JP2004516784A - 自動車用オルタネータ - Google Patents

Abstract

本発明のオルタネータのステータ（１２）は、円筒形本体（１８）と、いくつかの位相コイル（Ｂ）とを備え、各位相コイルは、複数の導電性要素（２０）によって形成され、前記円筒形本体（１８）は導線要素の少なくとも４つの層を形成する少なくとも４本の位相導線要素（２０）を収容するためのラジアルスロット（Ｌ）を備え、各導線要素（２０）は、各々が所定の層に設けられたスロット（Ｌ）内に設置された２本の分岐（２０ａ）および（２０ｂ）と、周方向から見てＵ字形を形成するヘッド（２０ｃ）とを含み、スロット（Ｌ）内の第１分岐（２０ａ）と係合した導線要素（２０）の半分が他の同じスロット（Ｌ’）内の第２のそれぞれの分岐（２０ｂ）と係合している。
本発明によれば、２つの導線要素（２０）のＵ字形の曲率半径がほぼ同じとなるように、前記半分の導線要素の少なくとも第１および第２導線要素（２０）が定められている。

Description

【０００１】
（発明の技術的分野）
本発明は、一般的には自動車用オルタネータに関する。
【０００２】
（技術の状態）
より詳細には本発明は、ステータと、該ステータ内に配置されており、入力ワイヤーおよび出力ワイヤーによって完成された励磁コイルを支持する、Ｎ個の極ペアを有するクロータイプのロータとを備え、前記ステータは、円筒形本体といくつかの位相コイルとを備え、前記各位相コイルは、入力端と出力端との間でステータの周方向に沿って直列に取り付けられた複数の導電性要素によって形成され、前記円筒形本体が導線要素の少なくとも４つの層を形成するよう、径方向にスロット内に並置された少なくとも４本の位相導線要素を収容するためのラジアルスロットをその径方向内側面に備え、各導線要素は、２つのスロットの間に延びるピン状となっており、所定の層においてスロット内に設置された第１分岐と所定の層における別のスロット内に配置された第２分岐とを備え、更にステータの本体の一方の軸方向側における２つの分岐の間において、周方向から見てＵ字形を形成するヘッドと本体の別の軸方向側において、別の導線要素の分岐の自由端に電気的に接続された導線要素の分岐の自由端とを備え、スロット内の第１分岐に係合した導線要素の半分が、他の同じスロット内の第２のそれぞれの分岐に係合しており、各導線要素が、２つのスロットの間で前記Ｕ字形を形成している自動車用オルタネータに関する。
【０００３】
このタイプのオルタネータは、従来公知である。そのステータの各スロットは４本の導線を有し、そのうちの２本の第１導線は、このスロットを同じ第２のスロットに接合し、他の２本の導線は、このスロットを同じ第３のスロットに接合している。第１ペアの２本の導線は、これら導線のヘッドが、同心状でかつ等しくないＵ字形を形成するように、オーバーラップしている。
【０００４】
これらオルタネータのステータを製造するには、異なる寸法のＵ字形の工具が装備された、少なくとも２つのピン形成ステーションを必要とする。更に、曲率半径の小さいこれらピンには、Ｕ字形の最も鋭利な領域におけるピンを保護するためのエナメルに損傷を与える危険性がある。さらに、本体内に導線要素を挿入する作業は、少なくとも２つの工程で実行しなければならず、同心状ピンの層ごとに１つの工程が必要である。
【０００５】
（発明の目的）
したがって、本発明の目的は、上記問題を克服することにある。
【０００６】
この目的のため、本発明は、前記第１導線要素の２つの分岐が属す層の径方向の間隔が、前記第２導線要素の分岐が属す層の径方向の間隔と同じとなり、２つの導線要素のＵ字形の曲率半径がほぼ同じとなるよう、前記半分の導線要素の少なくとも第１および第２導線要素が定められていることを、主たる特徴としている。
【０００７】
１つのスロットにつき８本の導線要素を備え、これら導線要素のうちの４本が、同じ２つのスロットの間に延びている、本発明の一実施例では、前記４本の導線要素は、隣接する導線のペアとしてグループ分けされ、上記径方向の間隔は、１つのペアのうちの２本の導線要素に対して同じであり、この１つのペアの２本の導線要素のうちのＵ字形の曲率半径は、ほぼ同じである。
【０００８】
２つのペアのうちの１本の導線要素の上記径方向の間隔は、他のペアの導線要素の上記径方向の間隔と異なっており、２つのペアの導線要素のＵ字形の曲率半径は、異なっているのが好ましい。
【０００９】
２つのペアのうちの１本の導線要素の上記径方向の間隔は、他のペアの導線要素の上記径方向の間隔と同じであり、２つのペアの導線要素のＵ字形の曲率半径は、実質的に同じであるのが好ましい。
【００１０】
１つのスロットにつき６本の導線要素を有し、このうちの３本が、２つの同じスロットの間に延びている、本発明の一実施例では、前記導線要素のうちの２本は隣接し、上記同じ径方向の間隔を有しており、２本の導線要素のＵ字形の曲率半径は、ほぼ同じである。
【００１１】
１つのスロットにつき４本の導線要素を有し、これら導線要素のうちの２本が２つの同じスロットの間に延びており、前記導線要素の４つの層に、本体の径方向内側面からの分離距離が増す順に、番号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４が付けられている、本発明の一実施例では、これら２本の導線要素は隣接し、上記同じ径方向の間隔を有しており、かつ前記つの導線要素の２本のＵ字形の曲率半径は、実質的に同じである。
