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JP4042386B2 - Rotating electric machine for vehicles - Google Patents

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JP4042386B2
JP4042386B2 JP2001340628A JP2001340628A JP4042386B2 JP 4042386 B2 JP4042386 B2 JP 4042386B2 JP 2001340628 A JP2001340628 A JP 2001340628A JP 2001340628 A JP2001340628 A JP 2001340628A JP 4042386 B2 JP4042386 B2 JP 4042386B2
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JP
Japan
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conductor segments
rotating electrical
electrical machine
bare
radial direction
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昭仁 小池
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Denso Corp
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Denso Corp
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題対策として車両のアイドリング回転数の低下や、燃費向上のための軽量化や、車室内空間確保のためのエンジンルームの狭小化等の要求に対して、エンジンによって駆動される車両用交流発電機などの車載用の回転電機は、小型化や高出力化が求められている。これらの要求に応えるものとして、特開2000−69729号公報に開示された車両用交流発電機が知られている。この車両用交流発電機では、複数の導体セグメントによって固定子巻線を形成し、異なるスロットから突出する異なる層の導体セグメント同士を接続することにより、固定子巻線の高線積率化や低抵抗化を実現している。
【0003】
一方、車両用交流発電機が搭載されるエンジンルーム内は、カーシャンプーや塩水などの電解液や走行中の塵や埃などの異物の飛来が多く、このような環境下でも性能を維持する必要がある。特に、車両用交流発電機は、ファンによって発生する冷却風によって各部の冷却を行っているため、冷却風とともに電解液や異物が車両用交流発電機内部に到達する可能性が大であり、固定子の環境性を確保することは重要な課題であるといえる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特開2000−69729号公報に開示された車両用交流発電機では、固定子巻線は複数の導体セグメントの端部同士が溶接により接合されているため、接合部およびその近傍が高温となる。例えば、接合部には被膜が存在せずにその近傍に被覆が存在する場合には、接合時に加わる熱ストレスによって接合部近傍の被膜が劣化する。被覆劣化による不具合としては、被覆が劣化した部分に剥離や亀裂が生じやすくなり、この剥離や亀裂によって生じた空隙に電解液や異物が滞留するという問題があった。また、接合部に被膜が存在する場合には、被膜を巻き込んで接合することになるため接合の状態が安定せず、しかも被膜が熱ストレスによって劣化した部分に剥離や亀裂が生じて電解液や異物が滞留するという問題があった。また、絶縁性を向上させるために接合部を樹脂材料で被覆することも考えられるが、その際にも熱ストレスによって劣化した被膜の剥離や亀裂が存在すると、樹脂材料が付着しにくくなるため、環境性が低下することになる。さらに、溶接による接合を考えた場合に、接合部において元の導体セグメントの端面から周方向および径方向の両方に溶融導体がはみ出して固化するため、周方向に隣接する接合部間の距離が短くなり、短絡しやすくなる。
【0005】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、固定子巻線の接合部に対する電解液や異物の滞留を防止することができる車両用回転電機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、回転子と、固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備された複数の被膜付き導体セグメントを有する固定子と、回転子と固定子とを支持するフレームとを有している。そして、複数の導体セグメントは、端部が径方向および周方向に並べられて円環状に配列された並び部端部が溶接によって接合された接合部を有しており、この並び部の一部に被膜の非形成領域となる裸部を有している。接合部およびその近傍は、溶接による接合時に高温となるが、この部分に被膜が形成されていないため、熱劣化した被膜が存在せず、被膜の熱劣化した部分に電解液等の異物が浸入して滞留することを防止することができる。また、接合部を絶縁樹脂で多う場合に、劣化した被膜が存在しないため、導体および被膜にこの絶縁樹脂が付着しやすくなり、少ない量で充分に被覆することができるとともに、環境性を向上させることができる。すなわち、剥離や亀裂が生じて劣化した被膜は存在しない方が環境性が向上する。つまり、接合部およびその近傍の被膜が劣化する部分には、接合前から被膜が存在しない方がよく、このような部分に裸部を設けて被膜の劣化を防止することで環境性を向上させることができる。
【0007】
また、円環状に配列されて隣接する接合部の間に隙間を形成することが望ましい。これにより、冷却風の通風抵抗を低減することによって冷却性を向上させることができるとともに、フレーム内部に侵入した異物の排出効果を高めることができる。
【0008】
上述した接合部は、絶縁性樹脂によって覆われて、円周方向に沿った複数の凹凸形状をなすことが望ましい。劣化した被膜が導体セグメントの表面に存在しないため、絶縁性樹脂によって接合部を覆う場合にこの絶縁性樹脂が付着しやすくなり、少ない樹脂量で充分に接合部を覆うことができる。これにより、接合部間の短絡を防止することができるとともに環境性を向上させることができる。また、凹凸形状とすることにより、表面積の拡大による冷却性の向上を図ることができる。
【0009】
上述した導体セグメントは、固定子鉄心に設けられたスロット内に径方向沿って2列以上配設されており、接合部の径方向に沿った長さは、接合される導体セグメントの径方向に沿った長さの合計値よりも短いことが望ましい。これにより、径方向に隣接する接合部間や、最外周の接合部とその外側のフレーム内壁との間の距離を確保することができ、これらの間の短絡を防止することができる。
