WO2005117237A1 - 車両用交流発電機 - Google Patents

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stator
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Toshiaki Kashihara
Kazunori Tanaka
Syuichi Tamura
Yukiyoshi Ohnishi
Yoshikazu Ohta
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • Y10T29/49073Electromagnet, transformer or inductor by assembling coil and core

Definitions

  • the present invention relates to, for example, an AC generator driven on a daily basis by an internal combustion engine, and particularly to a stator structure of a vehicle AC generator mounted on a passenger car, a truck, or the like.
  • stator electric conductor is generally composed of a conductor with a film, and that the insulating layer significantly impairs the heat dissipation of the electric conductor.
  • An automotive alternator according to the present invention includes: a rotor having a field winding; a stator having a stator core opposed to the rotor and an electric conductor wound around the stator core;
  • the stator core is composed of a laminated core having a plurality of slots each extending in the axial direction.
  • the conductor includes a storage portion located in the slot and a crossover portion connecting the storage portions to each other on the shaft end side of the stator core, and is a conductor of the storage portion located in the slot.
  • the cross-sectional shape is substantially rectangular, and the cross-sectional shape of the electric conductor at the crossover portion is substantially circular. At least the long side of the electric conductor in the storage portion located in the slot The absolute thickness of the part Ri Ru der which the thin features and a lower child.
  • the electric conductor in the storage portion located in the slot has a substantially rectangular cross section and the thickness of the insulating layer is reduced, so that the heat generated by the electric conductor is reduced by the laminated core.
  • the insulation layer has been increased in thickness.Thus, the insulation between the coils can be secured without providing unnecessary space between the coils. Reducing the axial height of the crossover portion has the effect of protecting the electric conductor portion of the crossover portion from external water and the like and increasing the corrosion resistance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a stator of the automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the slot state of the stator winding in the stator of the automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a winding for one phase in the stator of the automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a main part of a winding for one phase in the stator of the automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a state where a slot of a stator winding is housed in a stator of a vehicle alternator according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a state where a slot of a stator winding is stored in a stator of an automotive alternator according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view of a front bracket of an automotive alternator according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 17 shows the results of actual measurement of a low-order component of the cogging torque when manufactured by positioning at the butting portion of the articulated iron core according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an outer structure of a rotor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating a process for manufacturing a stator of an automotive alternator according to Embodiment 5 of the present invention.
  • this vehicle alternator 20 is composed of a front bowl 21 and a rear bracket 22 each made of a substantially bowl-shaped aluminum heat-resistant and good heat conductive material. , A housing 23, a shaft 26 provided inside the housing 23 and having a pulley 24 fixed at one end thereof, and a rundle type rotor 27 fixed to the shaft 26.
  • the fan 25 fixed to both ends of the rotor 27 in the axial direction and the rotor 27
  • a stator 40 fixed to the housing 23 so as to perform the same operation
  • a slip ring 28 fixed to the other end of the shaft 26 to supply current to the rotor 27, and a A pair of brushes 29 sliding on the surface of the bearing 28, a brush holder 30 accommodating the brushes 29, and an electrical connection to the stator 40.
  • a rectifier 31 that rectifies the AC voltage and a regulator 32 that is fitted to the brush holder 30 and adjusts the magnitude of the AC voltage generated by the stator 40.
  • the rotor 27 is provided with a field winding 33 for generating a magnetic flux by flowing a current, and a pair of pole cores provided so as to cover the field winding 33, and a magnetic pole is formed by the magnetic flux. 3 4 and 3 5 are provided.
  • the pair of pole cores 34, 35 are made of iron, and the claw-shaped magnetic poles 34a, 35a, each of which has an outermost diameter of approximately trapezoidal shape, are formed at circumferentially equiangular pitches on the outer peripheral edge.
  • the claw-shaped magnetic poles 34 a and 35 a are fixed to the shaft 26 so as to face each other so as to engage with each other.
  • the stator 40 includes a cylindrical stator core 41 formed by laminating magnetic steel layers, and a stator winding wire 42 wound around the stator core 41.
  • the stator 40 is mounted on the front bracket 2 so that a uniform air gap is formed between the outer peripheral surfaces of the claw-shaped magnetic poles 34 a and 35 a and the inner peripheral surface of the stator core 41. It is sandwiched between 1 and rear bracket 2 2.
  • the front bracket 21 has an air supply hole 36 and an exhaust hole 37
  • the rear bracket 22 has an air supply hole 38 and an exhaust hole 39.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a stator of the automotive alternator
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a stator winding state of the stator of the automotive alternator
  • FIG. The figure is a perspective view showing the winding of one phase in the stator of the automotive alternator
  • FIG. 5 is an enlarged view showing the main part of the winding of one phase in the stator of the automotive alternator.
  • the stator core 41 A is formed by laminating and integrating magnetic steel sheets pressed into a predetermined shape into a cylindrical shape. At a substantially equal angular pitch in the circumferential direction.
