JP2005051981A - 回転電機用電機子および電機子コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のスロットを有するコアと、前記複数のスロットのうち選択された一対のスロットに収容されるようにして角形導体を成形して成る複数の電機子コイルとを有する回転電機用電機子において、電気的接続のためのスペース確保ならびに電気的接続作業を不要としつつ、電機子コイルのターン数を自由に設定可能とする。
【解決手段】電機子コイル１４が備える一対のコイル端１７は、角形導体１８の積層方向をコイル辺１６と同一として両コイル辺１６に一端がそれぞれ連設される一対の傾斜部分１７ａと、両傾斜部分１７ａでの積層方向を相互に逆にするとともに両傾斜部分１７ａの位置が電機子コア１１の半径方向で相互にずれるようにねじれて両傾斜部分１７ａの他端間を結ぶとともに角形導体１８の積層方向を電機子コア１１の軸線方向にほぼ沿わせたねじれ連結部分１７ｂとから成る。
【選択図】 図６

Description

本発明は、複数のスロットを有するコアと、前記複数のスロットのうち選択された一対のスロットに収容されるようにして角形導体を成形して成る複数の電機子コイルとを有する回転電機用電機子および電機子コイルの製造方法の改良に関する。

占積率を増大せしめるために、略Ｕ字状もしくは略Ｖ字状に形成された角形導体をスロットに収容するようにしたものが、たとえば特許文献１等で既に知られている。
特開平１１−１５５２７０号公報

ところで、電機子コイルを回転電機たとえばオルタネータの発電コイルとして用いる場合に、電機子コイルのターン数と発電周波数は比例関係にあり、ターン数を自由に設定できるかどうかは、出力および発電開始回転数の設計に重要なファクターとなる。しかるに上記従来のものでは、ターン数を複数に設定したときには、一方のコイル端側での電気的な接続が不可避であり、その接続のためのスペースを確保する必要があるだけでなく、溶接等の接続工程が必要となる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電気的接続のためのスペース確保ならびに電気的接続作業を不要としつつ、電機子コイルのターン数を自由に設定し得るようにした回転電機用電機子を提供することを第１の目的とし、電機子コイルを適切に製造し得るようにした電機子コイルの製造方法を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数のスロットを有する電機子コアと、前記複数のスロットのうち選択された一対のスロットに収容されるようにして角形導体を成形して成る複数の電機子コイルとを有する回転電機用電機子において、前記電機子コイルは、一体に連なる角形導体の一部が前記スロットの深さ方向に積層されるようにして前記両スロットにそれぞれ収容される一対のコイル辺と、それらのコイル辺の両端を結ぶ一対のコイル端とを一体に有するようにして前記角形導体が巻回されて成り、前記両コイル端は、前記角形導体の積層方向を前記両コイル辺と同一として前記両コイル辺に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれて前記電機子コアから離反するように傾斜した一対の傾斜部分と、両傾斜部分での積層方向を相互に逆にするとともに両傾斜部分の位置が前記電機子コアの半径方向で相互にずれるようにしてねじれて両傾斜部分の他端間を結ぶとともに前記角形導体の積層方向を前記電機子コアの軸線方向にほぼ沿わせたねじれ連結部分とから成ることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記角形導体の巻き始め部および巻き終わり部を少なくとも有するとともに前記角形導体の一部の積層個数を偶数および奇数の一方とした第１コイル辺と、前記角形導体の一部の積層個数を偶数および奇数の他方とした第２コイル辺と、第２コイル辺と同一の積層個数で前記角形導体の一部を積層しつつ前記両コイル辺の両端を結ぶ一対のコイル端とを一体に備えるとともに前記角形導体の巻回方向が電機子コアの周方向に沿って交互に逆となるようにした複数の電機子コイルが、前記巻回方向が相互に逆となる一対の電機子コイルの第１および第２コイル辺を電機子コアの同一スロットに積層、収容するとともに各電機子コイルの第１コイル辺間を結ぶ渡り線を電機子コアの周方向に沿って該電機子コアの軸方向両端側に交互に振り分けるようにして、前記電機子コアに装着されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、複数の前記電機子コイルと、それらの電機子コイル間を結ぶ渡り線とが、一体に連なって形成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、ランデル型のロータと、該ロータのシャフトが回転自在に支承されるフロントおよびリヤブラケットと、前記ロータに固定される冷却用のファンとを備える回転電機の前記フロントおよびリヤブラケット間に前記電機子コアがステータコアとして挟持され、該電機子コアの内周に設けられる複数の前記スロットのうち選択された一対のスロットに前記コイル辺を収容するようにして前記電機子コイルが前記電機子コアに巻装されることを特徴とする。

上記第２の目的を達成するために、請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の電機子コイルを製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部ならびに両直線部間を結ぶ一対の彎曲部を構成するようにして一平面内で角形導体を巻回して成る予備成形品を形成するステップと、前記両直線部のうち前記コイル辺に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加えるステップとを順次実行することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の電機子コイルを製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部および両直線部間を結ぶ一対の彎曲部を構成するようにして一平面内で角形導体を同一方向に巻回して成る複数の予備成形部ならびに前記各予備成形部間を一体に結ぶ複数の連結部を備える予備成形品を準備する第１のステップと、前記各予備成形部が備える両直線部のうち前記コイル辺に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部で電機子コイルをそれぞれ構成するとともに複数の前記連結部で渡り線をそれぞれ構成するようにして前記予備成形品を塑性加工する第２のステップとを順次実行することを特徴とする。