【0010】
また、接合された2つの導体セグメントに設けられた裸部は、隣接した面が平面であることが望ましい。これにより、接合の安定性を高めることができる。
【0011】
また、接合された2つの導体セグメントに設けられた裸部は、隣接した面の対向面が平面であることが望ましい。これにより、径方向に沿った接合部間の隙間を確保することができ、接合部間の短絡を防止することができる。
【0012】
また、接合された2つの導体セグメントに設けられた裸部は、隣接した面の側面が平面であることが望ましい。これにより、周方向に隣接した接合部の間の隙間を確保することができ、冷却風の通風抵抗を低減することによって冷却性を向上させることができるとともに、フレーム内部に侵入した異物の排出効果を高めることができる。
【0013】
また、上述した裸部の断面は、ほぼ多角形形状を有していることが望ましい。裸部の隣接面を小さくすることができるため、それ以外の面に絶縁性樹脂が付着しやすくなり、環境性を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0015】
図1は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態の車両用交流発電機1は、回転子2、固定子3、フレーム4、整流器5等を含んで構成されている。
【0016】
回転子2は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁コイル8を、それぞれが6個の爪部を有するポールコア7によって、シャフト6を通して両側から挟み込んだ構成を有している。また、フロント側のポールコア7の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸流式の冷却ファン11が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア7の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すために遠心式の冷却ファン12が溶接等によって取り付けられている。
【0017】
固定子3は、固定子鉄心32と、固定子巻線31を構成する複数の導体セグメント33と、固定子鉄心32と導体セグメント33との間を電気絶縁するインシュレータ34とを備えている。固定子鉄心32は、薄い鋼板を重ね合わせて形成されており、その内周面には多数の溝状のスロットが形成されている。この溝状のスロットの内壁面に沿って、シート状のインシュレータ34が配置されている。スロット内において、導体セグメント33は、自らの表面に形成された絶縁用の被膜とインシュレータ34とによって、固定子鉄心32に対して電気的に絶縁されている。また、この固定子鉄心32から露出している導体セグメント33によって固定子巻線31のコイルエンド35が形成されている。固定子3の詳細構造については後述する。
【0018】
フレーム4は、回転子2および固定子3を収容しており、回転子2がシャフト6を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子2のポールコア7の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子3が固定されている。また、フレーム4は、固定子3のコイルエンド35に対向した部分に冷却風の吐出孔42が、軸方向端面に吸入孔41がそれぞれ設けられている。
【0019】
上述した構造を有する車両用交流発電機1は、ベルト等を介してプーリ20にエンジン(図示せず)からの回転力が伝えられると回転子2が所定方向に回転する。この状態で回転子2の界磁コイル8に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア7のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線31に3相交流電圧を発生させることができ、整流器5の出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
【0020】
次に、固定子3の詳細について説明する。本実施形態の固定子巻線31は、複数のU字状の導体セグメント33を所定の規則にしたがって配列するとともに、こられの端部を電気的に接続することにより構成されている。
【0021】
図2は、固定子巻線を構成する導体セグメント33を模式的に表した斜視図である。2本の導体セグメント33a、33bを基本ユニットとし、このユニットを複数配列することにより、固定子巻線31が形成される。
【0022】
U字状の導体セグメント33は、ターン部33cと端部33eとを有している。ターン部33cは、これに続く斜行部33dとともにリヤ側(反プーリ側)のコイルエンド35を形成する。端部33eは、これに続く斜行部33fとともにドライブ側(プーリ側)のコイルエンド35を形成する。
【0023】
各導体セグメント33の端部33e同士の接合は、例えばTIG(tungsten inert−gas)溶接によって接合することが好ましい。図3は、導体セグメントを接合する前の端部を示す斜視図である。また、図4は導体セグメントを接合した後の端部を示す斜視図である。
【0024】
図3に示すように、隣接する導体セグメント33の端部33e同士を接触させた状態で隣接配置し、タングステン電極を接近させてアークを母材との間に発生させることによって局所的に溶融させて再び固化させる。これにより、図4に示すように、溶融痕として滴状の部分を持った接合部33gが形成される。このとき、接合部33gは溶接によって溶融して滴状になるため、接合前の端部33eの径方向に沿った長さL1より、接合後の接合部33gの径方向に沿った長さL2の方が短くなる。
【0025】
図5は、固定子3を接合部33g側から見た平面図である。図5に示すように、2本の導体セグメント33の接合部33gは、1列に円環状に並んでいる。また、本実施形態の固定子巻線31は、図2に示したように2本の導体セグメント33a、33bを基本ユニットとしているため、径方向に2カ所ずつ接合部33gが存在し、全体として2列の同心状かつ円環状にこれらの接合部33gが配置されている。
【0026】
図6は、接合部33gの近傍の被膜の状態を示す図である。また、図7は従来の接合部の近傍の被膜の状態を示す図である。本実施形態の導体セグメント33は、接合部33gに隣接するように、被膜が形成されていない裸部33hを有している。この裸部33hを設けることにより、TIG溶接によって接合部33gを形成する際に、熱劣化した被膜の剥離や亀裂の発生を防止することができる。これに対し、図7に示すように、接合に必要な最小限の領域のみの被膜を除去した場合には、接合部33gに隣接する領域33iの被膜33kが溶接時に伝わる熱によって劣化し、剥離や亀裂が発生する。なお、裸部33hをどの程度確保すればよいかは、図7に示すような接合部33g近傍まで被膜を形成した導体セグメントを用いて実際にTIG溶接を行い、被膜が劣化した領域33iの範囲を調べることにより設定すればよい。