  • 72 slots are provided so that a stator winding 42A consisting of two three-phase AC windings is obtained.
  • 4 1 c is provided on the stator core 4 1 A.
  • the stator winding 42 A is formed by shifting the slot 41 c to be mounted by one slot at a time by one slot, and windings for three phases 43 A mounted on the stator core 41 A. Is provided.
  • Each of the three-phase distribution windings 43A is AC-connected, for example, Y-connected to form two three-phase AC windings.
  • each winding 43A is formed by a single conductor wire 44 made of a copper wire material coated with an insulating film, and a slot 4 for every six slots. Wrap 5 turns in one circumferential direction on 1c, then 5 slots in every 6 slots, then 4 turns in 5c on the other side in the circumferential direction in 1c, each slot It consists of all sections with the same number of inner conductors.
  • the cross-sectional shape of the conductor wire 44 is formed into a substantially rectangular cross-section in the slot storage portion 44a stored in the slot 41c.
  • the insulating film 45 on the longer side is formed thinner than the transition part (coil end) 44b.
  • the coil end portion 44b connecting the slot storage portion 44a on the shaft end side of the stator core 41A has a circular cross section.
  • the insulating film in this portion is formed to be thicker than at least the long side portion of the slot housing portion 44a.
  • each slot 41c is provided with a slot storage portion 44a of the conductor wire 44 via an insulating paper 46 in a circumferential direction along a longitudinal direction (long side) of a substantially rectangular cross section. Facing each other and in close proximity to each other in a row in the radial direction. Is stored.
  • the slot storage portion 44a is configured such that the long side of the substantially rectangular cross section of the slot storage portion 44a is larger than the gap 41e (slot opening) between the flange portions 41d. Line 4 4 prevents dropping out of the slot.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a main part of the one-phase winding, and shows an example in which six distribution windings 43A are arranged in one row.
  • three corrugated slot housings 44a1 are housed on one side of the shaft end of the stator core 41A of the slot 6 pitches apart on one side in the circumferential direction.
  • the other three slot-shaped slot storage portions 44a2 are stored at the other side in the circumferential direction at six pitch intervals. It is composed.
  • the slot opening passage portion 44d (see FIG. 5) following the slot storage portion 44a is formed to have a flat cross section, and its major axis direction is the slot storage portion 44a.
  • the cross section is orthogonal to the longitudinal direction of the substantially rectangular shape, and the length of the cross section in the short axis direction is smaller than the gap between the flanges 41 d.
  • the density of the electric conductor in the storage portion is improved by storing the slot storage portion 44 a of the conductor wire 44 without any gap in the radial direction in the slot 41 c. And the heat generated by the electric conductor can be efficiently transmitted to the laminated core and the housing.
  • a round cross-section conductor with an insulating film is formed into a substantially rectangular cross-section by a rolling roller or the like before being inserted into the slot 41c.
  • the insulating film on the rolled surface In other words, the flat insulating film is thinly extended, but the insulating film on the surface that is not rolled, that is, the arc surface insulating film has the insulating film thickness of the above-mentioned circular cross-section coated wire, and the flat insulating film has the arc surface insulating property. It is formed thinner than the film.
  • the cross section of the arc surface insulation film of about 50 m and the flat part insulation film of about 4 O wm is a track. (Oval) shaped electric wires are formed.
  • the insulation film is thinner in the radial direction and the insulating film layer is thinner, the amount of heat generated by the armature winding generated by power generation is efficiently generated on the outer peripheral side of the laminated core located in the radial direction. The heat is dissipated, and the output and efficiency of the generator are improved by the synergistic effect of the space occupancy rate of the slot and the heat conduction.
  • a housing 23 is formed on the outer peripheral portion to protect the crossover portion (coil end) 44b.
  • exhaust holes 37 and 39 for discharging cooling air are provided near the transition (coil end) 44b. Therefore, as described above, the transition portion 44b can maintain the thickness of the insulating layer thick, so that insulation between the coils can be ensured without providing an unnecessary space between the coils.
  • the height of the transition portion 44b in the axial direction can be reduced, the length of the electric conductor can be reduced, and the output and efficiency of the generator can be improved and the size can be reduced.
  • the transition portion 44b increases the thickness of the insulating layer, and the electric conductor portion of the transition portion This protects the three-phase coil from electric erosion or between the coil and the housing.
  • the slot storing portion 44a of the winding unit is inserted in the radial direction before being inserted into the slot 41c.
  • reference numeral 47 denotes an insulating resin impregnated to form the above winding unit.
  • the electric conductor of the slot storage section 44a Can be accommodated in the slot 41c in the circumferential direction without any gaps. Therefore, in this case, too, the above-mentioned electrical part is formed at the portion where the circumferential direction where the insulating film layer is thin is long.
  • the conductors densely in the radial direction, the density of the electric conductor in the slot 41c can be further improved, and the heat generated by the electric conductor can be efficiently conducted to the laminated core and the housing. Therefore, the output and efficiency of the generator can be further improved.
