WO2013054401A1 - 回転電機の口出し線接続構造 - Google Patents

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義郎 今澤
和徳 田中
笹原　良一
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a lead wire connection structure of a rotating electrical machine such as an AC generator for a vehicle, and more particularly to a connection structure between a stator winding of a rotating electrical machine for a vehicle and a rectifier.
  • the stator structure of a rotating electric machine is such that, after a stator winding is wound around a slot formed in a stator core with a predetermined pitch, its lead wire is led out from a bracket via a circuit board, Is connected to the rectifier attached to the cable by welding or screwing, and the AC voltage generated by the stator winding is rectified to a DC voltage and supplied to various electric loads.
  • a ⁇ connection as shown in FIG. 7 or two sets of Y connections having a parallel configuration are often employed, and other than the neutral point of the Y connection,
  • the number of conductors such as lead wires to be connected may be two or more at one place.
  • the lead wires of the U-phase winding and the W-phase winding are once connected at point a, and then connected to the rectifier REC at point b via the conductor m. ing.
  • connection points that is, the U-phase-V-phase and V-phase-W-phase interconnections.
  • the lead wires of the U1 and U2 windings of the parallel configuration are once connected at the point c and then connected to the rectifier REC at the point d via the conductor n. ing.
  • a plurality of conductors are twisted at the points a and c and soldered and connected to the rectifier (see Patent Document 1).
  • the conductors are connected to the conductors. After attaching the metal fitting, it is connected to the rectifier by screwing or welding (see Patent Document 2).
  • connection fitting when using the connection fitting, the material cost increases because the connection terminal of the rectifier and the screw for fixing the connection fitting are required. In addition, since the number of processing steps for adding terminals increases, processing costs also increase. Furthermore, since the connection fitting is significantly larger in size than the original conductor diameter, an extra space is required for connection to the rectifier. Furthermore, since the weight increases by connecting the connection fitting and the center of gravity moves to the tip of the lead wire, the vibration resistance may deteriorate.
  • both the torsional connection and the connection fitting connection that have been used in the past have a structure that requires an increase in material costs and processing costs, and also hinders downsizing and cost reduction in the production of rotating electrical machines. It was.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and does not require an extra space for connection with a rectifying device, simplifies the welding work, and reduces processing costs and material costs. It is an object of the present invention to provide a lead wire connecting structure for a rotating electrical machine that can perform the above.
  • the lead wire connection structure for a rotating electrical machine includes a housing composed of a front bracket and a rear bracket, and a rotor fixed to a shaft pivotally supported between the brackets and rotatably disposed in the housing.
  • a stator having an annular stator core disposed between the front bracket and the rear bracket so as to surround the rotor; and a stator winding mounted on the stator core; and the bracket And a rectifier that rectifies an AC voltage generated by the stator into a DC voltage, the number of conductors of a connection portion where the lead portion of the stator winding is connected to the rectifier Is N (integer greater than or equal to 2) per location, connect N-1 or less conductors per location at the above connection, and stator windings from those connections In the position of the side, it is characterized in that welding the conductors other than the N-1 present below conductor other conductors.
  • connection with the rectifier is made of only N-1 or less conductors that have passed through the circuit board. This facilitates welding work with the rectifier, and the circuit board has a small hole. Conductors other than one or less conductors are welded to the N-1 or less conductors on the way, that is, on the stator winding side from the connection portion, so that the N conductors are arranged in a circumferential manner. Compared to the case, the conductor guide part, which is a part of the circuit board, becomes smaller in the circumferential direction, and the heat sink arranged in the circumferential direction in the vicinity of the circuit board can be made larger accordingly, and as an AC generator as a whole This configuration is advantageous.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a vehicular AC generator on which a stator for a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention is mounted; Side sectional view of the automotive alternator according to Embodiment 1 above, FIG.
  • the figure which shows the lead wire connection structure of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 3 of this invention The figure which shows the lead wire connection structure of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 4 of this invention, It is an electric circuit diagram of the AC generator for vehicles to which the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a vehicular AC generator on which a stator of a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention is mounted
  • FIG. 2 is a side sectional view thereof.
  • an AC generator for a vehicle as a rotating electrical machine is provided with a housing 3 composed of an aluminum front bracket 1 and a rear bracket 2, and a pulley 4 fixed to one end of the housing 3.
  • the vehicle alternator includes a slip ring 9 that is fixed to the other end of the shaft 6 and supplies current to the rotor 7 outside the rear bracket, and a pair of slides that slide on the surface of the slip ring 9.
