기 슬롯내의 슬롯 깊이방향의 최심(最深)위치에 수납되어 있는 상기 직선부는 슬롯 저부측의 각부의 곡률반경이 슬롯 개구측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 적층철심에 장착되어 있는 상기 권선 어셈블리에서, 상기 슬롯내의 슬롯 깊이방향의 가장 얕은 위치에 수납되어 있는 상기 직선부는 슬롯 개구측의 각부의 곡률반경이 슬롯 저부측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있는 것이다.

또, 상기 권선 어셈블리의 제작공정에서, 상기 권선유닛의 모든 직선부를 일괄해서 프레스 성형하도록 한 것이다.

또, 상기 권선 어셈블리의 제작공정에서, 다수의 상기 권선유닛의 모든 직선부를 일괄해서 프레스 성형하도록 한 것이다.

또, 상기 권선 어셈블리의 직선부에 제 2 절연피막을 도포 형성하는 공정을 갖는 것이다.

또, 상기 절연피막이 밀착성 강화수지이고, 상기 제 2 절연피막이 내열성 수지이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 축방향의 제 1 단면측에서 본 사시도,

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 축방향의 제 2 단면측에서 본 사시도,

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도,

도 4는 도 3에 표시되는 도체 세그멘트를 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시도,

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 철심에 도체 세그멘트를 장착하는 방법을 설명하기 위한 사시도,

도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법을 설명하는 공정도,

도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자에서의 고정자 철심의 슬롯내의 도체 세그멘트의 배치를 설명하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에서의 1상분의 권선의 결선상태를 설명하는 단면도,

도 9는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도,

도 10은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도,

도 11은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 도체 세그멘트를 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시도,

도 12는 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 도체 세그멘트를 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시도,

도 13은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 내경측에서 본 평면도,

도 14는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 표시하는 사시도,

도 15는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에서의 1상분의 권선의 결선상태를 설명하는 단면도,

도 16은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 도면,

도 17은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 도면,

도 18은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 도면,

도 19는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리를 표시하는 측면도,

도 20은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 권선구조를 설명하는 사시도,

도 21은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법을 설명하는 공정 단면도,

도 22는 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 프레스 공정을 설명하는 도면,

도 23은 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 공정 단면도,

도 24는 본 발명의 실시의 형태 10에 관한 차량용 교류발전기의 고정자에서의 슬롯내의 도체선의 배열상태를 설명하는 단면도,

도 25는 본 발명의 실시의 형태 10에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 프레스 공정을 설명하는 도면,

도 26은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 표시하는 단면도,

도 27은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선을 구성하는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 35 : 고정자,11 : 고정자 철심,

11a : 슬롯,12, 36 : 고정자 권선,

12a, 36a : 제 1 코일엔드군,12b, 36b : 제 2 코일엔드군,

14 : 절연피막,15, 25, 28 : 도체 세그멘트,

16a, 25a : 슬롯 수납부,16b, 25c : 사행부,

17, 25b, 30 : 연결부,17b : 사행부,

29 : 직선부,39, 40 : 도체선,

41 : 연결부,42 : 슬롯 수납부,

46 : 프레스 지그,47 : 금형,

48 : 프레스홈,48a : 제 1 프레스홈,

48b : 제 2 프레스홈,56 : 권선유닛,

56a : 직선부,57 : 권선 어셈블리.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 의하여 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 축방향의 제 1 단면측에서 본 사시도, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 축방향의 제 2 단면측에서 본 사시도, 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 도체 세그멘트를 표시하는 사시도, 도 4는 도 3에 표시되는 도체 세그멘트를 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시도, 도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 철심에 도체 세그멘트를 장착하는 방법을 설명하기 위한 사시도, 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법을 설명하는 공정도, 도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자에서의 고정자 철심의 슬롯내의 도체 세그멘트의 배치를 설명하는 도면, 도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에서의 1상분의 권선의 결선상태를 설명하는 단면도이다. 또, 도 8에서 실선은 고정자 철심의 제 1 단면측의 결선상태를 표시하고, 검은 동그라미는 접합부를 표시하고, 1, 7, 13ㆍㆍㆍ91은 슬롯번호를 표시하고 있다.

각 도면에서, 고정자(10)는 고정자 철심(11)과, 고정자 철심(11)에 권장된 고정자 권선(12)과, 고정자 철심(11)의 각 슬롯(11a)내에 장착된 인슐레이터(13)로 구성되어 있다.

고정자 철심(11)은 원통상으로 성형된 적층철심으로 제작되고, 축방향으로 뻗은 슬롯(11a)이 내주측에 개구하도록 주방향으로 소정피치로 다수 형성되어 있다. 여기서는 고정자(10)는 16극의 자극수의 회전자를 갖는 교류발전기에 적용되는 것으로, 96개의 슬롯(11a)이 고정자 철심(11)에 형성되어 있다. 즉, 슬롯(11a)은 매극 매상당 2개의 비율로 형성되어 있다. 이 경우, 6슬롯 피치가 1자극 피치에 상당하고 있다.

고정자 권선(12)은 U자상으로 성형된 다수의 도체 세그멘트(15)가 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 각 쌍에 고정자 철심(11)의 축방향의 제 1 단면측에서 2개씩 삽입되고, 고정자 철심(11)의 축방향의 제 2 단면측으로 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부끼리를 접합해서 웨이브 와인딩으로 형성된 다수의 권선으로 구성되어 있다.

도체 세그멘트(15)는 한쌍의 직선부(16)가 연결부(17)에 의해 연결된 대략 U자상으로 성형되어 있다. 그리고, 직선부(16)는 장방형 단면을 소유하고, 연결부 (17)는 원형 단면을 가지고 있다.

또, 각 슬롯(11a)에는 4개의 도체 세그멘트(15)의 슬롯 수납부가 경방향의 내측에서 제 1 번지, 제 2 번지, 제 3 번지 및 제 4 번지의 순으로 일렬로 배열되어 있다.

다음, 고정자(10)의 제조방법에 대해 설명한다.

우선, 도 4에 표시된 바와 같이 프레스 지그(20)를 사용해서 절연피막(14)이 피복된 장방형 단면을 갖는 단척의 동선재(21)의 중앙부를 프레스해서 원형 단면으로 변형한다. 계속해서, 동선재(21)의 중앙부를 구부려서 도 3에 표시된 도체 세그멘트(15)가 제작된다.

계속해서, 도 5 및 도 6의 (a)에 표시된 바와 같이 도체 세그멘트(15)가 고정자 철심(11)의 축방향의 제 1 단면측에서 6슬롯(1자극 피치) 떨어진 슬롯(11a)의 각 쌍에 2개씩 삽입된다. 이로써, 도 7에 표시된 바와 같이 도체 세그멘트(15)의 직선부(16)의 슬롯 수납부(16a)가 장방형 단면의 길이방향을 경방향으로 일치시켜서 각 슬롯(11a)내에 일렬로 나란히 수납되어 있다. 또, 도 7에서는 인슐레이터 (13)가 도시되어 있지 않으나, 각 슬롯 수납부(16a)는 인슐레이터(13)를 통해서 슬롯(11a)의 측벽면에 밀접해 있다.

도체 세그멘트(15)의 직선부(16)의 선단측은 도 6의 (b)에 표시된 바와 같이각 슬롯(11a)으로부터 고정자 철심(11)의 제 2 단면측으로 연출하고 있다. 그리고, 고정자 철심(11)의 제 2 단면측으로 연출하는 각 도체 세그멘트(15)의 직선부(16)의 선단측이 서로 이반하도록 주방향으로 구부릴 수가 있다.

그리고, 도 8에 표시된 바와 같이 슬롯번호가 1번, 7번, ㆍㆍㆍ, 91번의 슬롯군에서 m번의 슬롯(11a)의 2번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)와 (m + 6)번의 슬롯(11a)의 1번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)가 경방향으로 겹쳐져 TIG용접에 의해 접합되고, 2개의 1턴의 웨이브 와인딩 권선이 제작된다. 마찬가지로 m번의 슬롯(11a)의 4번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)와 (m + 6)번의 슬롯(11a)의 3번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)가 경방향으로 겹쳐져 TIG용접에 의해 접합되고, 2개의 1턴의 웨이브 와인딩 권선이 제작된다.

