JP4187914B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の固定子に関し、特に内燃機関により駆動される交流発電機の固定子構造、例えば乗用車やトラックなどに搭載可能な車両用交流発電機の固定子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は例えば特開平１１−１６４５０６号公報に記載された従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図１６は図１５に示される従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図、図１７は図１５に示される従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【０００３】
図１５において、第１導体セグメント３３１は、絶縁被膜が被覆された断面矩形の銅材を折り曲げ加工して成形したもので、一対の直線部３３１ａ、３３１ｂをターン部３３１ｃにより連結した略Ｕ字状に成形されている。第２導体セグメント３３２は、絶縁被膜が被覆された断面矩形の銅材を折り曲げ加工して成形したもので、一対の直線部３３２ａ、３３２ｂをターン部３３２ｃにより連結した略Ｕ字状に成形されている。
【０００４】
そして、従来の固定子１００では、このように構成された第１および第２導体セグメント３３１、３３２の対が、固定子鉄心１０１の１磁極ピッチ離れた各スロット対に固定子鉄心の一端側から挿入されている。各スロットには、４つの直線部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ、３３１ｂが径方向（スロット深さ方向）に１列に並んで収納されている。ここで、説明の便宜上、スロット内の直線部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。そして、図１５に示されるように、１つのスロットの１番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第１導体セグメント３３１の端部３３１ｄが例えば時計回り方向に１磁極ピッチ離れたスロットの２番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第２導体セグメント３３２の端部３３２ｄに溶接により接合され、１つのスロットの３番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第２導体セグメント３３２の端部３３２ｅが例えば時計回り方向に１磁極ピッチ離れたスロットの４番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第１導体セグメント３３１の端部３３１ｅに溶接により接合されて、各相４ターンの重ね巻き巻線が形成されている。そして、３相分の重ね巻き巻線を交流結線して固定子巻線１０２が構成されている。
【０００５】
このように構成された固定子１００においては、図１６および図１７に示されるように、固定子鉄心１０１の一端側の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ａは、第１導体セグメント３３１のターン部３３１ｃが軸方向に関して第２導体セグメント３３２のターン部３３２ｃを取り囲むように２層となって、周方向に配列されて構成されている。また、固定子鉄心の他端側の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂは、端部３３１ｄ、３３２ｄの接合部３３４ａと、端部３３１ｅ、３３２ｅの接合部３３４ｂとが軸方向高さを同じくして、径方向に１列に隣接して２層に並び、周方向に２列となって配列されて構成されている。
【０００６】
しかしながら、この従来の固定子１００の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂにおいては、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に１列に隣接して２層に並び、２列となって周方向に配列されているので、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部３３４ａ、３３４ｂ間の径方向距離が短く、短絡事故を発生しやすいという不具合があった。また、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に隣接しているので、溶接しにくく、溶接作業性が低下してしまうという不具合もあった。
そこで、これらの不具合を解消するために、接合部３３４ａ、３３４ｂを周方向にシフトして配列する改善案が、例えば特開２０００−１６６１５０号公報に提案されている。
【０００７】
図１８は例えば特開２０００−１６６１５０号公報に記載された改善策としての従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図１９は図１８に示される従来の車両用交流発電機の固定子を展開して内径側からみた部分的な側面図、図２０は図１８に示される従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
この改善策としての固定子１００Ａでは、図１８および図１９に示されるように、端部３３１ｄ、３３２ｄ、３３１ｅ、３３２ｅの溶接時に、固定子鉄心１０１の他端側に延出する第１および第２導体セグメント３３１、３３２の端部側の傾斜角度を変えて、接合部３３４ａ、３３４ｂが周方向にｗだけシフトするようにしている。
これにより、固定子鉄心１０１の他端側の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂは、図２０に示されるように、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、周方向にｗだけシフトして、２列となって周方向に配列されて構成されている。
なお、固定子１００Ａは、接合部３３４ａ、３３４ｂが周方向にｗだけシフトしている点を除いて、固定子１００と同様に構成されている。
【０００８】
また、例えば特開２０００−１６６１５０号公報に第１、第２および第３導体セグメント３３１、３３２、３３３を用いて構成された従来の固定子構造が記載されている。この固定子１００Ｂでは、図２１および図２２に示されるように、固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ａは、ターン部３３１ｃ、３３２ｃ、３３３ｃが軸方向に３層となって周方向に配列されて構成され、コイルエンド群１０１ｂは接合部３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃが軸方向高さを同じくして、周方向にｗだけシフトされて３列となって周方向に配列されて構成されている。
【０００９】
このように構成された固定子１００Ａ、１００Ｂでは、接合部が周方向にシフトされて接合部間の距離が長くなり、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部間の短絡事故を抑制できるとともに、溶接作業性を向上できるとしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機の固定子１００は、固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂにおいては、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に１列に隣接して２層に並び、２列となって周方向に配列されているので、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部３３４ａ、３３４ｂ間の径方向距離が短く、短絡事故を発生しやすいという不具合があった。また、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に隣接しているので、溶接しにくく、溶接作業性が低下してしまうという不具合もあった。
また、従来の車両用交流発電機の固定子１００Ａ、１００Ｂは、接合部３３３ａ、３３３ｂ（３３３ｃ）が軸方向高さを同じくして、周方向にｗだけシフトして、２列（３列）となって周方向に配列されて構成されているので、接合部間の距離が長くなり、接合部間の短絡事故を抑制し、溶接作業性を向上できる。
しかしながら、従来の車両用交流発電機の固定子１００、１００Ａ、１００Ｂにおいては、コイルエンド群１０２ｂは接合部が軸方向高さを同じくして２列もしくは３列となって周方向に配列されて構成されているので、振動に伴って接合部同士が短絡する危険性があり、絶縁性が悪化してしまうという課題があった。また、各接合部の軸方向高さが同じく構成されているので、周方向の列数が多くなるほど接合部間が短絡しやすくなるとともに、溶接性が悪化し、多列化の構造には不適な構造となる。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するために、素線の接合部を径方向に関してターン部に隣接して配置し、接合部に起因する短絡事故をなくし、絶縁性を向上できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
また、素線の接合部を径方向に関してターン部もしくは他の接合部に隣接して配置し、かつ、接合部と該接合部に径方向に隣接するターン部もしくは他の接合部との軸方向高さを異ならして、接合部に起因する短絡事故をなくし、絶縁性を向上できるとともに、溶接作業性を向上できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の固定子は、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドに隣接して配置されているものである。
【００１３】
また、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドに隣接して配置され、かつ、上記接合部からなるコイルエンドと上記接合部からなるコイルエンドに径方向に隣接する上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドとの軸方向高さが異なるものである。
【００１４】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとが、径方向に１列に３層以上配列されているものである。
【００１５】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記ターン部からなるコイルエンドが上記接合部からなるコイルエンドに隣接して径方向の内径側と外径側とに位置して径方向に１列に３層に配列され、上記接合部からなるコイルエンドの軸方向高さが上記ターン部からなるコイルエンドの軸方向高さより高く形成されているものである。
【００１６】
また、絶縁性樹脂が上記接合部からなるコイルエンドを覆うように配設されているものである。
【００１７】
また、上記絶縁性樹脂が径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンド間および上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとの間に渡って配設されているものである。
【００１８】
また、ワニスが上記コイルエンド群に塗布されているものである。
【００１９】
また、上記コイルエンド群の少なくとも一方において、径方向に関して最外径位置には上記ターン部からなるコイルエンドが位置しているものである。
【００２０】
また、径方向に関して最外径位置に位置する上記接合部からなるコイルエンドは、径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンドもしくは上記ターン部からなるコイルエンドに対して軸方向高さが低く構成されているものである。
【００２１】
【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に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子における１相分の固定子巻線の結線状態を説明するリヤ側端面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。なお、図２中、実線はリヤ側のコイルエンドを示し、点線はフロント側のコイルエンドを示している。
【００２２】
図１において、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が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子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、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。
【００２３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁コイル１３と、この界磁コイル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第１および第２ポールコア体２１、２２とを備えている。そして、第１および第２のポールコア体２１、２２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２３、２４が外周縁部に周方向に等角ピッチで突設されてなり、これらの爪状磁極２３、２４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。
固定子８は、磁性鋼板を積層してなる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。そして、この固定子８は、固定子巻線１６のフロント側およびリヤ側のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒが第１および第２のポールコア体２１、２２の肩部の径方向外方に位置するように配設されている。
【００２４】
そして、フロントブラケット１およびリヤブラケット２には、吸気孔１ａ、２ａが軸方向端面に穿設され、排気孔１ｂ、２ｂが径方向側面にコイルエンド群１６ｆ、１６ｒに相対するように穿設されている。これにより、回転子７の回転に伴ってファン５が回転駆動され、外気が吸気孔１ａ、２ａからケース３内に吸気されて軸方向に回転子７側に流れ、ついでファン５により遠心方向に曲げられ、その後コイルエンド群１６ｆ、１６ｒを冷却して排気孔１ｂ、２ｂから外部に排気される冷却風流路が形成される。