  • the radial direction is changed to the long side.
  • they are formed in a substantially rectangular cross section having a short side in the circumferential direction, and are arranged closely in a line in the radial direction.
  • the insulating coating layer is thinner in the portion having the longer side in the radial direction, a larger heat transfer surface is secured in the portion having the longer side in the radial direction and both ends of the teeth of the laminated core. Therefore, the calorific value of the armature winding generated by the power generation passes through both ends of the teeth of the laminated core located in the circumferential direction and is efficiently radiated to the outer peripheral side of the laminated core. The output and efficiency of the generator can be improved. In addition, by interposing an insulating member between the thin portion of the insulating coating and both end portions of the tooth portion, the insulation between the electric conductor portion and the iron core is improved.
  • the calorific value of the armature winding is reduced by the laminated core positioned in the radial direction.
  • the heat is also efficiently dissipated to the outer periphery of the core, and the insulation between the electric conductor and the iron core is improved.
  • Embodiment 4 is a modification of the vehicle alternator according to Embodiments 1 to 3.
  • a plurality of exhaust holes and a plurality of exhaust holes are provided on the outer periphery of the bracket to promote a thermal effect, and a fan provided on a rotor is provided with a plurality of fan blades.
  • FIG. 8 is a front view of the front bracket
  • FIG. 9 is a perspective view showing an outer structure of the rotor.
  • reference numeral 61 denotes a plurality of exhaust hole ribs which are received on the outer peripheral portion of the front bracket 21.
  • An exhaust hole 37 is formed between the exhaust hole ribs 61.
  • a plurality of air supply hole ribs 62 and air supply holes 36 are formed between the ribs 62 on the axial center side of the front bracket 21.
  • the cooling air sucked in the axial direction from the intake holes 36 on the front bracket 22 flows through the space between the intake hole ribs 62.
  • the stator winding 42 is bent in the centrifugal direction, cools the front end of the stator winding 42, and is exhausted to the outside air from the exhaust hole 37 between the exhaust hole ribs 61.
  • the fan 25 uses a centrifugal fan 25 having a plurality of fan blades 55, so that air flows into the fan blade 55 and is bent at a right angle.
  • Coil since it has a role as a cooling fin that dissipates the heat transmitted to the stator 40 force, the front, and the rear brackets 1 and 2. The heat generated is more efficiently dissipated, and the output and efficiency of the generator are improved.
  • Embodiment 5 describes an effective method for arranging the slot housing portion 44a of the electric conductor in the slot 41c. That is, in order to accommodate the above-mentioned winding units formed in a substantially rectangular cross-section and closely arranged in the slot 41c without any gaps, see Japanese Patent No. 3407076 (Patent The method of manufacturing a vehicle alternator already known in [2] can be used.
  • FIG. 10 is a process cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the stator of the automotive alternator.
  • a predetermined number of cold-rolled steel plates (SPCC materials) with trapezoidal slots formed at a predetermined pitch (30 ° in electrical angle) are laminated, and the outer periphery is laser-welded to form a rectangular parallelepiped.
  • SPCC materials cold-rolled steel plates
  • the outer periphery is laser-welded to form a rectangular parallelepiped.
  • an iron core is made.
  • an insulator 65 is installed in the slot 41c of the iron core 36, and each of the two wire groups 42A and 42B is mounted. Insert the straight part into each slot 41c and push it in.
  • FIG. 10 (b) the two wire groups 42A and 42B are attached to the iron core 41A.
  • the slot portion of the belt-shaped iron core is widened in advance so as to improve the insertability of the wire, there is no damage to the wire at the time of insertion, and the inside of the slot is further improved.
  • the insulating material between the storage cores can be made thinner, and a very high space factor can be obtained, and at the same time, when the cores are rolled up, the cores are expanded to improve the insertion of the wires.
  • the gap between the core and the electrical conductor is eliminated, and the core can be in close contact with the insulating member interposed between the core and the electrical conductor. Heat is efficiently radiated to the outer peripheral side of the laminated iron core via both ends of the toothed portion.
  • Another advantage is that high insulation can be obtained without damaging the thin insulating film at the part where the flat section of the electric conductor is formed.