さらに請求項７記載の発明は、請求項３記載の電機子コイルを製造するにあたり、内周側の巻き始め部および外周側の巻き終わり部を有する第１直線部、第１直線部と平行に延びる第２直線部および両直線部間を結ぶ一対の彎曲部を有するようにして一平面内で角形導体を巻回して成る複数の予備成形部、ならびに前記角形導体の巻回方向が相互に逆である予備成形部の前記巻き始め部および前記巻き終わり部間を一体に結ぶようにして複数の前記予備成形部を連結する複数の連結部を備える予備成形品を準備する第１のステップと、前記各予備成形部が備える第１および第２直線部のうち前記第１および第２コイル辺に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部で電機子コイルをそれぞれ構成するとともに複数の前記連結部で渡り線をそれぞれ構成するようにして前記予備成形品を塑性加工する第２のステップとを順次実行することを特徴とする。

上記請求項１記載の発明によれば、角形導体を巻回して電機子コイルが構成されるので、電気的接続のためのスペースを確保することを不要とするとともに電気的接続作業を不要として、ターン数を自由に設定することが可能であり、相互に隣接するスロットに一方のコイル辺が収容される電機子コイル同士のコイル端では、前記傾斜部分が相互に干渉することを回避してスロットの長手方向に間隔をあけて配置されるとともにねじれ連結部分がスロット配列方向に間隔をあけて配置されることになり、しかもねじれ連結部分での角形導体の積層方向がコイル辺での積層方向と９０度異なるので、前記スロット配列方向に沿う前記ねじれ連結部分の幅は一定であり、ターン数の多少にかかわらずコイル端同士の相互干渉を防止することができる。

また上記請求項２記載の発明によれば、同一スロットに第１および第２コイル辺が積層、収容される電機子コイル同士での角形導体の巻回方向は相互に逆であるので、同一スロット内での第１および第２コイル辺における電流の流れ方向は同一であり、コイル端同士の相互干渉を回避しつつ電機子コアのコンパクト化を可能としてターン数を増大することが可能となり、また同一スロットに収容される第１および第２コイル辺の積層個数が（偶数＋奇数）であるので、ターン数を奇数に設定することが可能となる。しかも渡り線で接続される巻き始め部および巻き終わり部間の長さは、各電機子コイルにおける第１および第２コイル辺間の長さに対応するものであるので渡り線の長さは短くてすみ、その上、電機子コアの軸方向両端側に交互に振り分けて渡り線が配置されるので、渡り線を配置するスペースを確保することも容易となる。

上記請求項３記載の発明によれば、複数の電機子コイル同士を電気的に接続する手間を省くことができ、組付け作業工数を低減することができる。

上記請求項４記載の発明によれば、角形導線を用いて発電コイルを構成するようにしたオルタネータにおいて、コイル端同士の相互干渉を防止しつつ発電コイルのターン数を自由に設定することができ、各コイル端のねじれ連結部分がスロット配列方向に間隔をあけて配置されることによって、冷却ファンによって生じる冷却風が各電機子コイルのコイル端間で良好に流通するようにして、冷却効率を高くすることができる。しかも複数の電機子コイルと、各電機子コイル間を結ぶ渡り線とが、一体に連なって形成されるようにした場合には、オルタネータの組付け作業工数を低減することができる。

上記請求項５記載の発明によれば、一対の傾斜部分と、両傾斜部分間を結ぶねじれ連結部分とから成るコイル端を有する電機子コイルを簡単に製造することができる。

上記請求項６記載の発明によれば、角形導体の巻回方向を同一とした複数の電機子コイルと、それらの電機子コイルを一体に結ぶ複数の渡り線とを同時にかつ容易に形成することができる。

さらに上記請求項７記載の発明によれば、角形導体の巻回方向を交互に逆として並ぶ複数の電機子コイルと、それらの電機子コイルを一体に結ぶ複数の渡り線とを同時にかつ容易に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図８は本発明の第１実施例を示すものであり、図１はオルタネータの縦断側面図、図２はステータの一部切欠き正面図、図３は図２の３矢視方向から見た一部切欠き側面図、図４はコイルユニットの構成を示す周方向展開図、図５は単一相のコイルユニットを電機子コアに装着した状態での図３の５矢視方向から見た図、図６は単一相のコイルユニットを電機子コアに装着した状態での図３の６矢視方向から見た図、図７は電機子コイルの製造方法を説明するための斜視図、図８はコイルユニットを製造するための予備成形品の斜視図である。

先ず図１において、回転電機であるオルタネータ２５Ａは、トラック等の自動車に搭載されるものであり、ランデル型のロータ２６Ａと、該ロータ２６Ａのシャフト２７Ａが回転自在に支承されるフロントブラケット２８Ａおよびリヤブラケット２９Ａと、リヤブラケット２９Ａに固定的に支持される励磁コア３０Ａと、前記ロータ２６Ａを磁化するようにして励磁コア３０Ａに巻装される励磁コイル３１Ａと、前記ロータ２６Ａに固定される冷却用のファン３２Ａと、前記フロントおよびリヤブラケット２８Ａ，２９Ａ間に挟持される電機子としてのステータ１０とを備える。

ロータ２６Ａは、複数個の爪状磁極３３ａ…を周方向等間隔に有する第１ロータコア３３と、第１ロータコア３３が備える複数の爪状磁極３３ａ…間に配置される複数個の爪状磁極３４ａ…を周方向等間隔に有する第２ロータコア３４とが、リング状に結合されるとともにシャフト２７Ａに固定されて成るものである。フロントおよびリヤブラケット２８Ａ，２９Ａの中心部には円筒状のボス部３５，３６が同軸に設けられており、リヤブラケット２９Ａのボス部３６にはシャフト２７Ａの一端が軸受３７を介して回転自在に支承される。またシャフト２７Ａの他端はフロントブラケット２８Ａのボス部３５を貫通して外方に突出されており、ボス部３５およびシャフト２７Ａ間に軸受３８が設けられる。