【００２５】
ここで、固定子巻線１６を構成する１相分の固定子巻線群について図２を参照しつつ説明する。ここで、回転子７の磁極数を１２とし、固定子鉄心１５には、３６個のスロット１５ａが内周側に開口するように、周方向に並んで設けられている。即ち、毎極毎相当たりのスロット数を１としている。
１相分の固定子巻線群１６１は、第１乃至第４巻線３１〜３４から構成されている。そして、第１巻線３１は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロット（１磁極ピッチ）おきに、スロット１５ａ内の１番地と２番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。また、第２巻線３２は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロットおきに、スロット１５ａ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。また、第３巻線３３は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロットおきに、スロット１５ａ内の３番地と４番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。さらに、第４巻線３４は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロットおきに、スロット１５ａ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。そして、各スロット１５ａ内には、４本の素線３０が径方向に１列に並んで配列されている。
【００２６】
そして、固定子鉄心１５のフロント側において、スロット番号１番から延出する第１巻線３１の端部３１ａと、スロット番号３４番から延出する第３巻線３３の端部３３ｂとが接合され、スロット番号１番から延出する第３巻線３３の端部３３ａと、スロット番号３４番から延出する第１巻線３１の端部３１ｂとが接合されて、２ターンの波巻き巻線が形成されている。
一方、固定子鉄心１５のリヤ側において、スロット番号１番から延出する第２巻線３２の端部３２ａと、スロット番号３４番から延出する第４巻線３４の端部３４ｂとが接合され、スロット番号１番から延出する第４巻線３４の端部３４ａと、スロット番号３４番から延出する第２巻線３２の端部３２ｂとが接合されて、２ターンの波巻き巻線が形成されている。
【００２７】
さらに、スロット番号２２番からリヤ側に延出する第４巻線３４の端部３４ｄと、スロット番号２５番からリヤ側に延出する第３巻線３３の端部３３ｄとが接合されて、第１乃至第４巻線３１〜３４を直列に接続してなる４ターンの１相分の固定子巻線群１６１が形成されている。
また、スロット番号２５番からリヤ側に延出する第４巻線の端部３４ｃおよびスロット番号２８番からリヤ側に延出する第３巻線の端部３３ｃが、それぞれ固定子巻線群１６１の口出し線（Ｏ）および中性点（Ｎ）となる。
同様にして、素線３０が巻装されるスロット１５ａを１つづつずらして３相分の固定子巻線群１６１が形成されている。
このように構成された３相分の固定子巻線群１６１は、図示していないが、交流結線、例えば星型結線されて、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６を構成している。
【００２８】
この固定子巻線１６は、具体的には、図３に示されるように、素線３０として絶縁被膜が被覆された断面矩形状の銅材を略Ｕ字状の成形された短尺の第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂを用いて構成される。つまり、第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、フロント側およびリヤ側から１本づつ挿入される。この時、第１の導体セグメント４０Ａは、第１のスロット１５ａ内の１番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の２番地とに挿入され、第２の導体セグメント４０Ｂは、第１のスロット１５ａ内の３番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の４番地とに挿入される。そして、各スロット１５ａ内には、第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂが矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４層に並んで配列されている。
そして、第１のスロット１５ａからリヤ側に延出する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからリヤ側に延出する隣接する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａとが接合されて、図２における第１および第２巻線３１、３２に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
また、第１のスロット１５ａからフロント側に延出する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからフロント側に延出する隣接する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａとが接合されて、図２における第３および第４巻線３３、３４に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
さらに、図２に示される結線方法により、第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂが接合されて、それぞれ１ターンの４つの波巻き巻線を直列に接続してなる１相分の固定子巻線１６１が構成される。
【００２９】
このように構成された固定子巻線１６では、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂと、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に２層に並んで、２列となって周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第２の導体セグメント４０Ｂのターン部４０ｂと、第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に２層に並んで、２列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。そして、フロント側およびリヤ側のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおいては、図４に示されるように、ターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して配置され、両者の軸方向高さが略一致している。
【００３０】
この実施の形態１によれば、固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒは、ターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して１列に２層に並んで、２列となって周方向に整然と配列されて構成されている。そこで、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１は絶縁被膜を有するターン部４０ｂに径方向に隣接して配置されており、即ち絶縁被膜が消失されている接合部４１同士が径方向に隣接して配置されておらず、接合部４１に起因するコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおける短絡事故が阻止され、優れた絶縁性を有する固定子８が得られる。
そこで、この固定子８を搭載した車両用交流発電機においては、振動に起因するコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおける短絡事故の発生が抑えられ、信頼性を向上させることができる。
【００３１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒが、ターン部４０ｂと接合部４１とを径方向に１列に２層に並べて、２列となって周方向に整然と配列し、かつ、ターン部４０ｂと接合部４１との軸方向高さを略同じくして構成されているものとしているが、この実施の形態２では、図５に示されるように、固定子巻線１６Ａのコイルエンド群１６ｆ、１６ｒが、ターン部４０ｂと接合部４１とを径方向に１列に２層に並べて、２列となって周方向に整然と配列し、かつ、接合部４１の軸方向高さをターン部４０ｂの軸方向高さより高くして構成されているものとしている。
【００３２】
従って、この実施の形態２によれば、固定子８Ａの固定子巻線１６Ａのコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおいて、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、この固定子８Ａを車両用交流発電機に搭載した場合、振動に伴って接合部４１同士が短絡する危険性も低減され、信頼性を向上させることができる。また、コイルエンド群１６ｒにおいては、最外径位置に位置するターン部４０ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｒとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００３３】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図７はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【００３４】
この実施の形態３では、図６に示されるように、素線として絶縁被膜が被覆された断面矩形状の銅材を略Ｕ字状の成形された短尺の第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを用いて構成される。つまり、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、１本づつフロント側およびリヤ側から交互に挿入される。この時、第１の導体セグメント４０Ａは、第１のスロット１５ａ内の１番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の２番地とに挿入され、第２の導体セグメント４０Ｂは、第１のスロット１５ａ内の３番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の４番地とに挿入され、第３の導体セグメント４０Ｃは、第１のスロット１５ａ内の５番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の６番地とに挿入される。そして、各スロット１５ａ内には、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に６層に並んで配列されている。
【００３５】
そして、第１のスロット１５ａからリヤ側に延出する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからリヤ側に延出する隣接する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａとが接合されて、図２における第１および第２巻線３１、３２に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
また、第１のスロット１５ａからフロント側に延出する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからフロント側に延出する隣接する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａとが接合されて、図２における第３および第４巻線３３、３４に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
さらに、第１のスロット１５ａからリヤ側に延出する第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからリヤ側に延出する隣接する第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａとが接合されて、それぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
さらにまた、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが接合されて、それぞれ１ターンの６つの波巻き巻線を直列に接続してなる６ターンの１相分の固定子巻線群が構成される。
同様にして、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの挿入されるスロット１５ａを１つづつすらして、３相分の固定子巻線群が形成される。
そして、３相分の固定子巻線群が例えば星型結線されて、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６Ｂが得られる。
【００３６】
このように構成された固定子８Ｂの固定子巻線１６Ｂにおいては、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂと、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１と、第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂとが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａ同士の接合部４１と、第２の導体セグメント４０Ｂのターン部４０ｂと、第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。