계속해서, 55번과 61번의 슬롯(11a)의 쌍에 삽입되어 있는 2개의 도체 세그멘트(15)의 연결부(17)를 절단하고, 61번과 67번과의 슬롯(11a)의 쌍에 삽입되어 있는 2개의 도체 세그멘트(15)의 연결부(17)를 절단한다. 그리고, 55번의 슬롯 (11a)의 1번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단(切斷端)과 61번의 슬롯 (11a)의 4번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단이 TIG용접에 의해 접합되고, 55번의 슬롯(11a)의 3번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단과 67번의 슬롯(11a)의 4번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단이 TIG용접으로 접합되고, 61번의 슬롯(11a)의 1번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단과 61번의 슬롯(11a)의 2번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단이 TIG용접에 의해접합된다. 이로써, 4개의 1턴의 웨이브 와인딩 권선을 직렬로 접속한 1상분의 권선이 얻어진다. 그리고, 67번의 슬롯(11a)의 2번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단과 61번의 슬롯(11a)의 3번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 절단단이 각각 1상분의 권선의 인출선(O) 및 중성점(N)이 된다.

그리고, 도시하고 있지 않으나, 슬롯번호가 2번, 8번, ㆍㆍㆍ, 92번의 슬롯군, 슬롯번호가 3번, 9번, ㆍㆍㆍ, 93번의 슬롯군, 슬롯번호가 4번, 10번, ㆍㆍㆍ, 94번의 슬롯군, 슬롯번호가 5번, 11번, ㆍㆍㆍ, 95번의 슬롯군 및 슬롯번호가 6번, 12번, ㆍㆍㆍ, 96번의 슬롯군에 각각 장착된 도체 세그멘트(15)가 마찬가지로 결선되어 6상분의 권선을 제작한다.

또, 슬롯번호가 1번, 7번, ㆍㆍㆍ, 91번의 슬롯군에 권장된 권선과, 슬롯번호가 3번, 9번, ㆍㆍㆍ, 93번의 슬롯군에 권장된 권선과, 슬롯번호가 5번, 11번, ㆍㆍㆍ, 95번의 슬롯군에 권장된 권선이 중성점 N끼리를 접합해서 Y결선(교류결선)되고, 슬롯번호가 2번, 8번, ㆍㆍㆍ, 92번의 슬롯군에 권장된 권선과, 슬롯번호가 4번, 10번, ㆍㆍㆍ, 94번의 슬롯군에 권장된 권선과, 슬롯번호가 6번, 12번, ㆍㆍㆍ, 96번의 슬롯군에 권장된 권선이 마찬가지로 Y결선되고, 2조의 3상 교류권선을 제작하고, 도 1, 도 2 및 도 6의 (c)에 표시된 바와 같이 고정자(10)가 얻어진다. 또, 이 2조의 3상 교류권선이 고정자 권선(12)을 구성하고 있다.

이와 같이 구성된 고정자 권선(12)은 장방형 단면을 갖는 슬롯 수납부(16a)가 그 평탄면을 각 슬롯(11a)의 측벽면에 인슐레이터(13)를 통해서 밀접시켜 각 슬롯(11a)내에 슬롯 깊이방향에 일렬로 나란히 배열되어 있다.

그리고, 6슬롯수 떨어진 슬롯(11a)의 쌍의 각각에서, 고정자 철심(11)의 축방향의 제 1 단면측에서 양 슬롯(11a)내의 1번지와 2번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(16a)가 원형 단면을 갖는 연결부(17)에 의해 직렬로 접속되고, 양 슬롯(11a)내의 3번지와 4번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(16a)가 원형 단면을 갖는 연결부(17)에 의해 직렬로 접속되어 있다. 여기서, 연결부(17)는 턴부(17a)와 각 슬롯 수납부(16a)와 턴부(17a)를 접속하는 한쌍의 사행부(17b)로 구성되어 제 1 코일엔드가 된다. 그리고, 2개의 제 1 코일엔드가 1슬롯 피치로 주방향으로 배열되어서 제 1 코일엔드군(12a)을 구성하고 있다. 이로 인해, 제 1 코일엔드는 경방향 및 주방향으로 서로 이간해서 주방향으로 정렬되어 배열되어 있다.

마찬가지로, 6슬롯수 떨어진 슬롯(11a)의 쌍의 각각에서, 고정자 철심(11)의 축방향의 제 2 단면측에서 양 슬롯(11a)내의 2번지와 1번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(16a)가 직선부(16)의 연출측끼리를 접합해서 직렬로 접속되어 양 슬롯(11a)내의 4번지와 3번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(16a)가 직선부(16)의 연출측끼리를 접합해서 직렬로 접속되어 있다. 여기서, 직선부(16)의 연출측끼리를 접합해서 된 제 2 코일엔드는 직선부(16)의 단부(16c)끼리를 접합하는 접합부(18)와, 각 슬롯 수납부(16a)와 접합부(18)를 접속하는 한쌍의 사행부(16b)로 구성되어 있다. 그리고, 이 2개의 제 2 코일엔드가 1슬롯 피치로 주방향으로 배열되어 제 2 코일엔드군(12b)을 구성하고 있다. 이로써, 제 2 코일엔드는 경방향 및 주방향으로 서로 이간해서 주방향으로 정렬되어 배열되어 있다.

이와 같이 이 실시의 형태 1에 의하면, 도체 세그멘트(15)의 슬롯 수납부(16a)가 장방형 단면에 형성되어 있으므로 슬롯(11a)내의 도체의 점적율을 크게 할 수 있다. 또, 고정자 철심(11)의 양단측에서 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)내의 다른 번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(16a)를 각각 2개의 제 1 및 제 2 코일엔드로 직렬로 접속하고, 2개의 제 1 및 제 2 코일엔드를 1슬롯 피치로 주방향으로 배열해서 제 1 및 제 2 코일엔드군(12a),(12b)을 구성하고 있으므로 제 1 및 제 2 코일엔드군(12a),(12b)의 정렬화 및 고밀도화가 도모된다. 이 결과 소형 고출력화를 실현할 수 있는 고정자가 얻어진다.

또, 제 1 코일엔드에 상당하는 연결부(17)가 원형 단면에 형성되어 있으므로 동선재(21)를 U자상으로 구부릴 때 연결부(17)의 턴부(17a)(구부림부)에 생기는 스트레스가 적어지고, 턴부(17a)에 피복되어 있는 절연피막(14)의 손상이 억제되고, 절연성을 향상시킬 수가 있다.

또, 연결부(17)가 원형 단면으로 형성되어 있으므로 고정자 권선(12)의 조립시 또는 고정자(10)를 탑재한 실기의 운전중에 발생하는 진동에 의해 연결부(17)(제 1 코일엔드)끼리가 서로 간섭해도 절연피막(14)의 손상이 억제되어 절연성을 향상시킬 수가 있다.

또, 고정자 권선(12)의 인출선 O나 중성점 N이 원형 단면에 형성되어 있으므로 절연피막(14)의 제거가 쉬워진다. 그래서, 고정자(10)를 교류발전기에 실장할 때에 고정자(10)의 인출선 O와 정류기와의 접속이 간이하게, 확실하게 실행할 수가 있다.

또, 실시의 형태 1에서는 웨이브 와인딩 권선으로 구성된 고정자 권선(12)을사용해서 설명하고 있으나, 겹쳐감기 권선으로 구성된 고정자 권선에 적용해도 같은 효과가 얻어진다.

또, 상기 실시의 형태 1에서는 도체 세그멘트(15)를 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 쌍에 2개씩 삽입하는 것으로 설명하고 있으나, 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 쌍에 삽입되는 도체 세그멘트(15)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고 하나라도, 3개이상이라도 된다. 단, 슬롯(11a)내에 수납되는 슬롯 수납부(16a)의 개수는 짝수가 된다.

또, 상기 실시의 형태 1에서는 도체 세그멘트(15)를 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 쌍에 삽입하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 매극 매상당의 슬롯수가 1인 경우에는 도체 세그멘트(15)는 3슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 쌍에 삽입되게 된다.

또, 상기 실시의 형태 1에서는 동선재(21)의 중앙부를 하나씩 프레스 지그(20)에 의해 원형 단면에 변형하는 것으로 하고 있으나, 여러 개의 동선재(21)의 중앙부를 일괄해서 프레스 지그(20)에 의해 원형 단면에 변형하도록 해도 된다. 이 경우, 제조공정이 간략화되고, 제조시간을 단축할 수가 있다.

실시의 형태 2.

이 실시의 형태 2에서는 도체 세그멘트(15)와 이형 도체 세그멘트(22)를 조합해서 고정자 권선을 구성하고 있다. 그리고, 각상의 권선을 구성하는 4개의 웨이브 와인딩 권선을 직렬로 접속하는 장소에 이형 도체 세그멘트(22)를 사용하고 있다. 이 이형 도체 세그멘트(22)는 도 9에 표시된 바와 같이 절연피막(14)이 피복된 장방형 단면을 갖는 단척의 동선재의 일단측을 프레스 지그(20)를 사용해서 프레스하고, 원형 단면으로 변형해서 제작되어 있다.