フロントブラケット２８Ａの外方でロータ２６Ａのシャフト２７Ａには冷却用のファン３２Ａが固定され、フロントブラケット２８Ａには冷却用のファン３２Ａによって生じる冷却風を流通させるための複数の空気流通孔３９…が設けられ、リヤブラケット２９Ａにも、前記冷却風を流通させるための複数の空気流通孔（図示せず）が設けられる。

また前記冷却ファン３２Ａよりも外方でシャフト２７Ａの他端にはプーリ４０が固定され、図示しないエンジンからの動力を伝達する無端状のベルト（図示せず）が該プーリ４０に巻掛けられる。

リヤブラケット２９Ａには、そのリヤブラケット２９Ａの外面との間に収納室４１を形成するようにしてカバー４２Ａが取付けられる。収納室４１内には、相互に間隔をあけてリヤブラケット２９Ａに固定される一対のヒートシンク４３，４４、それらのヒートシンク４３，４４に複数ずつ取付けられるダイオード４５…，４６…から成る整流器４７、ならびにリヤブラケット２９Ａに固定されるレギュレータ４８等が収納される。またカバー４２Ａには、複数の空気流通孔４９…が設けられる。

リヤブラケット２９Ａの内面側には、ロータコア３３，３４内に挿入される円筒状の励磁コア３０Ａが複数のねじ部材５０…で固定されており、この励磁コア３０Ａに励磁コイル３１Ａが巻装される。

図２および図３を併せて参照して、ステータ１０は、電機子コアとしてのステータコア１１に、電気角が３０度ずれた３相２回路を構成するようにしてＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルユニット１２Ｕ…，１２Ｖ…，１２Ｗ…が二組装着されて成るものであり、ステータコア１１は、複数本の通しボルト５１…で相互に締結されるフロントおよびリヤブラケット２８Ａ，２９Ａ間に挟持され、円筒状のヨーク部１１ａと、略Ｔ字状に形成されて前記ヨーク部１１ａの内周から突出される複数個の突極部１１ｂ，１１ｂ…とを一体に有して、多数枚の磁性鋼板を積層することにより構成され、各突極部１１ｂ，１１ｂ…間にはスロット１３，１３…が形成される。而して前記突極部１１ｂ，１１ｂ…の個数は、たとえば９６個，７２個，６０個，４８個，３６個または３０個であり、その突極部１１ｂ，１１ｂ…と同一個数のスロット１３，１３…が前記ヨーク部１１ａの内周に形成される。

このようなオルタネータ２５Ａでは、シャフト２７Ａの回転に応じて各コイルユニット１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに交流起電力が生じ、その交流起電力が整流器４７で直流に整流され、さらにレギュレータ４８で電圧調整された直流電力が、たとえばバッテリの充電電力としてオルタネータ２５Ａから出力される。

図４を併せて参照して、Ｕ相のコイルユニット１２Ｕは、ステータコア１１が備える複数個のスロット１３，１３…のうち選択された一対ずつ複数組のスロット１３，１３…に収容される複数の電機子コイル１４，１４…が渡り線１５…で相互に結ばれて成るものであり、ステータコア１１の周方向に沿って各スロット１３，１３…にＳ１〜Ｓ７２の番号を付したときに、たとえばＳ１，Ｓ７；Ｓ１３，Ｓ１９；Ｓ２５，Ｓ３１；Ｓ３７，Ｓ４３；Ｓ４９，Ｓ５５；Ｓ６１，Ｓ６７の番号が付されたスロット１３，１３…に、前記各電機子コイル１４，１４…が収容される。

図５および図６を併せて参照して、電機子コイル１４は、前記スロット１３，１３にそれぞれ収容される一対のコイル辺１６，１６と、それらのコイル辺１６，１６の両端を結ぶ一対のコイル端１７，１７とを一体に有するようにして、横断面長方形状に形成されるとともに外面全面に絶縁処理が施された角形導体１８を、ターン数をたとえば「３」として一体に連なるように巻回して成るものであり、重ね巻きモジュールを形成する。

而して両コイル辺１６…では、前記角形導体１８の一部がスロット１３の深さ方向に積層される。また前記コイル端１７…は、前記コイル辺１６，１６に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれてステータコア１１から離反するように傾斜した一対の傾斜部分１７ａ，１７ａと、それらの傾斜部分１７ａ，１７ａの他端間を結ぶねじれ連結部分１７ｂとから成る。しかも前記両傾斜部分１７ａ，１７ａでの角形導体１８の積層方向は、それらの傾斜部分１７ａ，１７ａに連なるコイル辺１６，１６の積層方向と同一であるのであるが、前記ねじれ連結部分１７ｂは、両傾斜部分１７ａ，１７ａでの積層方向を相互に逆方向とするとともに両傾斜部分１７ａ，１７ａの位置がステータコア１１の半径方向で相互にずれるようにして略１８０度ねじれており、ねじれ連結部分１７ｂでの角形導体１８の積層方向は、その両側の傾斜部分１７ａ，１７ａの積層方向すなわちコイル辺１６，１６の積層方向とは略９０度異なって、ステータコア１１の軸線方向にほぼ沿っている。

このような電機子コイル１４…は、図４で示したように、一対の電機子コイル１４，１４の一方のコイル辺１６，１６が同一のスロット１３に収容されるようにしてステータコア１１に装着され、それによりＵ相のコイルユニット１２Ｕが構成される。

ところで一対の電機子コイル１４，１４の一方のコイル辺１６，１６を同一スロット１３に収容することでターン数を各電機子コイル１４…のターン数の２倍としたコイルユニット１２Ｕを構成するのは、比較的多くのターン数を得るようにしてもステータコア１１の半径方向に沿うコイル端１７…の集合部分の厚みを比較的小さく維持するためである。すなわち図５および図６で示すように、単一の電機子コイル１４のコイル端１７におけるねじれ連結部分１７ｂを、ステータコア１１の半径方向にほぼ沿うように配置することができるので、一対の電機子コイル１４，１４の一方のコイル辺１６，１６を同一のスロット１３に収容することでＵ相のコイルユニット１２Ｕのターン数を増大しても、前記ねじれ連結部分１７ｂ…をステータコア１１の周方向に隣接配置することが可能であり、コイル端１７…同士の干渉を回避しつつステータコア１１のコンパクト化が可能となるのである。

