JP3933840B2

JP3933840B2 - 車両用交流発電機の固定子とその製造方法

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Publication number: JP3933840B2
Application number: JP2000074576A
Authority: JP
Inventors: 淑人浅尾; 克己足立
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: EP1134877A3; KR100441148B1; KR20010091877A; US6946759B2; JP2001268837A; EP1134877A2; US20020011753A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両用交流発電機に関するもので、特に固定子の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は従来の車両用交流発電機を示す断面図である。この発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ一端部にプーリ４が固定された回転軸６と、この回転軸６に固定されたランドル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定された冷却ファン５と、ケース３内の内壁面に固定された固定子８と、回転軸６の他端部に固定され回転子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に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ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と、このヒートシンク１７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１８とを備えている。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２とから構成されている。第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２３，２４をそれぞれ有している。
【０００４】
固定子８は、固定子鉄心１５と、この固定子鉄心１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３からの磁束変化で交流が生じる固定子コイル１６とを備えている。
【０００５】
上述のような構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、回転軸６によって回転子７が回転するため、固定子コイル１６には回転磁界が与えられ、固定子コイル１６には起電力が生じる。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ともに、レギュレータ１８によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００６】
上述のファン５による冷却流は、ブラケット１，２の吸気孔１ａ，２ａから吸入され、リヤでは発熱部である整流器１２やレギュレータ１８を通って冷却し、各ファンの羽根部５１を内径側から外径側へ通ってフロント・リヤの固定子コイルエンド１６ａ，１６ｂを冷却して、ブラケット１，２の排気孔１ｂ，２ｂから排出される。つまり、発熱度合いが高く、高温度が出力性能に影響を及ぼす固定子コイル１６のコイルエンド１６ａ，１６ｂが、羽根部５１とブラケット１，２の排気孔１ｂ，２ｂとの間に位置して、確実に冷却されるようになっている。
【０００７】
固定子８においては、図１６に示されるように略Ｕ字状のセグメント３１のリヤ側を亀甲状に（曲げが３箇所となる）成形し、固定子鉄心１５に挿入しているので、コイルエンド１６ａ，１６ｂは固定子鉄心１５から突出する根元から先端まで直線的に、回転軸６に対して傾きを有しているＵ字状曲げの先端部分で折り返すような形になっており、隣り合うセグメント３１同士が先端部などで重なり合うことなく整然と配列される。このような構成で、ほぼ全周に亘って同形状となり、整列性が高いものとなっている。
【０００８】
このような構成の固定子は、図１６に示されるように、固定子鉄心１５のスロット１５ａに略Ｕ字状のセグメント３１をＵ字の各両辺を図の下方から挿入し、固定子鉄心１５の図の上方に突出したＵ字状のセグメント３１の端部を折り曲げ、その後他のＵ字状のセグメント３１の端部と接合して、固定子巻線を構成する。そして、従来の車両用交流発電機は、Ｕ字状のセグメント３１の接続側でなるコイルエンド１６ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量と、Ｕ字状のセグメント３１の湾曲しているターン側（反接続側）のコイルエンド１６ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、均一なものとされていた。
【０００９】
また、車両用交流発電機の固定子の他の例においては、両コイルエンド１６ａ，１６ｂに含浸されるワニスは、全くないものもあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の車両用交流発電機の固定子においては、ワニスを全く施さないものに関しては、絶縁皮膜のない接合側において、各コイル片間にて絶縁性が損なわれ、短絡による出力低下、及び電磁音悪化を生じる原因となっていた。
さらに、コイルエンド１６ａ，１６ｂにワニスを施さないものにおいては、周方向に並んだ巻線によってコイルエンド内周面が凸凹形状となり、回転子７の爪状磁極やファン５の回転による干渉音が発生する問題があった。
【００１１】
一方、両コイルエンド１６ａ，１６ｂに、ワニスを均一に含浸するものに関しては、絶縁性があまり損なわれることのないターン側においてもワニスが同じように含浸されるので、ワニスの含浸量が多くなりコストの向上する原因となっていた。さらに、ワニスの含浸量が多くなることは、固定子８の冷却性を損なう原因にもなっていた。
【００１２】
また、屈曲・接合されているコイルエンドにおいては、屈曲変形時の残留応力による負荷がかかるが、ワニス量が少ないと機械的固着力が少なく剛性が低いので振動する原因となり、この振動は、騒音を引き起こしたり、絶縁皮膜の剥離を生じさせるものであった。
【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、絶縁皮膜のない接合側の絶縁性を向上することができ、含浸されるワニスを必要以上に多くすることがなく、固定子の冷却性を向上させ、また、風騒音を低減し、さらに固定子の機械的剛性を向上させることができる車両用交流発電機の固定子を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装されファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
電気導体は、長尺の素線が、固定子鉄心の端面側のスロット外で折り返されて、所定スロット数毎に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採るように巻装された巻線を複数有し、固定子鉄心の両端面部において、スロット外で折り返された素線のターン部が周方向に並んでコイルエンドを構成しており、
上記コイルエンドの内周面が、上記ターン部によってほぼ全周に亘って同形状で整列した凹凸形状に形成され、
固定子鉄心の一側において、複数の巻線がコイルエンド上にて結線されている接続側コイルエンドを有する固定子において、
ワニスが、接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する巻線の表面全体を覆うように塗布され、接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、反接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、スロット内において、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