【００１２】
位相コイルの入力端は、層Ｃ１内の導線要素の分岐にリンクされており、対応する出力端は層Ｃ４内の導線要素の分岐にリンクされているのが好ましい。
【００１３】
位相コイルの入力端は、層Ｃ４内の導線要素の分岐にリンクされており、対応する出力端は層Ｃ１内の導線要素の分岐にリンクされているのが好ましい。
【００１４】
例えば、位相コイルの入力端は、層Ｃ２内の導線要素の分岐にリンクされており、対応する出力端は、層Ｃ３内の導線要素の分岐にリンクされている。
【００１５】
位相コイルの入力端は、層Ｃ３内の導線要素の分岐にリンクされており、対応する出力端は、層Ｃ２内の導線要素の分岐にリンクされているのが好ましい。
【００１６】
各スロットに対し、層Ｃ１およびＣ４に位置する分岐の自由端の少なくとも一部は、第１方向に傾斜しており、層Ｃ２およびＣ３に位置する分岐の自由端の少なくとも一部は、スロットの位置するラジアル平面に対して第２方向と対称的な第２方向に沿って傾斜しているのが好ましい。
【００１７】
例えば、各スロットに対し、層Ｃ１およびＣ３に位置する分岐の自由端の少なくとも一部は、第１方向に傾斜しており、層Ｃ２およびＣ４に位置する分岐の自由端の少なくとも一部は、スロットの位置するラジアル平面に対して第２方向と対称的な第２方向に沿って傾斜している。
【００１８】
位相コイルの入力端の少なくとも一部は、中立点を形成するように電気的にリンクされているのが好ましい。
【００１９】
前記ロータは、６つ、７つ、８つまたは９つの極ペアを含むのが好ましい。
【００２０】
例えば、前記ステータは３相コイルを有する。
【００２１】
前記ステータは、電気的に３０度オフセットした３相コイルの２倍を含むのが好ましい。
【００２２】
前記ロータは、７つの極ペアを含み、前記ステータの円筒形本体の外径は、１３２ｍｍ〜１３８ｍｍの間にあるのが好ましい。
【００２３】
例えば、前記ロータは、４つの極ペアを含み、前記ステータの円筒形本体の外径は、１３７ｍｍ〜１４２ｍｍの間にある。
【００２４】
前記ステータの位相コイルの出力端は、少なくとも１２個のダイオードにより整流デバイスにリンクされているのが好ましい。
【００２５】
前記ロータは、シャフトと一体的な２つの前方および後方極ホイールを備え、各極ホイールは、それらの周辺に他の極ホイールに向かって配向された７つの軸方向の歯を支持しており、１つのホイールの軸方向の歯の間には溝が形成されており、実質的にシャフトと後方極ホイールの前記溝の第１の溝との間において、前記ロータのホイールの入力ワイヤーが径方向に延びており、この第２の溝は、第１の溝と径方向に対向する前記２つの溝のうちの１つであるのが好ましい。
【００２６】
例えば、前記出力ワイヤーは、前記第１溝に直径方向に対向し、かつロータの通常の回転方向に角度がオフセットした溝とシャフトとの間で、ほぼ径方向に延びている。
【００２７】
前記出力ワイヤーは、前記第１溝に直径方向に対向し、かつロータの通常の回転方向に対して逆方向に角度がオフセットした溝とシャフトの間で、ほぼ径方向に延びているのが好ましい。
【００２８】
前記第１および第２溝の各々に、キャプスタンが配置されており、前記入力および出力ワイヤーが、前記第１および第２溝に位置するキャプスタンのまわりにそれぞれ少なくとも１回巻かれているのが好ましい。
【００２９】
例えば、前記キャプスタンの各々は、前記ロータに固定されたラジアルスピンドルと、該ラジアルスピンドルの自由端に固定されたスタッドとを備えている。
【００３０】
前記２つの中立点を整流するのが好ましい。
【００３１】
前記スロットの幅に対するヨークの厚みの比は、０．５１〜０．５７までの値を有するのが好ましい。
【００３２】
添付図面を参照し、非限定的な例として示す、次の本発明の説明により、本発明の上記以外の特徴および利点が明らかとなると思う。
（好ましい実施例の説明）
【００３３】
まず図１を参照し、車両用のオルタネータの全体の構造について説明する。
【００３４】
このオルタネータは、図１の左から右へ、すなわち前方から後方へ、シャフトの前端部と一体的な駆動プーリー１を有する。シャフト２の後端部は、集電器３に属する集電リング（番号なし）を支持している。このシャフト２の軸線は、本装置の回転軸線を構成している。
【００３５】
シャフト２は、中心にロータ４を支持しており、このロータ４には、励磁コイル５が設けられ、ロータは、この励磁コイルに固定されている。励磁コイル５の両端部は、リンクにより集電器３にリンクされている。ここで、ロータ４は、ランデルタイプのクロー形ロータであるので、前方極ホイール６と後方極ホイール７の２つを含み、各ホイールは、それぞれ前方ファン８および後方ファン９を支持している。
【００３６】
各ホイール６、７は、シャフト２の軸線に垂直なフランジを有する。フランジの外周部には、フランジと同じ材料により歯が形成されており、これらの歯は、軸方向に延びている。これらの歯は台形となっており、面取りがされている。１つのホイールの一方の歯は、他方のホイールに向いており、他方のホイールの歯に対して、角度がオフセットしている。