またＶ相およびＷ相のコイルユニット１２Ｖ，１２Ｗも、上記Ｕ相のコイルユニット１２Ｕと同様にして、複数の電機子コイル１４…がステータコア１１に装着されることによって構成され、二組の各コイルユニット１２Ｕ…，１２Ｖ…，１２Ｗ…が、コイル辺１６，１６を収容するスロット１３，１３の位置をステータコア１１の周方向に順次ずらせるようにしてスタータコア１１に装着されることにより、３相２回路が構成される。

電機子コイル１４を製造するにあたっては、図７（ａ）で示す予備成形品１９を準備する第１のステップと、その予備成形品１９の一部を塑性変形させる第２のステップとを実行するものであり、第１のステップでの予備成形品１９は、相互に平行に延びる一対の直線部２０，２０ならびに両直線部２０，２０間を結ぶ一対の彎曲部２１，２１を構成するようにして一平面内で角形導体１８を巻回して成るものである。

また第２のステップでは、予備成形品１９が備える両直線部２０，２０のうち前記コイル辺１６，１６に対応する部分（図７の鎖線で示す範囲）を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を矢印のように加えるものであり、前記両直線部２０，２０のうち前記コイル辺１６，１６に対応する部分を除く部分と、前記両彎曲部２１，２１とが、コイル端１７，１７を形成するように塑性変形することにより、図７（ｂ）で示すように、電機子コイル１４が製造される。

ところで、各コイルユニット１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗをそれそれ構成する複数の電機子コイル１４…間を結ぶ渡り線１５…は、各電機子コイル１４…と一体に連なって形成されるものであり、そのような複数の渡り線１５…および複数の電機子コイル１４…を製造するにあたっては、図８で示すように、図７で示した複数の予備成形品１９…に対応した予備成形部１９′…と、角形導体１８の巻回方向を同一とした複数の予備成形部１９′…間を一体に結ぶ連結部２２…とを備える予備成形品２３を準備し、図７を参照して説明した製造方法に準じて複数の予備成形部１９′…を同時に塑性変形させる。

すなわち一平面内で角形導体１８を同一方向に巻回して成る複数の予備成形部１９′…ならびに各予備成形部１９′…間を一体に結ぶ複数の連結部２２…を備える予備成形品２３を準備する第１のステップと、各予備成形部１９′…が備える両直線部２０，２０のうちコイル辺１６，１６に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部１９′で電機子コイル１４…をそれぞれ構成するとともに複数の連結部２２…で途中が略１８０度反転した渡り線１５…をそれぞれ構成するようにして予備成形品２３を塑性加工する第２のステップとを順次実行する。

ところで、電機子コイル１４…を、それらの電機子コイル１４…のコイル辺１６，１６…をステータコア１１のスロット１３，１３…のうち選択された一対ずつ複数組のスロット１３，１３…に収容するようにしてステータコア１１に装着する前に、ステータコア１１の各突極部１１ｂ，１１ｂ…の先端部は図２の鎖線で示すように各スロット１３，１３…を開放した形状になっており、各スロット１３，１３…へのコイル辺１６，１６…の挿入後に、突極部１１ｂ，１１ｂ…の先端部はスロット１３，１３…を閉じるようにして略Ｔ字状となるように塑性変形される。

次にこの第１実施例の作用について説明すると、電機子コイル１４は、一体に連なる角形導体１８の一部がスロット１３の深さ方向に積層されるようにして一対のスロット１３，１３にそれぞれ収容される一対のコイル辺１６，１６と、それらのコイル辺１６，１６の両端を結ぶ一対のコイル端１７，１７とを一体に有するようにして角形導体１８が巻回されて成るものであるので、両コイル端１７，１７の一方側で電気的接続のためのスペースを確保することを不要とするとともに電気的接続作業を不要として、ターン数を自由に設定することが可能である。

また両コイル端１７…は、角形導体１８の積層方向をコイル辺１６，１６と同一として両コイル辺１６，１６に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれてステータコア１１から離反するように傾斜した一対の傾斜部分１７ａ，１７ａと、両傾斜部分１７ａ，１７ａでの積層方向を相互に逆にするとともに両傾斜部分１７ａ，１７ａの位置がステータコア１１の半径方向で相互にずれるように略１８０度ねじれるようにして両傾斜部分１７ａ，１７ａの他端間を結ぶとともに角形導体１８の積層方向を前記両傾斜部分１７ａ，１７ａとは９０度異ならせるようにしてステータコア１１の軸線方向にほぼ沿わせたねじれ連結部分１７ｂとから成るものである。

したがって相互に隣接するスロット１３，１３に一方のコイル辺１６，１６が収容される電機子コイル１４，１４同士のコイル端１７，１７では、前記傾斜部分１７ａ，１７ａ…が相互に干渉することを回避してスロット１３，１３の長手方向に間隔をあけて配置されるとともにねじれ連結部分１７ｂがスロット配列方向（ステータコア１１の周方向）に間隔をあけて配置されることになり、しかもねじれ連結部分１７ｂでの角形導体１８の積層方向がコイル辺１６での積層方向と９０度異なるので、前記スロット配列方向に沿う前記ねじれ連結部分１７ｂの幅は一定であり、ターン数の多少にかかわらずコイル端１７，１７同士の相互干渉を防止することができる。