【0027】
なお、図8の実施例では裸部を隣合うセグメントと所定の間隔を持って最初に交差する部分に達しない範囲まで設け、そこを樹脂で覆っている。しかし、接合部の強度をさらに高くするために接合時の入熱量を大きくする場合、被膜の熱劣化部分が隣合うセグメントと所定の間隔を持って最初に交差する部分33pまで達することが多い。そのため、被膜熱劣化部分まで樹脂で覆っても、熱劣化部分への樹脂の付着が悪く外部からの水等の進入により隣合うセグメントとの絶縁が不十分になることが考えられる。この場合は、図11に示すように、裸部を接合部先端から隣合うセグメントと所定の間隔を持って最初に交差する部分33pに設定し、そこを樹脂で覆うことにより耐久性を確保出来る。即ち、接合部から2番目に交差する部分33q付近まで樹脂で覆って耐久性を確保することができる。
【0028】
図11の実施例では裸部を接合部先端から隣合うセグメントと所定の間隔を持って最初に交差する部分にまで設けている。しかし、入熱量の条件によっては裸部範囲及び樹脂の覆う範囲を接合部から2番目、3番目に交差する部分まで、というように、さらに広く設定しても良い。
【0029】
また、上述した裸部33hは、図3および図4に示すように、接合部33g内の隣接した面(図2に示す面33M)、径方向および周方向に沿って隣接する接合部33gに対向する面(図3および図4に示す面33L、33N)がそれぞれ平面であることが望ましい。面33Mを平面とすることにより、接合の安定性を高めることが可能になる。また、面33Lを平面とすることにより、径方向に隣接する接合部33gや裸部33hの間、あるいは最外周の接合部33gや裸部33hとフレーム4の内壁との間に隙間を確保することができる。さらに、面33Nを平面とすることにより、周方向に隣接した接合部33gや裸部33hの間に隙間を確保することができる。このようにして隙間を確保することにより、短絡防止や冷却性、環境性の向上を図ることができる。
【0030】
図8は、接合部33gを絶縁樹脂で覆った固定子巻線31を示す図である。図8に示すように、本実施形態では、接合部33gを形成した後、絶縁樹脂36によって接合部33g全体が覆われる。しかも、周方向に沿って隣接する各接合部33gの間には隙間が形成されており、先端部分がほぼ凹凸形状になっている。
【0031】
このように、本実施形態の固定子巻線31の各導体セグメント33には、裸部33hが設けられているため、接合部33gに隣接する導体セグメント33の表面において被膜の熱劣化が生じない。このため、被膜の熱劣化部に電解液等の異物が浸入して滞留することを防止することができる。また、接合部33gを絶縁樹脂36で覆う場合であっても、この絶縁樹脂36の付着性がよく、少ない量で充分に接合部33gを覆うことができ、材料コストの低減とともに環境性の向上を図ることができる。
【0032】
また、使用する絶縁樹脂36を減らすことにより、隣接する接合部33gの間の隙間を広げることができるため、冷却風の通風抵抗を低減することができ、冷却性を向上させるとともに、フレーム4内部に侵入した異物の排出効果を高めることができ、さらに環境性を向上させることが可能になる。
【0033】
また、接合部33gの径方向の長さを接合前の端部33eの径方向の長さよりも短く設定することにより、径方向に沿って隣接する接合部33gの間や、最外周の接合部33gと径方向外側のフレーム4の内壁との間の短絡防止の効果を高めることもできる。
【0034】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、U字状の導体セグメント33を用いたが、図9に示すように、ターン部のない導体セグメント331を用いて、その両端部331eを接合するようにしてもよい。
【0035】
また、上述した実施形態では、スロット内の導体セグメント33の本数を4として2列の環状の接合部を形成したが、要求される出力特性に合わせて導体セグメントの数を変化させて、接合部の環状列数を変えるようにしてもよい。
【0036】
また、上述した実施形態では、図3に示したように、導体セグメント33の端部33eの径方向に沿った長さを導体セグメント33の他の部分と同じようにしたが、図10に示すように、端部33e’同士の接触面と反対側に切り欠き部等を設けることにより、接合部の径方向の長さをさらに短くするようにしてもよい。この場合には、径方向に沿って隣接する接合部の間、あるいは最外周の接合部とフレーム4の内壁面との間の隙間をさらに大きく確保することができるため、短絡を防止するとともに、冷却性、環境性の向上を図ることができる。
【0037】
また、上述した実施形態では、裸部33hの断面形状を四角形に形成したが、四角形以上の多角形形状に形成するようにしてもよい。裸部同士の接触面をさらに小さくすることができるため、隣接する裸部の間に形成された隙間に絶縁性樹脂が入りやすくなり、環境性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。
【図2】固定子巻線を構成する導体セグメントを模式的に表した斜視図である。
【図3】導体セグメントを接合する前の端部を示す斜視図である。
【図4】導体セグメントを接合した後の端部を示す斜視図である。
【図5】固定子を接合部側から見た平面図である。
【図6】接合部の近傍の被膜の状態を示す図である。
【図7】従来の接合部の近傍の被膜の状態を示す図である。
【図8】接合部を絶縁樹脂で覆った固定子巻線を示す図である。
【図9】ターン部のない導体セグメントを示す斜視図である。
【図10】導体セグメントの端部の他の例を示す斜視図である。
【図11】接合部を絶縁樹脂で覆った固定子巻線の他の例を示す図である。
【符号の説明】
1 車両用交流発電機
2 回転子
3 固定子
4 フレーム
31 固定子巻線
32 固定子鉄心
33 導体セグメント
33e 端部
33g 接合部
33h 裸部