【００３７】
巻線５を付勢すると、ロータ４は磁化されるので、ロータは、複数の磁極のペアを構成する。各極ホイールは、Ｎ個のＮ極とＮ個のＳ極とを有し、これらの極は、歯を構成している。より詳細については、欧州特許公開第０５１５２５９号を参照されたい。この明細書では、極ホイールの歯の各々は、横方向に少なくとも１つのノイズ防止用面取り部を有する。
【００３８】
ファン８、９は、図２０から判るように、例えば２つのシリーズのブレードまたは翼９０および９１を有し、これら翼の間には、換気チャンネルが形成されている。各ブレードは、当該極ホイール６、７に、例えば溶接９２または他の任意の手段、例えばクリンプ加工によって固定されたフランジをカットアウトし、折り曲げることによって形成されている。
【００３９】
各ホイールは、他方のホイールの方を向く軸方向の歯を、上記のように有し、この場合、一方のホイールの歯は、他方のホイールの歯に重ねられ、集電器３の集電リングによって巻線５が附勢されると、磁極を形成するようになっている。各集電リングは、ブラシ（符号なし）に接触し、このブラシは、電器的にブラシにリンクされている電圧レギュレータ（図示されず）のための支持体としても働くブラシホルダー１０によって支持されている。
【００４０】
レギュレータは、整流デバイス、例えばダイオードブリッジ（図１には、このブリッジのうちの２つのダイオードが示されている）へリンクされており、ダイオードブリッジ自身は、オルタネータのステータ１２が含む巻線が設けられた位相コイルの出力端にリンクされている。
【００４１】
これらのファン８、９は、それぞれ、前方ベアリング１３および後方ベアリング１４の近くで延びている。伝達装置を介して自動車のエンジンにリンクされているプーリー１により、ファン８、９とロータ４とシャフト２との組立体が共に回転するように駆動される際に、ファン８、９によってオルタネータの内部を換気できるように、ベアリング１３、１４には孔が開けられている。
【００４２】
伝達装置は、プーリー１に係合する少なくとも１つのベルトを有する。この換気により、ステータ１２の巻線およびコイル５だけでなく、発電機および整流デバイス１１を有するブラシホルダー１０も冷却される。ベアリング１３、１４の種々の開口部を通る装置内における冷却流体、ここでは空気が通過する通路が、図１に矢印で示されている。
【００４３】
前方ファン５よりも後方ファン９の方が強力となるよう、このデバイス１１、ブラシホルダー１０だけでなく、孔開けされた保護キャップ（符号なし）も、ベアリング１４に支持されている。公知のように、ベアリング１３と１４とは、ネジまたは変形例では締結ロッド（図示されず）より合体した状態リンクされており、自動車の固定部品に取り付けられるようになっているケーシングまたは支持体を形成している。
【００４４】
各ベアリング１３、１４は、中心部でこれらベアリングを貫通するシャフト２の前方端部および後方端部を回転支持するためのボールベアリング１５、１６を支持し、プーリー１および集電器３のリングを支持している。
【００４５】
ファン８、９のブレードは、ベアリング１５および１６を取り付けるために、ベアリング１３、１４が有するハウジングの外側に放射状に延びており、ベアリング１５および１６が換気されるようになっている。
【００４６】
これらブレードの間には、外側に広がるチャンネルが形成されている。本例では、これらのファンは、フランス国特許公開第２８１１１５６号に記載されているものと同じタイプである。より詳細については、このフランス国特許出願を参照されたい。
【００４７】
従って、一実施例では、ブレードの少なくとも一部は、内周部から外周部へ進むにつれて、高さが低くなっており、チャンネルの底部をオーバーハングするブレードの少なくとも一部には、前記第１ブレードの上方で、流体が二次的に循環するのを防止する手段が設けられている。
【００４８】
この流体の流速は、できるだけ一定であり、かつ規則的とされている。
【００４９】
このような構造によって、電機装置のロータの外周部に関して、軸方向の寸法を小とすることも可能となっている。
【００５０】
更に、ファンの効率および冷却流体の流れの安定性が増しており、当該ブレードの上での二次的な流体の循環が防止され、ブレードの厚さが薄くなっている。
【００５１】
冷却流体の二次的な循環を防止する手段は、フィン、ブリッジまたはカバーから構成できる。
【００５２】
別の実施例として、ファンによる換気を高めながら、ファンのノイズを小さくする目的で、第１のシリーズのブレードの２つの連続するブレードの間に、少なくとも１つの第２ブレードが挟持されるよう、第１シリーズのブレードと称す他方のシリーズのブレードよりも短く、かつ２つの連続する第１ブレードによって境界が構成される少なくとも１つのチャンネル内の第１シリーズのブレードの内周部の径方向外側に設置された第２シリーズのブレードを、ファンに設けることが考えられる。
【００５３】