また複数の電機子コイル１４…と、それらの電機子コイル１４…間を結ぶ渡り線１５…とが、一体に連なって形成されるので、複数の電機子コイル１４…同士を電気的に接続する手間を省くことができ、組付け作業工数を低減することができる。

しかも前記電機子コイル１４は、ランデル型のロータ２６Ａと、該ロータ２６Ａのシャフト２７Ａが回転自在に支承されるフロントおよびリヤブラケット２８Ａ，２９Ａと、ロータ２６Ａに固定される冷却用のファン３２Ａとを備えるオルタネータ２５Ａにおいて、フロントおよびリヤブラケット２８Ａ，２９Ａ間に挟持されるステータコア１１に、そのステータコア１１の内周に設けられる複数のスロット１３，１３…のうち選択された一対のスロット１３，１３にコイル辺１６，１６を収容するようにして巻装されるものであるので、角形導線を用いて発電コイルを構成するようにしたオルタネータ２５Ａにおいて、コイル端１７…同士の相互干渉を防止しつつ電機子コイル１４…すなわち発電コイルのターン数を自由に設定することができ、各コイル端１７…のねじれ連結部分１７ｂ…がスロット配列方向に間隔をあけて配置されることによって、冷却用のファン３２Ａによって生じる冷却風が各電機子コイル１４…のコイル端１６…間で良好に流通するようにして、冷却効率を高くすることができる。

また複数の電機子コイル１４…と、各電機子コイル…間を結ぶ渡り線１５…とが、一体に連なって形成されているので、オルタネータ２５Ａの組付け作業工数を低減することができる。

さらに電機子コイル１４を製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部２０，２０ならびに両直線部２０，２０間を結ぶ一対の彎曲部２１，２１を構成するようにして一平面内で角形導体１８を巻回して成る予備成形品１９を形成する第１のステップと、前記両直線部２０，２０のうち前記コイル辺１６，１６に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加える第２のステップとを順次実行するので、両直線部２０，２０のうちコイル辺１６，１６に対応する部分を除く部分と、両彎曲部２１，２１とが、コイル端１７，１７を形成するように塑性変形して電機子コイル１４が製造されることになり、一対の傾斜部分１７ａ，１７ａと、両傾斜部分１７ａ，１７ａ間を結ぶねじれ連結部分１７ｂとから成るコイル端１７，１７を有する電機子コイル１４を簡単に製造することができる。

しかも複数の電機子コイル１４…および各電機子コイル１４…間を結ぶ複数の渡り線１５…とを一体に有するコイルユニット１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗを製造するにあたっては、図７で示した複数の予備成形品１９…に対応した予備成形部１９′…と、角形導体１８の巻回方向を同一とした複数の予備成形部１９′…間を一体に結ぶ連結部２２…とを備える予備成形品２３を準備する第１のステップと、各予備成形部１９′…が備える両直線部２０，２０のうちコイル辺１６，１６に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部１９′で電機子コイル１４…をそれぞれ構成するとともに複数の連結部２２…で渡り線１５…をそれぞれ構成するようにして予備成形品２３を塑性加工する第２のステップとを順次実行するものであり、これにより複数の電機子コイル１４…と、それらの電機子コイル１４…間を一体に結ぶ渡り線１５…とを同時にかつ容易に製造することが可能である。

図９は本発明の第２実施例を示すものであり、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付す。

オルタネータ２５Ｂは、ランデル型のロータ２６Ｂと、該ロータ２６Ｂのシャフト２７Ｂが回転自在に支承されるフロントブラケット２８Ｂおよびリヤブラケット２９Ｂと、フロントブラケット２８Ｂに固定的に支持される励磁コア３０Ｂと、前記ロータ２６Ｂを磁化するようにして励磁コア３０Ｂに巻装される励磁コイル３１Ｂと、前記ロータ２６Ｂに固定される冷却用のファン３２Ｂ，５２と、前記フロントおよびリヤブラケット２８Ｂ，２９Ｂ間に挟持される電機子としてのステータ１０とを備える。

ロータ２６Ｂのシャフト２７Ｂは、フロントおよびリヤブラケット２８Ｂ，２９Ｂの中心部に回転自在に支承され、フロントブラケット２８Ｂの外方でシャフト２７Ｂには冷却用のファン３２Ｂが固定されるとともにプーリ４０が固定され、フロントブラケット２８Ｂには冷却用のファン３２Ｂ，５２によって生じる冷却風を流通させるための複数の空気流通孔（図示せず）が設けられ、リヤブラケット２９Ｂにも、前記冷却風を流通させるための複数の空気流通孔５３…が設けられる。

リヤブラケット２９Ｂにはカバー４２Ｂが取付けられ、整流器４７およびレギュレータ４８等がリヤブラケット２９Ｂにはカバー４２Ｂ間に収納され、複数の空気流通孔５４…がカバー４２Ｂに設けられる。

ステータ１０の一部を構成するステータコア１１は、複数本の通しボルト５５…で相互に締結されるフロントおよびリヤブラケット２８Ｂ，２９Ｂ間に挟持され、そのステータコア１１にＵ相、Ｖ相およびＷ相のコイルユニット１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが装着されることでステータ１０が構成される。

しかもロータ２６Ｂのリヤブラケット２９Ｂ側に臨む面には冷却用のファン５２が固定されており、シャフト２７Ｂの回転に応じてファン５２によってカバー４２Ｂの外部から空気流通孔５３…，５４…を経てリヤブラケット２９Ｂの内方に吸引された空気はステータ１０側に流れる。またシャフト２７Ｂの回転に応じて他のファン３２Ｂも回転するので、ステータ１０を流通した空気はフロントブラケット２８Ｂの空気流通孔を経てフロントブラケット２８Ｂの外方に導出される。