そして、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、図７に示されるように、ターン部４０ｂと接合部４１とターン部４０ｂとが径方向に隣接して３層に配置され、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高くなっている。一方、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、図７に示されるように、接合部４１とターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して３層に配置され、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高くなっている。
【００３７】
従って、この実施の形態３によれば、上記実施の形態２と同様に、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４０ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４０ｂの軸方向高さより高くすることにより、接合部４１およびターン部４０ｂが径方向に多層に並んでいても、溶接作業性および絶縁性の悪化がなく、コイルエンドの多層化に適した構造となる。
また、コイルエンド群１６ｆにおいては、最外径位置に位置するターン部４０ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｆとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００３８】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図８に示されるように、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂４２が接合部４１を覆うように、かつ、接合部４１と該接合部４１に径方向に隣接するターン部４０ｂとに跨るように配設されている。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００３９】
この実施の形態４の固定子８Ｃの固定子巻線１６Ｃでは、接合部４１が絶縁性樹脂４２に覆われているので、絶縁被膜が溶接により消失している接合部４１の露出がなく、絶縁性がさらに向上される。また、接合部４１が絶縁性樹脂４２により補強されることになり、振動に起因する溶接外れの発生が抑えられる。そこで、この固定子８Ｃを車両用交流発電機に搭載した場合、耐振性がさらに向上され、優れた信頼性が得られる。
また、接合部４１とターン部４０ｂとが絶縁性樹脂４２により熱的に連結されているので、固定子巻線１６Ｃを構成する各巻線で発生した熱がアンバランスであった場合、高温側の巻線の熱が例えば接合部４１から絶縁性樹脂４２を介してターン部４０ｂに伝達され、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの温度分布が均一化される。これにより、車両用交流発電機の高出力化が図られる。
【００４０】
なお、絶縁性樹脂４１はコイルエンド群１６ｆ、１６ｒの全体を覆うように設けられていないので、固定子８Ｃを車両用交流発電機に搭載した際に、冷却ファン５によるコイルエンド群１６ｆ、１６ｒの冷却性を阻害することもない。
また、コイルエンド群１６ｒの最外径位置に位置している接合部４１が絶縁性樹脂４２により覆われているので、固定子８Ｃを車両用交流発電機に搭載した際に、アースであるブラケット１、２とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとが接触しても、リーク電流に起因する接合部４１の腐蝕の発生が阻止される。
さらに、コイルエンド群１６ｆにおいては、最外径位置に位置するターン部４０ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｒとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００４１】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂４２が接合部４１を覆うように設けられているものとしているが、この実施の形態５では、ワニスがコイルエンド群１６ｆ、１６ｒ全体に塗布されているものとしている。
この実施の形態５によれば、溶接により絶縁被膜が消失している接合部４１がワニスに覆われているので、絶縁性が向上される。
また、ワニスが径方向に隣接する第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂ、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１および第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂ間に充填されるので、高温側の巻線の熱がワニスを介して低温側の巻線に伝達され、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの温度分布が均一化される。
なお、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂ、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１および第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂの周方向隙間は確保されているので、固定子を車両用交流発電機に搭載した際に、冷却ファン５によるコイルエンド群１６ｆ、１６ｒの冷却性を阻害することもない。
【００４２】
実施の形態６．
この実施の形態６では、図９に示されるように、固定子８Ｄの固定子巻線１６Ｄにおいては、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂと、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１と、第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂとが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａ同士の接合部４１と、第２の導体セグメント４０Ｂのターン部４０ｂと、第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。
そして、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、図９に示されるように、ターン部４０ｂと接合部４１とターン部４０ｂとが径方向に隣接して３層に配置され、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高くなっている。一方、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、図９に示されるように、接合部４１とターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して３層に配置され、ターン部４０ｂの軸方向高さが接合部４１の軸方向高さより高くなっている。
【００４３】
従って、この実施の形態６によれば、上記実施の形態３と同様に、コイルエンド群１６ｆでは、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４０ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。また、コイルエンド群１６ｒでは、ターン部４０ｂの軸方向高さが径方向に隣接する接合部４１の軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
【００４４】
また、この固定子８Ｄは、径方向最外側に位置するターン部４０ｂおよび接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接する接合部４１およびターン部４０ｂの軸方向高さより低く形成されている。そこで、この固定子８Ｄを車両用交流発電機に搭載した場合、ブラケット１、２と径方向最外側に位置するターン部４０ｂおよび接合部４１との干渉が抑えられる。即ち、ブラケット１、２は型成形されることから、抜き勾配が必要となり、ブラケット１、２の開口側の内径は深さ方向に漸次縮小するように形成されている。そこで、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの径方向最外側の軸方向高さが高い場合、ブラケット１、２の内壁面とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとの干渉が発生してしまうが、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの径方向最外側の軸方向高さを低くすることで、ブラケット１、２との干渉を抑えることができるようになる。これにより、ブラケット１、２とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとの隙間が確保されるので、リーク電流に起因する接合部４１の腐蝕の発生が阻止されるとともに、振動に起因するブラケット１、２の内壁面とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとの短絡も抑えられる。
【００４５】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、固定子巻線が波巻き巻線により構成されているものとしているが、この実施の形態７では、固定子巻線が重ね巻き巻線と波巻き巻線とにより構成されているものとしている。
図１０はこの発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図１１はこの発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【００４６】
この実施の形態７では、図１０に示されるように、素線として絶縁被膜が被覆された断面矩形状の銅材を略Ｕ字状の成形された短尺の第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃを用いて構成される。つまり、第１および第２の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、フロント側から挿入され、第３の導体セグメント４５Ｃが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、リヤ側から挿入される。この時、第１の導体セグメント４５Ａは、第１のスロット１５ａ内の１番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の４番地とに挿入され、第２の導体セグメント４５Ｂは、第１のスロット１５ａ内の２番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の３番地とに挿入され、第３の導体セグメント４５Ｃは、第１のスロット１５ａ内の５番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の６番地とに挿入される。そして、各スロット１５ａ内には、第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃが矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に６層に並んで配列されている。
【００４７】
そして、第１のスロット１５ａの２番地からリヤ側に延出する第２の導体セグメント４５Ｂの端部４５ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａの１番地からリヤ側に延出する第１の導体セグメント４５Ａの端部４０ａとが接合され、さらに第１のスロット１５ａの４番地からリヤ側に延出する第１の導体セグメント４５Ａの端部４５ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａの３番地からリヤ側に延出する第２の導体セグメント４５Ｂの端部４０ａとが接合されて、４ターンの重ね巻き巻線が形成される。
また、第１のスロット１５ａの５番地からフロント側に延出する第３の導体セグメント４０Ｃの端部４５ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａの６番地からフロント側に延出する隣接する第３の導体セグメント４５Ｃの端部４５ａとが接合されて、それぞれ１ターンの波巻き巻線が２つ形成される。
さらに、第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃが接合されて、１つの４ターンの重ね巻き巻線と２つの１ターンの波巻き巻線を直列に接続してなる６ターンの１相分の固定子巻線群が形成される。
同様に、第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃの挿入されるスロット１５ａを１つづつすらして、３相分の固定子巻線群が形成される。
そして、３相分の固定子巻線群が例えば星型結線されて、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６Ｅが得られる。
【００４８】
このように構成された固定子８Ｅの固定子巻線１６Ｅにおいては、軸方向に２層となった第１の導体セグメント４５Ａのターン部４５ｂおよび第２の導体セグメント４５Ｂのターン部４５ｂと、第３の導体セグメント４５Ｃの端部４５ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に並んで、周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第１の導体セグメント４５Ａの端部４５ａと第２の導体セグメント４５Ｂの端部４５ａとの接合部４１と、第３の導体セグメント４５Ｃのターン部４５ｂとが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。
そして、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、図１１に示されるように、軸方向に２層となったターン部４５ｂと接合部４１とが径方向に隣接して配置され、接合部４１と外層側のターン部４５ｂとの軸方向高さが略一致している。一方、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、図１１に示されるように、２つの接合部４１とターン部４５ｂとが径方向に隣接して３層に配置され、ターン部４５ｂおよび接合部４１の軸方向高さが略一致している。