여기서, 도 8을 참조하면서 설명하면, 이형 도체 세그멘트(22)는 55번의 슬롯(11a)의 1번지 및 3번지, 61번의 슬롯(11a)의 1번지에서 4번지, 또 67번의 슬롯(11a)의 2번지 및 4번지에 각각 장착된다. 그리고, 각 이형 도체 세그멘트(22)는 슬롯(11a)에 삽입된 후 도 9에 화살표로 표시된 바와 같이 구부려진다. 또, 다른 슬롯(11a)의 쌍에는 도체 세그멘트(15)가 상기 실시의 형태 1과 같이 삽입되어 있다. 또, 이형 도체 세그멘트(22)는 구형 단면부(23)의 선단측이 구부려져서 도체 세그멘트(15)의 사행부(16b) 및 단부(16c)와 동등한 사행부(32b) 및 단부(23c)를 소유하고, 구형 단면부(23)의 잔부가 슬롯 수납부(23a)가 된다. 그리고, 원형 단면부(24)는 도체 세그멘트(15)의 연결부(17)와 간섭하지 않도록 구부려져 있다.

그리고, 제 2 단면측에서, 55번의 슬롯(11a)의 1번지 및 3번지로부터 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(23c)와 49번의 슬롯(11a)의 2번지 및 4번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)를 접합한다. 또, 61번의 슬롯(11a)의 1번지 및 3번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(23c)와 55번의 슬롯 (11a)의 2번지 및 4번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)를 접합한다. 또, 61번의 슬롯(11a)의 2번지 및 4번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(23c)와 67번의 슬롯(11a)의 1번지 및 3번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)를 접합한다. 또, 67번의 슬롯(11a)의 2번지 및 4번지에서 연출하는이형 도체 세그멘트(22)의 단부(23c)와 73번의 슬롯(11a)의 1번지 및 3번지에서 연출하는 도체 세그멘트(15)의 단부(16c)와 접합한다.

계속해서, 제 1 단면측에서, 55번의 슬롯(11a)의 1번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)와 61번의 슬롯(11a)의 4번지에서 제 1 단면측으로 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)가 접합되고, 55번의 슬롯(11a)의 3번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)와 67번의 슬롯(11a)의 4번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)가 접합되어 61번의 슬롯 (11a)의 1번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)와 61번의 슬롯(11a)의 2번지에서 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)가 접합된다.

이로 인해 상기 실시의 형태 1과 같이 4개의 1턴의 웨이브 와인딩 권선을 직렬로 접속한 1상분의 권선이 얻어진다. 그리고, 67번의 슬롯(11a)의 2번지에서 제 1 단면측으로 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부와 61번의 슬롯(11a)의 3번지에서 제 1 단면측으로 연출하는 이형 도체 세그멘트(22)의 단부(24a)가 각각 1상분의 권선의 인출선(O) 및 중성점(N)이 된다.

또, 다른 5상분의 권선에 대해서도 같이 구성되어 있다.

따라서, 이 실시의 형태 2에 의하면, 이형 도체 세그멘트(22)를 사용하고 있으므로 각상의 권선을 구성하는 4개의 웨이브 와인딩 권선을 직렬로 접속할 때에 도체 세그멘트(15)를 절단할 필요가 없고, 결선 작업성이 향상된다.

실시의 형태 3.

이 실시의 형태 3에서는 절연피막(14)이 피복된 장방형 단면을 갖는 단척의 동선재의 중앙부 및 양단부를 프레스 지그(20)에 의해 프레스해서 원형 단면으로 변형하고, 이후 동선재의 중앙부를 구부려서 U자상으로 성형된 도체 세그멘트(25)를 사용하고 있다. 이 도체 세그멘트(25)는 도 10에 표시된 바와 같이 슬롯 수납부 (25a)가 장방형 단면으로 성형되고, 제 1 코일엔드를 구성하는 연결부(25b)가 원형 단면으로 형성되고, 제 2 코일엔드를 구성하는 사행부(25c) 및 단부(25d)가 원형 단면으로 형성되어 있다. 또, 도체 세그멘트(15) 대신에 도체 세그멘트(25)를 사용하고 있는 점을 제외하고, 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 3에 의하면, 제 2 코일엔드가 원형 단면의 도체로 구성되어 있으므로 고정자 권선의 조립시 또는 고정자를 탑재한 실기의 운전중에 발생하는 진동에 의해 제 2 코일엔드끼리가 서로 간섭해도 절연피막(14)의 손상이 억제된다. 따라서, 제 1 코일엔드군 및 제 2 코일엔드군에서의 절연피막(14)의 손상이 억제되고, 우수한 절연성이 얻어진다.

실시의 형태 4.

이 실시의 형태 4에서는 도 11에 표시된 바와 같이 절연피막(14)이 피복된 원형 단면을 갖는 단척의 동선재(26)의 양단을 프레스 지그(20A)에 의해 프레스해서 장방형 단면으로 성형하고, 그 후 동선재(26)의 중앙부를 구부려서 U자상의 도체 세그멘트를 제작하고 있다.

또, 도체 세그멘트를 제작하는 동선재(26)가 원형 단면을 가지고 있는 점을제외하고, 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

따라서, 이 실시의 형태 4에 의하면, 도체 세그멘트가 원형 단면을 갖는 동선재를 사용해서 제작되어 있으므로 장방형 단면을 갖는 동선재(21)에 비해 값싼 것이 되고, 고정자를 저코스트로 제작할 수 있다.

또, 슬롯 수납부가 프레스 성형되어 있으므로 슬롯 수납부의 경도가 연결부에 대해 높게 된다. 그래서, 제 1 코일엔드로서의 연결부가 변형하기 쉬워지고, 연결부끼리가 간섭해도 절연피막(14)의 손상이 생기기 힘들고, 절연성이 향상된다.

또, 상기 실시의 형태 4에서는 슬롯 수납부를 프레스 가공에 의해 형성해서 경도를 높이는 것으로 하고 있으나, 슬롯 수납부의 경도를 연결부의 경도에 대해 높이하는 수단은 이에 한정되는 것은 아니다.

실시의 형태 5.

이 실시의 형태 5에서는 도 12에 표시된 바와 같이 우선 절연피막(14)이 피복되고, 중앙부를 대경(大徑)으로 한 원형 단면을 갖는 단척의 동선재(27)를 제작하고, 계속해서 동선재(27)의 중앙부를 제외한 부위를 프레스 가공해서 장방형 단면으로 변형한다. 그 후 동선재(27)의 중앙부를 구부려서 한쌍의 직선부(30)에서 접속해서 된 U자상의 도체 세그멘트(28)를 제작한다. 이 도체 세그멘트(28)는 연결부(30)의 단면적이 직선부(29)의 단면적에 대해 크게 형성되어 있다.

또, 도체 세그멘트(15) 대신에 도체 세그멘트(28)를 사용하고 있는 점을 제외하고, 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 5에 의하면, 연결부(30)에 의해 구성되는 제 1 코일엔드의 단면적이 직선부(29)에 의해 구성되는 슬롯 수납부의 단면적에 대해 크게 형성되어 있다. 여기서, 고정자를 교류발전기에 탑재했을 때에 제 1 코일엔드에서의 발열량이 억제되므로 코일엔드군을 냉각하기 위해 장비되는 냉각팬의 소형화가 가능해지고, 교류발전기의 소형화를 도모할 수가 있다.

실시의 형태 6.

이 실시의 형태 6에서는 도 13에 표시된 바와 같이 제 1 코일엔드군(12a)에서 주방향으로 인접한 사행부(17b)가 주방향으로 접촉해서 배열되어 있고, 제 2 코일엔드군(12b)에서 주방향으로 인접한 사행부(16b)가 주방향으로 접촉해서 배열되고 있다. 또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 6에 의하면, 주방향으로 인접한 사행부(16b),(17b)가 극간없이 배열되어 있으므로 사행부(16b),(17b)의 고정자 철심(11)의 축방향에 대한 경사가 커지고, 제 1 및 제 2 코일엔드군(12a),(12b)의 축방향 높이가 낮아진다. 이 결과 교류발전기에 탑재했을 때에 제 1 및 제 2 코일엔드군(12a),(12b)에서의 통풍저항이 작아진다. 이 결과 냉각팬에 의한 냉각풍의 풍량이 많아지고, 제 1 및 제 2 코일엔드군(12a),(12b)이 효율적으로 냉각되어 고정자의 온도상승이 억제되고, 교류발전기의 고출력화를 초래할 수 있다.