34 インシュレータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular rotating electrical machine mounted on a passenger car, a truck, or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a countermeasure against environmental problems, for vehicles driven by an engine in response to demands such as a reduction in the idling speed of the vehicle, weight reduction for improving fuel efficiency, and narrowing of an engine room for securing a vehicle interior space. In-car rotating electrical machines such as AC generators are required to be smaller and have higher output. A vehicle alternator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-69729 is known as a response to these requirements. In this AC generator for a vehicle, a stator winding is formed by a plurality of conductor segments, and conductor segments of different layers protruding from different slots are connected to each other, so that the stator winding can have a high linear area ratio and low. Achieves resistance.
[0003]
On the other hand, in the engine room where the vehicle alternator is mounted, there are many foreign substances such as car shampoo and salt water and electrolytes such as dust and dirt traveling, and it is necessary to maintain the performance even in such an environment. There is. In particular, the vehicle alternator cools each part with the cooling air generated by the fan, so there is a high possibility that the electrolyte and foreign matter will reach the interior of the vehicle alternator together with the cooling air. It can be said that ensuring the environmental performance of children is an important issue.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the vehicle alternator disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-69729, the end portions of the plurality of conductor segments of the stator winding are joined together by welding. It becomes high temperature. For example, when there is no coating at the joint and there is a coating in the vicinity thereof, the coating near the joint is deteriorated by thermal stress applied during joining. As a problem due to the coating deterioration, there is a problem that peeling or cracking is likely to occur in a portion where the coating is deteriorated, and an electrolytic solution or a foreign substance stays in a gap generated by the peeling or cracking. In addition, when a coating is present at the joint, the coating is involved by joining the coating, so that the bonding state is not stable, and peeling or cracking occurs in the portion where the coating has deteriorated due to thermal stress, resulting in an electrolyte solution or There was a problem that foreign matter stayed. In addition, it is conceivable to cover the joint with a resin material in order to improve the insulation, but if there is peeling or cracking of the film deteriorated due to thermal stress at that time, the resin material becomes difficult to adhere, Environmental properties will be reduced. Furthermore, when considering joining by welding, the molten conductor protrudes from the end face of the original conductor segment in both the circumferential direction and the radial direction at the joint and solidifies, so the distance between the joints adjacent in the circumferential direction is short. It becomes easy to short-circuit.