  • a brush 10 a brush holder 11 that houses the brush 10, a rectifier 12 that is electrically connected to the stator 8 and rectifies alternating current generated in the stator 8 into direct current, and a heat sink fitted to the brush holder 11 17 and a regulator 18 that adjusts the magnitude of the AC voltage generated in the stator 8.
  • the rotor 7 is provided with a field winding 13 that generates a magnetic flux by passing an electric current, and a pair of pole cores 20 and 21 that are provided so as to cover the field winding 13 and form magnetic poles by the magnetic flux. It has.
  • the pair of pole cores 20 and 21 is made of iron, and has eight claw-shaped magnetic poles 22 and 23 each having a substantially trapezoidal outermost surface shape.
  • the claw-shaped magnetic poles 22 and 23 are fixed to the shaft 6 so as to face each other.
  • the stator 8 is composed of a cylindrical stator core 15 and a stator winding 16 wound around the stator core 15.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the lead wire lead-out portion of the stator winding.
  • the circuit board 25 is made of an insulator and serves as a guide for leading the lead wire to the outside.
  • the connection conductor m to the rectifier is insert-molded in advance.
  • connection with the rectifier is made only by one conductor 24a that has passed through the circuit board, so that welding work with the rectifier becomes easy and the hole in the circuit board can be made small.
  • the other conductor 24b is welded to the conductor 24a in the radial direction of the rotating electric machine in the middle, that is, on the stator winding side from the connection portion, so that the two conductors are surrounded.
  • the guide part of the conductor which is a part of the circuit board becomes smaller in the circumferential direction, and the heat sink arranged in the circumferential direction in the vicinity of the circuit board can be made larger accordingly, and the AC power generation as a whole
  • the machine configuration is advantageous (see FIG. 2).
  • FIG. 4 shows various embodiments in the case of applying three.
  • FIG. 4 (a) is an example in which two lead conductors are led out to the connecting part of the rectifier, and the weld P is provided in the middle of the other one, that is, on the stator winding side from the connecting part of the rectifier.
  • 4 (b) and 4 (c) show an example in which one lead conductor is led out to the connecting portion of the rectifier, and the other two are provided with a weld portion in the middle.
  • FIG. 4 (a) is an example in which two lead conductors are led out to the connecting part of the rectifier, and the weld P is provided in the middle of the other one, that is, on the stator winding side from the connecting part of the rectifier.
  • 4 (b) and 4 (c) show an example in which one lead conductor is led out to the connecting portion of the rectifier, and the other two are provided with a weld portion in the middle.
  • FIG. 4 (b) shows a type in which the other two welds are welded (P1, P2) from the left and right sides to one lead wire, and FIG. 4 (c) shows another one for one lead wire.
  • P1 the book is first welded
  • P2 the remaining other one is welded
  • connection portion where the lead portion of the stator winding and the rectifier are connected is N (integer of 2 or more) per location, N ⁇ One or less conductors are connected, and conductors other than the N ⁇ 1 or less conductors are welded to other conductors at positions closer to the stator winding than the connection portions.
  • Embodiment 3 If the terminal material of the rectifier is a metal containing a large amount of oxygen components such as copper in the connection part with the rectifier, it is necessary to connect it by Tig welding or the like because blow holes are generated by the oxygen component and sufficient welding strength May not be obtained.
  • the third embodiment is applied to such a case, and shows a mode in which a connection fitting is used together as shown in FIG.
  • the connection fitting 26 is fixed to the ends of two stator winding lead wires that pass through a circuit board, and only the remaining one is on the way, that is, on the stator winding side. Welding is performed at the weld P.
  • connection fitting 26 since the welded portion P is provided, only two connections by the connection fitting 26 are required, and the size of the connection fitting 26 can be further reduced, thereby reducing the cost of direct material of the terminal and increasing the connection space with the rectifier.
  • the configuration of the connection portion with the rectifier is advantageous.
  • FIG. 6 explains the details of the welding method described in the above embodiments.
  • FIG. 6 (a) shows a state before welding
  • FIG. 6 (b) shows a state after welding.
  • the vicinity of the contact portion between the objects to be welded is aimed at. It is necessary to carry out welding.
  • the amount of melting may increase, causing problems such as melting of the weld, and stable welding may not be performed.
  • the short end of the conductor is melted and melted into the long conductor so that at least the joint area of the winding cross-sectional area is secured and the above-mentioned problems do not occur and are stable. Welding can be carried out.