さらに、前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられている。
また、反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、スロット内において、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
【００１５】
また、回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装されファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
電気導体は、導体セグメントが、異なるスロットに位置する他の導体セグメントと、互いに開放端を接続されるべく周方向に屈曲成形、接合されてなり、
固定子鉄心の一側において、複数の導体セグメントが接合されている接続側コイルエンド有する固定子において、
ワニスが、接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する巻線の表面全体を覆うように塗布され、接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、反接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、スロット内において、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
さらに、前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられている。
また、反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、スロット内において、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
【００２０】
また、反接続側コイルエンドに含浸されるワニスは全くない。
【００２１】
また、接続側コイルエンドに含浸されるワニスは、固定子周方向に傾斜している電気導体間にほぼ隙間なく充填されている。
【００２２】
また、接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している各電気導体間の隙間は、反接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している各電気導体間の隙間より小さい。
【００２３】
また、接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している電気導体の軸方向高さは、反接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している電気導体の軸方向高さより小さい。
【００２６】
また、整流器は、接続側コイルエンドの側に配置されている。
【００２７】
また、整流器は、反接続側コイルエンドの側に配置されている。
【００２８】
また、車両用交流発電機の固定子の製造方法においては、固定子鉄心の外径方向よりワニスを滴下して、接続側および反接続側コイルエンドの一方にワニス量を多く含浸する工程を有する。
【００２９】
また、車両用交流発電機の固定子の製造方法においては、固定子鉄心の軸方向より、接続側および反接続側コイルエンドのいずれか一方のみにワニスを滴下する工程を有する。
【００３０】
また、車両用交流発電機の固定子の製造方法においては、固定子鉄心の外径方向または軸方向より、接続側および反接続側コイルエンドのいずれか一方のみにワニスを滴下する工程と、滴下した側のコイルエンドを他方のコイルエンドより高い位置に保ちながらワニスをゲル化、乾燥させる工程とを有する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における三相で、１６極９６スロットを有する車両用交流発電機を示す断面図である。図１において、本実施の形態の発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ一端部にプーリ４が固定された回転軸６と、この回転軸６に固定されたランドル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定された冷却ファン５と、ケース３内の内壁面に固定された固定子８と、回転軸６の他端部に固定され回転子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に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ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と、このヒートシンク１７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１８とを備えている。
【００３２】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２とから構成されている。第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２３，２４をそれぞれ有している。
【００３３】
固定子８は、固定子鉄心１５と、この固定子鉄心１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い、回転子コイル１３からの磁束変化で交流が生じる固定子コイル１６０とを備えている。
【００３４】
上述のような構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、回転軸６によって回転子７が回転するため、固定子コイル１６０には回転磁界が与えられ、固定子コイル１６０には起電力が生じる。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ともに、レギュレータ１８によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【００３５】
上述のファン５による冷却流は、ブラケット１，２の吸気孔１ａ，２ａから吸入され、リヤでは発熱部である整流器１２やレギュレータ１８を通って冷却し、各ファンの羽根部５１を内径側から外径側へ通ってフロント・リヤの固定子コイルエンド１６０ａ，１６０ｂを冷却して、ブラケット１，２の排気孔１ｂ，２ｂから排出される。つまり、発熱度合いが高く、高温度が出力性能に影響を及ぼす固定子コイル１６０のコイルエンド１６０ａ，１６０ｂが、羽根部５１とブラケット１，２の排気孔１ｂ，２ｂとの間に位置して、確実に冷却されるようになっている。
【００３６】
固定子８においては、従来例と同じように略Ｕ字状のセグメント３１のリヤ側を亀甲状に（曲げが３箇所となる）成形し、固定子鉄心１５に挿入しているので、コイルエンド１６０ａ，１６０ｂは固定子鉄心１５から突出する根元から先端まで直線的に、回転軸６に対して傾きを有しているＵ字状曲げの先端部分で折り返すような形になっており、隣り合うコイル同士が先端部などで重なり合うことなく整然と配列される。このような構成で、ほぼ全周にわたって同形状となり、整列性が高いものとなっている。
【００３７】
図２は車両用交流発電機の固定子構造を説明する図である。図２において、固定子８は、従来例と同じように、固定子鉄心１５のスロット１５ａに略Ｕ字状のセグメント３１がＵ字の各両辺を図２の下方から挿入され、固定子鉄心１５の図２の上方に突出したＵ字状のセグメント３１の端部が、他のＵ字状のセグメント３１の端部と接合されて固定子巻線が構成されている。
【００３８】
図３乃至図５はＵ字状のセグメント３１の屈曲成形される様子を示す図である。略Ｕ字状のセグメント３１は、まず、固定子鉄心１５のスロット１５ａに、図３の下方からの一方の側端面から矢印Ｃの方向に挿入される。その後、直線部が、径方向に所定の角度をもって周方向に所定の角度に曲げられる（図４，図５）。
【００３９】
図６は同じく略Ｕ字状のセグメント３１が固定子鉄心１５に挿入され巻線が構成される様子を示した図である。固定子鉄心１５のスロット１５ａに略Ｕ字状のセグメント３１をＵ字の各両辺を図の下方から挿入し、固定子鉄心１５の図の上方に突出したＵ字状のセグメント３１の端部を折り曲げ、その後他のＵ字状のセグメント３１の端部と接合部２６にて接合して、固定子巻線を構成する。