실시의 형태 7.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 요부를 표시하는 사시도, 도 15는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에서의 1상분의 권선의 결선상태를 설명하는 단면도, 도 16은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선이 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 도면, 도 17은 본 발명에 관한 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 도면, 도 18은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 제조방법을 설명하는 도면, 도 19는 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리를 표시하는 측면도, 도 20은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 고정자 권선에 적용되는 권선 어셈블리의 권선구조를 설명하는 사시도, 도 21은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법을 설명하는 공정 단면도이다.

또, 도 15에서, 실선은 고정자 철심의 제 1 단면측의 결선상태를 표시하고, 점선은 고정자 철심의 제 2 단면측의 결선상태를 표시하고, 검은 동그라미는 접합부를 표시하고, 1, 7, 13ㆍㆍㆍ91은 슬롯번호를 표시하고 있다.

도 14에서, 고정자(35)는 원통상으로 성형된 적층철심으로 제작되고, 축방향으로 뻗는 슬롯(11a)이 내주측으로 개구하도록 주방향으로 소정피치로 다수 형성되어 있는 고정자 철심(11)과, 다수의 연속하는 도체선을 슬롯(11a)에 권장해서 형성된 고정자 권선(36)과, 각 슬롯(11a)에 장착되어 있는 인슐레이터(13)로 구성되어있다.

고정자 권선(36)은 하나의 도체선(40)이 고정자 철심(11)의 제 1 및 제 2 단면측의 슬롯(11a)외에서 되돌려져 6슬롯 마다의 슬롯(11a)내에서 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 웨이브 와인딩으로 권장된 권선을 다수 구비하고 있다.

여기서, 도체선(40)은 절연피막이 피복된 동선재를 사용하고 있다. 그리고, 슬롯(11a)내에 수납되어 있는 도체선(40)의 부위(슬롯 수납부)가 장방형 단면을 소유하고, 고정자 철심(11)의 제 1 및 제 2 의 단면측에서 6슬롯 떨어진 한쪽의 슬롯(11a)내의 내층의 슬롯 수납부와, 다른 쪽의 슬롯(11a)내의 외층의 슬롯 수납부를 직렬로 접속하는 도체선(40)의 연결부(41)가 원형 단면을 가지고 있다. 이 연결부(41)는 턴부(41a)와 각 슬롯 수납부와 턴부(41a)를 접속하는 한쌍의 사행부 (41b)로 구성되고, 각각 제 1 및 제 2 코일엔드가 된다.

다음, 고정자 권선(36)을 구성하는 1상분의 권선(37)의 권선구조에 대해 도 15를 참조해서 구체적으로 설명한다.

1상분의 권선(37)은 각각 하나의 도체선(40)으로 된 제 1 내지 제 4 의 권선 (51 ~ 54)으로 구성되어 있다. 그리고, 제 1 권선(51)은 하나의 도체선(40)을 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(11a)내의 1번지와 2번지를 교호로 채택하도록 웨이브 와인딩해서 구성되어 있다. 제 2 권선(52)은 도체선(40)을 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(11a)내의 2번지와 1번지를 교호로 채택하도록 웨이브 와인딩해서 구성되어 있다. 제 3 권선(53)은 도체선(40)을 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에슬롯(11a)내의 3번지와 4번지를 교호로 채택하도록 웨이브 와인딩해서 구성되어 있다. 제 4 권선(54)은 도체선(40)을 1번에서 91번까지 6슬롯 마다에 슬롯(11a)내의 4번지와 3번지를 교호로 채택하도록 웨이브 와인딩해서 구성되어 있다. 그리고, 각 슬롯(11a)내에는 도체선(40)의 슬롯 수납부(42)가 장방형 단면의 길이방향을 경방향으로 나란히 해서 경방향으로 일렬로 4개가 나란히 배열되어 있다.

그리고, 고정자 철심(11)의 제 1 단면측에서 1번의 슬롯(11a)의 2번지에서 연출하는 제 2 권선(52)의 감기 시작하는 단부(52a)와, 91번의 슬롯(11a)의 3번지에서 연출하는 제 4 권선(54)의 감기 끝단부(54b)가 TIG용접되고, 다시 1번의 슬롯(11a)의 4번지에서 연출하는 제 4 권선(54)의 감기 시작단부(54a)와, 91번의 슬롯(11a)의 1번지에서 연출하는 제 2 권선(52)의 감기 끝단부(52b)가 TIG용접되어서 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 고정자 철심(11)의 제 2 단면측에서 1번의 슬롯(11a)의 1번지에서 연출하는 제 1 권선(51)의 감기 시작단부(51a)와, 91번의 슬롯(11a)의 4번지에서 연출하는 제 3 권선(53)의 감기 끝단부(53b)가 접합되고, 또 1번의 슬롯(11a)의 3번지에서 연출하는 제 3 권선(53)의 감기 시작단부(53a)와, 91번의 슬롯(11a)의 2번지에서 연출하는 제 1 권선(51)의 감기 끝단부(51b)가 접합되어 2턴의 권선이 형성되어 있다.

또, 61번의 슬롯(11a)의 3번지와 67번의 슬롯(11a)의 4번지로부터 고정자 철심(11)의 제 1 단면측으로 연출하는 제 3 권선(53)의 도체선(40)의 연결부(41)가 절단되고, 67번의 슬롯(11a)의 3번지와 73번의 슬롯(11a)의 4번지로부터 고정자 철심(11)의 제 1 단면측으로 연출하는 제 4 권선(54)의 도체선(40)의 연결부(41)가 절단된다. 그리고, 제 3 권선(53)의 절단단(53c)과 제 4 권선(54)의 절단단(54c)이 접합되어 제 1 내지 제 4 권선(51 ~ 54)를 직렬 접속해서 된 4턴의 1상분의 권선 (37)이 형성되어 있다.

또, 제 3 권선(53)의 절단단(53d)과, 제 4 권선(54)의 절단단(54d)이 각각 인출선(O) 및 중성점(N)이 된다.

마찬가지로, 도체선(40)이 권장되는 슬롯(11a)을 1슬롯씩 밀리게 해서 6상분의 권선(37)이 형성되어 있다.

그리고, 슬롯번호가 1번, 7번ㆍㆍㆍ91번의 슬롯군에 권장된 권선(37)과, 슬롯번호가 3번, 9번ㆍㆍㆍ93번의 슬롯군에 권장된 권선(37)과, 슬롯번호가 5번, 11번ㆍㆍㆍ95번의 슬롯군에 권장된 권선(37)이 중성점(N)끼리를 접합해서 Y결선되고, 마찬가지로, 슬롯번호가 2번, 8번ㆍㆍㆍ92번의 슬롯군에 권장된 권선(37)과, 슬롯번호가 4번, 10번ㆍㆍㆍ94번의 슬롯군에 권장된 권선(37)과, 슬롯번호가 6번, 12번ㆍㆍㆍ96번의 슬롯군에 권장된 권선(37)이 중성점(N)끼리를 접합해서 Y결선되어 2조의 3상 교류권선을 제작하고, 고정자(35)가 얻어진다. 또, 이 2조의 3상 교류권선이 고정자 권선(36)을 구성하고 있다.

이와 같이 구성된 고정자(35)에서는 장방형 단면을 갖는 슬롯 수납부(42)가 그 평탄면을 각 슬롯(11a)의 측벽면에 인슐레이터(13)을 통해서 밀착시켜서 각 슬롯(11a)내에 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나란히 배열되어 있다.

그리고, 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 쌍에서 고정자 철심(11)의 축방향의 제 1단면측에서 양 슬롯(11a)내의 1번지와, 2번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(42)가 원형 단면을 갖는 연결부(41)에 의해 직렬로 접속되고, 양 슬롯(11a)내의 3번지와 4번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(42)가 원형 단면을 갖는 연결부(41)에 의해 직렬로 접속되어 있다. 이들의 2개의 연결부(제 1 코일엔드)는 경방향으로 이간해서 배치되어 있다. 이로써, 제 1 코일엔드가 경방향 및 주방향으로 서로 이간해서 주방향으로 1슬롯 피치로 정렬되어 배열되고, 제 1 코일엔드군(36a)를 구성하고 있다.