[0005]
The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine for a vehicle that can prevent the staying of an electrolyte or foreign matter with respect to a joint portion of a stator winding. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes a rotor, a stator having a stator core and a plurality of coated conductor segments provided on the stator core, and the rotor and the stator. And a frame for supporting the child. The plurality of conductor segments have joint portions in which the end portions are arranged in an annular shape with the end portions aligned in the radial direction and the circumferential direction, and the end portions of the array portions are joined by welding. Have a bare part to be a non-coating region. The joint and its vicinity become hot during welding, but since no coating is formed on this part, there is no thermally deteriorated film, and foreign matter such as electrolyte enters the thermally degraded part of the film. Can be prevented. In addition, when there are many joints with insulating resin, there is no deteriorated film, so this insulating resin is likely to adhere to the conductor and film, and it can be covered sufficiently with a small amount, and the environmental performance is improved. Can be made. In other words, the environmental performance is improved when there is no film that has deteriorated due to peeling or cracking. In other words, it is better that the coating does not exist before joining at the joint and the portion where the coating in the vicinity thereof deteriorates, and the environment is improved by providing a bare portion at such a portion to prevent the coating from deteriorating. be able to.
[0007]
Further, it is desirable to form a gap between adjacent joints arranged in an annular shape. Thereby, it is possible to improve the cooling performance by reducing the ventilation resistance of the cooling air, and it is possible to enhance the effect of discharging foreign matter that has entered the inside of the frame.
[0008]
It is desirable that the above-described joint portion is covered with an insulating resin and has a plurality of uneven shapes along the circumferential direction. Since the deteriorated film does not exist on the surface of the conductor segment, the insulating resin is easily attached when the bonding portion is covered with the insulating resin, and the bonding portion can be sufficiently covered with a small amount of resin. Thereby, the short circuit between the junctions can be prevented and the environmental performance can be improved. In addition, by making the uneven shape, it is possible to improve the cooling performance by increasing the surface area.
[0009]
Two or more rows of the conductor segments described above are arranged along the radial direction in slots provided in the stator core, and the length along the radial direction of the joint portion is in the radial direction of the conductor segment to be joined. Desirably shorter than the sum of the lengths along. Thereby, the distance between the joint parts adjacent to each other in the radial direction or between the outermost joint part and the outer frame inner wall can be secured, and a short circuit between them can be prevented.
[0010]
Moreover, as for the bare part provided in the joined two conductor segments, it is desirable that the adjacent surface is a plane. Thereby, the stability of joining can be improved.
[0011]
Moreover, as for the bare part provided in two joined conductor segments, it is desirable that the opposing surface of an adjacent surface is a plane. Thereby, the clearance gap between the junction parts along a radial direction can be ensured, and the short circuit between junction parts can be prevented.
[0012]
Moreover, as for the bare part provided in the joined two conductor segments, it is desirable that the side surface of the adjacent surface is a plane. As a result, a gap between joints adjacent in the circumferential direction can be secured, and the cooling performance can be improved by reducing the ventilation resistance of the cooling air, and the foreign matter intruding inside the frame can be discharged. Can be increased.
[0013]
Moreover, it is desirable that the above-described cross section of the bare portion has a substantially polygonal shape. Since the adjacent surface of the bare part can be made small, the insulating resin can easily adhere to other surfaces, and the environmental performance can be improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an AC generator for a vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of an automotive alternator according to an embodiment. As shown in the figure, the vehicle alternator 1 of this embodiment includes a rotor 2, a stator 3, a frame 4, a rectifier 5, and the like.
[0016]
The rotor 2 has a configuration in which a field coil 8 in which an insulated copper wire is wound in a cylindrical and concentric manner is sandwiched from both sides through a shaft 6 by a pole core 7 having six claws. is doing. An axial flow type cooling fan 11 is attached to the end face of the front pole core 7 by welding or the like in order to discharge the cooling air sucked from the front side in the axial direction and the radial direction. Similarly, a centrifugal cooling fan 12 is attached to the end face of the pole core 7 on the rear side by welding or the like in order to discharge the cooling air sucked from the rear side in the radial direction.