【００４０】
図２において、１６０ａは、Ｕ字状のセグメント３１の端部同士が接合された接続側のコイルエンド、一方、１６０ｂはＵ字状のセグメント３１の湾曲部が配列されたターン側のコイルエンドである。この各コイルエンド１６０ａ，１６０ｂは、回転子７の回転軸６と平行な面に投影した場合に、冷却ファン５の各羽根部５１と軸方向に各々重複するように構成されている。
【００４１】
両コイルエンド１６０ａ，１６０ｂには、溶接の為に絶縁皮膜のなくなっている接合側の絶縁性を向上する目的や固定子巻線の機械的固着力を高める目的でワニスが塗布されている。ワニスは、巻線の表面全体を覆うように塗布され、特に隣り合うセグメント３１が接触した部分には多く留まり、隣り合うセグメント３１を互いに固定することにより、巻線全体の機械的強度を向上させている。また、ワニスの塗布は、絶縁皮膜のない接合側の短絡による出力低下、及び電磁音悪化を防ぐことができ、さらに、屈曲・接合されているセグメント３１には、屈曲変形時の残留応力による負荷がかかるが、ワニスの塗布によってこの残留応力による機械的固着力の低下を防ぐことができる。
【００４２】
そして、本実施の形態の接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、ターン側（反接続）のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多いものとされている。このようにすることにより、最低限必要な部位のワニス量を減らさずにし、トータルとしてワニスの付着量を減らし、ワニスの付着による冷却性ダウンを最小限に抑えるとともに、ワニス材料費を削減することができる。
【００４３】
また、スロット１５ａ内において、固定子鉄心１５端とセグメント３１間の隙間は屈曲・接合される接続側のコイルエンド１６０ａ側の方が大きい。そのため、スロット１５ａ内において、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニス量は、ターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニス量より多いものとされている。これにより、接続側のコイルエンド１６０ａの機械的固着力を高めている。
【００４４】
また、接続側の各コイルエンド１６０ａにおいて、周方向に隣接したＵ字状のセグメント３１間の隙間である絶縁距離（屈曲成形部のセグメント間の隙間）δは、セグメント３１の周方向厚さＤの８０％になるように構成されている、
【００４５】
そして、接続側のコイルエンド１６０ａの固定子周方向に傾斜している各セグメント３１間の隙間δは、ターン側のコイルエンドの固定子周方向に傾斜している各セグメント３１間の隙間より小さいものとされている。接続側のコイルエンド１６０ａは、ワニス量が多くされ絶縁性が向上しているので、固定子８の軸方向に傾斜している各セグメント３１間の隙間は、ターン側のコイルエンド１６０ｂの固定子の軸方向に傾斜している各セグメント３１間の隙間より小さくすることができる。その結果、セグメント３１間にワニスが充填、保持されやすく、更に絶縁性が向上する。また、セグメント３１間が狭いので、コイルエンド内層面がフラットとなり、回転子７の爪状磁極やファンの回転による干渉音を低減することができる。
【００４６】
また、接続側のコイルエンド１６０ａの固定子周方向に傾斜しているセグメント３１の軸方向高さＭａは、ターン側のコイルエンド１６０ｂの固定子周方向に傾斜しているセグメント３１の軸方向高さＭｂより小さいものとされている。接続側のコイルエンド１６０ａの固定子周方向に傾斜しているセグメント３１の傾斜している各セグメント３１間の隙間は、ターン側のコイルエンド１６０ｂの固定子の軸方向に傾斜している各セグメント間の隙間より小さくすることができる。そのため、屈曲角度を大きく、結果的に軸方向高さＭａを小さくすることができ、発電機の大きさを小さくすることができる。また、セグメント３１間が狭いので、コイルエンド内周面がフラットとなり、回転子７の爪状磁極やファンの回転による干渉音を低減することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態においては、接続側のコイルエンド１６０ａにおいて、溶接接合部間には溶接接合部の周方向厚さと略同等以上の周方向厚さを有する径方向通風空間Ｎが形成されている。通風空間Ｎは、冷却ファン５の効果により、図６の矢印Ｅに示すように通風経路となっており、そのため、通風抵抗が減り、冷却風量が増え、且つ干渉音を低減することができる。
【００４８】
図７は固定子鉄心１５のスロットの断面図である。図７において、セグメント３１は、固定子鉄心１５のティース３２間のスロット１５ａに各々装着され、平角銅線からなり、断面が矩形状で略Ｕ字状をなしている。矩形状は、径方向に縦長で４層を成して配列されている。
【００４９】
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは、スロット１５ａ内に装着された各セグメント３１の直線部、３４は、固定子鉄心１５のスロット１５ａに形成された最外周内面、３５は、ティース３２の内周先端部で、周方向に幅広に形成されており、互いの内周先端部間の隙間３６は極めて小さく設定されている。３７は、上記ティース３２の側面、３８はティース３２の先端部３５のスロット側内周面である。２８は固定子鉄心１５と各セグメント３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとの間に介在するシート状の絶縁紙（電気絶縁部材）である。
【００５０】
固定子８は、図の下から複数の略Ｕ字状セグメント３１を固定子鉄心１５のスロット１５ａに挿入してコイルエンドで端同士を接合結線することにより、１スロットあたり４ターンのコイルとなっている。これは、図６において、スロットＡに入っている最内層セグメント３１ｄとそのスロット１５ａから６スロット離れたスロットＦの内層側から２層目のセグメント３１ｃを接合する内径側接合部と、スロットＡの内層側から３層目のセグメント３１ｂとスロットＦの最外層のセグメント３１ａとを接合結線する外径側接合部より構成されている。このセグメント３１はコイルの発熱を出来るだけ抑えるために抵抗が小さくなるようにコイル断面積を大きくする必要があるが、セグメント３１挿入時にコア１５との接触により皮膜が剥離してしまうおそれがあるためコア１５との間に絶縁紙２８や絶縁樹脂を設けて、スロットスペースに対し約８０％以下の含有率にする必要がある。
【００５１】
本実施の形態においてＵ字状セグメント３１を固定子鉄心１５に挿入した固定子スロット１５ａの断面が図７のように固定子８の周方向に絶縁紙２８とコアのティース３２を、セグメント３１と絶縁紙２８を密着させ、径方向には絶縁紙２８のスペース以上の隙間Ｇを設けている。つまり、スロット１５ａ内において、径方向最内層のセグメント３１ｄとスロット開口部のスロット側内周面２８との間に径方向に隙間Ｇを設けている。そして、隙間Ｇには、ワニスが含浸されている。そのため、ワニス浸透性が向上する。
【００５２】
図８乃至図１０は固定子８のワニスの含浸方法を示す斜視図である。図８において、固定子８は、支持台６０によって、軸芯を水平にして且つ軸芯回りに回転するよう支持されている。固定子８は、この状態で回転されながら外径方向上方に離れて設置されたワニス供給機７０によって、両コイルエンド１６０ａ，１６０ｂにワニスを滴下される。この際、ワニス供給機７０は、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、ターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多くなるように、ワニスを滴下する。
【００５３】
そしてさらに、ワニス供給機７０は、スロット１５ａ内においても接続側に浸透されるワニスの単位面積当たりの平均量が、ターン側より多いように、ワニスを滴下する。
【００５４】
このような固定子８のワニス含浸方法においては、固定子鉄心１５の外径方向よりワニスを滴下して、ワニスをコイルエンド１６０ａ，１６０ｂに含浸させる。そのため、固定子鉄心１５の外径方向からのワニス滴下でも十分に浸透させることができる。また、両コイルエンド１６０ａ，１６０ｂに必要なワニス量を個別にコントロールすることができ、屈曲・接合側のコイルエンド１６０ａへのワニス量を多くすることができる。