마찬가지로, 6슬롯 떨어진 슬롯(11a)의 쌍에 있어서, 고정자 철심(11)의 축방향의 제 2 단면측에서 양 슬롯(11a)내의 1번지와 2번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(42)가 원형 단면을 갖는 연결부(41)에 의해 직렬로 접속되고, 양 슬롯(11a)내의 3번지와 4번지에 수납되어 있는 슬롯 수납부(42)가 원형 단면을 갖는 연결부 (41)에 의해 직렬로 접속되어 있다. 이들의 2개의 연결부(제 2 코일엔드)는 경방향으로 이간해서 배치되어 있다. 이로써, 제 2 코일엔드가 경방향 및 주방향으로 서로 이간해서 주방향으로 1슬롯 피치로 정렬되어 배열되어서 제 2 코일엔드군(36b)을 구성하고 있다.

따라서, 이 실시의 형태 7에서도 슬롯(11a)내의 도체의 점적율을 크게할 수 있는 동시에 제 1 및 제 2 코일엔드군(36a),(36b)의 정렬화 및 고밀도화가 도모되고, 소형 고출력화를 실현시킬 수 있는 고정자가 얻어진다.

또, 제 1 및 제 2 코일엔드를 구성하는 연결부(41)가 원형 단면으로 형성되어 있으므로 도체선(40)을 구부려서 연결부(41)의 턴부(41a)를 형성할 때에 턴부(41a)에 생기는 스트레스가 적고, 턴부(41a)에 피복되어 있는 절연피막의 손상이 억제되고, 절연성을 향상시킬 수가 있다.

또, 연결부(41)가 원형 단면으로 형성되어 있으므로 고정자 권선(36)의 조립시 또는 고정자(35)를 탑재한 실기의 운전중에 발생하는 진동에 의해 연결부(41)(제 1 및 제 2 코일엔드)끼리가 서로 간섭해도 절연피막의 손상이 억제되고, 절연성을 향상시킬 수가 있다.

또, 고정자 권선(36)의 인출선(O)이나 중성점(N)이 원형 단면으로 형성되어 있으므로 인출선(O)이나 중성점(N)의 단부에 피복되어 있는 절연피막의 제거가 쉬워진다. 그래서, 고정자(35)를 교류발전기에 실장할 때에 고정자(35)의 인출선(O)과 정류기와의 접속이 쉽고, 확실하게 할 수가 있게 된다.

또, 실시의 형태 7에서는 제 1 및 제 2 코일엔드를 주방향으로 이간시켜서 배열하는 것으로 하고 있으나, 제 1 및 제 2 코일엔드의 사행부를 주방향으로 밀접시켜서 배열하도록 해도 된다. 이 경우, 제 1 및 제 2 코일엔드군의 통풍저항이 작아지고, 상기 실시의 형태 6과 같은 효과가 얻어진다.

계속해서, 고정자(35)의 조립방법에 대해 도 16 내지 도 21을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선, 12개가 연속하는 도체선(39)이 평면상에 1슬롯 피치로 나란히 한다. 계속해서, 도 16에 표시된 바와 같이 12개의 도체선(39)을 함께 소정피치(2점쇄선의 위치)에서 되돌려져 도 17에 표시된 바와 같이 12개의 도체선(39)이 중심선(L)에 각도()도 경사하도록 나선상으로 권회된 띠 모양의 권선유닛(43)을 형성한다.이 도체선(39)은 절연피막이 피복된 원형 단면을 갖는 동선재로 되어 있다.

그리고, 권선유닛(43)의 폭방향에 관해 거리(D) 떨어진 위치에서 한쌍의 핀군(44)을 권선유닛(43)의 표면측에서 각 도체선(39)간에 삽입된다. 마찬가지로, 권선유닛(43)의 폭방향에 관해 거리(D) 떨어진 위치에서 한쌍의 핀군(44)을 권선유닛 (43)의 이면측에서 각 도체선(39)간에 삽입한다. 또, 권선유닛(43)의 폭방향 단부에서 위치규제핀군(45)을 각 도체선(39)간에 삽입한다. 이와 같이 해서, 핀군 (44),(45)이 도 17에 표시된 바와 같이 세트된다. 여기서, 거리(D)는 후술하는 적층철심(58)의 슬롯(58a)의 홈방향 길이(고정자 철심(11)의 축방향 길이)에 대략 일치하고 있다.

여기서, 권선유닛(43)의 표면측에서 각 도체선(39)간에 삽입된 한쌍의 핀군 (44)이 도 17중 실선 화살표로 표시된 바와 같이 권선유닛(43)의 길이방향에서 서로 역방향으로 이동된다. 마찬가지로, 권선유닛(43)의 이면측에서 각 도체선(39)간에 삽입된 한쌍의 핀군(44)이 도 17중 점선 화살표로 표시된 바와 같이 권선유닛 (43)의 길이방향에서 서로 역방향으로 이동된다. 이때, 위치규제핀군(45)이 각 도체선(39)간에 삽입되어 있으므로 도체선(39)이 흐트러지는 것이 저지된다.

그래서, 한쌍의 핀(44)간에 위치하는 각 도체선(39)의 부위가 권선유닛(43)의 길이방향에 대해 직교하도록 변형된다. 이로써, 권선유닛(43)의 길이방향에 대해 직교하도록 변형된 직선부(56a)가 권선유닛(43)의 표시방향으로 겹쳐 쌍을 이루고, 권선유닛(43)의 길이방향으로 1슬롯피치는 96쌍 배열된다. 그리고, 한쌍의 핀(44)의 외측에 위치하는 각 도체선(39)의 부위가 6슬롯 떨어진 직선부(56a)간을연결하는 연결부가 된다. 이와 같이 제작된 띠 모양의 권선유닛(56)은 직선부(56a)가 원형단면을 가지고 있는 점을 제외하고, 도 19에 표시되는 후술하는 권선 어셈블리(57)와 동등한 권선구조로 구성되어 있다. 즉, 권선유닛(56)은 직선부(56a)가 연결부에 의해 연결해서 6슬롯 피치로 배열되고, 또, 인접한 직선부(56a)가 연결부에 의해 두께방향의 양측에 도체선(39)의 폭(w)분 교호로 어긋나게 한 패턴으로 형성된 2개의 도체선(39)을 서로 6슬롯 피치 어긋나게 해서 직선부(56a)를 겹쳐서 배열해서 된 도체선(39)의 쌍이 1슬롯 피치씩 미루어져 6상 배열되어 구성되어 있다.

계속해서, 이 띠모양의 권선유닛56)이 프레스 지그(46)에 세트된다. 이 프레스 지그(46)는 도 18에 표시된 바와 같이 프레스홈(48)이 1슬롯 피치로 배열된 금형(47)과 프레스봉(49a)이 1슬롯 피치로 배열된 누름용구(49)로 구성되어 있다. 그리고, 각 프레스홈(48)은 후술하는 적층철심(58)의 슬롯(58a)의 홈방향 길이(고정자 철심(11)의 축방향 길이)에 대략 일치하는 홈방향 길이로 형성되고, 또, 도체선(39)의 선경과 동등한 홈폭을 갖는 제 1 프레스홈(48a)과, 이 제 1 프레스홈 (48a)에 계속해서 형성되고, 제 1 프레스홈(48a)의 홈폭보다 좁은 홈폭의 제 2 프레스홈(48b)으로 구성되어 있다. 또, 프레스봉(49a)은 프레스홈(48)의 홈방향 길이에 대략 일치하는 길이를 가지고 있고, 또, 제 2 프레스홈(48b)의 홈폭에 대략 일치하는 폭을 가지고 있다.

그래서, 띠 모양의 권선유닛(56)은 도 18의 (a)에 표시된 바와 같이 직선부 (56a)의 각 쌍이 각 프레스홈(48)의 제 1 프레스홈(48a)내에 수납되도록 금형(47)에 세트된다. 그 후 누름기구(49)가 각 프레스봉(49a)을 프레스홈(48)의 제 1 프레스홈(48a)내에 위치하도록 세트되고, 도 18의 (a)중 아래쪽으로 이동시킨다.

이로써, 각 쌍의 직선부(56a)가 압압되고, 소성변형하면서 제 1 프레스홈 (48a)으로부터 제 2 프레스홈(48b)내로 밀어 넣어져 마지막에는 제 2 프레스홈 (48b)의 밑바닥에 닿는다. 그리고, 각 쌍의 직선부(56a)가 누름기구(49)에 의해 더욱 눌러지고, 도 18의 (b)에 표시된 바와 같이 장방형 단면을 갖는 슬롯 수납부 (42)가 된다. 그 후 누름기구(49)를 빼내고 띠 모양의 권선 유닛(56)을 금형(47)에서 빼내고, 도 19에 표시되는 권선 어셈블리(57)가 얻어진다.