このような特徴により、第２ブレードのフレームを構成する第１シリーズのブレードのうちの第１ブレードと称されるブレードに対して、冷却流体の流れが分離する可能性が小さくなる。特に、流体が第１ブレードの間に衝撃を受けて進入する際に、この流体が第１ブレードから分離した場合、第２ブレードによって、流体が第２ブレードのフレームを構成する第１ブレードに付着することがある。
【００５４】
これら構成により、ファンのうちの１つを省略することができる。その理由は、他方のファンの性能が高まっているからである。前方ファンを省略するほうが好ましい。
【００５５】
変形例では、これら２つのファンは同じサイズである。その理由は、後方ファンの性能の方が良好であるので、前方ファンの方が従来技術よりもより強力であると仮定すれば、後方ファンのサイズを縮小できるからである。
【００５６】
一般に、一定の動力のファンに対し、ファンのサイズ、従って装置の寸法、特に軸方向の寸法を縮小できる。所定の寸法に対して、オルタネータからの電力を増させることができる。
【００５７】
この構成は、広汎に適用でき、従って、第２ブレードが取り付けられているファン、または第２ブレードが取り付けられていないファンにも適用できる。上記フランス国特許公開第２８１１１５号に記載されているファンは、その良好な性能により、特にバンの一方によって支持され、圧力ヘッドの損失を生じさせる中立点を、円周方向にリンクするための少なくとも１つの部品を有するステータ１２に適する。
【００５８】
このバンの換気の障害をできるだけ小さくするよう、バンのうちの１つの外周部に、中立点をリンクするための部品（単数または複数）を設置するのが好ましい。
【００５９】
ノイズを小さくし、振動を除去するには、ステータ１２の本体は、支持体１３、１４と直接接触しないことが望ましく、ステータ１２の本体と支持体、すなわちケーシング１３、１４の外周部との間に、弾性手段が挟持されている。
【００６０】
より詳細には、ステータ１２の本体１７の軸方向端部と支持体に属するベアリング１３、１４の軸方向を向く部品１０２、１０３の自由端との間に、軸方向かつ径方向に、エラストマーバッファ１００、１０１が挟持されている。これらバッファ１００、１０１は、本体１７の外周部を部分的にカバーするように環状となっており、かつ断面がブラケット状となっている。
【００６１】
部品１０２、１０３の自由端は、この目的のために、ショルダーを形成し、かつバッファ１００、１０１の外側形状に一致するよう、内径部が階段状となっている。
【００６２】
これらのバッファは、ベアリング１３、１４から成るケーシングに対して、ステータ１２の本体１７を機械的に結合しないように、径方向かつ軸方向に作用する弾性ダンピング手段を構成している。
【００６３】
この構造により、中立点およびその溶接点と位相コイルの入力端とをリンクするための部品には、以下に説明するように、ピンの溶接点が形成されている。
【００６４】
変形例では、フランス国特許公開第２８０３１２８号に記載されているように、後述するよう、導電性素子内に取り付けられている、スロットのエッジと導電性素子との間の、スロットの領域内に弾性ダンピング手段が介在されている。
【００６５】
変形例では、２０００年６月１０日に出願されたフランス国特許出願第００１３５２７号に記載されているように、本体１４の外周部とベアリングの一方、例えば前方ベアリングの内周部との間に、径方向に弾性変形可能な伝熱性樹脂が挟持されている。この場合、ロータ４のコイル５は、フランス国特許公開第２８０９５４６号に記載されているように、例えば熱硬化性タイプのリンク層がコーティングされた、導線要素を巻くことにより製造される。このコイル５は、より多量の熱を発生するが、この熱は、伝熱性樹脂を介して除去される。
【００６６】
変形例では、本体１４は、ベアリングに直接取り付けられている。
【００６７】
変形例では、ロータは２００１年１月５日に出願されたフランス国特許出願第０１００１２２号に記載されているように、突出した極を有する。ロータが含む金属プレートのパック内に形成されたハウジング内に、永久磁石が収容されている。ハウジングは、ロータの外周部に向かって開口しており、更に磁石に当接するようになっている非磁性部品によって、軸方向に閉じられている。
【００６８】
変形例では、このオルタネータは、自動車の内燃エンジンからの冷却液、例えば冷却水によって冷却され、後方ベアリングは、例えばドイツ国特許公開第１００１９９１４号に記載されているようなチャンネルを備えている。更に詳細については、このドイツ国公開特許出願を参照されたい。この場合におけるステータは、上記のように、振動を除き、ノイズを小さくするように、オルタネータのケーシング１３、１４で、エラストマー材料、例えばエラストマーから構成されたバッファを使用して取り付けることが好ましい。
【００６９】
図２および図３は、軸線Ｘ−Ｘ’を有する円筒形本体１８と、２つのシリーズの３相コイルＰ１〜Ｐ３およびＰ４〜Ｐ６を備えるステータ１２を示す。２つのシリーズの３相コイルは、電気的に３０度シフトした２つのシリーズの３相コイル（原文どおり）を構成し、整流デバイス側から見て６相コイルのように働く。説明を簡潔にするため、説明の他の部分では、６相コイルは、３０°だけ電気的にオフセットした２つのシリーズの３相コイルを有し、各３相コイルは、独立した中立点を有する星形に巻かれているものとする。
【００７０】