  • penetration welding it is effective for stable welding that the penetration ratio of the short-side conductor tip is larger than the penetration ratio of the long-side conductor.
  • the connection method when the rectifier is installed outside the rear bracket has been described. However, it goes without saying that the same connection configuration is applied when the rectifier is installed inside the rear bracket. Yes.

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Abstract

ブラケットの軸方向外側あるいは内側に配設され、上記固定子で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置を備え、上記固定子巻線の口出し部が上記整流装置と接続される接続部の導体数が、１箇所につきN（２以上の整数）本である場合に、上記接続部において、１箇所につきN－１本以下の導体を接続し、それらの接続部より固定子巻線側の位置で、上記Ｎ－１本以下の導体以外の導体をその他の導体に溶接したことを特徴とする。

Description

回転電機の口出し線接続構造
　この発明は、例えば車両用交流発電機などの回転電機の口出し線接続構造に関し、特に車両用回転電機の固定子巻線と整流装置との接続構造に関するものである。
　一般に回転電機の固定子構造は、固定子鉄心に所定ピッチを有して形成されたスロットに固定子巻線が巻回された後、その口出し線がサーキットボードを介してブラケットから導出され、外側に取り付けられた整流装置に溶接あるいはネジ止め等で接続され、上記固定子巻線で生じる交流電圧を直流電圧に整流して各種電気負荷に供給するようになされている。
　近年、車両用交流発電機においては、図７に示すようなΔ結線あるいは並列構成をとる２組のＹ結線が採用される場合が多くなっており、Ｙ結線の中性点以外でも整流装置に接続する口出し線等の導体本数が1箇所において２本以上となる場合がある。例えば、図７（a）のΔ結線の場合、Ｕ相巻線とＷ相巻線の口出し線同志を一旦a点で接続し、その後、導体mを介してb点で整流装置RECに接続されている。他の連結点、すなわちＵ相―Ｖ相、Ｖ相―Ｗ相の相互接続の場合も同様である。
　一方、図７（b）のスター結線の場合も、並列構成のＵ１、Ｕ２巻線の口出し線同士を一旦c点で接続し、その後、導体nを介してd点で整流装置RECに接続されている。なお、Ｖ１、Ｖ２相およびＷ１、Ｗ２相の相互間接続の場合も同様である。このような場合、従来は上記a点、c点で複数導体同士をねじった上で半田付けして整流装置に接続したり(特許文献１を参照)、また別の方法としては、導体に接続金具を取り付けた上で整流装置にネジ止めや溶接により接続するようにしている(特許文献２を参照)。
ＵＳ６６２８０２３Ｂ１（図１） 特許第４２５２３６０号（図１～図３）
　ところが、前述のように導体をねじろうとした場合、ネジリ部を構成するための長さが必要であり、またねじり部の導体径は直径が大きく膨らむため、整流装置との接続において余分なスペースが必要となる場合がある。更にねじり接続の場合は電気的な接触が不完全なため予備半田を施して接合しているのが一般的であり、加工費と材料費が嵩む問題がある。
　また、接続金具を使用する場合は、整流装置の接続端子と上記接続金具を固定するネジが必要となるので材料費が上がることになる。また端子を追加する加工工数が増加する為、加工費も上がってしまうことになる。更に上記接続金具は元の導体径より大幅にサイズが大きくなるので整流装置との接続において余分なスペースが必要となる。更に、上記接続金具を接続することにより重量が増え、且つ口出し線の先端部分に重心が移動するため、耐振性が悪化する場合がある。
　上述したように、従来から採用されているねじり接続、接続金具接続は、共に材料費と加工費の増加が必要な構造となっており、また回転電機の製造において小型化、低価格化の支障となっていた。この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、整流装置との接続において余分なスペースを必要とせず、溶接作業が簡単になり、加工費と材料費を低減することができる回転電機の口出し線接続構造を提供することを目的とする。
この発明になる回転電機の口出し線接続構造は、フロントブラケットとリアブラケットからなるハウジングと、上記ブラケット間に軸支されたシャフトに固着されて上記ハウジング内に回転自在に配設された回転子と、上記フロントブラケットとリアブラケットに挟持されて上記回転子を囲繞するように配設された円環状の固定子鉄心と上記固定鉄心に装着された固定子巻線とを有する固定子と、上記ブラケットの軸方向外側あるいは内側に配設され、上記固定子で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置を備え、上記固定子巻線の口出し部が上記整流装置と接続される接続部の導体数が、１箇所につきN（２以上の整数）本である場合に、上記接続部において、１箇所につきN－１本以下の導体を接続し、それらの接続部より固定子巻線側の位置で、上記Ｎ－１本以下の導体以外の導体をその他の導体に溶接したことを特徴とするものである。