【００５５】
図９において、固定子８は、支持台６１によって、軸芯を鉛直にして且つ軸芯回りに回転するよう支持されている。固定子８は、この状態で回転されながら軸方向上方に離れて設置されたワニス供給機７０によって、コイルエンド１６０ａにワニスを滴下される。この際、ワニス供給機７０は、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、ターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多くなるように、ワニスを滴下する。
【００５６】
図１０において、固定子８は、支持台６２によって、軸芯を鉛直に対して４５度傾け且つ軸芯回りに回転するよう支持されている。本支持台６２は、軸芯回りと鉛直方向と２軸同時に回転する。固定子８は、２軸で回転されながら外径方向上方に離れて設置されたワニス供給機７０によって、コイルエンド１６０ａにワニスを滴下される。この際、ワニス供給機７０は、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、ターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多くなるように、ワニスを滴下する。
【００５７】
このような固定子８のワニス含浸方法においては、接続側のコイルエンド１６０ａをターン側のコイルエンド１６０ｂより高い位置とした状態でゲル化、乾燥させるので、接続側からターン側への浸透性を向上させることができる。
【００５８】
このような構成の車両用交流発電機においては、含浸されるワニスを必要以上に多くすることなく、絶縁皮膜のない接合側の絶縁性を向上することができる。また、絶縁皮膜のない接合側のコイル間の短絡よる出力低下、及び電磁音悪化を防ぐことができる。さらに、接合側のコイルエンドは屈曲変形時の残留応力による負荷がかかるが、ワニス量を増やして機械的固着力を高めることができる。
【００５９】
尚、本実施の形態においては、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、ターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多いものとされている。しかし、逆にターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多いものとしても良い。このような構成とすることにより、固定子８全体の剛性を高めることができる。すなわち、Ｕ字状セグメント３１の湾曲部が整列する反接続側は接続箇所がないので接続側よりコイルエンドの剛性が高いが、この反接続側のコイル間のワニスを含浸し平均塗布量を多くすることでさらにコイルエンドの剛性を高めることができ、ひいては固定子８全体の剛性を高めることができる。
【００６０】
また、このような構成の車両用交流発電機においては、ケース３は、固定子８の両コイルエンド１６０ａ，１６０ｂを外周側より囲むように配され、その少なくとも一側は、コイルエンド１６０ａ，１６０ｂの径方向外側に複数の窓部（吸気孔１ａ，２ａ、排気孔１ｂ，２ｂ）を有する。すなわち、複数の窓部を有したケース３は、固定子８のコイルエンド１６０ａ，１６０ｂを外周側より囲むように配されているため、コイルエンド１６０ａ，１６０ｂの冷却性が向上する。さらに、接合部側のケース窓からの外部からの被水や異物の混入に対して本発明は好適である。
【００６１】
さらに、ファン５は、回転子７の軸方向両端部に設けられている。すなわち、ファン５は、回転子７の軸方向両端部に設けられているので、さらに冷却性が向上する。
【００６２】
さらにまた、ファン５は、接続側のコイルエンド１６０ｂ側の回転子７の軸方向端部に設けられている。すなわち、ファン５は、接続側のコイルエンド１６０ｂ側の回転子７軸方向端部に設けられているので、接続側のコイルエンド１６０ｂのワニス付着による冷却性のダウンを補うことができる。
【００６３】
さらに、ファン５は、ターン側のコイルエンド１６０ａ側の回転子７の軸方向端部に設けられている。すなわち、ワニスの少ないターン側のコイルエンド１６０ａ側の回転子７軸方向端部にファン５を設けているので、さらに冷却性が向上する。
【００６４】
さらにまた、接続側のコイルエンド１６０ｂにおいて、溶接接合部間には溶接接合部の周方向厚さと略同等以上の周方向厚さを有する径方向通風空間が形成されている。そのため、ファン５対向部は径方向通風空間が形成されているので通風抵抗が減り、冷却風量が増え、且つ干渉音を低減することができる。
【００６５】
また、接続側のコイルエンド１６０ｂと対向するファン５は、回転子７の回転軸６と平行な面に投影した場合に、ターン側のコイルエンド１６０ａと重なる。そのため、接続側のコイルエンド１６０ｂと対向するファン５は、少なくとも軸方向において溶接接合部と重なるため、溶接接合部の熱伝達率が向上し、更に冷却性が向上する。
さらにまた、本実施の形態では、冷却性が高い反接続側に整流器を配置しているため、整流器が熱的影響をコイルエンドから受けにくい構成となっている。尚、接続側に整流器を配置する場合も、接続側のワニス量が多いので、両者の短絡等の不具合を発生することなく、ワニスを削減できる。
【００６６】
また、接続側のコイルエンド１６０ｂ側に通風冷却される風量は、ターン側のコイルエンド１６０ａ側に通風冷却される風量よりも多い。すなわち、ワニス量が多く熱伝達性の低い接続側のコイルエンド１６０ｂ側に通風冷却される風量が、ターン側のコイルエンド１６０ａ側に通風冷却される風量よりも多いので、バランス良く冷却される。
【００６７】
さらに、接続側のコイルエンド１６０ｂ側に通風冷却される冷却風の速度は、ターン側のコイルエンド１６０ａ側に通風冷却される冷却風の速度よりも大きい。すなわち、接続側のコイルエンド１６０ｂ側に通風冷却される冷却風の速度は、ターン側のコイルエンド１６０ａ側に通風冷却される冷却風の速度よりも大きいため、ワニス量が多く熱伝達性の低い接続側のコイルエンド１６０ｂ側の冷却性が向上し、バランス良く冷却される。
【００６８】
尚、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスは、屈曲成形され固定子周方向に傾斜している各セグメント３１間にほぼ隙間なく充填されても良い。このように充填して固着することにより、接続側のコイルエンド１６０ａにおいて、振動等で接合部が短絡することによって発生する出力低下、及び電磁音悪化を防止することができる。また、セグメント３１間にほぼ隙間なくワニスを充填しているので、コイルエンド内周面がフラットとなり、回転子７の爪状磁極やファンの回転による干渉音を低減することができる。
【００６９】
尚、本実施の形態においては、接続側のコイルエンド１６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、ターン側より多くなるように、ワニスが滴下されたが、ターン側のコイルエンド１６０ｂに含浸されるワニスは全くないても良い。この構成とすることにより、ワニスの量をさらに削減することができる。
【００７０】
また、上述では、三相交流発電機で１６極、９６スロットのものを例示したが、これに限定されるものでなく、１２極で３６スロット、１２極で７２スロット、１６極で４８スロットのものにも適用可能である。
さらにまた、２０極１２０スロットなどの多スロットの場合に好適である。
【００７１】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２における車両用交流発電機の固定子を示す斜視図、図１２はこの車両用交流発電機の固定子の要部を示す正面図、図１３はこの車両用交流発電機における固定子巻線の１相分の結線状態を説明する正面図、図１４はこの車両用交流発電機における固定子巻線の３相分の結線状態を説明する正面図である。
【００７２】