[0017]
The stator 3 includes a stator core 32, a plurality of conductor segments 33 that constitute the stator winding 31, and an insulator 34 that electrically insulates between the stator core 32 and the conductor segments 33. The stator core 32 is formed by superposing thin steel plates, and a plurality of groove-like slots are formed on the inner peripheral surface thereof. A sheet-like insulator 34 is disposed along the inner wall surface of the groove-like slot. In the slot, the conductor segment 33 is electrically insulated from the stator core 32 by an insulating film formed on its surface and the insulator 34. Further, a coil end 35 of the stator winding 31 is formed by the conductor segment 33 exposed from the stator core 32. The detailed structure of the stator 3 will be described later.
[0018]
The frame 4 accommodates the rotor 2 and the stator 3, and the rotor 2 is supported so as to be rotatable around the shaft 6, and a predetermined gap is provided on the outer peripheral side of the pole core 7 of the rotor 2. The stator 3 arranged via is fixed. The frame 4 is provided with a cooling air discharge hole 42 at a portion facing the coil end 35 of the stator 3 and a suction hole 41 at an axial end face.
[0019]
In the vehicle alternator 1 having the above-described structure, the rotor 2 rotates in a predetermined direction when a rotational force from an engine (not shown) is transmitted to the pulley 20 via a belt or the like. By applying an excitation voltage from the outside to the field coil 8 of the rotor 2 in this state, each claw portion of the pole core 7 is excited, and a three-phase AC voltage can be generated in the stator winding 31. A predetermined direct current is taken out from the output terminal of the rectifier 5.
[0020]
Next, details of the stator 3 will be described. The stator winding 31 of the present embodiment is configured by arranging a plurality of U-shaped conductor segments 33 according to a predetermined rule and electrically connecting these end portions.
[0021]
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the conductor segment 33 constituting the stator winding. The stator winding 31 is formed by using two conductor segments 33a and 33b as a basic unit and arranging a plurality of these units.
[0022]
The U-shaped conductor segment 33 has a turn portion 33c and an end portion 33e. The turn part 33c forms a coil end 35 on the rear side (non-pulley side) together with the skew part 33d that follows the turn part 33c. The end portion 33e forms a drive-side (pulley side) coil end 35 together with the following skew portion 33f.
[0023]
The end portions 33e of the conductor segments 33 are preferably joined together by, for example, TIG (tungsten inert-gas) welding. FIG. 3 is a perspective view showing the end portion before joining the conductor segments. FIG. 4 is a perspective view showing an end portion after joining the conductor segments.
[0024]
As shown in FIG. 3, the end portions 33e of the adjacent conductor segments 33 are arranged adjacent to each other, and are melted locally by bringing a tungsten electrode close together and generating an arc between the base material. Solidify again. As a result, as shown in FIG. 4, a joint 33g having a droplet-like portion as a melt mark is formed. At this time, since the joint portion 33g is melted and formed into a drop shape by welding, the length L2 along the radial direction of the joint portion 33g after joining is longer than the length L1 along the radial direction of the end portion 33e before joining. Is shorter.
[0025]
FIG. 5 is a plan view of the stator 3 as viewed from the joint 33g side. As shown in FIG. 5, the joint portions 33g of the two conductor segments 33 are arranged in a ring in a row. Further, since the stator winding 31 of this embodiment has two conductor segments 33a and 33b as a basic unit as shown in FIG. 2, there are two joint portions 33g in the radial direction. These joint portions 33g are arranged in two rows of concentric and annular shapes.
[0026]
FIG. 6 is a diagram showing the state of the coating in the vicinity of the joint 33g. Moreover, FIG. 7 is a figure which shows the state of the film of the vicinity of the conventional junction part. The conductor segment 33 of the present embodiment has a bare portion 33h where no coating is formed so as to be adjacent to the joint portion 33g. By providing the bare portion 33h, it is possible to prevent peeling of the thermally deteriorated film and generation of cracks when the joint portion 33g is formed by TIG welding. On the other hand, as shown in FIG. 7, when the coating of only the minimum region necessary for joining is removed, the coating 33k in the region 33i adjacent to the joint 33g deteriorates due to heat transmitted during welding, and peeling occurs. And cracks. It should be noted that the extent to which the bare portion 33h should be secured depends on the range of the region 33i where the coating has deteriorated by performing TIG welding using a conductor segment in which a coating is formed up to the vicinity of the joint 33g as shown in FIG. It can be set by checking
[0027]
In the embodiment shown in FIG. 8, the bare portion is provided up to a range that does not reach the first intersecting segment with a predetermined interval and is covered with resin. However, when the amount of heat input at the time of bonding is increased in order to further increase the strength of the bonded portion, the thermally deteriorated portion of the film often reaches the first intersecting portion 33p with a predetermined interval with the adjacent segment. For this reason, even if the heat-degraded portion of the film is covered with resin, it is considered that the resin is poorly adhered to the heat-degraded portion and insulation from adjacent segments becomes insufficient due to the entry of water or the like from the outside. In this case, as shown in FIG. 11, durability can be ensured by setting the bare portion to a portion 33p that first intersects with a segment adjacent from the tip of the joint portion and covering it with a resin. . That is, it is possible to ensure durability by covering the portion 33q near the second intersection from the joint with resin.