　整流装置との接続部はサーキットボードを通過したN－１本以下の導体のみでなされるので、整流装置との溶接作業が容易となる他、サーキットボードの穴も小さくて済み、また、Ｎ－１本以下の導体以外の導体は途中で、すなわち上記接続部より固定子巻線側で、上記N－１本以下の導体に溶接する構成としたことにより、Ｎ本の導体を周方法に配置する場合に比べ、サーキットボードの一部分である導体のガイド部が周方向に小さくなり、サーキットボード近傍に周方向に配置されているヒートシンクをその分大きく構成することができ、全体として交流発電機としての構成が有利となる。
この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を搭載した車両用交流発電機を示す縦断面図、 上記実施の形態１による車両用交流発電機の側断面図、 図１の要部拡大図、 この発明の実施の形態２に係る回転電機の口出し線接続構造を示す図、 この発明の実施の形態３に係る回転電機の口出し線接続構造を示す図、 この発明の実施の形態４に係る回転電機の口出し線接続構造を示す図、 本発明が適用される車両用交流発電機の電気回路図である。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を搭載した車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はその側面断面図を示している。図１において、回転電機としての車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリアブラケット２から構成されたハウジング３と、このハウジング３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランデル型の回転子７と、この回転子７の軸方向両端部に固定されたファン５と、回転子７を包囲するようにケース３に固定された固定子８とを備えている。
　また、上記車両用交流発電機は、リアブラケットの外側に、シャフト６の他端部に固定されて回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９の表面に摺動する一対のブラシ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１７に取り付けられて、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１８とを備えている。
　そして、回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、この界磁巻線１３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ポールコア２０、２１とを備えている。一対のポールコア２０、２１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２２、２３が外周縁部に周方向に等角ピッチで８つ突設されてなり、これらの爪状磁極２２、２３を噛み合わせるように対向させてシャフト６に固着されている。また、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巻線１６とから構成されている。
　固定子巻線１６からの口出し導体２４はリアブラケット２にヒートシンク(図２参照)を介して固定されているサーキットボード２５の穴を通して上記リアブラケット２外に導出され、外部に設置された整流装置１２に接続導体mを介して接続されている。図３は固定子巻線の口出し線導出部分の部分拡大図であり、上記固定子巻線１６からの口出し導体が２本２４a、２４bの場合、径方向に重なる状態で導出され、途中から1本の導体２４aのみサーキットボード２５を通して整流装置１２の接続導体mと溶接等により接続されるようになされ、他の1本２４bは途中で上記導体２４aに径方向に溶接される。なお上記サーキットボード２５は絶縁体で構成され口出し線を外部に導出するためのガイドの役目をするもので、整流装置との接続導体mを予めインサートモールドしている。
　このようにすることにより、整流装置との接続部はサーキットボードを通過した1本の導体２４aのみでなされるので、整流装置との溶接作業が容易となる他、サーキットボードの穴も小さくて済み、また、他の1本の導体２４bは途中で、すなわち上記接続部より固定子巻線側で、上記導体２４aに回転電機の径方向に溶接する構成としたことにより、２本の導体を周方法に配置する場合に比べサーキットボードの一部分である導体のガイド部が周方向に小さくなり、サーキットボード近傍に周方向に配置されているヒートシンクをその分大きく構成することができ、全体として交流発電機としての構成が有利となる(図２参照)。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では整流装置との接続が１個所について２本の場合を説明したが、実施の形態２では３本以上の固定子巻線口出し線を有する場合の適用例を示しており、図４に３本について適用した場合の各種実施例を示す。図４（a）は整流装置の接続部まで２本の口出し導体を導出し、他の１本のみ途中で、すなわち整流装置の接続部より固定子巻線側で溶接部Ｐを設ける例であり、図４（b）、（c）は整流装置の接続部まで１本の口出し導体を導出し、他の２本を途中で溶接部を設ける例を示している。図４（b）は他の２本の溶接部は１本の口出し線に対し左右両側から溶接（Ｐ１、Ｐ２）するタイプ、図４（c）は１本の口出し線に対し、他の１本を先ず溶接し（Ｐ１）、続いてその溶接した口出し線に対し更に残りの他の１本を溶接（Ｐ２）するタイプである。