이와 같이 해서 제작된 권선 어셈블리(57)는 도 19의 지면과 직교하는 방향(권선 어셈블리(57)의 폭방향에 상당)으로 겹쳐진 한쌍의 슬롯 수납부(42)가 1슬롯 피치로 96쌍 배열되고, 각 쌍의 슬롯 수납부(42)의 폭방향 한쪽의 슬롯 수납부(42)가 6슬롯 떨어진 각 쌍의 슬롯 수납부(42)의 폭방향 다른 쪽의 슬롯 수납부(42)에 연결부(41)에 의해 연결되어서 구성되어 있다.

즉, 도 20에 표시된 바와 같이 슬롯 수납부(42)가 연결부(41)에 의해 연결되어 6슬롯 피치로 배열되고, 또, 인접한 슬롯 수납부(42)가 연결부(41)에 의해 폭방향의 양측에 도체선(40)의 폭(w)분 교호로 밀린 패턴으로 형성된 2개의 도체선(40)이 서로 6슬롯 피치 밀리게 해서 슬롯 수납부(42)를 겹쳐서 배열해 쌍을 이루고 있다. 그리고, 이와 같이 구성된 도체선(40)의 쌍이 1슬롯 피치씩 밀려서 6쌍 배열되어 권선 어셈블리(57)를 구성하고 있다.

계속해서, 도 21의 (a)에 표시된 바와 같이 인슐레이터(13)가 적층철심(58)의 각 슬롯(58a)에 장착된다. 이 적층철심(58)은 다수매의 자성강판을 적층해서 직방체로 형성된 것으로 96개의 슬롯(58a)이 형성되어 있다. 그리고, 도 21의 (b)에 표시된 바와 같이 2개의 권선 어셈블리(57)가 겹쳐져서 슬롯(58a)의 개구측에서 적층철심(58)에 장착된다. 이로써, 권선 어셈블리(57)는 4개의 슬롯 수납부(42)가 구형단면의 길이방향을 슬롯 깊이방향으로 일치시켜서 또, 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나란히 하여 슬롯(58a)내에 수납되어서 적층철심(58)에 장착되어 있다.

그 후, 도 21의 (c)에 표시된 바와 같이 2개의 권선 어셈블리(57)가 장착된 적층철심(58)을 환상으로 구부려 환상으로 구부려진 적층철심(58)의 양단을 맞추어 맞춤부를 레이저로 용접한다. 그리고, 양단을 용접하여 일체화된 적층철심(58)이 고정자 철심(11)이 된다.

이와 같이 이 실시의 형태 7에 의하면, 슬롯 수납부(42)가 연결부(41)에 의해 연결되어 6슬롯 피치로 배열되고, 또, 인접한 슬롯 수납부(42)가 연결부(41)에 의해 폭방향의 양측에 도체선(40)의 폭(w)분 교호로 밀린 패턴으로 형성된 2개의 도체선(40)을 서로 6슬롯 피치 밀려서 슬롯 수납부(42)를 겹쳐서 배열해서 된 도체선(40)의 쌍이 1슬롯 피치씩 밀려져서 6상 배열되어 구성되어 있는 권선 어셈블리 (57)을 사용하고 있으므로 U자상의 도체 세그멘트(15)를 사용하고 있는 상기 실시의 형태에 비해 제 2 단면측에서의 접합 작업이 현저하게 삭감되고, 고정자의 조립성이 향상된다.

또, 프레스 지그(46)를 사용해서 권선유닛(56)의 96쌍의 직선부(56a)를 일괄해서 프레스해서 권선 어셈블리(57)를 제작하고 있으므로 모든 직선부(56a)가 한번에 장방형 단면으로 소성변형되고, 권선 어셈블리(57)의 제조공정이 간략하게 되어제조시간을 단축할 수가 있다.

또, 슬롯 수납부(42)가 원형 단면의 직선부(56a)를 프레스 성형해서 장방형 단면으로 형성되어 있으므로 슬롯 수납부(42)의 경도가 연결부(41)의 사행부(41b)에 대해 높게 된다. 그래서, 제 1 및 제 2 코일엔드로서의 연결부(41)가 변형하기 쉬워지고, 연결부(41)끼리가 간섭해도 절연피막(14)의 손상이 생기기 힘들고, 절연성이 향상된다.

또, 금형(47)의 프레스홈(48)이 홈폭이 넓은 제 1 프레스홈(48a)과, 홈폭이 좁은 제 2 프레스홈(48b)에 의해 구성되어 있으므로 권선유닛(56)의 직선부(56a)가 프레스홈(48)으로 장착하기 쉽고, 프레스 작업성이 향상된다. 또, 직선부(56a)는 프레스봉(49a)에 압압되어 소성변형하면서 제 1 프레스홈(48a)에서 제 2 프레스홈 (48b)내에 밀리게 되므로 원형 단면을 갖는 직선부(56a)를 간이하게 장방형 단면으로 변형할 수가 있다. 이때, 직선부(56a)는 프레스홈 방향으로 연장되므로 슬롯 수납부(42)의 장변의 절연피막도 연장되고 얇게 된다. 그리고, 슬롯 수납부(42)의 장변(평탄부)이 슬롯(11a)의 측벽면에 인슐레이터(13)를 통해서 밀접하고 있으므로 슬롯 수납부(42)에서 발생한 열이 효율적으로 고정자 철심(11)에 전달된다. 이 결과 고정자 권선(36)의 슬롯 수납부(42)에서 발생한 열이 큰 방열면적을 갖는 고정자 철심(11)에서 방열되어 고정자(35)의 온도상승이 억제된다.

실시의 형태 8.

상기 실시의 형태 7에서는 하나의 권선유닛(56)을 프레스 지그(46)에 의해프레스하는 것으로 하고 있으나, 이 실시의 형태 8에서는 도 22의(a),(b)에 표시된 바와 같이 2개의 권선유닛(56)을 프레스 지그(46)에 의해 일괄 프레스하는 것으로 하고 있다.

따라서, 이 실시의 형태 8에 의하면, 권선유닛(56)의 프레스 회수가 1회로 끝나고, 제조공수의 삭감이 도모된다.

또, 상기 실시의 형태 8에서는 2개의 권선유닛(56)을 프레스 지그(46)에 의해 일괄 프레스하는 것으로 설명하고 있으나, 프레스 지그(46)에 의해 일괄해서 프레스하는 권선유닛(56)의 개수는 2개로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 고정자 철심(11)에 권장되는 권선 어셈블리(57)가 3개인 경우에는 3개의 권선유닛(56)을 프레스 지그(46)에 의해 일괄해서 프레스하면 된다.

실시의 형태 9

상기, 실시의 형태 7에서는 권선유닛(56)을 프레스 지그(46)에 의해 프레스 해서 권선 어셈블리(57)를 제작하는 것으로 하고 있으나, 이 실시의 형태 9에서는 프레스 성형에 의해 권선 어셈블리(57)을 제작한 후, 또 권선 어셈블리(57)의 장방형 단면으로 변형된 슬롯 수납부(42)에 제 2 절연피막(14a)를 피복하는 것으로 하고 있다.

즉, 원형단면을 갖는 도체선(39)으로 제작된 권선유닛(56)의 직선부(56a)는 도 23의 (a)에 표시된 바와 같이 원형 단면을 가지고 있다. 이 권선유닛(56)이 프레스 지그(46)에 의해 프레스되면, 직선부(56a)는 도 23의 (b)에 표시되는 바와 같이 장방형 단면으로 변형되어 슬롯 수납부(42)가 된다. 계속해서, 슬롯 수납부(42)에 제 2 절연피막(14a)을 피복한다. 이로써, 슬롯 수납부(42)는 도 23의 (c)에 표시된 바와 같이 절연피막(14)과 제 2 절연피막(14a)과의 2층 구조가 된다.

상기 실시의 형태 7에서는 프레스 지그(46)에 의해 권선 어셈블리(57)를 제작 했을 때에 직선부(56a)의 동선재(60)가 소성변형하는 동시에 장방형 단면의 장변에 피복되어 있는 절연피막(14)도 연장되고 두께가 얇아진다. 이로써, 슬롯 수납부(42)의 장변이나 각부에서 절연피막(14)의 크랙이 생기고, 절연불량의 원인이 된다.

그러나, 이 실시의 형태 9에 의하면, 프레스 성형에 의해 권선 어셈블리(57)를 제작한 후 권선 어셈블리(57)의 장방형 단면으로 변형된 슬롯 수납부(42)에 제 2 절연피막(14a)을 피복하는 것으로 하고 있으므로 슬롯 수납부(42)에 피복된 절연피막은 절연피막(14)과 제 2 절연피막(14a)과의 2층 구조가 되고, 절연피막(14)에서 발생한 크랙이 제 2 절연피막(14a)에 의해 막히고, 절연성이 향상된다.