各位相コイルＰ１〜Ｐ６は、それぞれ、入力端Ｅ１〜Ｅ６とそれぞれ出力端Ｓ１〜Ｓ６の間において、ステータ１２の周辺に沿って直列に取り付けられた多数の導電性要素２０によって形成され、１つの位相ごとに、少なくとも１本の位相巻線を形成している。
【００７１】
図２に示すように、プレートのパックとも称される円筒形本体１８は、少なくとも４本の位相導線要素２０を収容するためのラジアルスロットＬを、その径方向内側面に備えている。４本の導線要素を有するスロットの場合、図４に示すように、導線要素２０は、導線要素Ｃ１〜Ｃ４の少なくとも４つの層を形成するように、スロットＬ内に径方向に並置されている。
【００７２】
図５に示すように、各導線要素２０は、２つのスロットＬの間で延びるピン形状となっている。各導線要素２０は、所定の層内でスロットにおかれた第１分岐２０ａと、所定の層において別のスロット内に配置された第２分岐２０ｂと、これら２つの分岐２０ａと２０ｂとの間に設けられた、ステータの周方向から見るとＵ字形を形成するヘッド２０ｃとを備えている。
【００７３】
これらＵ字形ヘッド２０ｃは、本体１８の第１軸方向側１８ａに配置されており、第１バン２４を形成している。
【００７４】
導線要素の分岐２０ａおよび２０ｂは、自由端部２０ｄを介して、本体１８の第２軸方向側１８ｂから突出しており、各自由端部２０ｄは、例えば溶接により、別の導線要素の分岐の自由端に電気的に接続され、位相巻線を形成している。自由端部２０ｄは、第２バン２６を形成している。
【００７５】
第１スロットＬ内で第１分岐２０ａによって係合されている導線要素２０の半分は、同じ第２スロットＬ’内のそれぞれの第２分岐と係合し、各々は、２つのスロットＬとＬ’との間で前記Ｌ字形を形成している。分岐２０ａと２０ｂのいずれも、軸線Ｘ−Ｘ’に平行に延びている。
【００７６】
導線要素２０、入力端Ｅ１〜Ｅ６および出力端Ｓ１〜Ｓ６は、長方形の横断面の、銅製の金属バー状となっているが、別の断面形状、例えば円形断面または楕円断面とすることもできる。
【００７７】
本体１８の軸方向の全長にわたってノッチＬが延びている。これらのノッチは、図４から判るように、径方向に細長い形状であり、半閉じタイプとなっている。これらのノッチＬは、円周方向に一定間隔で分散されている。
【００７８】
導線要素２０は、スロットＬ内に当接されることにより、軸方向に取り付けられている。これら導線要素は、放射状に取り付けることも可能である。この場合、スロットＬは、クサビまたはスロットのエッジを塑性変形することによって閉じられる。
【００７９】
中間Ｕ字形部分２０ｃは、ある層に位置する１つの分岐２０ａから、別の高さの層に位置する分岐２０ｂまで、通過できるように撚られている。
【００８０】
ステータは、６、７、８または９の極ペアを有するオルタネータの一部を形成している。これらステータは、３相、３相の２倍、すなわち６相またはそれ以上の相を含むことができる。各相は、１つ、２つまたは３つ以上の相の巻線を含むことができ、各スロットＬは、４本、６本、８本の導線要素２０またはそれ以上の本数を含むことができる。
【００８１】
本体１８のスロット数は、これら４つの要素に応じて決まる。例えば、８極ペア、６相、１相当たり４つの巻線、およびスロット当たり４本の導線要素を有するオルタネータに対して、本体１８は９６個のスロットを有し、これらのスロットには、本体１８のまわりに配置されている順に、番号Ｌ１〜Ｌ９６が付けられている。
【００８２】
このような特殊な場合において、第１導線要素２０が所定のスロットＬｋ内に配置された第１分岐２０ａを有する場合、スロットＬｋ＋６に位置する６個のノッチ内に、対応する第２の分岐２０ｂが配置される。
【００８３】
この第２分岐２０ｂの自由端２０ｄは、第２導線要素２０の第３分岐２０ａの自由端に接続され、この第３分岐２０ａは、スロットｌ＋１２に位置する別の６個のノッチ内に位置する。
【００８４】
本体１８のまわりにほぼ１回の巻線を形成する１組のリンクされた導線要素には、１本の位相巻線が対応している。
【００８５】
１つの位相コイルは、入力端を出力端にリンクし、本体のまわりに数回の巻線を形成する直列な数本の位相巻線を有することができる。この場合、位相巻線は、特別な導線要素によってリンクされ、例えば巻線の方向を逆にしたり、また巻線を１スロットだけオフセットすることができる。後者の場合、第１巻線のスロットは、第２巻線のスロットに隣接し、６相ステータ用のこれら巻線の間で、３０°だけ電気的にオフセットしている。
【００８６】
これら位相入力端は、１つの中立点を形成するように電気的にリンクできる。
【００８７】
図３は、６相のステータを略示している。第１の３相コイルＰ１〜Ｐ３の入力端Ｅ１〜Ｅ３はリンクされており、他の３相コイルＰ４〜Ｐ６の入力端Ｅ４〜Ｅ６も同様にリンクされている。
【００８８】
図３に示すように、３相コイルＰ４〜Ｐ６は、３相コイルＰ１〜Ｐ３に対して、それぞれ３０度オフセットしており、このことは、１つのスロットＬによる１つのオフセットを示している。
【００８９】
これまで述べたように、第１スロットＬ内で第１分岐２０ａと係合している導線要素２０の半分は、同じ第２スロットＬ１内の第２のそれぞれの分岐と係合している。各分岐は、２つのスロットの間で前記Ｕ字形を形成している。