【００４９】
従って、この実施の形態７によれば、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４５ｂと径方向に隣接しているので、接合部４１に起因する短絡事故が阻止される。
【００５０】
実施の形態８．
この実施の形態８では、図１２に示されるように、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、接合部４１が外層側のターン部４５ｂの軸方向高さより高く形成され、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、径方向外側の接合部４１の軸方向高さがターン部４５ｂおよび径方向内側の接合部４１の軸方向高さより高く形成されている。なお、他の構成は上記実施の形態７と同様に構成されている。
【００５１】
従って、このように構成された固定子８Ｆの固定子巻線１６Ｆのフロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４５ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４５ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４５ｂおよび接合部４１の軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４５ｂおよび接合部４１から離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
さらに、コイルエンド群１６ｒにおいては、最外径位置に位置するターン部４５ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｒとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００５２】
実施の形態９．
上記各実施の形態では、素線として略Ｕ字状に成形された導体セグメントを用いるものとしているが、この実施の形態９では、素線として連続線を用いるものとしている。なお、この実施の形態９では、回転子７の磁極数を１６とし、固定子鉄心１５のスロット数を９６としている。即ち、毎極毎相当たりのスロット数を２としている。
【００５３】
図１３はこの発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
図１３において、固定子８Ｇでは、絶縁被膜が被覆された矩形断面を有する銅連続線からなる素線４６が６スロット（１磁極ピッチ）離れた各スロット１５ａの対に、１番地と２番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第１波巻き巻線を構成している。また、素線４６が６スロット離れた各スロット１５ａの対に、２番地と１番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第２波巻き巻線を構成している。また、素線４６が６スロット離れた各スロット１５ａの対に、３番地と４番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第３波巻き巻線を構成している。さらに、素線４６が６スロット離れた各スロット１５ａの対に、４番地と３番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第４波巻き巻線を構成している。
このように巻装された第１乃至第４波巻き巻線を直列に接合して、１相分の４ターンの固定子巻線群を構成している。
同様に、素線４６が挿入されるスロット１５ａを１つづつずらして６相分の固定子巻線群が構成されている。
そして、３相分の固定子巻線群を例えば星型結線されて、２つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６Ｇが構成されている。なお、２つの３相交流巻線はそれぞれ整流器１２に接続され、各整流器１２の直流出力が並列に接続されて合成されるように構成されている。
【００５４】
ここで、第２波巻き巻線は第１波巻き巻線に対して１８０度反転して巻装され、第４波巻き巻線は第３波巻き巻線に対して１８０度反転して巻装されている。そして、固定子鉄心１５の端面側において、第１のスロット１５ａの１番地から延出し、スロット外で折り返されて６スロット離れた第２のスロット１５ａの２番地に入る素線４６のターン部４６ａが周方向に１列に配列されて内周側のコイルエンド群を構成している。また、固定子鉄心１５の端面側において、第１のスロット１５ａの３番地から延出し、スロット外で折り返されて６スロット離れた第２のスロット１５ａの４番地に入る素線４６のターン部４６ａが周方向に１列に配列されて外周側のコイルエンド群を構成している。
そこで、この固定子８Ｇでは、ターン部４６ａが径方向に隣接して１列に２層に並び、２列となって周方向に配列されて、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒを構成している。また、第１乃至第４波巻き巻線を構成する素線４６の端部同士の接合部４１においては、図１３および図１４に示されるように、接合部４１とターン部４６ａとが径方向に隣接して１列に２層に並んで、２列となって周方向に配列されている。そして、接合部４１の軸方向高さがターン部４６ａの軸方向高さより高くなっている。
【００５５】
従って、この実施の形態９においても、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１が径方向に関して絶縁被膜を有するターン部４６ａに隣接しているので、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、接合部４１の軸方向高さが径方向に関して隣接するターン部４６ａの軸方向高さより高く形成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、接合部４１がターン部４５ｂから離反し、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
さらに、固定子巻線１６Ｇの各相の固定子巻線群が１本の素線４６で構成されているので、素線としてＵ字状の導体セグメントを用いた場合に比べて接合箇所が大幅に削減され、溶接作業性が著しく向上されるとともに、接合部に起因する短絡事故や溶接部の溶接外れ等の不具合が低減される。
【００５６】
なお、上記各実施の形態では、素線に矩形断面を有する銅材を用いるものとしているが、素線は矩形断面を有する銅材に限定されるものではなく、例えば、円形断面を有する銅材を用いても良い。この場合、素線の成形性が向上し、素線の配置や接続が容易となり、作業性が向上される。素線に銅材を用いるものとしているが、素線は銅材に限定されるものではなく、例えばアルミ材でもよい。
また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機の固定子に適用するものとして説明しているが、本発明は他の交流発電機や電動機に適用しても、同様の効果が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５８】
この発明によれば、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドに隣接して配置されているので、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられ、優れた絶縁性を有する回転電機の固定子が得られる。
【００５９】
また、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドに隣接して配置され、かつ、上記接合部からなるコイルエンドと上記接合部からなるコイルエンドに径方向に隣接する上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドとの軸方向高さが異なるので、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられ、優れた絶縁性を有するとともに、溶接作業性が向上される回転電機の固定子が得られる。
【００６０】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとが、径方向に１列に３層以上配列されているので、多層コイルエンド構造の固定子が得られる。
【００６１】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記ターン部からなるコイルエンドが上記接合部からなるコイルエンドに隣接して径方向の内径側と外径側とに位置して径方向に１列に３層に配列され、上記接合部からなるコイルエンドの軸方向高さが上記ターン部からなるコイルエンドの軸方向高さより高く形成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられる。
【００６２】
また、絶縁性樹脂が上記接合部からなるコイルエンドを覆うように配設されているので、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられるとともに、接合部からなるコイルエンドの溶接外れの発生が抑えられる。
【００６３】
また、上記絶縁性樹脂が径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンド間および上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとの間に渡って配設されているので、コイルエンド群の温度分布が均一化される。
【００６４】
また、ワニスが上記コイルエンド群に塗布されているので、接合部からなるコイルエンドがワニスに覆われ、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられる。
【００６５】
また、上記コイルエンド群の少なくとも一方において、径方向に関して最外径位置には上記ターン部からなるコイルエンドが位置しているので、回転電機に搭載した際に、接合部からなるコイルエンドとブラケットとの短絡によるリーク電流に起因する接合部からなるコイルエンドの腐蝕が抑えられる。
【００６６】
また、径方向に関して最外径位置に位置する上記接合部からなるコイルエンドは、径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンドもしくは上記ターン部からなるコイルエンドに対して軸方向高さが低く構成されているので、回転電機に搭載した際に、最外径位置の接合部からなるコイルエンドとブラケットとの短絡が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子における１相分の固定子巻線の結線状態を説明するリヤ側端面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図６】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図８】 この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
【図１４】 この発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１５】 従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図１６】 従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１７】 従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【図１８】 従来の他の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図１９】 従来の他の車両用交流発電機の固定子を展開して内径側から見た部分的な側面図である。
【図２０】 従来の他の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【図２１】 従来のさらに他の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【図２２】 従来のさらに他の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【符号の説明】
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、８Ｆ、８Ｇ 固定子、１５ 固定子鉄心、１５ａ スロット、１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ 固定子巻線、１６ｆ、１６ｒ コイルエンド群、４０Ａ 第１の導体セグメント（素線）、４０Ｂ 第２の導体セグメント（素線）、４０Ｃ 第３の導体セグメント（素線）、４０ｂ ターン部、４１ 接合部、４２ 絶縁性樹脂、４５Ａ 第１の導体セグメント（素線）、４５Ｂ 第２の導体セグメント（素線）、４５Ｃ 第３の導体セグメント（素線）、４５ｂ ターン部、４６ 素線、４６ａ ターン部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の固定子に関し、特に内燃機関により駆動される交流発電機の固定子構造、例えば乗用車やトラックなどに搭載可能な車両用交流発電機の固定子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は例えば特開平１１−１６４５０６号公報に記載された従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図１６は図１５に示される従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図、図１７は図１５に示される従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【０００３】
図１５において、第１導体セグメント３３１は、絶縁被膜が被覆された断面矩形の銅材を折り曲げ加工して成形したもので、一対の直線部３３１ａ、３３１ｂをターン部３３１ｃにより連結した略Ｕ字状に成形されている。第２導体セグメント３３２は、絶縁被膜が被覆された断面矩形の銅材を折り曲げ加工して成形したもので、一対の直線部３３２ａ、３３２ｂをターン部３３２ｃにより連結した略Ｕ字状に成形されている。
【０００４】