本実施の形態においては、固定子８は、図１１および図１２に示されるように、軸方向に延びるスロット１５ａが周方向に所定ピッチで複数形成された円筒状の積層鉄心から成る固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された固定子巻線１６と、各スロット１５ａ内に装着されて固定子巻線１６と固定子鉄心１５とを電気的に絶縁するインシュレータ１９とを備えている。そして、固定子巻線１６は、径方向に２列に配設された２組の巻線アッセンブリ９０を備えている。巻線アッセンブリ９０は、１本の素線３０が、固定子鉄心１５の端面側のスロット１５ａ外で折り返されて、所定スロット数毎にスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波巻きされて巻装された複数の巻線から構成されている。そして、３相交流結線用ターミナル１００を用いて複数の巻線を３相交流結線し、後述する２組の３相交流巻線２６０を構成している。
そして、スロット１５ａ外で折り返された素線３０のターン部が周方向に並んでコイルエンドを構成しており、固定子鉄心１５の一側において、複数の巻線がコイルエンド上にて結線されている接続側コイルエンド２６０ａとこの接続側コイルエンド２６０ａと反対に位置する反接続側コイルエンド２６０ｂが形成されている。
【００７３】
なお、図１１および図１２中、Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃは、１組の３相交流巻線の各相の口出し線および中性点を表し、Ｎａｂｃは、１組の３相交流巻線の中性点引き出し線を表し、Ｏａ’、Ｏｂ’、Ｏｃ’、Ｎａ’、Ｎｂ’、Ｎｃ’は、もう１組の３相交流巻線の各相の口出し線および中性点を表し、Ｎａ’ｂ’ｃ’は、もう１組の３相交流巻線の中性点引き出し線を表している。また、Ｃ_1-1は後述する１番地同士の同一番地渡り結線部を表し、Ｃ_2-3は２番地と３番地との隣接番地渡り結線部を表している。
ここでは、固定子鉄心１５には、回転子７の磁極数（１６）に対応して、２組の３相交流巻線を収容するように、９６本のスロット１５ａが等間隔に形成されている。即ち、毎極毎相のスロット数が２である。また、素線３０には、例えば絶縁被覆された長方形の断面を有する長尺の銅線材が用いられる。
【００７４】
つぎに、１相分の固定子巻線２６０の巻線構造について図１３を参照して具体的に説明する。
１相分の固定子巻線２６０は、それぞれ１本の素線３０からなる第１乃至第４巻線１３１〜１３４から構成されている。そして、第１巻線１３１は、１本の素線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から１番目の位置と内周側から２番目の位置とを交互に採るように波巻きして構成されている。第２巻線１３２は、素線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から２番目の位置と内周側から１番目の位置とを交互に採るように波巻きして構成されている。第３巻線１３３は、素線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から３番目の位置と内周側から４番目の位置とを交互に採るように波巻きして構成されている。第４巻線１３４は、素線３０を、スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに、スロット１５ａ内の内周側から４番目の位置と内周側から３番目の位置とを交互に採るように波巻きして構成されている。
これにより、第１乃至第４巻線１３１〜１３４は、それぞれ、１本の素線３０を６スロット毎にスロット１５ａ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装されてなる１ターンの巻線を構成している。そして、各スロット１５ａ内には、素線３０が長方形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４本並んで配列されている。以降、スロット１５ａ内における素線３０の位置を内周側から１番地、２番地、３番地および４番地と呼ぶ。
なお、図示していないが、素線３０が巻装されるスロット１５ａを１つずつずらして６相分の固定子巻線２６０が形成されている。
【００７５】
そして、固定子鉄心１５の一端側において、スロット番号の６７番の２番地から延出する第１巻線１３１の巻線端１３１ｂと、スロット番号の６１番の３番地から延出する第３巻線１３３の巻線端１３３ａとが渡り結線（隣接番地渡り結線Ｃ_2-3）され、ついで、スロット番号の６１番の２番地から延出する第２巻線１３２の巻線端１３２ｂと、スロット番号の５５番の３番地から延出する第４巻線１３４の巻線端１３４ａとが渡り結線（隣接番地渡り結線Ｃ_2-3）され、さらに、スロット番号の６１番の１番地から延出する第１巻線１３１の巻線端１３１ａと、スロット番号の５５番の１番地から延出する第２巻線１３２の巻線端１３２ａとが渡り結線（同一番地渡り結線Ｃ_1-1）される。これにより、第１乃至第４巻線１３１〜１３４が直列に接続されて、４ターンの１相分の固定子巻線２６０、即ちａ相の巻線が形成される。
この時、スロット番号の６７番の４番地から延出する第３巻線１３３の巻線端１３３ｂと、スロット番号の６１番の４番地から延出する第４巻線１３４の巻線端１３４ａとが、ａ相の巻線の口出し線（Ｏａ）および中性点（Ｎａ）となる。
【００７６】
同様に、図１４に示されるように、スロット番号が５番、１１番・・・９５番のスロット群に巻装された素線群において、スロット番号の５９番の２番地から延出する第１巻線１３１の巻線端１３１ｂと、スロット番号の５３番の３番地から延出する第３巻線１３３の巻線端１３３ａとが渡り結線（隣接番地渡り結線Ｃ_2-3）され、ついで、スロット番号の５３番の２番地から延出する第２巻線１３２の巻線端１３２ｂと、スロット番号の４７番の３番地から延出する第４巻線１３４の巻線端１３４ａとが渡り結線（隣接番地渡り結線Ｃ_2-3）され、さらに、スロット番号の５３番の１番地から延出する第１巻線１３１の巻線端１３１ａと、スロット番号の４７番の１番地から延出する第２巻線１３２の巻線端１３２ａとが渡り結線（同一番地渡り結線Ｃ_1-1）される。これにより、第１乃至第４巻線１３１〜１３４が直列に接続されて、４ターンのｂ相の巻線が形成される。また、スロット番号の５９番の４番地から延出する第３巻線１３３の巻線端１３３ｂと、スロット番号の５３番の４番地から延出する第４巻線１３４の巻線端１３４ａとが、ｂ相の巻線の口出し線（Ｏｂ）および中性点（Ｎｂ）となる。
【００７７】
さらに、図１４に示されるように、スロット番号が３番、９番・・・９３番のスロット群に巻装された素線群において、スロット番号の５１番の２番地から延出する第２巻線１３２の巻線端１３２ｂと、スロット番号の４５番の３番地から延出する第４巻線１３４の巻線端１３４ａとが渡り結線（隣接番地渡り結線Ｃ_2-3）され、ついで、スロット番号の４５番の２番地から延出する第１巻線１３１の巻線端１３１ｂと、スロット番号の３９番の３番地から延出する第３巻線１３３の巻線端１３３ａとが渡り結線（隣接番地渡り結線Ｃ_2-3）され、さらに、スロット番号の４５番の１番地から延出する第２巻線１３２の巻線端１３２ａと、スロット番号の３９番の１番地から延出する第１巻線１３１の巻線端１３１ａとが渡り結線（同一番地渡り結線Ｃ_1-1）される。これにより、第１乃至第４巻線１３１〜１３４が直列に接続されて、４ターンのｃ相の巻線が形成される。また、スロット番号の５１番の４番地から延出する第４巻線１３４の巻線端１３４ｂと、スロット番号の４５番の４番地から延出する第３巻線１３３の巻線端１３３ａとが、ｃ相の巻線の口出し線（Ｏｃ）および中性点（Ｎｃ）となる。
【００７８】
このように形成されたａ相の巻線、ｂ相の巻線およびｃ相の巻線では、各相の同一番地渡り結線Ｃ_1-1は、結線番地が同じ１番地であり、かつ、８スロットピッチに設けられている。また、３つの口出し線Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃが８スロットピッチに設けられ、さらに、３つの中線点Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃも８スロットピッチに設けられている。
【００７９】
また、スロット番号が２番、８番・・・９２番のスロット群に巻装された素線群において、各素線３０を同様に結線してａ’相の巻線が形成され、スロット番号が６番、１２番・・・９６番のスロット群に巻装された素線群において、各素線３０を同様に結線してｂ’相の巻線が形成され、スロット番号が４番、１０番・・・９４番のスロット群に巻装された素線群において、各素線３０を同様に結線してｃ’相の巻線が形成されている。