　要するに、固定子巻線の口出し部と整流装置とが接続される接続部の導体数が、１箇所につきN（２以上の整数）本である場合に、上記接続部において、１箇所につきN－１本以下の導体を接続し、それらの接続部より固定子巻線側の位置で、上記Ｎ－１本以下の導体以外の導体をその他の導体に溶接するようにしたものである。
実施の形態３．
　整流装置との接続部分において、整流器の端子材料が銅などの酸素成分を多く含む金属の場合、それをＴｉｇ溶接等で接続するのは、上記酸素成分によりブローホールが発生して十分な溶接強度が得られないことがある。実施の形態３はこのような場合に適用されるもので、図５のように接続金具を併用する態様を示している。本願発明の上述した実施態様のように例えばサーキットボードを通した２本の固定子巻線口出し線の端部に接続金具２６を固定し、残りの１本のみ途中で、すなわち固定子巻線側の溶接部Ｐで溶接する。これにより、上記溶接部Ｐを設けているので接続金具２６による接続が２本で済み、接続金具２６の大きさをより小さくでき、それにより端子直材費の低減、整流器との接続スペースを大きく取れる等、整流器との接続部位の構成が有利になる効果がある。
実施の形態４．
　図６は上記各実施の形態で述べた溶接方法の詳細を説明するもので、図６（a）は溶接前の状態、図６（b）は溶接後の状態を示している。一般にアーク溶接を行う際は、溶接対象物同士の接触部付近を狙うが、本事例のように丸線の場合、溶接強度を確保するために、少なくとも巻線断面積程度の接合面積を持つように溶接を実施する必要がある。しかし、溶融量が多くなって溶接部が溶け落ちる等の問題を生じることがあり、安定した溶接が実施できないことがあった。
　従って、この発明では短い側の導体先端を溶融させて長い側の導体に溶かし込むようにすることにより、少なくとも巻線断面積程度の接合面積は確保しつつ、前述のような問題は起こさず安定した溶接を実施することができる。上記溶かし込み溶接においては、短い側の導体先端の溶け込み割合が長い側の導体の溶け込み割合より多いことが安定した溶接にとって有効である。なお、上記実施の形態では整流器がリアブラケットの外側に設置される場合の接続方法について説明したが、整流器がリアブラケットの内側に設置される場合についても同様の接続構成が適用されることは言うまでもない。
　
１　フロントブラケット、　２　リアブラケット、　３　ハウジング、
４　プーリ、　５　ファン、　６　シャフト、　７　回転子、
８　固定子、　９　スリップリング、　１０　ブラシ、
１１　ブラシホルダ、１２　整流器、　１３　回転子巻線、
１５　固定子鉄心、　１６　固定子巻線、　
２０、２１　ポールコア、　２４　口出し導体、　
２５　サーキットボード、　２６　接続金具。

Claims (6)

  1. フロントブラケットとリアブラケットからなるハウジングと、
    上記ブラケット間に軸支されたシャフトに固着されて上記ハウジング内に回転自在に配設された回転子と、
    上記フロントブラケットとリアブラケットに挟持されて上記回転子を囲繞するように配設された円環状の固定子鉄心と上記固定鉄心に装着された固定子巻線とを有する固定子と、
    上記ブラケットの軸方向外側あるいは内側に配設され、上記固定子で生じる交流電圧を直流電圧に整流する整流装置を備え、
    上記固定子巻線の口出し部が上記整流装置と接続される接続部の導体数が、１箇所につきN（２以上の整数）本である場合に、上記接続部において、１箇所につきN－１本以下の導体を接続し、それらの接続部より固定子巻線側の位置で、上記Ｎ－１本以下の導体以外の導体をその他の導体に溶接したことを特徴とする回転電機の口出し線接続構造。
  2. 上記Ｎ－１本以下の導体がブラケットに設けられたサーキットボードの穴を通して整流装置との接続がなされることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の口出し線接続構造。
  3. 上記N－１本以下の導体は接続金具を介して整流装置に接続され、それらの接続部より固定子巻線側の位置で上記Ｎ－１本以下の導体以外の導体をその他の導体に直接溶接したことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の回転電機の口出し線接続構造。
  4. 導体同士の接続が径方向に実施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機の口出し線接続構造。
  5. 上記口出し導体の短い側の先端を溶融させて長い側に溶かし込むようにすることで溶接することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機の口出し線接続構造。
  6. 上記口出し導体の短い側の溶け込み割合が長い側の溶け込み割合より大きいことを特徴とする請求項５に記載の回転電機の口出し線接続構造。
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