【００９０】
本発明によれば、前記半分の導線要素のうちの第１導線要素、および第２導線要素２０のうちの少なくとも１つは、前記第１導線要素２０の２つの分岐２０ａおよび２０ｂが属する層の径方向の間隔が、前記第２導線要素２０の２つの分岐２０ａおよび２０ｂが属す層の径方向の間隔と同じとされている。
【００９１】
従って、これら第１および第２導線要素は、これら要素の長さの長い方の部分にわたって、厳密に平行に配置されている。従って、これら第１導線要素２０と第２導線要素２０とのＵ字形の曲率半径は、ほぼ同じとなっている。
【００９２】
次に、このような解決方法の利点について説明する。
【００９３】
図５〜図８は、スロットＬが、４つの層Ｃ１〜Ｃ４にわたって配置された４つの導線要素を含む第１実施例における６相コイルの有利な特徴を示している。
【００９４】
図５は、本体１５を含む６相のオルタネータ用ステータを示し、本体１８は、本例ではピンと称される導電性要素２０が横断しているスロットＬによって完成されているプレートのパックを、上記のように備えている。
【００９５】
これら位相のステータコイルは、すべてのピンのヘッド２０ｃのすべてをまとめる第１バン２４と、第１のシリーズの３相コイルＰ１〜Ｐ３を含む第１コイルのための位相出力端Ｓ１〜Ｓ３、および第２シリーズの３相コイルＰ４〜Ｐ６を含む第２コイルのための位相出力端Ｓ４〜Ｓ６を、本体１８の第１の軸方向側１８ａに有する。
【００９６】
このような６相タイプのステータコイルは、図３に示すように、３０°だけ電気的にオフセットされ、星形に取り付けられた２つのシリーズの３相コイルから、上記のように構成される。バン２４は、中立入力端とも称される上記のような位相入力端と、等電位ポイントにおけるリンクまたは接続点を有する。この６相の実施例では、中立入力端の数は６個であり、従って、２つの星形コイルに対応する３つの入力端の２つのグループにリンクされている。
【００９７】
図２４は、中立点を接続するためのデバイスの有利な変形例を示す。２つの第１中立点は、ピン１６０によってリンクされており、第３の中立点は、例えば電子ビーム溶接部１６２として製造された単一の接続点を介して、前記ピンにリンクされている。従って、２つの特定の導線１６１と１６０とだけをリンクする単一の溶接部と等電位中立点とを接続し、電気接続の信頼性を高めることができる。
【００９８】
各巻線シリーズは、標準ピン１４０、１４５、位相出力端のための３本の標準ピン１６４、１６５、１６６、および中立点の接続のための２本の特定のピンによって製造できる。更にピン１６３が設けられ、これによって、位相出力端の領域内のコイルと中立点の領域内のコイルとを接続することができる。ピン１６４〜１６６は、分岐のうちの１つが軸方向に延びている重ねタイプまたは波形タイプの標準ピンに対応している。この図においては、第２の位相シリーズの３相コイルの出力端も、符号１６７で示されている。
【００９９】
バン２４と反対側において、第２のバン２６が設けられている。この第１バンは、位相巻線を形成するように、ピンの自由端２０ｄのリンク／接続部のすべてを支持している。この接続部は、２００１年２月２８日に出願されたフランス国特許出願第０１０２７３５号に記載されているように、電子ビームまたはレーザーによる溶接としてに製造されている。これによって、例えばあらかじめピンを剥き出しにすることなく、例えば機械的方法により、ピンの自由端を溶接することが可能となっている。
【０１００】
このステータコイルは、図６に示されるように、重ねタイプのピンと波形タイプのピンとを結合することによって、各位相巻線に対して製造される。
【０１０１】
図６は、２つの波形ピン３１および３３と、２つの重ねピン３２、３４の組を示している。上記４つのピンに隣接する４つの分岐３１１、３２１、３３１および３４１は、図４に示すように、ステータの本体のスロットＬ内に径方向に整合されている。
【０１０２】
このように、図６に示す実施例では、電機装置のギャップ側、すなわちスロットの内周部に、分岐３１１が設置されるが、一方、スロットの底部の領域には、分岐３２１が設置される。従って、分岐３１１は、波形タイプのピンに属し、一方、分岐３４１は、重ねタイプのピンに属する。ギャップの近くに設置されたピンを、重ねタイプとすることもできる。
【０１０３】
図５〜図７から判るように、バン２４の領域内のピンのヘッド２０ｃの頂点２０ｅは、ほぼ同じ高さで軸方向に位置している。この構造によって、波形タイプおよび重ねタイプのピンを製造するために、１つのタイプのピンだけを使用することが可能となる。従って、これらピンを製造するのに、装置の単一部品しか必要としないので、製造コストが低減される。
【０１０４】
ピンの形状に成形された導線要素は、ステータの本体の反対側から出るまで、その自由端をスロット内に軸方向に押すことによって、スロットに挿入される。次に、バン２６を形成するために、波形ピンおよび重ねタイプのピンを製造するように、ピンの自由端を折り曲げる。
【０１０５】
ピン２０のヘッドの頂点２０ｅが同じ高さで、ほぼ軸方向に位置していることによって、利点が得られる。その理由は、これらのピンの整合は、適当な工具を用いることにより、１回の押し込み作業によって行うことができるからである。