この第２実施例によっても上記第１実施例と同様の効果を奏することができ、しかも冷却用のファン３２Ｂ，５２によって生じる冷却風を、各電機子コイル１４…のコイル端１６…間でより有効に流通させるようにして、冷却効率をより高くすることができる。

図１０〜図１７は本発明の第３実施例を示すものであり、図１０はステータの部分正面図、図１１は図１０の１１矢視図、図１２は単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図１１の１２矢視図、図１３は単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図１１の１３矢視図、図１４は図１２の１４矢視方向から見てステータコアを透視した図、図１５は単一相のコイルユニットの斜視図、図１６は各相のコイルユニットの構成を示す周方向展開図、図１７はコイルユニットを成形するための予備成形品の斜視図である。

先ず図１０および図１１において、ステータ６０は、電機子コアとしてのステータコア６１に、第１の組である３相のＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相のコイルユニット６２Ｕ１，６２Ｖ１，６２Ｗ１と、第２の組である３相のＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相のコイルユニット６２Ｕ２，６２Ｖ２，６２Ｗ２とが電気角を３０度ずらせた３相２回路を構成するようにして装着されて成るものであり、ステータコア６１は、円筒状のヨーク部６１ａと、略Ｔ字状に形成されて前記ヨーク部６１ａの内周から突出される複数個の突極部６１ｂ，６１ｂ…とを一体に有して、多数枚の磁性鋼板を積層することにより構成され、各突極部６１ｂ，６１ｂ…間にはスロット６３，６３…が形成される。而して前記突極部６２ｂ，６２ｂ…の個数は、たとえば９６個であり、その突極部６１ｂ，６１ｂ…と同一個数のスロット６３，６３…が前記ヨーク部６１ａの内周に形成される。

図１２〜図１５を併せて参照して、Ｕ１相のコイルユニット６２Ｕ１は、ステータコア６１が備える複数個のスロット６３，６３…のうち選択された一対ずつ複数組のスロット６３，６３…に収容される複数の電機子コイル６４，６４…が渡り線６５…で相互に結ばれて成るものである。

電機子コイル６４は、前記スロット６３，６３にそれぞれ収容される第１および第２コイル辺６６，６７と、それらのコイル辺６６，６７の両端を結ぶ一対のコイル端６８，６８とを一体に有するようにして、横断面長方形状に形成されるとともに外面全面に絶縁処理が施された角形導体１８を巻回して成るものであり、第１および第２コイル辺６６，６７では、角形導体１８の一部がスロット６３，６３の深さ方向に積層される。

しかも第１コイル辺６６は、角形導体１８の巻き始め部６６ａおよび巻き終わり部６６ｂを少なくとも有するとともに角形導体１８の一部の積層個数を偶数および奇数の一方とするものであり、この第３実施例では積層個数が偶数の「４」である。また第２コイル辺６７は、角形導体１８の一部の積層個数を偶数および奇数の他方とするものであり、この第３実施例では奇数の「３」である。さらに前記両コイル端６８，６８の積層個数は第２コイル辺６７と同一であり、この第３実施例では「３」である。

また前記コイル端６８…は、前記両コイル辺６６，６７に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれてステータコア６１から離反するように傾斜した一対の傾斜部分６８ａ，６８ａと、それらの傾斜部分６８ａ，６８ａの他端間を結ぶねじれ連結部分６８ｂとから成る。しかも前記両傾斜部分６８ａ，６８ａでの角形導体１８の積層方向は、それらの傾斜部分６８ａ，６８ａに連なる前記両コイル辺６６，６７の積層方向と同一であるのであるが、前記ねじれ連結部分６８ｂは、両傾斜部分６８ａ，６８ａでの積層方向を相互に逆方向とするとともに両傾斜部分６８ａ，６８ａの位置がステータコア６１の半径方向で相互にずれるようにして略１８０度ねじれており、ねじれ連結部分６８ｂでの角形導体１８の積層方向は、その両側の傾斜部分６８ａ，６８ａの積層方向すなわちコイル辺６６，６７の積層方向とは略９０度異なっており、ステータコア６１の軸方向に角形導体１８が積層された状態となる。

このような電機子コイル６４…は、ステータコア６１の周方向に沿って角形導体１８の巻回方向が交互に逆となるようにして渡り線６５…で一体に連なるものであり、巻回方向を相互に逆とした一対の電機子コイル６４，６４の第１および第２コイル辺６６，６７が同一スロット６３に積層、収容されるとともに、各電機子コイル６４…の第１コイル辺６６…間を結ぶ渡り線６５…がステータコア６１の周方向に沿って該ステータコア６１の軸方向両端側に交互に振り分けられるようにして、前記ステータコア６１に装着され、それによりＵ１相のコイルユニット６２Ｕ１が構成される。而して前記渡り線６５…の中間部は、該渡り線６５…が巻回方向を相互に逆とした電機子コイル６４…同士を結ぶものであるので、略１８０度ねじれるように形成され、重ね巻きモジュールの反転方式となる。

また第１の組のＶ１相およびＷ１相のコイルユニット６２Ｖ１，６２Ｗ１、ならびに第２の組のＵ２相，Ｖ２相およびＷ２相のコイルユニット６２Ｕ２，６２Ｖ２，６２Ｗ２も、第１の組の上記Ｕ１相のコイルユニット６２Ｕ１と同様にして、複数の電機子コイル６４…がステータコア６１に装着されることによって構成される。

しかも両組のコイルユニット６２Ｕ１，６２Ｖ１，６２Ｗ１；６２Ｕ２，６２Ｖ２，６２Ｗ２は、各スロット６３，６３…にステータコア６１の周方向に沿ってＳ１〜Ｓ９６の番号を順に付したときに、図１６で示すようにしてステータコア６１に装着されるものであり、相互に異なる組の同一相同士ではコイル辺６６，６７…を収容するスロット６３，６３…の位置をステータコア６１の周方向に１つずつずらせるようにしてスタータコア１１にコイルユニット６２Ｕ１，６２Ｖ１，６２Ｗ１；６２Ｕ２，６２Ｖ２，６２Ｗ２が装着され、３相２回路を構成すべく両組のコイルユニット６２Ｕ１，６２Ｖ１，６２Ｗ１；６２Ｕ２，６２Ｖ２，６２Ｗ２が中性点Ｎ１，Ｎ２を構成するように接続される。