【００８０】
また、本実施の形態の接続側のコイルエンド２６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、反接続側のコイルエンド２６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多いものとされている。このようにすることにより、最低限必要な部位のワニス量を減らさずにし、トータルとしてワニスの付着量を減らし、ワニスの付着による冷却性ダウンを最小限に抑えるとともに、ワニス材料費を削減することができる。
【００８１】
このように構成された固定子８を交流発電機に搭載することにより得られる効果について以下に述べる。
まず、コイルエンドが素線３０のターン部３０ａで構成されるので、コイルエンド２６０ａ、２６０ｂにおける接合カ所が著しく削減される。これにより、溶接による素線３０の軟化がなく、固定子としての剛性が高くなり、磁気騒音を低減できる。
また、コイルエンド２６０ａ、２６０ｂは、ターン部３０ａを周方向に配列して構成されている。これにより、導体セグメントの端部同士を接合している従来のコイルエンド群に比べて、コイルエンド群の固定子鉄心１５の端面からの延出高さを低くできる。これにより、コイルエンド２６０ａ、２６０ｂにおける通風抵抗が小さくなり、回転子７の回転に起因する風音を低減させることができる。また、コイルエンドのコイルの漏れリアクタンスが減少し、出力・効率が向上する。
【００８２】
また、４本の素線３０がスロット１５ａ内に径方向に１列に配列され、ターン部３０ａが周方向に２列に並んで配列されている。これにより、コイルエンド２６０ａ、２６０ｂを構成するターン部３０ａがそれぞれ径方向に２列に分散されるので、コイルエンド２６０ａ、２６０ｂの固定子鉄心１５の端面からの延出高さを低くできる。その結果、コイルエンド２６０ａ、２６０ｂにおける通風抵抗が小さくなり、回転子７の回転に起因する風音を低減させることができる。
【００８３】
尚、本実施の形態においては、接続側のコイルエンド２６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、反接続側のコイルエンド２６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多いものとされている。しかし、逆に反接続側のコイルエンド２６０ｂに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量は、接続側のコイルエンド２６０ａに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多いものとしても良い。このような構成とすることにより、固定子８全体の剛性を高めることができる。すなわち、素線３０のターン部が整列する反接続側は結線箇所がないので接続側よりコイルエンドの剛性が高いが、この反接続側のコイル間にワニスを含浸し平均塗布量を多くすることでさらにコイルエンドの剛性を高めることができ、ひいては固定子８全体の剛性を高めることができる。
【００８４】
【発明の効果】
この発明によれば、回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装されファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
電気導体は、長尺の素線が、固定子鉄心の端面側のスロット外で折り返されて、所定スロット数毎に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採るように巻装された巻線を複数有し、固定子鉄心の両端面部において、スロット外で折り返された素線のターン部が周方向に並んでコイルエンドを構成しており、
上記コイルエンドの内周面が、上記ターン部によってほぼ全周に亘って同形状で整列した凹凸形状に形成され、
固定子鉄心の一側において、複数の巻線がコイルエンド上にて結線されている接続側コイルエンドを有する固定子において、
ワニスが、接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する巻線の表面全体を覆うように塗布され、接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、反接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、スロット内において、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
そのため、絶縁皮膜のない接続側の絶縁性を向上する。また、絶縁皮膜のない接続側の短絡による出力低下、及び電磁音悪化を防ぐことができる。また、屈曲・接合されているコイルエンドは屈曲変形時の残留応力による負荷がかかるが、ワニス量を増やして機械的固着力を高めることができる。
さらに、前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられている。
そのため、ワニスの浸透性が向上すると共に、コイルエンドの冷却性が向上する。
また、反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、かつスロット内において、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
そのため、スロット外で折り返された素線のターン部が整列する反接続側は接続箇所がないので接続側よりコイルエンドの剛性が高いが、この反接続側のコイル間にワニスを含浸し平均塗布量を多くすることでさらにコイルエンドの剛性を高めることができ、ひいては固定子全体の剛性を高めることができる。
【００８５】
また、回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装されファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
電気導体は、導体セグメントが、異なるスロットに位置する他の導体セグメントと、互いに開放端を接続されるべく周方向に屈曲成形、接合されてなり、固定子鉄心の一側において、複数の導体セグメントが接合されている接続側コイルエンド有する固定子において、
ワニスが、接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する巻線の表面全体を覆うように塗布され、接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、反接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、スロット内において、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
そのため、絶縁皮膜のない接続側の絶縁性を向上する。また、絶縁皮膜のない接続側の短絡による出力低下、及び電磁音悪化を防ぐことができる。また、屈曲・接合されているコイルエンドは屈曲変形時の残留応力による負荷がかかるが、ワニス量を増やして機械的固着力を高めることができる。
さらに、前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられている。
そのため、ワニスの浸透性が向上すると共に、コイルエンドの冷却性が向上する。
また、反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、接続側のコイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、かつスロット内において、反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多い。
そのため、スロット外で折り返された導体セグメントの湾曲部が整列する反接続側は接続箇所がないので接続側よりコイルエンドの剛性が高いが、この反接続側のコイル間にワニスを含浸し平均塗布量を多くすることでさらにコイルエンドの剛性を高めることができ、ひいては固定子全体の剛性を高めることができる。
【００９０】
また、反接続側コイルエンドに含浸されるワニスは全くない。