[0028]
In the embodiment of FIG. 11, the bare portion is provided from the joint tip to the portion that first intersects with the adjacent segment at a predetermined interval. However, depending on the heat input conditions, the bare part range and the resin covering range may be set wider, from the joint part to the second and third intersecting parts.
[0029]
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the bare portion 33h described above is adjacent to the adjacent surface (surface 33M shown in FIG. 2) in the joint portion 33g, the joint portion 33g adjacent in the radial direction and the circumferential direction. The opposing surfaces (surfaces 33L and 33N shown in FIGS. 3 and 4) are preferably flat surfaces. By making the surface 33M a flat surface, it becomes possible to improve the stability of joining. Further, by forming the surface 33L as a flat surface, a gap is secured between the joint portion 33g and the bare portion 33h adjacent in the radial direction or between the outermost joint portion 33g and the bare portion 33h and the inner wall of the frame 4. be able to. Furthermore, by making the surface 33N a flat surface, a gap can be secured between the joint portion 33g and the bare portion 33h adjacent in the circumferential direction. By securing the clearance in this way, it is possible to prevent short circuit, improve cooling performance, and improve environmental performance.
[0030]
FIG. 8 is a diagram showing the stator winding 31 in which the joint portion 33g is covered with an insulating resin. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, after the joint portion 33 g is formed, the entire joint portion 33 g is covered with the insulating resin 36. In addition, a gap is formed between each joint portion 33g adjacent in the circumferential direction, and the tip portion is substantially uneven.
[0031]
Thus, since each conductor segment 33 of the stator winding 31 of the present embodiment is provided with the bare portion 33h, the coating does not undergo thermal degradation on the surface of the conductor segment 33 adjacent to the joint portion 33g. . For this reason, it can prevent that foreign materials, such as electrolyte solution, permeate into the thermally deteriorated part of a film, and stay. Further, even when the bonding portion 33g is covered with the insulating resin 36, the insulating resin 36 has good adhesion, and the bonding portion 33g can be sufficiently covered with a small amount, so that the material cost is reduced and the environment is improved. Can be achieved.
[0032]
Moreover, since the clearance gap between the adjacent junction parts 33g can be expanded by reducing the insulating resin 36 to be used, the ventilation resistance of a cooling wind can be reduced, cooling property is improved, and the inside of flame | frame 4 is improved. It is possible to enhance the effect of discharging foreign matter that has entered the environment, and to further improve the environmental performance.
[0033]
Moreover, by setting the length in the radial direction of the joint portion 33g to be shorter than the length in the radial direction of the end portion 33e before joining, the joint portion between the joint portions 33g adjacent in the radial direction or the outermost joint portion. The effect of preventing a short circuit between 33 g and the inner wall of the radially outer frame 4 can also be enhanced.
[0034]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible in the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the U-shaped conductor segment 33 is used. However, as shown in FIG. 9, a conductor segment 331 having no turn portion may be used to join both end portions 331 e. .
[0035]
In the above-described embodiment, the number of the conductor segments 33 in the slot is four, and two rows of annular joints are formed. However, the number of conductor segments is changed according to the required output characteristics, and the joints The number of annular rows may be changed.
[0036]
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the length along the radial direction of the end portion 33 e of the conductor segment 33 is the same as that of other portions of the conductor segment 33, but is shown in FIG. 10. As described above, by providing a notch or the like on the side opposite to the contact surface between the end portions 33e ′, the radial length of the joint portion may be further shortened. In this case, since it is possible to ensure a larger gap between the joints adjacent in the radial direction, or between the outermost joint and the inner wall surface of the frame 4, to prevent a short circuit, Cooling and environmental performance can be improved.
[0037]
In the above-described embodiment, the cross-sectional shape of the bare portion 33h is formed in a quadrangle, but may be formed in a polygonal shape that is equal to or greater than a quadrangle. Since the contact surface between the naked portions can be further reduced, the insulating resin can easily enter the gap formed between the adjacent naked portions, and the environmental performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of an automotive alternator according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a conductor segment constituting a stator winding.