電機子コイル６４を製造するにあたっては、図１７で示す予備成形品６９を準備する第１のステップと、その予備成形品６９を塑性変形させる第２のステップとを実行するものであり、第１のステップでの予備成形品６９は、複数のコイル成形部７０…と、それらのコイル成形部７０…部間を結ぶ彎曲した連結部７１…とを一体に備える。

コイル成形部７０は、内周側の巻き始め部７２ａおよび外周側の巻き終わり部７２ｂを有する第１直線部７２と、第１直線部７２と平行に延びる第２直線部７３と、両直線部７２，７３間を結ぶ一対の彎曲部７４，７４とを有するようにして一平面内で角形導体１８を巻回して成るものであり、電機子コイル６４に対応した形状に形成される。しかも角形導体１８の巻回方向が交互に逆となる複数のコイル成形部７０…が複数の前記連結部７１…で相互に結ばれるようにして予備成形品６９が構成されるものであり、１つのコイル成形部７０における巻き始め部７２ａと、そのコイル成形部７０に連なる他のコイル成形部７０における巻き終わり部７２ｂとを一体に結ぶ連結部７１…は、交互に反対側に配置されることになる。

第２のステップでは、コイル成形部７０…が備える第１および第２直線部７２，７３のうち前記電機子コイル６４の第１および第２コイル辺６６，６７に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加えるものであり、第１および第２直線部７２，７３のうち第１および第２コイル辺６６，６７に対応する部分を除く部分と、前記両彎曲部７４，７４とが、コイル端６８，６８を形成するように塑性変形するとともに前記連結部７１で渡り線６５を形成するようにして、一体に連なる複数の電機子コイル６４…および複数の渡り線６５…を同時にかつ容易に形成することができる。

この第３実施例によれば、上記第１実施例で得られる作用、効果に加えて次のような作用、効果を得ることができる。すなわち同一スロット６３に第１および第２コイル辺６６，６７が積層、収容される電機子コイル６４，６４同士での角形導体１８の巻回方向が相互に逆であるので、同一スロット６３内での第１および第２コイル辺６６，６７における電流の流れ方向は同一であり、コイル端６８…同士の相互干渉を回避しつつステータコア６１のコンパクト化を可能として、ターン数を増大することが可能となり、また同一スロット６３に収容される第１および第２コイル辺６６，６７の積層個数が（偶数＋奇数）であるので、ターン数を奇数に設定することが可能となる。しかも渡り線６５…がステータコア６１の軸方向両端側に交互に振り分けて配置されるので、渡り線６５…を配置するスペースを確保することも容易となる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

第１実施例のオルタネータの縦断側面図である。 ステータの一部切欠き正面図である。 図２の３矢視方向から見た一部切欠き側面図である。 コイルユニットの構成を示す周方向展開図である。 単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図３の５矢視方向から見た図である。 単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図３の６矢視方向から見た図である。 電機子コイルの製造方法を説明するための斜視図である。 コイルユニットを製造するための予備成形品の斜視図である。 第２実施例のオルタネータの縦断側面図である。 第３実施例のステータの部分正面図である。 図１０の１１矢視図である。 単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図１１の１２矢視図である。 単一相のコイルユニットをステータコアに装着した状態での図１１の１３矢視図である。 図１２の１４矢視方向から見てステータコアを透視した図である。 単一相のコイルユニットの斜視図である。 各相のコイルユニットの構成を示す周方向展開図である。 コイルユニットを成形するための予備成形品の斜視図である。

符号の説明

１０・・・電機子としてのステータ
１１，６１・・・電機子コアとしてのステータコア
１３，６３・・・スロット
１４，６４・・・電機子コイル
１５，６５・・・渡り線
１６，６６，６７・・・コイル辺
１７，６８・・・コイル端
１７ａ，６８ａ・・・傾斜部分
１７ｂ，６８ｂ・・・ねじれ連結部分
１８・・・角形導体
１９，６９・・・予備成形品
１９′，７０・・・予備成形部
２０，７２，７３・・・直線部
２１，７４・・・彎曲部
２２，７１・・・連結部
２５Ａ，２５Ｂ・・・回転電機としてのオルタネータ
２６Ａ，２６Ｂ・・・ロータ
２７Ａ，２７Ｂ・・・シャフト
２８Ａ，２８Ｂ・・・フロントブラケット
２９Ａ，２９Ｂ・・・リヤブラケット
３２Ａ，３２Ｂ，５２・・・冷却用のファン
６６ａ，７２ａ・・・巻き始め部
６６ｂ，７２ｂ・・・巻き終わり部

Claims (7)