そして、従来の固定子１００では、このように構成された第１および第２導体セグメント３３１、３３２の対が、固定子鉄心１０１の１磁極ピッチ離れた各スロット対に固定子鉄心の一端側から挿入されている。各スロットには、４つの直線部３３１ａ、３３２ａ、３３２ｂ、３３１ｂが径方向（スロット深さ方向）に１列に並んで収納されている。ここで、説明の便宜上、スロット内の直線部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。そして、図１５に示されるように、１つのスロットの１番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第１導体セグメント３３１の端部３３１ｄが例えば時計回り方向に１磁極ピッチ離れたスロットの２番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第２導体セグメント３３２の端部３３２ｄに溶接により接合され、１つのスロットの３番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第２導体セグメント３３２の端部３３２ｅが例えば時計回り方向に１磁極ピッチ離れたスロットの４番地から固定子鉄心１０１の他端側に延出する第１導体セグメント３３１の端部３３１ｅに溶接により接合されて、各相４ターンの重ね巻き巻線が形成されている。そして、３相分の重ね巻き巻線を交流結線して固定子巻線１０２が構成されている。
【０００５】
このように構成された固定子１００においては、図１６および図１７に示されるように、固定子鉄心１０１の一端側の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ａは、第１導体セグメント３３１のターン部３３１ｃが軸方向に関して第２導体セグメント３３２のターン部３３２ｃを取り囲むように２層となって、周方向に配列されて構成されている。また、固定子鉄心の他端側の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂは、端部３３１ｄ、３３２ｄの接合部３３４ａと、端部３３１ｅ、３３２ｅの接合部３３４ｂとが軸方向高さを同じくして、径方向に１列に隣接して２層に並び、周方向に２列となって配列されて構成されている。
【０００６】
しかしながら、この従来の固定子１００の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂにおいては、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に１列に隣接して２層に並び、２列となって周方向に配列されているので、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部３３４ａ、３３４ｂ間の径方向距離が短く、短絡事故を発生しやすいという不具合があった。また、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に隣接しているので、溶接しにくく、溶接作業性が低下してしまうという不具合もあった。
そこで、これらの不具合を解消するために、接合部３３４ａ、３３４ｂを周方向にシフトして配列する改善案が、例えば特開２０００−１６６１５０号公報に提案されている。
【０００７】
図１８は例えば特開２０００−１６６１５０号公報に記載された改善策としての従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図１９は図１８に示される従来の車両用交流発電機の固定子を展開して内径側からみた部分的な側面図、図２０は図１８に示される従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
この改善策としての固定子１００Ａでは、図１８および図１９に示されるように、端部３３１ｄ、３３２ｄ、３３１ｅ、３３２ｅの溶接時に、固定子鉄心１０１の他端側に延出する第１および第２導体セグメント３３１、３３２の端部側の傾斜角度を変えて、接合部３３４ａ、３３４ｂが周方向にｗだけシフトするようにしている。
これにより、固定子鉄心１０１の他端側の固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂは、図２０に示されるように、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、周方向にｗだけシフトして、２列となって周方向に配列されて構成されている。
なお、固定子１００Ａは、接合部３３４ａ、３３４ｂが周方向にｗだけシフトしている点を除いて、固定子１００と同様に構成されている。
【０００８】
また、例えば特開２０００−１６６１５０号公報に第１、第２および第３導体セグメント３３１、３３２、３３３を用いて構成された従来の固定子構造が記載されている。この固定子１００Ｂでは、図２１および図２２に示されるように、固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ａは、ターン部３３１ｃ、３３２ｃ、３３３ｃが軸方向に３層となって周方向に配列されて構成され、コイルエンド群１０１ｂは接合部３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃが軸方向高さを同じくして、周方向にｗだけシフトされて３列となって周方向に配列されて構成されている。
【０００９】
このように構成された固定子１００Ａ、１００Ｂでは、接合部が周方向にシフトされて接合部間の距離が長くなり、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部間の短絡事故を抑制できるとともに、溶接作業性を向上できるとしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機の固定子１００は、固定子巻線１０２のコイルエンド群１０２ｂにおいては、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に１列に隣接して２層に並び、２列となって周方向に配列されているので、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部３３４ａ、３３４ｂ間の径方向距離が短く、短絡事故を発生しやすいという不具合があった。また、接合部３３４ａ、３３４ｂが軸方向高さを同じくして、径方向に隣接しているので、溶接しにくく、溶接作業性が低下してしまうという不具合もあった。
また、従来の車両用交流発電機の固定子１００Ａ、１００Ｂは、接合部３３３ａ、３３３ｂ（３３３ｃ）が軸方向高さを同じくして、周方向にｗだけシフトして、２列（３列）となって周方向に配列されて構成されているので、接合部間の距離が長くなり、接合部間の短絡事故を抑制し、溶接作業性を向上できる。
しかしながら、従来の車両用交流発電機の固定子１００、１００Ａ、１００Ｂにおいては、コイルエンド群１０２ｂは接合部が軸方向高さを同じくして２列もしくは３列となって周方向に配列されて構成されているので、振動に伴って接合部同士が短絡する危険性があり、絶縁性が悪化してしまうという課題があった。また、各接合部の軸方向高さが同じく構成されているので、周方向の列数が多くなるほど接合部間が短絡しやすくなるとともに、溶接性が悪化し、多列化の構造には不適な構造となる。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するために、素線の接合部を径方向に関してターン部に隣接して配置し、接合部に起因する短絡事故をなくし、絶縁性を向上できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
また、素線の接合部を径方向に関してターン部もしくは他の接合部に隣接して配置し、かつ、接合部と該接合部に径方向に隣接するターン部もしくは他の接合部との軸方向高さを異ならして、接合部に起因する短絡事故をなくし、絶縁性を向上できるとともに、溶接作業性を向上できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の固定子は、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドに隣接して配置されているものである。
【００１３】
また、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドに隣接して配置され、かつ、上記接合部からなるコイルエンドと上記接合部からなるコイルエンドに径方向に隣接する上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドとの軸方向高さが異なるものである。
【００１４】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとが、径方向に１列に３層以上配列されているものである。
【００１５】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記ターン部からなるコイルエンドが上記接合部からなるコイルエンドに隣接して径方向の内径側と外径側とに位置して径方向に１列に３層に配列され、上記接合部からなるコイルエンドの軸方向高さが上記ターン部からなるコイルエンドの軸方向高さより高く形成されているものである。
【００１６】
また、絶縁性樹脂が上記接合部からなるコイルエンドを覆うように配設されているものである。
【００１７】
また、上記絶縁性樹脂が径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンド間および上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとの間に渡って配設されているものである。
【００１８】
また、ワニスが上記コイルエンド群に塗布されているものである。
【００１９】
また、上記コイルエンド群の少なくとも一方において、径方向に関して最外径位置には上記ターン部からなるコイルエンドが位置しているものである。
【００２０】
また、径方向に関して最外径位置に位置する上記接合部からなるコイルエンドは、径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンドもしくは上記ターン部からなるコイルエンドに対して軸方向高さが低く構成されているものである。
【００２１】
【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に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子における１相分の固定子巻線の結線状態を説明するリヤ側端面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。なお、図２中、実線はリヤ側のコイルエンドを示し、点線はフロント側のコイルエンドを示している。
【００２２】
図１において、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が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の回転子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、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。
【００２３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁コイル１３と、この界磁コイル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第１および第２ポールコア体２１、２２とを備えている。そして、第１および第２のポールコア体２１、２２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２３、２４が外周縁部に周方向に等角ピッチで突設されてなり、これらの爪状磁極２３、２４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。
固定子８は、磁性鋼板を積層してなる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。そして、この固定子８は、固定子巻線１６のフロント側およびリヤ側のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒが第１および第２のポールコア体２１、２２の肩部の径方向外方に位置するように配設されている。
【００２４】
そして、フロントブラケット１およびリヤブラケット２には、吸気孔１ａ、２ａが軸方向端面に穿設され、排気孔１ｂ、２ｂが径方向側面にコイルエンド群１６ｆ、１６ｒに相対するように穿設されている。これにより、回転子７の回転に伴ってファン５が回転駆動され、外気が吸気孔１ａ、２ａからケース３内に吸気されて軸方向に回転子７側に流れ、ついでファン５により遠心方向に曲げられ、その後コイルエンド群１６ｆ、１６ｒを冷却して排気孔１ｂ、２ｂから外部に排気される冷却風流路が形成される。
【００２５】
ここで、固定子巻線１６を構成する１相分の固定子巻線群について図２を参照しつつ説明する。ここで、回転子７の磁極数を１２とし、固定子鉄心１５には、３６個のスロット１５ａが内周側に開口するように、周方向に並んで設けられている。即ち、毎極毎相当たりのスロット数を１としている。
１相分の固定子巻線群１６１は、第１乃至第４巻線３１〜３４から構成されている。そして、第１巻線３１は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロット（１磁極ピッチ）おきに、スロット１５ａ内の１番地と２番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。また、第２巻線３２は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロットおきに、スロット１５ａ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。また、第３巻線３３は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロットおきに、スロット１５ａ内の３番地と４番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。さらに、第４巻線３４は、素線３０を、スロット番号１番から３４番まで３スロットおきに、スロット１５ａ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きされて構成されている。そして、各スロット１５ａ内には、４本の素線３０が径方向に１列に並んで配列されている。
【００２６】