FIG. 3 is a perspective view showing an end portion before joining conductor segments.
FIG. 4 is a perspective view showing an end portion after joining conductor segments.
FIG. 5 is a plan view of the stator as viewed from the joint side.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of a coating in the vicinity of a joint portion.
FIG. 7 is a view showing a state of a film in the vicinity of a conventional joint.
FIG. 8 is a diagram showing a stator winding in which a joint is covered with an insulating resin.
FIG. 9 is a perspective view showing a conductor segment without a turn portion.
FIG. 10 is a perspective view showing another example of an end portion of a conductor segment.
FIG. 11 is a view showing another example of a stator winding in which a joint portion is covered with an insulating resin.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle alternator 2 Rotor 3 Stator 4 Frame 31 Stator winding 32 Stator iron core 33 Conductor segment 33e End 33g Joint part 33h Bare part 34 Insulator

Claims (8)

回転子と、固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備された複数の被膜付き導体セグメントを有する固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームとを有する車両用回転電機において、
前記複数の導体セグメントは、端部(33e)とこれに続く斜行部(33f)とを有し、
前記複数の導体セグメントは、前記端部が径方向および周方向に並べられて円環状に配列された並び部端部が溶接によって接合された接合部を有しており、この並び部の一部で上記端部から隣合う斜行部と所定の間隔を持って最初に交差する部分に皮膜が劣化しないように前記被膜の非形成領域となる裸部を有し、
前記接合部及び前記裸部は絶縁樹脂によって覆われたことを特徴とする車両用回転電機。
In a rotating electrical machine for a vehicle having a rotor, a stator having a stator core and a plurality of coated conductor segments mounted on the stator core, and a frame that supports the rotor and the stator,
The plurality of conductor segments have an end portion (33e) followed by a skew portion (33f),
The plurality of conductor segments have a joint portion in which the end portions are arranged in an annular shape with the end portions arranged in a radial direction and a circumferential direction, and the end portions are joined by welding. in have a bare portion comprising a non-formation region of the film as the film to portions first intersect with the oblique portion a predetermined distance adjacent the said end is not degraded,
The rotating electrical machine for a vehicle, wherein the joint portion and the bare portion are covered with an insulating resin .
請求項1において、
前記円環状に配列されて隣接する前記接合部の間に隙間を形成することを特徴とする車両用回転電機。
In claim 1,
A vehicular rotating electrical machine characterized in that a gap is formed between the adjacent joints arranged in an annular shape.
請求項1または2において、
前記接合部は、絶縁性樹脂によって覆われて、円周方向に沿った複数の凹凸形状をなすことを特徴とする車両用回転電機。
In claim 1 or 2,
The vehicular rotating electrical machine characterized in that the joint portion is covered with an insulating resin and has a plurality of concave and convex shapes along a circumferential direction.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記導体セグメントは、前記固定子鉄心に設けられたスロット内に径方向沿って2列以上配設されており、
前記接合部の径方向に沿った長さは、接合される前記導体セグメントの径方向に沿った長さの合計値よりも短いことを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-3,
The conductor segments are arranged in two or more rows along the radial direction in a slot provided in the stator core,
The length of the said junction part along the radial direction is shorter than the total value of the length along the radial direction of the said conductor segment joined, The rotary electric machine for vehicles characterized by the above-mentioned.
請求項1〜4のいずれかにおいて、
接合された2つの前記導体セグメントに設けられた前記裸部は、隣接した面が平面であることを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-4,
The vehicular rotating electrical machine according to claim 1, wherein the bare portions provided in the two joined conductor segments have flat surfaces adjacent to each other.
請求項1〜5のいずれかにおいて、
接合された2つの前記導体セグメントに設けられた前記裸部は、隣接した面の対向面が平面であることを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-5,
The vehicular rotating electrical machine according to claim 1, wherein the bare portions provided on the two conductor segments joined to each other have a flat opposing surface.
請求項1〜6のいずれかにおいて、
接合された2つの前記導体セグメントに設けられた前記裸部は、隣接した面の側面が平面であることを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-6,
The vehicular rotating electrical machine according to claim 1, wherein the bare portions provided in the two joined conductor segments have flat side surfaces adjacent to each other.
請求項1〜7のいずれかにおいて、
前記裸部の断面は、ほぼ多角形形状を有していることを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-7,
The vehicular rotating electrical machine characterized in that a cross section of the bare portion has a substantially polygonal shape.
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