【０１０６】
バン２４の構造によって得られる別の利点は、その換気に関係している。その理由は、ピンのヘッドの頂点のすべてが、同じ高さに位置していることによって、換気を良好とすることができるからであり、その理由は、ピン２０ｃのヘッドの内部が、例えば図１に示されるようなファン８および９によって発生される冷却空気の良好な循環を阻害する可能性のある障害がないチャンバを構成するからである。
【０１０７】
好ましいことに、空気は、バン２４および２６のブランクを容易に通過し、更に図１の換気矢印が示すように、容易にこれから出る。
【０１０８】
この実施例では、ピンヘッドの頂点２０ｅは、隣接しており、互いに接触していることに留意されるべきである。そのため、バン２４は強固である。その理由は、すべてのピンが接触し、よって機械的に剛性の組立体を形成しているからである。従って、振動に対して良好な信頼性を得ることができて有利である。所定の速度で電気装置が作動している間、不快となり得る空気力学的ノイズを発生し得るバン２４内の障害がない。
【０１０９】
同様に、頂点２０ｅのすべてが同じ高さにあるので、バン２４の高さも低くなっている。明らかに、位相出力端Ｓ１〜Ｓ６は、ヘッド２０ｃおよび入力端Ｅ１〜Ｅ６に対して軸方向に突出するように延びている。ヘッド２０ｃは、同じ高さに位置しているので、ヘッド２０ｃを多少押すことによって、第２バン２６の軸方向の長さを容易に調節することができる。ピンを標準化することもできる。
【０１１０】
更に、このようなピン構造により、Ｕ字形領域におけるエナメルが損傷する危険性を生じさせるような曲率半径の小さいピンを不要にすることができる。
【０１１１】
バン２４の領域内のピンのヘッド２０ｃの頂点２０ｅは隣接し、接触している。またこれらの頂点は、各連続するピンの領域内で、径方向に交互にオフセットしている。従って、バン２４のうちの２つの連続するピンの分岐は、径方向に、かつ交互にオフセットし、これらの冷却を高めており、バン２４の換気が良好にされている。
【０１１２】
図７は、上記タイプの６相のコイルを得るよう、スロット内の導線要素の配置を略図で示している。
【０１１３】
ギャップに近い波形タイプのピンヘッドは、３５で示されており、重ねタイプのピンヘッドは、３６で示されている。これら２つのピンは、位相巻線の基本パターン、すなわちセグメントを構成している。より詳細には、これらのピンの分岐ＡおよびＧには、ヘッド３５がリンクされているが、一方、この第２ピンの分岐ＢおよびＨには、ヘッド３６がリンクされている。
【０１１４】
前記分岐は、スロットＬｋおよびＬｋ＋６をそれぞれ軸方向に貫通しており、これら２つのスロットＬｋとＬｋ＋６との間には、５つのスロットが設けられ、他の５つの位相巻線に対して、一定の間隔で円周方向に分散されている。その理由は、実施例の６相のコイルは、１つの極および１つの位相ごとに、２つのスロットを含んでいるからである。従って、例えば電機装置のロータが８つのＮ極およびＳ極を含む場合、ステータは、９６個のスロットを含むことになる。
【０１１５】
この図から判るように、ヘッド３５に関連する分岐Ａの径方向外側のスロットＬｋには、ヘッド３６に関連する分岐Ｂが埋め込まれている。同様に、ヘッド４６に関連する分岐Ｇの径方向外側のスロットＬｋ＋６内には、ヘッド３６に関連する分岐Ｈが埋め込まれている。分岐Ｈは、分岐ＨおよびＧの径方向内側に、他の２つのピンヘッドに関連する２つの分岐ＦおよびＥが埋め込まれるように、スロットの底部に隣接している。
【０１１６】
同様に、ヘッド３５と３６とが平行となるよう、分岐ＢおよびＡの径方向外側には、他の２つのピンヘッドに関連する２つの分岐ＤおよびＣが埋め込まれている。このパターンは、何回も繰り返される。
【０１１７】
１つのスロットには、導電性要素の２つのペアが設けられ、スロットの外周部に埋め込まれたこれら要素の第１のペアは、ヘッドにより同じ位相に属する別の連続するスロットの内周部に埋め込まれた導電性要素の別のペアにリンクされている。これらのペアは、あるスロットから別のスロットに交互に分散されている。
【０１１８】
これら一定のパターンは、ヘッド３５および３６に対応するピンが、図７のピンと同一となっている図１５および図１６の２つの可能な実施例におけるように、当該位相のための入力端および出力端の領域内で、中断されている。
【０１１９】
ある実施例では図７の導線Ｄに対応する導線Ｄ’は、当該巻線の位相出力端を構成し、一方、図７の導線Ｅに対応する導線Ｅ’は、前記コイルの中立点への入力端を構成している。別の実施例では、図７の導線Ｃに対応する導線Ｃ’は、当該巻線の位相出力端を構成しているが、図７の導線Ｆに対応する導線Ｆ’は、前記コイルの中立点への入力端を構成している。
【０１２０】
明らかにこれら２つの実施例における入力端と出力端とを反転させることができる。図１５の導線ＣとＦ、および図１６の導線ＤとＥは、特別な接続ピンによって、それぞれリンクされている。
【０１２１】
後に理解できるように、第１ペアが第２ペアの上下に埋め込まれるよう、導線要素の２つのペアは、ステータの各スロット内に重ねられた状態に取り付けられている。このような配置が、同じ位相のあるスロットから別の連続するスロットまで交互に行われているので、ピンのヘッドが平行となり、これらピンヘッドの頂点は、ほぼ軸方向に同じ高さに位置している。