そして、固定子鉄心１５のフロント側において、スロット番号１番から延出する第１巻線３１の端部３１ａと、スロット番号３４番から延出する第３巻線３３の端部３３ｂとが接合され、スロット番号１番から延出する第３巻線３３の端部３３ａと、スロット番号３４番から延出する第１巻線３１の端部３１ｂとが接合されて、２ターンの波巻き巻線が形成されている。
一方、固定子鉄心１５のリヤ側において、スロット番号１番から延出する第２巻線３２の端部３２ａと、スロット番号３４番から延出する第４巻線３４の端部３４ｂとが接合され、スロット番号１番から延出する第４巻線３４の端部３４ａと、スロット番号３４番から延出する第２巻線３２の端部３２ｂとが接合されて、２ターンの波巻き巻線が形成されている。
【００２７】
さらに、スロット番号２２番からリヤ側に延出する第４巻線３４の端部３４ｄと、スロット番号２５番からリヤ側に延出する第３巻線３３の端部３３ｄとが接合されて、第１乃至第４巻線３１〜３４を直列に接続してなる４ターンの１相分の固定子巻線群１６１が形成されている。
また、スロット番号２５番からリヤ側に延出する第４巻線の端部３４ｃおよびスロット番号２８番からリヤ側に延出する第３巻線の端部３３ｃが、それぞれ固定子巻線群１６１の口出し線（Ｏ）および中性点（Ｎ）となる。
同様にして、素線３０が巻装されるスロット１５ａを１つづつずらして３相分の固定子巻線群１６１が形成されている。
このように構成された３相分の固定子巻線群１６１は、図示していないが、交流結線、例えば星型結線されて、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６を構成している。
【００２８】
この固定子巻線１６は、具体的には、図３に示されるように、素線３０として絶縁被膜が被覆された断面矩形状の銅材を略Ｕ字状の成形された短尺の第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂを用いて構成される。つまり、第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、フロント側およびリヤ側から１本づつ挿入される。この時、第１の導体セグメント４０Ａは、第１のスロット１５ａ内の１番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の２番地とに挿入され、第２の導体セグメント４０Ｂは、第１のスロット１５ａ内の３番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の４番地とに挿入される。そして、各スロット１５ａ内には、第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂが矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４層に並んで配列されている。
そして、第１のスロット１５ａからリヤ側に延出する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからリヤ側に延出する隣接する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａとが接合されて、図２における第１および第２巻線３１、３２に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
また、第１のスロット１５ａからフロント側に延出する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからフロント側に延出する隣接する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａとが接合されて、図２における第３および第４巻線３３、３４に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
さらに、図２に示される結線方法により、第１および第２の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂが接合されて、それぞれ１ターンの４つの波巻き巻線を直列に接続してなる１相分の固定子巻線１６１が構成される。
【００２９】
このように構成された固定子巻線１６では、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂと、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に２層に並んで、２列となって周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第２の導体セグメント４０Ｂのターン部４０ｂと、第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に２層に並んで、２列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。そして、フロント側およびリヤ側のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおいては、図４に示されるように、ターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して配置され、両者の軸方向高さが略一致している。
【００３０】
この実施の形態１によれば、固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒは、ターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して１列に２層に並んで、２列となって周方向に整然と配列されて構成されている。そこで、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１は絶縁被膜を有するターン部４０ｂに径方向に隣接して配置されており、即ち絶縁被膜が消失されている接合部４１同士が径方向に隣接して配置されておらず、接合部４１に起因するコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおける短絡事故が阻止され、優れた絶縁性を有する固定子８が得られる。
そこで、この固定子８を搭載した車両用交流発電機においては、振動に起因するコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおける短絡事故の発生が抑えられ、信頼性を向上させることができる。
【００３１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、固定子巻線１６のコイルエンド群１６ｆ、１６ｒが、ターン部４０ｂと接合部４１とを径方向に１列に２層に並べて、２列となって周方向に整然と配列し、かつ、ターン部４０ｂと接合部４１との軸方向高さを略同じくして構成されているものとしているが、この実施の形態２では、図５に示されるように、固定子巻線１６Ａのコイルエンド群１６ｆ、１６ｒが、ターン部４０ｂと接合部４１とを径方向に１列に２層に並べて、２列となって周方向に整然と配列し、かつ、接合部４１の軸方向高さをターン部４０ｂの軸方向高さより高くして構成されているものとしている。
【００３２】
従って、この実施の形態２によれば、固定子８Ａの固定子巻線１６Ａのコイルエンド群１６ｆ、１６ｒにおいて、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、この固定子８Ａを車両用交流発電機に搭載した場合、振動に伴って接合部４１同士が短絡する危険性も低減され、信頼性を向上させることができる。また、コイルエンド群１６ｒにおいては、最外径位置に位置するターン部４０ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｒとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００３３】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図７はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【００３４】
この実施の形態３では、図６に示されるように、素線として絶縁被膜が被覆された断面矩形状の銅材を略Ｕ字状の成形された短尺の第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを用いて構成される。つまり、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、１本づつフロント側およびリヤ側から交互に挿入される。この時、第１の導体セグメント４０Ａは、第１のスロット１５ａ内の１番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の２番地とに挿入され、第２の導体セグメント４０Ｂは、第１のスロット１５ａ内の３番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の４番地とに挿入され、第３の導体セグメント４０Ｃは、第１のスロット１５ａ内の５番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の６番地とに挿入される。そして、各スロット１５ａ内には、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に６層に並んで配列されている。
【００３５】
そして、第１のスロット１５ａからリヤ側に延出する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからリヤ側に延出する隣接する第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａとが接合されて、図２における第１および第２巻線３１、３２に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
また、第１のスロット１５ａからフロント側に延出する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからフロント側に延出する隣接する第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａとが接合されて、図２における第３および第４巻線３３、３４に相当するそれぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
さらに、第１のスロット１５ａからリヤ側に延出する第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａからリヤ側に延出する隣接する第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａとが接合されて、それぞれ１ターンの波巻き巻線を構成している。
さらにまた、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃが接合されて、それぞれ１ターンの６つの波巻き巻線を直列に接続してなる６ターンの１相分の固定子巻線群が構成される。
同様にして、第１、第２および第３の導体セグメント４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの挿入されるスロット１５ａを１つづつすらして、３相分の固定子巻線群が形成される。
そして、３相分の固定子巻線群が例えば星型結線されて、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６Ｂが得られる。
【００３６】
このように構成された固定子８Ｂの固定子巻線１６Ｂにおいては、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂと、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１と、第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂとが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａ同士の接合部４１と、第２の導体セグメント４０Ｂのターン部４０ｂと、第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。
そして、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、図７に示されるように、ターン部４０ｂと接合部４１とターン部４０ｂとが径方向に隣接して３層に配置され、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高くなっている。一方、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、図７に示されるように、接合部４１とターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して３層に配置され、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高くなっている。
【００３７】
従って、この実施の形態３によれば、上記実施の形態２と同様に、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４０ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４０ｂの軸方向高さより高くすることにより、接合部４１およびターン部４０ｂが径方向に多層に並んでいても、溶接作業性および絶縁性の悪化がなく、コイルエンドの多層化に適した構造となる。
また、コイルエンド群１６ｆにおいては、最外径位置に位置するターン部４０ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｆとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００３８】
実施の形態４．
この実施の形態４では、図８に示されるように、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂４２が接合部４１を覆うように、かつ、接合部４１と該接合部４１に径方向に隣接するターン部４０ｂとに跨るように配設されている。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００３９】