Abstract

スロット内に位置する収納部での電気導体の絶縁層厚さを薄くし、電気導体の金属部を大きく確保するとともに、スロット内に位置する収納部での電気導体の密度を高め、電気導体の発熱を積層鉄心とハウジングへ効率よく伝導させ、かつ、渡り部は逆に絶縁層厚さを厚くし、不必要なコイル間の空間を配設しなくとも、コイル間の絶縁性を確保するとともに、外部の被水等から鉄心から軸方向に露出している渡り部の電気導体部を保護し、耐電食性を高めるようにした。

Description

車両用交流発電機
技術分野
本発明は例えば内燃機関に日よ一 り駆動される交流発電機に関し、 特に 乗用車、 トラ ック等に搭載される車両用交流発電機の固定子構造に関 する。
背景技術
近年、車両用交流発電機においては、小型高出力化あるいは絶縁性 - 耐電食性の向上が益々要求されてきてお り 、 それを達成するために 種々の改良が提案されている。 発電能力の向上については、 例えば特 開平 1 1 — 1 6 4 5 0 5公報に見られるよ うに、 電気導体の渡り部に おいて、 電気導体のそれぞれを空間的に離間し、 且つ、 その絶縁層厚 さは前記スロ ッ ト內に位置する収納部での絶縁層厚さよ り薄く したこ とによ り、 電気導体の渡り部の冷却性を向上させ、 発電機の出力、 効 率を向上しょ う とするものが提案されている。
また、 従来一般に固定子電気導体は皮膜付導体で構成され、 この絶 縁層が電気導体の放熱性を著しく妨げているこ とは良く知られていた。 しかし、 これら絶縁層を廃止したり、 単に薄くするこ とは、 絶縁性の 低下を招く ため実用上不可能であった。
発明の開示
この発明は、 上記問題点に鑑み、 電気導体のそれぞれを空間的に離 間しなく と も、 コイル間の絶縁性を確保し、 小型高出力化あるいは絶 縁性 ■ 耐電食性の向上を図るこ とができる車両用交流発電機を提供す ることにある。 この発明の車両用交流発電機は、 界磁卷線を有する回転子と、 前記 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卷回された 電気導体を有する固定子と、 上記回転子と固定子とを支持するハウジ ングとを備えた車両用交流発電機において、 前記固定子鉄心はそれぞ れ軸方向に延びる複数個のス ロ ッ トを有する積層鉄心からなり、 前記 電気導体は前記ス ロ ツ ト内に位置する収納部と この収納部同士を固定 子鉄心の軸端側で連結する渡り部とからなり、 上記ス ロ ッ ト内に位置 する収納部の電気導体の断面形状を実質的に長方形とする と共に上記 渡り部での前記電気導体の断面形状を実質的に円形と し、 前記ス ロ ッ ト内に位置する収納部での電気導体の少なく と も長辺部分の絶緣層厚 さを前記渡り部の絶縁層厚さよ り薄く したこ とを特徴とするものであ る。
この発明に係る車両用交流発電機は、 ス ロ ッ ト内に位置する収納部 での電気導体を断面略長方形と し且つその絶縁層厚さを薄く して、 電 気導体の発熱を積層鉄心とハウジングへ効率よく伝導させる と と もに、 渡り部は逆に絶縁層厚さを厚く したので、 不必要なコイル間の空間を 配設しなく とも、 コイル'間の絶縁性を確保し、 渡り部の軸方向高さを 低くすると と もに、 外部の被水等から渡り部の電気導体部を保護し、 耐電食性が高めるこ とができる効果を有する。
図面の簡単な説明 .
第 1図は、 この発明の実施の形態 1 に係る車両用交流発電機の構成を 示す断面図である。
第 2図は、 この発明の実施の形態 1 に係る車両用交流発電機の固定子 を示す斜視図である。
第 3図は、 この発明の実施の形態 1 に係る車両用交流発電機の固定子 における固定子卷線のス ロ ッ ト収納状態を示す一部断面図である。 第 4図は、 この発明の実施の形態 1に係る車両用交流発電機の固定子 における 1相分の卷線を示す斜視図である。
第 5図は、 この発明の実施の形態 1に係る車両用交流発電機の固定子 における 1相分の卷線の要部を示す拡大図である。
第 6図は、 この発明の実施の形態 2に係る車両用交流発電機の固定子 における固定子卷線のス口 ッ ト収納状態を示す一部断面図である。 第 7図は、 この発明の実施の形態 3に係る車両用交流発電機の固定子 における固定子卷線のス口 ッ ト収納状態を示す一部断面図である。 第 8図は、 この発明の実施の形態 4に係る車両用交流発電機のフ口ン トブラケッ トを前面から見た図である。 り本発明に係る実施の形態 5 における関節型鉄心の突き合せ部で位置決めして製造した場合のコギ ング トルクの低次成分の実測結果を示すものである。
第 9図は、 この発明の実施の形態 4に係る回転子の外形構造を示す斜 視図である。
第 1 0図は、 この発明の実施の形態 5に係る車両用交流発電機の固定 子の製造工程を説明する工程断面図である。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 .