여기서 절연피막의 재료에 대해 설명한다.

동선재(60)에 피복되는 절연수지(14)는 프레스 성형이 실시되는 것으로부터 우수한 밀착성이 요구된다. 그래서 절연피막(14)에는 예를 들면 폴리에스텔이미도 수지 등의 밀착성 강화수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 절연피막(14a)에는 프레스 성형이 실시되지 않으므로 예를 들면 폴리아미드이미드수지 등의 내열성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 절연막(14)과 제 2 절연피막(14a)에 동일한 수지를 사용해도 절연피막을2층 구조로 함으로서, 프레스 성형에 의한 절연피막(14)에 생긴 크랙이 제 2 절연피막(14a)에 의해 막히게 되므로 절연성을 향상할 수 있는 효과가 얻어진다. 또, 절연피막(14)에 밀착성 강화수지를 사용하고, 제 2 절연피막(14a)에 내열성 수지를 사용하면, 프레스 성형시의 크랙이 발생하기 힘들고, 또, 고정자 권선의 발열에 의한 절연피막의 연화가 억제되고, 절연성이 더욱 항상된다.

실시의 형태 10.

이 실시의 형태 10에서는 도 24에 표시된 바와 같이 권선 어셈블리(57)가 3층으로 겹쳐져서 고정자 철심(11)에 권장되어 있다. 즉, 고정자 권선의 각상의 권선이 6턴의 웨이브 와인딩 권선으로 형성되어 있다. 그리고, 각 슬롯(11a)내에는 6개의 슬롯 수납부(42)가 장방형 단면의 길이방향을 경방향으로 일치시켜서 일렬로 배열되어 있다.

여기서, 최내주층에 위치하는 슬롯 수납부(42a)의 내주측 단면이 원호상으로 성형되고, 최외주층에 위치하는 슬롯 수납부(42b)의 외주측 단면이 원호상으로 성형되어 있다. 즉, 최내주층 및 최외주층에 위치하는 슬롯 수납부(42a),(42b)가 포환상으로 성형되어 있다.

또, 다른 구성은 상기 실시의 형태 7과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 10에 의하면, 최외주층에 위치하는 슬롯 수납부(42b)가 포환상으로 성형되어 있으므로 권선 어셈블리(57)을 적층철심(58)의 슬롯(58a),(11a)에 경방향의 내측에서 장착할 때에 권선 어셈블리(57)를 원활하게 삽입할 수가 있다.또, 슬롯 수납부(42b)의 선단부와 슬롯(58a)의 측벽면과의 마찰에 기인하는 절연피막(14)의 손상이 억제되고, 절연성이 향상된다.

또, 최내주층에 위치하는 슬롯 수납부(42a)가 포환상으로 성형되어 있으므로 적층철심(58)을 환상으로 구부릴 때에 적층철심(58)의 티스부(58b),(11b)의 날밑부 (58c),(11c)와 슬롯 수납부(42a)와의 간섭이 억제된다. 이로써, 슬롯 수납부(42a)의 선단부와 티스부(58b)의 날밑부(58c)와의 간섭에 기인하는 절연피막(14)의 손상이 억제되고, 절연성이 향상된다.

여기서, 슬롯 수납부(42a),(42b)의 형성은 도 25에 표시된 바와 같이 한쌍의 직선부(56a)가 제 2 프레스홈(48b)의 저부에 당접한 후, 직선부(56a)의 제 2 프레스홈(48b)의 저부와의 당접면이 평탄해지기 전에 프레스봉(49a)에 의한 압압을 정지함으로서 형성할 수가 있다.

또, 슬롯 수납부(42a)는 그 내주측 단면 전체를 원호상으로 형성할 필요는 없고, 적어도 슬롯 수납부(42a)의 내주측 각부의 곡률반경이 외주측 각부의 곡률 반경보다 크게 형성되어 있으면 된다. 마찬가지로, 슬롯 수납부(42b)는 그 외주측 단면 전체를 원호상으로 형성할 필요가 없고 적어도 슬롯 수납부(42b)의 외주측 각부의 곡률반경이 내주측 각부의 곡률반경보다 크게 형성되어 있으면 된다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는 슬롯 수납부를 원형 단면을 갖는 연결부에 의해 접속하는 것으로 하고 있으나, 연결부의 단면 형상은 원형 단면에 한정되는 것은 아니고, 비편평한 단면형상이면 된다. 여기서, 비편평한 단면형상이라는 것은 전방위에 걸쳐 경이 대략 같은 단면이고, 원형, 정방형, 정다각형 등의 단면형상이다. 또, 슬롯 수납부는 편평한 단면 형상이면 되고, 장방형, 레이스트렉상, 포환상 등의 단면형상이 사용된다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로 아래에 기재하는 바와 같은 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 다수의 슬롯이 형성된 고정자 철심과 절연피막이 피복된 도체선을 상기 슬롯에 권장해서 형성된 고정자 권선을 갖는 차량용 교류발전기의 고정자에 있어서,

상기 고정자 권선은 상기 다수의 슬롯에 2n개 (n: 정수)씩 수납되고, 각각 편평한 단면형상으로 형성되고, 평탄면을 이 슬롯의 측벽면에 밀접시켜서 각 슬롯내에 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나란히 해서 배열된 슬롯 수납부와, 소정 슬롯수 떨어진 슬롯쌍의 각각에서, 상기 고정자 철심의 축방향의 제 1 단면측에서 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 비편평한 단면을 갖는 연속 도체선에 의해 직렬로 접속되는 n개의 제 1 코일엔드와, 상기 소정 슬롯수 떨어진 슬롯쌍의 각각에서, 상기 고정자 철심의 축방향의 제 2 단면측에서 상기 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬 접속하는 n개의 제 2 코일엔드를 구비하고,

상기 고정자 철심의 제 1 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬에 접속하는 n개의 상기 제1 코일엔드가 주방향으로 1슬롯 피치로 배열되어서 제 1 코일엔드군을 구성하고, 상기 고정자 철심의 제 2 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬에 접속하는 n개의 상기 코일엔드가 주방향으로 1슬롯 피치로 배열되어 제 2 코일엔드군을 구성하고 있으므로 차량용 교류발전기의 소형 고출력화를 실현할 수 있는 동시에 절연성을 향상할 수 있는 차량용 교류발전기의 고정자가 얻어진다.

또, 상기 제 2 코일엔드가 비편평한 단면을 갖는 연속 도체선에 의해 형성되어 있으므로 제 2 코일엔드끼리의 접촉에 의한 절연피막의 손상이 억제되고, 또 절연성이 향상된다.

또, 상기 비편평한 단면을 갖는 코일엔드의 단면적이 상기 슬롯 수납부의 단면적보다 차량용 교류발전기의 고정자가 크므로 차량용 교류발전기에 탑재했을 때 코일엔드에서의 발열량이 억제되고, 냉각팬을 작게할 수 있다.

또, 상기 슬롯내의 최외번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부는 경방향의 외측의 각부의 곡률반경이 경방향의 내측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있으므로 도체선을 슬롯에 권장할 때에 도체선과 슬롯과의 간섭이 억제되고, 절연피막의 손상이 억제되고, 절연성이 향상된다.

또, 상기 슬롯내의 최내번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부는 경방향의 내측의 각부의 곡률반경이 경방향의 외측의 각부의 곡률반경보다 단면형상으로 형성되어 있으므로 티스선단의 날밑부와 슬롯 수납부와의 간섭에 기인하는 절연피막의 손상이 억제되고, 절연성이 향상된다.

또, 상기 슬롯 수납부는 상기 슬롯의 측벽면에 밀접하는 상기 평탄면의 절연피막이 경방향의 외측 및 내측의 부위의 절연피막보다 얇게 형성되어 있으므로 슬롯 수납부에서의 발열이 큰 방열면적을 갖는 고정자 철심에 신속하게 전달되어서 고정자 철심의 표면에서 방열되고, 고정자 권선의 온도향상이 억제된다.

또, 상기 슬롯 수납부는 절연피막이 2층으로 피복되어 있으므로 슬롯 수납부의 절연피막의 손상이 억제되어 절연성이 향상된다.

또, 상기 절연피막은 밀착성 강화수지로 된 하층 절연막과 내열성 수지로 된 상층 절연피막으로 구성되어 있으므로 구부림에 기인하는 절연피막의 손상이 억제되고, 또, 고정자 권선에서의 발열에 기인하는 절연피막의 연화가 억제되고, 우수한 절연성이 얻어진다.