そのため、反接続側コイルエンドの冷却性を向上することができ、また全体のワニス量を削減することができる。
【００９１】
また、接続側コイルエンドに含浸されるワニスは、固定子周方向に傾斜している電気導体間にほぼ隙間なく充填されている。
そのため、接続側コイルエンドにおいて、浸透されるワニスを固定子周方向に傾斜している各コイル間にほぼ隙間なく充填し、固着することにより、振動等で接合部が短絡することによって発生する出力低下、及び電磁音悪化を防止することができる。コイル間にほぼ隙間なくワニスを充填しているので、コイルエンド内周面がフラットとなり、回転子の爪状磁極やファンの回転による干渉音を低減することができる。
【００９２】
また、接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している各電気導体間の隙間は、反接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している各電気導体間の隙間より小さい。
そのため、接続側コイルエンドは、ワニス量が多く絶縁性が向上しているので、固定子の軸方向に傾斜している各電気導体間の隙間は、反接続側コイルエンドの固定子の軸方向に傾斜している各電気導体間の隙間より小さくすることができる。その結果、電気導体間にワニスが充填、保持されやすく、更に絶縁性が向上する。また、電気導体間が狭いので、コイルエンド内層面がフラットとなり、回転子の爪状磁極やファンの回転による干渉音を低減することができる。
【００９３】
また、接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している電気導体の軸方向高さは、反接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している電気導体の軸方向高さより小さい。
そのため、接続側コイルエンドは、ワニス量が多く絶縁性が向上しているので、固定子の軸方向に傾斜している各電気導体間の隙間は、反接続側コイルエンドの固定子の軸方向に傾斜している各コイル間の隙間より小さくすることができるので、屈曲角度を大きく、結果的に軸方向高さを小さくでき、発電機の体格を小さくできる。また、各電気導体間が狭いので、コイルエンド内局面がフラットとなり、回転子の爪状磁極やファンの回転による干渉音を低減することができる。
【００９６】
また、整流器は、接続側コイルエンドの側に配置されている。
そのため、整流器が接続側コイルエンド側に配置されていても、本発明は接続側コイルエンドの絶縁性が高いため、両者の短絡による出力低下といった不具合がない。
【００９７】
また、整流器は、反接続側コイルエンドの側に配置されている。
そのため、整流器が、冷却性が高く温度が低い反接続側コイルエンド側に配置されているので、整流器が熱的影響を受け難い。
【００９８】
また、車両用交流発電機の固定子の製造方法においては、固定子鉄心の外径方向よりワニスを滴下して、接続側および反接続側コイルエンドの一方にワニス量を多く含浸する工程を有する。
そのため、本構成の固定子の場合、固定子鉄心の外径方向からのワニス滴下でも十分に浸透させることができる。また、両コイルエンドに必要なワニス量を個別にコントロールすることができ、一方のコイルエンドへのワニス量を多くすることができる。
【００９９】
また、車両用交流発電機の固定子の製造方法においては、固定子鉄心の軸方向より、接続側および反接続側コイルエンドのいずれか一方のみにワニスを滴下する工程を有する。
そのため、固定子鉄心の軸方向より、コイルエンドのいずれか一方にのみ滴下されるので、設備を簡易とすることができる。
【０１００】
また、車両用交流発電機の固定子の製造方法においては、固定子鉄心の外径方向または軸方向より、接続側および反接続側コイルエンドのいずれか一方のみにワニスを滴下する工程と、滴下した側のコイルエンドを他方のコイルエンドより高い位置に保ちながらワニスをゲル化、乾燥させる工程とを有する。
そのため、滴下した側のコイルエンドを他方のコイルエンドより高い位置とした状態でゲル化、乾燥させるので、滴下した側から他方への浸透性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における車両用交流発電機を示す断面図である。
【図２】車両用交流発電機の固定子構造を説明する図である。
【図３】Ｕ字状のセグメントの屈曲成形される様子を示す図である。
【図４】Ｕ字状のセグメントの屈曲成形される様子を示す図である。
【図５】Ｕ字状のセグメントの屈曲成形される様子を示す図である。
【図６】Ｕ字状のセグメントが固定子鉄心に挿入され巻線が構成される様子を示した図である。
【図７】固定子鉄心のスロットの断面図である。
【図８】固定子のワニスの含浸方法を示す斜視図である。
【図９】固定子のワニスの含浸方法の他の例を示す斜視図である。
【図１０】固定子のワニスの含浸方法の他の例を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
【図１２】この車両用交流発電機の固定子の要部を示す正面図である。
【図１３】この車両用交流発電機における固定子巻線の１相分の結線状態を説明する正面図である。
【図１４】この車両用交流発電機における固定子巻線の３相分の結線状態を説明する正面図である。
【図１５】従来の車両用交流発電機を示す断面図である。
【図１６】Ｕ字状のセグメントが固定子鉄心に挿入され巻線が構成される様子を示した図である。
【符号の説明】
１ａ，２ａ吸気孔（窓部）、１ｂ，２ｂ排気孔（窓部）、３ケース、５ファン（冷却ファン）、６回転軸、７回転子、８固定子、１２整流器、１５固定子鉄心、１５ａスロット、２８絶縁紙（電気絶縁部材）、３１Ｕ字状セグメント、１６０ａ接線側コイルエンド、１６０ｂ反接続側コイルエンド（ターン側コイルエンド）、２６０ａ接線側コイルエンド、２６０ｂ反接続側コイルエンド、Ｄセグメントの周方向厚さ、Ｍａ接続側のコイルエンドの軸方向高さ、Ｍｂ反接続側のコイルエンドの軸方向高さ、Ｎ通風空間、Ｇ径方向隙間、δ 屈曲成形部のセグメント間の隙間。

Claims

回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、前記回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装され前記ファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
前記固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
前記電気導体は、長尺の素線が、前記固定子鉄心の端面側の前記スロット外で折り返されて、所定スロット数毎に前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採るように巻装された巻線を複数有し、前記固定子鉄心の両端面部において、前記スロット外で折り返された前記素線のターン部が周方向に並んでコイルエンドを構成しており、
上記コイルエンドの内周面が、上記ターン部によってほぼ全周に亘って同形状で整列した凹凸形状に形成され、
前記固定子鉄心の一側において、前記複数の巻線が前記コイルエンド上にて結線されている接続側コイルエンドを有する固定子において、
ワニスが、前記接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する前記巻線の表面全体を覆うように塗布され、
前記接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、
前記スロット内において、前記接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多く、
前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、
前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられていることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。
回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、前記回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装され前記ファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