本発明の実施の形態 1 による車両用交流発電機を第 1図に基づいて 説明する。
この車両用交流発電機 2 0は、 第 1図に示されるように、 それぞれ略 椀形状の熱伝導性良好なアルミ製のフロ ン トブラケッ ト 2 1およびリ ャブラケッ ト 2 2力 ら構成されたノ、ゥジング 2 3 と、 このノヽゥジング 2 3内に設けられ、一端部にプーリ 2 4が固定されたシャフ ト 2 6 と、 このシャフ ト 2 6 に固定されたラン ドル型の回転子 2 7 と、 この回転 子 2 7の軸方向両端部に固定されたフアン 2 5 と、 回転子 2 7を包囲 するよ うにハウジング 2 3に固定された固定子 4 0 と、 上記シャフ ト 2 6の他端部に固定されて回転子 2 7 に電流を供給するス リ ップリ ン グ 2 8 と、ス リ ップリ ング 2 8の表面に摺動する一対のブラシ 2 9 と、 このブラシ 2 9 を収納するブラシホルダ 3 0 と、 固定子 4 0 に電気的 に接続され、固定子 4 0で生じた交流を直流に整流する整流器 3 1 と、 ブラシホルダ 3 0に嵌着されて、 固定子 4 0で生じた交流電圧の大き さを調整する レギユ レータ 3 2 とを備えている。
回転子 2 7は、 電流を流して磁束を発生する界磁卷線 3 3 と、 この 界磁卷線 3 3 を覆う よ う に設けられ、 その磁束によつて磁極が形成さ れる一対のポールコア 3 4、 3 5 とを備えている。 そして、 一対のポ ールコア 3 4、 3 5は、 鉄製で、 それぞれ最外径面形状を略台形形状 とする爪状磁極 3 4 a、 3 5 aが外周縁部に周方向に等角ピツチで突 設されており、 これらの爪状磁極 3 4 a 、 3 5 a を嚙み合わせるよ う に対向させてシャフ ト 2 6 に固着されている。 固定子 4 0は、 磁性鋼 扳を積層してなる円筒状の固定子鉄心 4 1 と、 固定子鉄心 4 1 に卷装 された固定子卷線 4 2 とから構成されている。そして、固定子 4 0は、 爪状磁極 3 4 a 、 3 5 a の外周面と固定子鉄心 4 1 の内周面との間に 均一なエアギヤ ップを形成するよ う にフロン トブラケッ ト 2 1 と リ ャ ブラケッ ト 2 2 とに挟持されている。
また、フロン トブラケッ ト 2 1 には給気孔 3 6 と排気孔 3 7を有し、 リャブラケッ ト 2 2には給気孔 3 8 と排気孔 3 9 を有している。
第 2図は車両用交流発電機の固定子を示す斜視図、 第 3図は車両用 交流発電機の固定子における固定子卷線のス口 ッ ト収納状態を示す一 部断面図、 第 4図は車両用交流発電機の固定子における 1相分の卷線 を示す斜視図、 第 5図は車両用交流発電機の固定子における 1相分の 卷線の要部を示す拡大図である。 第 2図において、 固定子鉄心 4 1 Aは、 所定形状にプレス加工され た磁性鋼板を積層一体化して円筒状に作製されたもので、 ス ロ ッ ト 4 1 cが毎極毎相当たり 2の割合で周方向にほぼ等角ピッチで形成され ている。 つま り、 回転子 2 7の 1 2個の爪状磁極に対して、 2つの 3 相交流卷線からなる固定子巻線 4 2 Aが得られるよ う に、 7 2個のス ロ ッ ト 4 1 c が固定子鉄心 4 1 Aに設けられてレ、る。
一方、 固定子卷線 4 2 Aは、 装着されるス ロ ッ ト 4 1 c を 1 ス ロ ッ トづつずら して固定子鉄心 4 1 Aに装着された 6相分の巻線 4 3 Aを 備えている。 そして、 それぞれ 3相分の振り分け卷線 4 3 Aが交流結 線、 例えば Y結線されて 2つの 3相交流卷線を構成している。 各卷線 4 3 Aは、 第 4図に示されるよ う に、 絶縁被膜が被覆された銅線材か らなる 1本の導体線 4 4を、 6 ス ロ ッ ト毎のス ロ ッ ト 4 1 c に周方向 一側に波状に 5 ターン卷回し、 引き続いて 6 ス ロ ッ ト毎のス ロ ッ ト 4 1 c に周方向他側に波状に 5 ターン卷回して、 各ス ロ ッ ト内導体数を 全て同一と した全節卷で構成されている。
そして、 第 3図に示されるよ う に、 導体線 4 4の断面形状は、 ス ロ ッ ト 4 1 c 内に収納されているス ロ ッ ト収納部 4 4 a において断面略 長方形に成形され、 その長辺部分の絶縁皮膜 4 5は渡り部 (コイルェ ンド) 4 4 b よ り薄く形成されている。 これに対し、 固定子鉄心 4 1 Aの軸端側で上記ス ロ ッ ト収納部 4 4 a を連結しているコイルェン ド 部 4 4 bは断面円形に形成されている。 そしてこの部分の絶縁皮膜は 上記ス口 ッ ト収納部 4 4 a の少なく と も長辺部分の絶縁皮膜よ り厚く 形成されている。