또, 상기 제 1 및 제 2 코일엔드군은 상기 제 1 및 제 2의 코일엔드가 상기 슬롯 수납부로부터의 상승부와 정상부 사이에 위치하는 상기 고정자 철심의 축방향에 대해 경사하는 사행부를 주방향으로 접촉시켜서 배열되어 구성되어 있으므로 제 1 및 제 2 코일엔드군의 고정자 철심의 단면으로부터의 연출량이 적어지고, 차량용 교류발전기에 탑재했을 때에 제 1 및 제 2 코일엔드군에서의 통풍저항을 작게 할 수 있다.

또, 상기 슬롯수납부가 비편평한 단면을 갖는 코일엔드에서의 상기 고정자 철심의 축방향에 대해 경사하는 상기 슬롯 수납부로부터의 상승부와 정상부 사이에 위치하는 사행부보다 높은 경도를 갖도록 형성되어 있으므로 코일엔드의 사행부가 변형하기 쉬워지고, 코일엔드끼리가 간섭해도 절연피막의 손상이 생기기 힘들고,절연성이 향상된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 코일엔드군의 한쪽에서 연출하는 상기 고정자 권선의 인출선이 원형 단면을 갖도록 형성되어 있으므로 인출선과 정류기와의 접속작업이 쉬워진다.

또, 직선부가 연결부에 의해 연결되어서 소정 슬롯 피치로 배열되고, 또, 인접하는 이 직선부가 이 연결부에 의해 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 밀려진 패턴으로 형성되고, 절연피막이 피복된 비편평한 단면형상을 갖는 2개의 도체선을 서로 상기 소정 슬롯 피치 미루어서 이 직선부를 겹쳐서 배열해서되는 도체선 쌍에 1슬롯 피치씩 밀려서 상기 슬롯 피치와, 같은 쌍 배열되어서 구성된 띠 모양의 권선유닛을 제작하는 공정과, 상기 권선유닛의 직선부를 편평한 단면 형상으로 프레스해서 권선 어셈블리를 제작하는 공정과, 상기 권선 어셈블리의 직선부를 직방체의 적층철심의 슬롯 개구측에서 삽입해서 이 권선 어셈블리를 이 적층철심에 장착하는 공정과, 상기 권선 어셈블리가 장착된 상기 적층철심을 환상으로 구부려 이 적층철심의 단면끼리를 맞대이고 이 적층철심의 단면끼리를 용접 일체화하는 공정을 구비하였으므로 고정자 철심의 단면에서의 접합장소가 현저히 삭감되고, 생산성이 우수한 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법이 얻어진다.

또, 상기 권선 어셈블리의 제작공정에서, 상기 직선부의 폭 이상의 홈폭을 갖는 제 1 프레스홈과, 상기 직선부의 폭보다 좁은 홈폭을 소유하고, 제 1 프레스홈에 연속해서 홈 깊이방향으로 연설된 제 1 프레스홈을 구비한 금형을 사용하고, 상기 권선유닛의 직선부를 상기 제 1 프레스홈내에 수납한 후 상기 제 1 프레스홈측에서 이 직선부를 압압해서 이 직선부를 상기 제 2 프레스홈내에 압입하고, 이 직선부를 편평한 단면형상으로 변형시킴으로 권선유닛의 금형에의 세트가 간편해지고, 프레스 작업성이 향상되는 동시에 직선부를 간이하게 편평한 단면형상으로 변형할 수가 있다.

또, 상기 적층철심에 장착되어 있는 상기 권선 어셈블리에서, 상기 슬롯내의 슬롯 깊이방향의 최심위치에 수납되어 있는 상기 직선부는 술롯 저부측의 각부의 곡률반경이 슬롯 개구측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있으므로 권선 어셈블리를 적층철심에 원활하게 장착할 수 있고, 직선부와 슬롯과의 간섭에 기인하는 절연피막의 손상이 억제되고, 절연성이 향상된다.

또, 상기 적층철심에 장착되어 있는 상기 권선 어셈블리에서, 상기 슬롯내의 슬롯 깊이방향의 최고로 낮은 위치에 수납되어 있는 상기 직선부는 슬롯 개구측의 각부의 곡률반경이 슬롯 저부측의 각부의 곡률반경보다 큰 단면형상으로 형성되어 있으므로 적층철심을 환상으로 구부릴 때 적층철심의 티스부 선단의 날밑부와, 직선부의 간섭이 억제되고, 날밑부와 직선부와의 간섭에 기인하는 절연피막의 손상이 억제되고, 절연성이 향상된다.

또, 상기 권선 어셈블리의 제작공정에서, 상기 권선유닛의 모든 직선부를 일괄해서 프레스 성형하도록 하였으므로 제품공정이 간략화되고, 제조시간을 단축할 수 있다.

또, 상기 권선 어셈블리의 제작공정에서, 다수의 상기 권선유닛의 모든 직선부를 일괄해서 프레스 성형하도록 하였으므로 제조공정이 더욱 간략화되어 제조시간을 단축할 수 있다.

또, 상기 권선 어셈블리의 직선부에 제 2 절연피막을 도포 형성하는 공정을 가지므로 직선부의 프레스 성형시에 절연수지에 크랙이 발생해도 제 2 절연피막에 의해 이 크랙이 막히고, 절연성이 향상된다.

또, 상기 절연피막이 밀착성 강화수지이고, 상기 제 2 절연피막이 내열성 수지이므로 직선부의 프레스 성형시의 절연피막의 크랙발생이 억제되고, 또, 고정자 권선에서의 발열에 기인하는 제 2 절연피막의 연화가 억제되고, 절연성이 향상된다.

Claims (3)

1. 다수의 슬롯이 형성된 고정자 철심과, 절연피막이 피복된 도체선을 상기 슬롯에 권장해서 형성된 고정자 권선을 갖는 차량용 교류발전기의 고정자에서,

   상기 고정자 권선은 상기 다수의 슬롯에 2n개(n: 정수)씩 수납되어서 각각 편평한 단면형상으로 형성되고, 평탄면을 이 슬롯의 측벽면에 밀접시켜서 각 슬롯내에 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나란히 해서 배열된 슬롯 수납부와, 소정 슬롯수 떨어진 슬롯쌍의 각각에서, 상기 고정자 철심의 축방향의 제 1 단면측에서 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 비편평한 단면을 갖는 연속 도체선에 의해 직렬로 접속하는 n개의 제 1 코일엔드와, 상기 소정 슬롯수 떨어진 슬롯쌍의 각각에서, 상기 고정자 철심의 축방향의 제 2 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬 접속하는 n개의 제 2 코일엔드를 구비하고,

   상기 고정자 철심의 제 1 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬로 접속하는 n개의 상기 제 1 코일엔드가 주방향으로 1슬롯 피치로 배열되어서 제 1 코일엔드군을 구성하고, 상기 고정자 철심의 제 2 단면측에서 상기 양 슬롯내의 슬롯 깊이방향에 관해 다른 번지에 수납되어 있는 상기 슬롯 수납부를 직렬에 접속하는 n개의 상기 제 2 코일엔드가 주방향으로 1슬롯 피치로 배열되어 제 2 코일엔드군을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 고정자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비편평한 단면을 갖는 코일엔드의 단면적이 상기 슬롯 수납부의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 고정자.
3. 직선부가 연결부에 의해 연결되어 소정 슬롯 피치로 배열되고, 또, 인접한 이 직선부가 이 연결부에 의해 슬롯 깊이방향으로 내층과 외층을 교호로 채택하도록 밀린 패턴에 형성되고, 절연피막이 피복된 비편평한 단면형상을 갖는 2개의 도체선을 서로 상기 소정 슬롯 피치 밀려서 이 직선부를 겹쳐서 배열한 도체선 쌍이 1슬롯 피치씩 밀려서 상기 소정 슬롯수와 같은 수 쌍 배열되어서 구성된 띠 모양의 권선유닛을 제작하는 공정과, 상기 권선유닛에 직선부를 편평한 단면형상으로 프레스 성형해서 권선 어셈블리를 제작하는 공정과, 상기 권선 어셈블리의 직선부를 직방체의 적층철심의 슬롯에 슬롯 개구측에서 삽입해서 이 권선 어셈블리를 이 적층철심에 장착하는 공정과, 상기 권선 어셈블리가 장착된 상기 적층철심을 환상으로 구부려 이 적층철심의 단면끼리를 맞추어서 이 적층철심의 단면끼리를 용접 일체화 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 고정자의 제조방법.