この実施の形態４の固定子８Ｃの固定子巻線１６Ｃでは、接合部４１が絶縁性樹脂４２に覆われているので、絶縁被膜が溶接により消失している接合部４１の露出がなく、絶縁性がさらに向上される。また、接合部４１が絶縁性樹脂４２により補強されることになり、振動に起因する溶接外れの発生が抑えられる。そこで、この固定子８Ｃを車両用交流発電機に搭載した場合、耐振性がさらに向上され、優れた信頼性が得られる。
また、接合部４１とターン部４０ｂとが絶縁性樹脂４２により熱的に連結されているので、固定子巻線１６Ｃを構成する各巻線で発生した熱がアンバランスであった場合、高温側の巻線の熱が例えば接合部４１から絶縁性樹脂４２を介してターン部４０ｂに伝達され、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの温度分布が均一化される。これにより、車両用交流発電機の高出力化が図られる。
【００４０】
なお、絶縁性樹脂４１はコイルエンド群１６ｆ、１６ｒの全体を覆うように設けられていないので、固定子８Ｃを車両用交流発電機に搭載した際に、冷却ファン５によるコイルエンド群１６ｆ、１６ｒの冷却性を阻害することもない。
また、コイルエンド群１６ｒの最外径位置に位置している接合部４１が絶縁性樹脂４２により覆われているので、固定子８Ｃを車両用交流発電機に搭載した際に、アースであるブラケット１、２とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとが接触しても、リーク電流に起因する接合部４１の腐蝕の発生が阻止される。
さらに、コイルエンド群１６ｆにおいては、最外径位置に位置するターン部４０ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｒとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００４１】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂４２が接合部４１を覆うように設けられているものとしているが、この実施の形態５では、ワニスがコイルエンド群１６ｆ、１６ｒ全体に塗布されているものとしている。
この実施の形態５によれば、溶接により絶縁被膜が消失している接合部４１がワニスに覆われているので、絶縁性が向上される。
また、ワニスが径方向に隣接する第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂ、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１および第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂ間に充填されるので、高温側の巻線の熱がワニスを介して低温側の巻線に伝達され、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの温度分布が均一化される。
なお、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂ、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１および第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂの周方向隙間は確保されているので、固定子を車両用交流発電機に搭載した際に、冷却ファン５によるコイルエンド群１６ｆ、１６ｒの冷却性を阻害することもない。
【００４２】
実施の形態６．
この実施の形態６では、図９に示されるように、固定子８Ｄの固定子巻線１６Ｄにおいては、第１の導体セグメント４０Ａのターン部４０ｂと、第２の導体セグメント４０Ｂの端部４０ａ同士の接合部４１と、第３の導体セグメント４０Ｃのターン部４０ｂとが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第１の導体セグメント４０Ａの端部４０ａ同士の接合部４１と、第２の導体セグメント４０Ｂのターン部４０ｂと、第３の導体セグメント４０Ｃの端部４０ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。
そして、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、図９に示されるように、ターン部４０ｂと接合部４１とターン部４０ｂとが径方向に隣接して３層に配置され、接合部４１の軸方向高さがターン部４０ｂの軸方向高さより高くなっている。一方、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、図９に示されるように、接合部４１とターン部４０ｂと接合部４１とが径方向に隣接して３層に配置され、ターン部４０ｂの軸方向高さが接合部４１の軸方向高さより高くなっている。
【００４３】
従って、この実施の形態６によれば、上記実施の形態３と同様に、コイルエンド群１６ｆでは、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４０ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。また、コイルエンド群１６ｒでは、ターン部４０ｂの軸方向高さが径方向に隣接する接合部４１の軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４０ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
【００４４】
また、この固定子８Ｄは、径方向最外側に位置するターン部４０ｂおよび接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接する接合部４１およびターン部４０ｂの軸方向高さより低く形成されている。そこで、この固定子８Ｄを車両用交流発電機に搭載した場合、ブラケット１、２と径方向最外側に位置するターン部４０ｂおよび接合部４１との干渉が抑えられる。即ち、ブラケット１、２は型成形されることから、抜き勾配が必要となり、ブラケット１、２の開口側の内径は深さ方向に漸次縮小するように形成されている。そこで、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの径方向最外側の軸方向高さが高い場合、ブラケット１、２の内壁面とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとの干渉が発生してしまうが、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒの径方向最外側の軸方向高さを低くすることで、ブラケット１、２との干渉を抑えることができるようになる。これにより、ブラケット１、２とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとの隙間が確保されるので、リーク電流に起因する接合部４１の腐蝕の発生が阻止されるとともに、振動に起因するブラケット１、２の内壁面とコイルエンド群１６ｆ、１６ｒとの短絡も抑えられる。
【００４５】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、固定子巻線が波巻き巻線により構成されているものとしているが、この実施の形態７では、固定子巻線が重ね巻き巻線と波巻き巻線とにより構成されているものとしている。
図１０はこの発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図、図１１はこの発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【００４６】
この実施の形態７では、図１０に示されるように、素線として絶縁被膜が被覆された断面矩形状の銅材を略Ｕ字状の成形された短尺の第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃを用いて構成される。つまり、第１および第２の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、フロント側から挿入され、第３の導体セグメント４５Ｃが、３スロット毎のスロット１５ａの対に、リヤ側から挿入される。この時、第１の導体セグメント４５Ａは、第１のスロット１５ａ内の１番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の４番地とに挿入され、第２の導体セグメント４５Ｂは、第１のスロット１５ａ内の２番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の３番地とに挿入され、第３の導体セグメント４５Ｃは、第１のスロット１５ａ内の５番地と、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａ内の６番地とに挿入される。そして、各スロット１５ａ内には、第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃが矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に６層に並んで配列されている。
【００４７】
そして、第１のスロット１５ａの２番地からリヤ側に延出する第２の導体セグメント４５Ｂの端部４５ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａの１番地からリヤ側に延出する第１の導体セグメント４５Ａの端部４０ａとが接合され、さらに第１のスロット１５ａの４番地からリヤ側に延出する第１の導体セグメント４５Ａの端部４５ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａの３番地からリヤ側に延出する第２の導体セグメント４５Ｂの端部４０ａとが接合されて、４ターンの重ね巻き巻線が形成される。
また、第１のスロット１５ａの５番地からフロント側に延出する第３の導体セグメント４０Ｃの端部４５ａと、第１のスロット１５ａから３スロット離れた第２のスロット１５ａの６番地からフロント側に延出する隣接する第３の導体セグメント４５Ｃの端部４５ａとが接合されて、それぞれ１ターンの波巻き巻線が２つ形成される。
さらに、第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃが接合されて、１つの４ターンの重ね巻き巻線と２つの１ターンの波巻き巻線を直列に接続してなる６ターンの１相分の固定子巻線群が形成される。
同様に、第１、第２および第３の導体セグメント４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃの挿入されるスロット１５ａを１つづつすらして、３相分の固定子巻線群が形成される。
そして、３相分の固定子巻線群が例えば星型結線されて、１つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６Ｅが得られる。
【００４８】
このように構成された固定子８Ｅの固定子巻線１６Ｅにおいては、軸方向に２層となった第１の導体セグメント４５Ａのターン部４５ｂおよび第２の導体セグメント４５Ｂのターン部４５ｂと、第３の導体セグメント４５Ｃの端部４５ａ同士の接合部４１とが径方向に１列に並んで、周方向に整然と配列されて、フロント側のコイルエンド群１６ｆを構成している。また、第１の導体セグメント４５Ａの端部４５ａと第２の導体セグメント４５Ｂの端部４５ａとの接合部４１と、第３の導体セグメント４５Ｃのターン部４５ｂとが径方向に１列に３層に並んで、３列となって周方向に整然と配列されて、リヤ側のコイルエンド群１６ｒを構成している。
そして、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、図１１に示されるように、軸方向に２層となったターン部４５ｂと接合部４１とが径方向に隣接して配置され、接合部４１と外層側のターン部４５ｂとの軸方向高さが略一致している。一方、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、図１１に示されるように、２つの接合部４１とターン部４５ｂとが径方向に隣接して３層に配置され、ターン部４５ｂおよび接合部４１の軸方向高さが略一致している。
【００４９】
従って、この実施の形態７によれば、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４５ｂと径方向に隣接しているので、接合部４１に起因する短絡事故が阻止される。
【００５０】
実施の形態８．
この実施の形態８では、図１２に示されるように、フロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、接合部４１が外層側のターン部４５ｂの軸方向高さより高く形成され、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、径方向外側の接合部４１の軸方向高さがターン部４５ｂおよび径方向内側の接合部４１の軸方向高さより高く形成されている。なお、他の構成は上記実施の形態７と同様に構成されている。
【００５１】
従って、このように構成された固定子８Ｆの固定子巻線１６Ｆのフロント側のコイルエンド群１６ｆにおいては、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４５ｂの軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４５ｂから離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、リヤ側のコイルエンド群１６ｒにおいては、接合部４１の軸方向高さが径方向に隣接するターン部４５ｂおよび接合部４１の軸方向高さより高く構成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１がターン部４５ｂおよび接合部４１から離反しており、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
さらに、コイルエンド群１６ｒにおいては、最外径位置に位置するターン部４５ｂの軸方向高さが低く形成されているので、コイルエンド群１６ｒとブラケット２との隙間が確保され、両者の短絡が阻止される。
【００５２】
実施の形態９．
上記各実施の形態では、素線として略Ｕ字状に成形された導体セグメントを用いるものとしているが、この実施の形態９では、素線として連続線を用いるものとしている。なお、この実施の形態９では、回転子７の磁極数を１６とし、固定子鉄心１５のスロット数を９６としている。即ち、毎極毎相当たりのスロット数を２としている。