また、 各ス ロ ッ ト 4 1 c には、 絶縁紙 4 6 を介して導体線 4 4 のス ロ ッ ト収納部 4 4 a が、 断面略長方形の長手方向 (長辺) を周方向に 向けて、 かつ、 互いに密接して径方向に 1列に並んで 1 0層に配列し て収納されている。 ここで、 スロ ッ ト収納部 4 4 a の断面略長方形の 長辺長さが鍔部 4 1 d間の隙間 4 1 e (スロ ッ ト開口) よ り大き く なる よ う に構成され、 導体線 4 4がス ロ ッ トから脱落しないよ う にしてい る。
第 5図は上記 1相分の卷線の要部拡大図を示し、 6本の振り分け巻 線 4 3 Aを 1列に配列した例を示している。 すなわち、 周方向一側に 6 ピツチ離れたスロ ッ トの固定子鉄心 4 1 Aの軸端一側に、 波型に成 形された 3本のスロ ッ ト収納部 4 4 a 1 を収納し、 次いで、 固定子鉄 心 4 1 Aの軸端他側に、 波型に成形された他の 3本のス ロ ッ ト収納部 4 4 a 2を周方向他側に 6 ピッチ間隔で収納して構成される。そして、 ス ロ ッ ト収納部 4 4 a に続く ス ロ ッ ト開口通過部 4 4 d (第 5図参照) は、 断面扁平に成形されその長軸方向がス ロ ッ ト収納部 4 4 a の断面 略長方形の長手方向と直交し、 その断面扁平の短軸方向長さが鍔部 4 1 d間の隙間よ り小さ く なるよ うになつている。
上記実施形態においては、 導体線 4 4のスロ ッ ト収納部 4 4 a をス ロ ッ ト 4 1 c 内の径方向に隙間なく収納するこ とによ り、 収納部での 電気導体の密度を高め、 電気導体の発熱を積層鉄心とハウジングへ効 率よく伝導させるこ とができる。このよ うな導体線形状を得るために、 絶縁被膜付断面丸型導電体を、 スロ ッ ト 4 1 c に挿入されるに先立つ て、 圧延ローラ等で断面略長方形に成型する。 例えば、 直径 1 . 6 mm の断面円形状の絶縁被膜付電線を圧延ローラで挟み、 厚さ 1 . 3 ηιπι まで扁平になるよ うに一方向に圧延加工する と、 圧延加工される面の 絶縁皮膜、 すなわち扁平絶縁皮膜は薄く延ばされるが、 圧延加工され ない面の絶縁皮膜、 すなわち円弧面絶縁皮膜は上記断面円形状被覆電 線での絶縁皮膜厚が残り、 上記扁平絶縁皮膜が上記円弧面絶縁皮膜よ り薄く形成される。 例えば、 エナメル系絶縁皮膜の膜厚が約 5 0 / mの断面円形状被覆 電線の場合は、 円弧面絶縁皮膜が約 5 0 m、 扁平部絶縁皮膜が約 4 O w mの断面が トラ ック (小判) 状電線が形成される。 つま り 、 絶縁 皮膜は径方向に、 絶縁皮膜層が薄く なっているので、'発電するこ とに よ り生じる電機子巻線の発熱量は径方向に位置する積層鉄心の外周側 に効率よく放熱され、 ス口 ッ ト収容占積率向上と熱伝導の相乗の効果 によ り、 発電機の出力及び効率の向上が図られる。
また、 本実施の形態によれば、 第 1 図に示すよ う に、 渡り部 (コィ ルェン ド) 4 4 b を保護するよ う に外周部にハゥジング 2 3が形成さ れている。 また、 渡り部 (コイルエン ド) 4 4 b の近傍には冷却風を 排出させるための排気孔 3 7、 3 9がある。 従って、 渡り部 4 4 b は 前記したよ う に絶縁層厚さを厚く維持できるので、 不必要なコイル間 の空間を配設しなく と も、 コイル間の絶縁性を確保するこ とができ、 また、 渡り部 4 4 b の軸方向高さを低く できるので、 電気導体長の短 縮が可能であり、 発電機の出力及び効率の向上と小型化が図られる。 更に、 車両走行によ り、 上記の排気孔 3 7、 3 9の部位から塩水、 泥 水などが浸入するため、 渡り部 4 4 b は絶縁層厚さを厚く し、 渡り部 の電気導体部を保護し、 3相の各相コィル間の電食あるいはコィルと ハゥジング間の電食を防止することができるものである。
実施の形態 2 .
実施の形態 2によれば、 第 6図のよ う に卷線ュ二ッ トのス ロ ッ ト収 納部 4 4 a が、 スロ ッ ト 4 1 c に挿入されるに先立って、 径方向を短 辺と し、 周方向を長辺とする略断面長方形に形成され、 しかも、 互い に密接して径方向に二列に配列したものである。 なお、 図中 4 7は上 記巻線ュニッ トを成形するために含浸された絶縁樹脂を示している。
このよ うにするこ とによつても、 ス ロ ッ ト収納部 4 4 a の電気導体 部をスロ ッ ト 4 1 c 内の周方向に隙間なく収納することができ、 従つ て、 この場合も、 絶縁皮膜層が薄く なつている周方向を長辺とする部 位で、 前記電気導体部を径方向に密に配置してスロ ッ ト 4 1 c 内の電 気導体の密度を更に向上するこ とができ、 電気導体の発熱を積層鉄心 とハウジングへ効率よ く伝導させるこ とができるので、 発電機の出力 及び効率の更なる向上が図られる。
実施の形態 3 .