1. 複数のスロット（１３，６３）を有する電機子コア（１１，６１）と、前記複数のスロット（１３，６３）のうち選択された一対のスロット（１３，６３）に収容されるようにして角形導体（１８）を成形して成る複数の電機子コイル（１４，６４）とを有する回転電機用電機子において、前記電機子コイル（１４，６４）は、一体に連なる角形導体（１８）の一部が前記スロット（１３，６３）の深さ方向に積層されるようにして前記両スロット（１３，６３）にそれぞれ収容される一対のコイル辺（１６；６６，６７）と、それらのコイル辺（１６；６６，６７）の両端を結ぶ一対のコイル端（１７，６８）とを一体に有するようにして前記角形導体（１８）が巻回されて成り、前記両コイル端（１７，６８）は、前記角形導体（１８）の積層方向を前記両コイル辺（１６；６６，６７）と同一として前記両コイル辺（１６；６６，６７）に一端がそれぞれ連設されるとともに相互に近接するにつれて前記電機子コア（１１，６１）から離反するように傾斜した一対の傾斜部分（１７ａ，６８ａ）と、両傾斜部分（１７ａ，６８ａ）での積層方向を相互に逆にするとともに両傾斜部分（１７ａ，６８ａ）の位置が前記電機子コア（１１，６１）の半径方向で相互にずれるようにしてねじれて両傾斜部分（１７ａ，６８ａ）の他端間を結ぶとともに前記角形導体（１８）の積層方向を前記電機子コア（１１，６１）の軸線方向にほぼ沿わせたねじれ連結部分（１７ｂ，６８ｂ）とから成ることを特徴とする回転電機用電機子。
2. 前記角形導体（１８）の巻き始め部（６６ａ）および巻き終わり部（６６ｂ）を少なくとも有するとともに前記角形導体（１８）の一部の積層個数を偶数および奇数の一方とした第１コイル辺（６６）と、前記角形導体（１８）の一部の積層個数を偶数および奇数の他方とした第２コイル辺（６７）と、第２コイル辺（６７）と同一の積層個数で前記角形導体（１８）の一部を積層しつつ前記両コイル辺（６６，６７）の両端を結ぶ一対のコイル端（６８）とを一体に備えるとともに前記角形導体（１８）の巻回方向が電機子コア（６１）の周方向に沿って交互に逆となるようにした複数の電機子コイル（６４）が、前記巻回方向が相互に逆となる一対の電機子コイル（６４）の第１および第２コイル辺（６６，６７）を電機子コア（６１）の同一スロット（６３）に積層、収容するとともに各電機子コイル（６４）の第１コイル辺（６６）間を結ぶ渡り線（６５）を電機子コア（６１）の周方向に沿って該電機子コア（６１）の軸方向両端側に交互に振り分けるようにして、前記電機子コア（６１）に装着されることを特徴とする請求項１記載の回転電機用電機子。
3. 複数の前記電機子コイル（１４，６４）と、それらの電機子コイル（１４，６４）間を結ぶ渡り線（１５，６５）とが、一体に連なって形成されることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機用電機子。
4. ランデル型のロータ（２６Ａ，２６Ｂ）と、該ロータ（２６Ａ，２６Ｂ）のシャフト（２７Ａ，２７Ｂ）が回転自在に支承されるフロントおよびリヤブラケット（２８Ａ，２９Ａ；２８Ｂ，２９Ｂ）と、前記ロータ（２６Ａ，２６Ｂ）に固定される冷却用のファン（３２Ａ；３２Ｂ，５２）とを備える回転電機の前記フロントおよびリヤブラケット（２８Ａ，２９Ａ；２８Ｂ，２９Ｂ）間に前記電機子コア（１１）がステータコアとして挟持され、該電機子コア（１１）の内周に設けられる複数の前記スロット（１３）のうち選択された一対のスロット（１３）に前記コイル辺（１６）を収容するようにして前記電機子コイル（１４）が前記電機子コア（１１）に巻装されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機用電機子。
5. 請求項１または２記載の電機子コイルを製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部（２０；７２，７３）ならびに両直線部（２０；７２，７３）間を結ぶ一対の彎曲部（２１，７４）を構成するようにして一平面内で角形導体（１８）を巻回して成る予備成形品（１９，７０）を形成するステップと、前記両直線部（２０；７２，７３）のうち前記コイル辺（１６；６６，６７）に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を加えるステップとを順次実行することを特徴とする電機子コイルの製造方法。
6. 請求項３記載の電機子コイルを製造するにあたり、相互に平行に延びる一対の直線部（２０）および両直線部（２０）間を結ぶ一対の彎曲部（２１）を構成するようにして一平面内で角形導体（１８）を同一方向に巻回して成る複数の予備成形部（１９′）ならびに前記各予備成形部（１９′）間を一体に結ぶ複数の連結部（２２）を備える予備成形品（２３）を準備する第１のステップと、前記各予備成形部（１９′）が備える両直線部（２０）のうち前記コイル辺（１６）に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部（１９′）で電機子コイル（１４）をそれぞれ構成するとともに複数の前記連結部（２２）で渡り線（１５）をそれぞれ構成するようにして前記予備成形品（２３）を塑性加工する第２のステップとを順次実行することを特徴とする電機子コイルの製造方法。
7. 請求項３記載の電機子コイルを製造するにあたり、内周側の巻き始め部（７２ａ）および外周側の巻き終わり部（７２ｂ）を有する第１直線部（７２）、第１直線部（７２）と平行に延びる第２直線部（７３）および両直線部（７２，７３）間を結ぶ一対の彎曲部（７４）を有するようにして一平面内で角形導体（１８）を巻回して成る複数の予備成形部（７０）、ならびに前記角形導体（１８）の巻回方向が相互に逆である予備成形部（７０）の前記巻き始め部（７２ａ）および前記巻き終わり部（７２ｂ）間を一体に結ぶようにして複数の前記予備成形部（７０）を連結する複数の連結部（７１）を備える予備成形品（６９）を準備する第１のステップと、前記各予備成形部（７０）が備える第１および第２直線部（７２，７３）のうち前記第１および第２コイル辺（６６，６７）に対応する部分を保持しつつ当該保持部分に前記一平面と直角方向で相互に離反する方向の力を同時に加えるようにして複数の予備成形部（７０）で電機子コイル（６４）をそれぞれ構成するとともに複数の前記連結部（７１）で渡り線（６５）をそれぞれ構成するようにして前記予備成形品（６９）を塑性加工する第２のステップとを順次実行することを特徴とする電機子コイルの製造方法。

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