【００５３】
図１３はこの発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
図１３において、固定子８Ｇでは、絶縁被膜が被覆された矩形断面を有する銅連続線からなる素線４６が６スロット（１磁極ピッチ）離れた各スロット１５ａの対に、１番地と２番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第１波巻き巻線を構成している。また、素線４６が６スロット離れた各スロット１５ａの対に、２番地と１番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第２波巻き巻線を構成している。また、素線４６が６スロット離れた各スロット１５ａの対に、３番地と４番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第３波巻き巻線を構成している。さらに、素線４６が６スロット離れた各スロット１５ａの対に、４番地と３番地とを交互に採るように波状に巻装され、端部同士を溶接により接合されて１ターンの第４波巻き巻線を構成している。
このように巻装された第１乃至第４波巻き巻線を直列に接合して、１相分の４ターンの固定子巻線群を構成している。
同様に、素線４６が挿入されるスロット１５ａを１つづつずらして６相分の固定子巻線群が構成されている。
そして、３相分の固定子巻線群を例えば星型結線されて、２つの３相交流巻線からなる固定子巻線１６Ｇが構成されている。なお、２つの３相交流巻線はそれぞれ整流器１２に接続され、各整流器１２の直流出力が並列に接続されて合成されるように構成されている。
【００５４】
ここで、第２波巻き巻線は第１波巻き巻線に対して１８０度反転して巻装され、第４波巻き巻線は第３波巻き巻線に対して１８０度反転して巻装されている。そして、固定子鉄心１５の端面側において、第１のスロット１５ａの１番地から延出し、スロット外で折り返されて６スロット離れた第２のスロット１５ａの２番地に入る素線４６のターン部４６ａが周方向に１列に配列されて内周側のコイルエンド群を構成している。また、固定子鉄心１５の端面側において、第１のスロット１５ａの３番地から延出し、スロット外で折り返されて６スロット離れた第２のスロット１５ａの４番地に入る素線４６のターン部４６ａが周方向に１列に配列されて外周側のコイルエンド群を構成している。
そこで、この固定子８Ｇでは、ターン部４６ａが径方向に隣接して１列に２層に並び、２列となって周方向に配列されて、コイルエンド群１６ｆ、１６ｒを構成している。また、第１乃至第４波巻き巻線を構成する素線４６の端部同士の接合部４１においては、図１３および図１４に示されるように、接合部４１とターン部４６ａとが径方向に隣接して１列に２層に並んで、２列となって周方向に配列されている。そして、接合部４１の軸方向高さがターン部４６ａの軸方向高さより高くなっている。
【００５５】
従って、この実施の形態９においても、溶接により絶縁被膜が消失されている接合部４１が径方向に関して絶縁被膜を有するターン部４６ａに隣接しているので、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
また、接合部４１の軸方向高さが径方向に関して隣接するターン部４６ａの軸方向高さより高く形成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、接合部４１がターン部４５ｂから離反し、接合部４１に起因する短絡事故が阻止され、優れた絶縁性が得られる。
さらに、固定子巻線１６Ｇの各相の固定子巻線群が１本の素線４６で構成されているので、素線としてＵ字状の導体セグメントを用いた場合に比べて接合箇所が大幅に削減され、溶接作業性が著しく向上されるとともに、接合部に起因する短絡事故や溶接部の溶接外れ等の不具合が低減される。
【００５６】
なお、上記各実施の形態では、素線に矩形断面を有する銅材を用いるものとしているが、素線は矩形断面を有する銅材に限定されるものではなく、例えば、円形断面を有する銅材を用いても良い。この場合、素線の成形性が向上し、素線の配置や接続が容易となり、作業性が向上される。素線に銅材を用いるものとしているが、素線は銅材に限定されるものではなく、例えばアルミ材でもよい。
また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機の固定子に適用するものとして説明しているが、本発明は他の交流発電機や電動機に適用しても、同様の効果が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５８】
この発明によれば、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドに隣接して配置されているので、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられ、優れた絶縁性を有する回転電機の固定子が得られる。
【００５９】
また、スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドに隣接して配置され、かつ、上記接合部からなるコイルエンドと上記接合部からなるコイルエンドに径方向に隣接する上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドとの軸方向高さが異なるので、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられ、優れた絶縁性を有するとともに、溶接作業性が向上される回転電機の固定子が得られる。
【００６０】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとが、径方向に１列に３層以上配列されているので、多層コイルエンド構造の固定子が得られる。
【００６１】
また、上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記ターン部からなるコイルエンドが上記接合部からなるコイルエンドに隣接して径方向の内径側と外径側とに位置して径方向に１列に３層に配列され、上記接合部からなるコイルエンドの軸方向高さが上記ターン部からなるコイルエンドの軸方向高さより高く形成されているので、溶接作業性が向上されるとともに、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられる。
【００６２】
また、絶縁性樹脂が上記接合部からなるコイルエンドを覆うように配設されているので、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられるとともに、接合部からなるコイルエンドの溶接外れの発生が抑えられる。
【００６３】
また、上記絶縁性樹脂が径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンド間および上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとの間に渡って配設されているので、コイルエンド群の温度分布が均一化される。
【００６４】
また、ワニスが上記コイルエンド群に塗布されているので、接合部からなるコイルエンドがワニスに覆われ、接合部からなるコイルエンドに起因する絶縁性の悪化が抑えられる。
【００６５】
また、上記コイルエンド群の少なくとも一方において、径方向に関して最外径位置には上記ターン部からなるコイルエンドが位置しているので、回転電機に搭載した際に、接合部からなるコイルエンドとブラケットとの短絡によるリーク電流に起因する接合部からなるコイルエンドの腐蝕が抑えられる。
【００６６】
また、径方向に関して最外径位置に位置する上記接合部からなるコイルエンドは、径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンドもしくは上記ターン部からなるコイルエンドに対して軸方向高さが低く構成されているので、回転電機に搭載した際に、最外径位置の接合部からなるコイルエンドとブラケットとの短絡が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される固定子における１相分の固定子巻線の結線状態を説明するリヤ側端面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図６】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図８】 この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図である。
【図１４】 この発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１５】 従来の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図１６】 従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【図１７】 従来の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【図１８】 従来の他の車両用交流発電機の固定子における固定子巻線を構成する導体セグメントを示す模式的斜視図である。
【図１９】 従来の他の車両用交流発電機の固定子を展開して内径側から見た部分的な側面図である。
【図２０】 従来の他の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【図２１】 従来のさらに他の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群の接合部の配置の状態を説明する簡略図である。
【図２２】 従来のさらに他の車両用交流発電機の固定子におけるコイルエンド群を示す簡略図である。
【符号の説明】
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、８Ｆ、８Ｇ 固定子、１５ 固定子鉄心、１５ａ スロット、１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ、１６Ｇ 固定子巻線、１６ｆ、１６ｒ コイルエンド群、４０Ａ 第１の導体セグメント（素線）、４０Ｂ 第２の導体セグメント（素線）、４０Ｃ 第３の導体セグメント（素線）、４０ｂ ターン部、４１ 接合部、４２ 絶縁性樹脂、４５Ａ 第１の導体セグメント（素線）、４５Ｂ 第２の導体セグメント（素線）、４５Ｃ 第３の導体セグメント（素線）、４５ｂ ターン部、４６ 素線、４６ａ ターン部。
Claims (9)
- スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、
上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、
上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、
上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドに隣接して配置されていることを特徴とする回転電機の固定子。 - スロットが周方向に複数設けられた固定子鉄心と、所定スロット数毎の上記スロットに装着された複数の素線を上記固定子鉄心の端面上で接合して構成された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、
上記素線は、略Ｕ字状に成形された導体セグメントであり、
上記固定子巻線のコイルエンド群が、上記固定子鉄心の端面上で上記導体セグメントを相互に接続する周方向に配列された接合部からなるコイルエンドと、上記固定子鉄心の端面上で所定スロット離れた一方のスロットから延出して他方のスロットに入る上記導体セグメントの周方向に配列されたターン部からなるコイルエンドとから構成され、
上記接合部からなるコイルエンドは径方向に関して上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドに隣接して配置され、かつ、上記接合部からなるコイルエンドと上記接合部からなるコイルエンドに径方向に隣接する上記ターン部からなるコイルエンドもしくは他の上記接合部からなるコイルエンドとの軸方向高さが異なることを特徴とする回転電機の固定子。 - 上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとが、径方向に１列に３層以上配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機の固定子。
- 上記固定子巻線のコイルエンド群の少なくとも一方において、上記ターン部からなるコイルエンドが上記接合部からなるコイルエンドに隣接して径方向の内径側と外径側とに位置して径方向に１列に３層に配列され、上記接合部からなるコイルエンドの軸方向高さが上記ターン部からなるコイルエンドの軸方向高さより高く形成されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機の固定子。
- 絶縁性樹脂が上記接合部からなるコイルエンドを覆うように配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の回転電機の固定子。
- 上記絶縁性樹脂が径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンド間および上記接合部からなるコイルエンドと上記ターン部からなるコイルエンドとの間に渡って配設されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の固定子。
- ワニスが上記コイルエンド群に塗布されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の回転電機の固定子。
- 上記コイルエンド群の少なくとも一方において、径方向に関して最外径位置には上記ターン部からなるコイルエンドが位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の回転電機の固定子。
- 径方向に関して最外径位置に位置する上記接合部からなるコイルエンドは、径方向に隣接する上記接合部からなるコイルエンドもしくは上記ターン部からなるコイルエンドに対して軸方向高さが低く構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の回転電機の固定子。
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