また、 実施の形態 3 によれば、 第 7図のよ う に卷線ユニッ トのスロ ト収納部 4 4 a 力 スロ ッ ト 4 1 c に挿入されるに先立って、 径方 向を長辺と し、 周方向を短辺とする略断面長方形に形成され、 互いに 密接して径方向に一列に並んで構成されるよ う にしたものである。 こ のよ う にすることによつてもスロ ッ ト収納部 4 4 a の電気導体部をス ロ ッ ト 4 1 c 内の周方向に隙間なく収納するこ とができる。
この場合では、 径方向を長辺とする部位で絶縁皮膜層が薄く なつて いるので、 前記径方向を長辺とする部位と積層鉄心の歯部の両端部の 伝熱面が更に大き く確保されるので、 発電するこ とによ り生じる電機 子卷線の発熱量は周方向に位置する積層鉄心の歯部の両端を経由 し、 積層鉄心の外周側に効率よく放熱されるので、 更に発電機の出力及び 効率の向上が図られる。 また、 絶縁被膜の薄い部位と歯部の両端部の 間に絶縁部材を介在させるこ とによ り 、 電気導体部と鉄心の絶縁性が 向上する。 さ らにスロ ッ ト 4 1 c 内に位置するスロ ッ ト収納部の前記 電気導体に絶縁性樹脂を含浸させるこ とによ り 、 電機子卷線の発熱量 は径方向に位置する積層鉄心の外周側にも効率よ く放熱される と と も に、 電気導体部と鉄心の絶縁性が向上する。
実施の形態 4 .
実施の形態 4は、 上記実施の形態 1 乃至 3の車両用交流発電機の放 熱効果を促進するために、 ブラケッ トの外周部に複数の排気孔リ ブと 複数の排気孔を設け、 更に回転子に設けられたファンに複数のファン ブレードを備えた実施例を示している。 第 8図はフ ロ ン トブラケッ ト を前面から見た図であり、 第 9図は回転子の外形構造を示す斜視図で ある。
第 8図において、 6 1 はフ ロ ン トブラケッ ト 2 1 の外周部に複数個 も受けられた排気孔リブであり、 上記排気孔リ ブ 6 1間は排気孔 3 7 が形成されている。 またフ ロ ン トブラケッ ト 2 1の軸心側には、 複数 個の給気孔リブ 6 2 とその間に給気孔 3 6が形成されている。
第 1図及び第 8図を参照して冷却空気の流れを説明すると、 フ ロ ン トブラケッ ト 2 2側の吸気孔 3 6から軸方向に吸い込まれた冷却空気 は吸気孔リブ 6 2間を通風しファ ン 2 5で遠心方向に曲げられ、 固定 子卷線 4 2のフロ ン ト側端部を冷却し、 排気孔リブ 6 1間の排気孔 3 7から外気へ排気される。 フ ァ ン 2 5には、 第 9図に示すよ うに、 複 数のファンブレード 5 5を備えた遠心ファン 2 5を用いているため、 空気がファンブレー ド 5 5に流入し直角に曲げられて径方向に排出さ れており、 固定子 4 0力、らフ ロ ン ト、 リャブラケッ ト 1 、 2に伝わつ た熱を放熱する冷却フィンと しての役割を有しているので、 コイルの 発熱が更に効率よく放熱され、 発電機の出力及び効率の向上が図られ る。
なお、 上記では、 フ ロ ン トブラケッ ト 2 2側について説明したが、 リャブラケッ ト 2 1側についても同様に通風が行われる。 すなわち、 リャブラケッ ト 2 1側のフ ァ ンブレー ド 5 5の作用によ り、 吸気孔 3 8から軸方向に吸い込まれた冷却空気は吸気孔リブ 6 2間を通風しフ ア ン 2 5で遠心方向に曲げられ、 固定子卷線 4 2のリャ側端部を冷却 し、 排気孔リブ 6 1間の排気孔 3 9から外気へ排気される。 実施の形態 5 .