前記固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
前記電気導体は、長尺の素線が、前記固定子鉄心の端面側の前記スロット外で折り返されて、所定スロット数毎に前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採るように巻装された巻線を複数有し、前記固定子鉄心の両端面部において、前記スロット外で折り返された前記素線のターン部が周方向に並んでコイルエンドを構成しており、
上記コイルエンドの内周面が、上記ターン部によってほぼ全周に亘って同形状で整列した凹凸形状に形成され、
前記固定子鉄心の一側において、前記複数の巻線が前記コイルエンド上にて結線されている接続側コイルエンドを有する固定子において、
ワニスが、前記接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する前記巻線の表面全体を覆うように塗布され、
前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、前記接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、
前記スロット内において、前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、前記接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多く、
前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、
前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられていることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。
回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、前記回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装され前記ファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
前記固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
前記電気導体は、導体セグメントが、異なるスロットに位置する他の導体セグメントと、互いに開放端を接続されるべく周方向に屈曲成形、接合されてなり、
前記固定子鉄心の一側において、前記複数の導体セグメントが接合されている接続側コイルエンドを有する固定子において、
ワニスが、前記接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する前記巻線の表面全体を覆うように塗布され、
前記接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、
前記スロット内において、前記接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多く、
前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、
前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられていることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。
回転軸に嵌着される爪状磁極、及びファンを有する回転子と、前記回転子の外周に配され三相交流結線されたコイルが巻装され前記ファンによって送風冷却される固定子とを有する車両用交流発電機において、
前記固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線とを備え、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
前記電気導体は、導体セグメントが、異なるスロットに位置する他の導体セグメントと、互いに開放端を接続されるべく周方向に屈曲成形、接合されてなり、
前記固定子鉄心の一側において、前記複数の導体セグメントが接合されている接続側コイルエンドを有する固定子において、
ワニスが、前記接続側および反接続側コイルエンドの少なくとも一方のコイルエンドを構成する前記巻線の表面全体を覆うように塗布され、
前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量が、前記接続側コイルエンドに含浸されるワニスの単位面積当たりの平均塗布量より多く、
前記スロット内において、前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニス量は、前記接続側コイルエンドに含浸されるワニス量より多く、
前記スロット内において、径方向最内層の前記電気導体とスロット開口部との間に径方向に隙間を有し、該隙間には、前記ワニスが含浸され、
前記回転子の軸方向端部の少なくとも一方には、前記固定子のコイルエンドを内径側より通風、冷却するファンが設けられていることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。
前記反接続側コイルエンドに含浸されるワニスは全くないことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の車両用交流発電機の固定子。
前記接続側コイルエンドに含浸されるワニスは、固定子周方向に傾斜している前記電気導体間にほぼ隙間なく充填されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子。
前記接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している前記各電気導体間の隙間は、反接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している各電気導体間の隙間より小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子。
前記接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している前記電気導体の軸方向高さは、反接続側コイルエンドの固定子周方向に傾斜している前記電気導体の軸方向高さより小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子。
前記整流器は、前記接続側コイルエンドの側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の車両用交流発電機の固定子。
前記整流器は、前記反接続側コイルエンドの側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子。
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子の製造方法において、前記固定子鉄心の外径方向よりワニスを滴下して、前記接続側および反接続側コイルエンドの一方にワニス量を多く含浸する工程を有することを特徴とする車両用交流発電機の固定子の製造方法。
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子の製造方法において、前記固定子鉄心の軸方向より、前記接続側および反接続側コイルエンドのいずれか一方のみにワニスを滴下する工程を有することを特徴とする車両用交流発電機の固定子の製造方法。
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の固定子の製造方法において、前記固定子鉄心の外径方向または軸方向より、前記接続側および反接続側コイルエンドのいずれか一方のみにワニスを滴下する工程と、
滴下した側のコイルエンドを他方のコイルエンドより高い位置に保ちながら前記ワニスをゲル化、乾燥させる工程とを有することを特徴とする車両用交流発電機の固定子の製造方法。