実施の形態 5は、 前記電気導体のス ロ ッ ト収納部 4 4 a をス ロ ッ ト 4 1 c 内に配置するための有効な一方法について説明する。すなわち、 断面略長方形に成形された互いに密接して配列した上記卷線ュ二ッ ト をスロ ッ ト 4 1 c 内に隙間なく収納するために、 特許第 3 4 0 0 7 7 6号 (特許文献 2参照) で既に知られている車両用交流発電機の製造 方法を利用するこ とができる。 第 1 0図はこの車両用交流発電機の固 定子の製造工程を説明する工程断面図である。
まず、 台形形状のス ロ ッ トが所定のピッチ (電気角で 3 0 ° ) で形 成された冷間圧延鋼板 ( S P C C材) を所定枚数積層し、 その外周部 をレーザ溶接して直方体の鉄心を作製する。 次いで、 第 1 0図 ( a ) に示される よ うに、 鉄心 3 6のスロ ッ ト 4 1 c 内にイ ンシユ レータ 6 5が装着され、 2つの素線群 4 2 A、 4 2 Bの各直線部を各スロ ッ ト 4 1 c 内に重ねて押し入れる。 これによ り、 第 1 0図 ( b ) に示され るよ うに、 2つの素線群 4 2 A、 4 2 Bが鉄心 4 1 Aに装着される。 この時、 素線 4 4の直線部 4 4 a は、 イ ンシユ レータ 6 5 によ り鉄心 4 1 Aと絶縁されてスロ ッ ト 4 1 c 内に径方向に 4本並んで収納され ている。 ついで、 鉄心 4 1 Aを丸め、 その端面同士を当接させて溶接 し、 第 1 0図 ( c ) に示されるよ うに、 円筒状の鉄心 4 1 を得る。 鉄 心 4 1 Aを丸めるこ とによ り、 スロ ッ ト 4 1 c の形状は略矩形断面形 状となり、 その開口部 4 1 e は直線部 4 4 a のスロ ッ ト幅方向寸法よ り小さく なる。そして、一般的な Δあるいは Yの結線方法に基づいて、 各素線の端部同士を結線して固定子卷線群を形成する。
この方法によれば、 帯状鉄心のス ロ ッ ト部が予め、 素線の挿入性が よく なるよ うに広げられているので、 挿入時の素線の損傷はなく 、 さ らにスロ ッ ト内に位置する収納部の前記電気導体とス ロ ッ ト内に位置 する収納部鉄心の間の絶縁部材を薄く するこ とができ、 非常に高い占 積率が得られると同時に鉄心を丸める ときに、 前記の素線の挿入性が よく なるよ うに広げられた鉄心と電気導体の隙間をなく し、 鉄心と電 気導体に介在する絶縁部材に密着するこ とができ、 発電するこ とによ り生じる電機子巻線の発熱量は周方向に位置する積層鉄心の歯部の両 端を経由 し、 積層鉄心の外周側に効率よ く放熱される。 また、 別の利 点と して、 電気導体の扁平断面を形成する部位で薄い絶縁皮膜に損傷 を与えるこ となく、 高い絶縁性が得られるものである。

Claims

請求の範囲
1 . 界磁卷線を有する回転子と、 前記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巻回された電気導体を有する固定子と、 上記回転子と固定子とを支持するハウジングとを備えた車両用交流発 電機において、 前記固定子鉄心はそれぞれ軸方向に延びる複数個のス ロ ッ トを有する積層鉄心からなり、 前記電気導体は前記ス ロ ッ ト内に 位置する収納部と この収納部同士を固定子鉄心の軸端側で連結する渡 り部とからなり、 上記ス ロ ッ ト内に位置する収納部の電気導体の断面 形状を実質的に長方形とする と共に上記渡り部での前記電気導体の断 面形状を実質的に円形と し、 前記スロ ッ ト内に位置する収納部での電 気導体の少なく とも長辺部分の絶縁層厚さを前記渡り部の絶縁層厚さ よ り薄く したことを特徴とする車両用交流発電機。
2 . 上記ス ロ ッ ト内に位置する収納部の電気導体は、 周方向を長辺 と し、 径方向を短辺とする実質的な長方形断面と したこ とを特徴とす る請求項 1 に記載の車両用交流発電機。
3 . 上記スロ ッ ト内に位置する収納部の電気導体は、 径方向を長辺 と し、 周方向を短辺とする実質的な長方形断面と したこ とを特徴とす る請求項 1 に記載の車両用交流発電機。
4 . 上記スロ ッ ト内に位置する収納部の電気導体は、 径方向に一列 に密着配置されていることを特徴とする請求項 2に記載の車両用交流 発電機。
5 . 上記ス ロ ッ ト内に位置する収納部の電気導体は、 径方向に複数 列に密着配置されていることを特徴とする請求項 2に記載の車両用交 流発電機。
6 . 上記スロ ッ ト内に位置する収納部の電気導体に絶縁性樹脂が含 浸されているこ と を特徴とする請求項 1 に記載の車両用交流発電機。
7 . 上記渡り部外周は前記ハウジングによ り保護される と共に、 前 記積層鉄心は金属製ハゥジングによ り 直接保持されたこ とを特徴とす る請求項 1 に記載の車両用交流発電機。
8 . 上記ハウジングの外周部には複数個のリ ブと上記リ ブ間に形成 された吸気あるいは排気用の孔を備えたこ とを特徴とする請求項 7 に 記載の車両用交流発電機。
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