【０１２２】
図８は、周辺に設けられているピン３５および３６を示す。これらピンのＵ字形ヘッドの曲率半径は、ほぼ等しい。
【０１２３】
図９および図１０は、スロットＬが６つの層Ｃ１〜Ｃ６にわたって配置された６本の導線要素を含む、本発明の第２実施例を示す。
【０１２４】
重ねタイプのピンのヘッドは３７で、波形タイプのピンのヘッドは３８で、第３ピンのヘッドは３９で示されている。このヘッド３９は、図９に示すように、ヘッド３５および３６の上方で、これらをまたいでいる。
【０１２５】
ヘッド３７が波形タイプのピンに属し、ヘッド３８が重ねタイプのピンに属すよう、反転した構造とすることも可能である。
【０１２６】
６相コイルの場合、スロットＬｋとスロットＬｋ＋６との間で、前記３本のピンが延びている。ステータが異なる数の位相を含む場合、これら２つのスロットの間の分離は、明らかに異なるものになる。
【０１２７】
ヘッド３７は、ハウジングＬｋの層Ｃ３上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ５の上に位置する分岐とを接合している。これと平行に、ヘッド３８は、ハウジングＬｋの層Ｃ２上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ１に位置する分岐とを接合している。ヘッド３７と３８とは、それらの長さの大部分にわたって、平行となっている。
【０１２８】
ヘッド３９は、層Ｃ１上に位置する分岐と、Ｃ６上に位置する分岐とを接合している。
【０１２９】
これらのピンは、１つの位相巻線の基本パターンを形成し、このパターンは、ステータの全周にわたって再現される。ピン３９は、場合に応じて、重ねタイプまたは波形タイプとされる。
【０１３０】
ヘッド３７および３８を周方向に見た時に、これらヘッドによって形成されるＵ字形は、ほぼ同じ曲率半径を有することが、図１０から理解できると思う。ヘッド３９のＵ字形の曲率半径の方が大きくなっている。
【０１３１】
図１１および図１２は、スロットＬが８つの層Ｃ１〜Ｃ８にわたって配置された８つの導線要素を含む、本発明の第３実施例を示す。
【０１３２】
重ねタイプのピンのヘッドは４０で、波形タイプのピンのヘッドは４１で、重ねタイプのピンのヘッドは４２で、波形タイプのピンのヘッドは４３で示されている。
【０１３３】
上記と異なり、ヘッド４０は波形タイプのピンに属していてもよい。この場合、ヘッド４１は重ねタイプのピンに属する。
【０１３４】
同様に、ヘッド４２は波形タイプのピンに属してもよく、この場合、ヘッド４３は重ねタイプのピンに属することになる。
【０１３５】
ヘッド４２と４３は、ヘッド４０および４１をまたいで通っている。
【０１３６】
６相コイルの場合、スロットＬｋとスロットＬｋ＋６との間に、前記４本のピンが延びている。言うまでもなく、ステータが異なる数の位相コイルを含む場合、これら２つのスロットの間のスペースは異なることになる。
【０１３７】
ヘッド４０は、ハウジングＬｋの層Ｃ４上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ６の上に位置する分岐とを接合している。これと平行に、ヘッド４１は、ハウジングＬｋの層Ｃ３上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ５に位置する分岐とを接合している。ヘッド４０と４１とは、それらの長さの大部分にわたって、平行となっている。
【０１３８】
ヘッド４２は、ハウジングＬｋの層Ｃ２上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ８の上に位置する分岐とを接合している。これと平行に、ヘッド４３は、ハウジングＬｋの層Ｃ１上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ７に位置する分岐とを接合している。ヘッド４２と４３とは、それらの長さの大部分にわたって平行となっている。
【０１３９】
これらピンは、１つの位相巻線の基本パターンを形成し、このパターンは、ステータの全周にわたって再現されている。
【０１４０】
ヘッド４０および４１８を周方向に見た時に、これらヘッドによって形成されるＵ字形は、ほぼ同じ曲率半径を有することが、図１２から理解できると思う。ヘッド４２と４３のＵ字形の曲率半径も、ほぼ同じであるが、ヘッド４０および４１の曲率半径よりも大きくなっている。
【０１４１】
図１３および図１４は、スロットＬが、同じように８つの層Ｃ１〜Ｃ８にわたって配置された８つの導線要素を含む、本発明の第４実施例を示す。
【０１４２】
重ねタイプのピンのヘッドは４４で、波形タイプのピンのヘッドは４５で、重ねタイプのピンのヘッドは４６で、波形タイプのピンのヘッドは４７で示されている。
【０１４３】
上記と異なり、ヘッド４４は波形タイプのピンに属していてもよく、この場合、ヘッド４５は重ねタイプのピンに属する。
【０１４４】
同様に、ヘッド４６は、波形タイプのピンに属していてもよく、この場合、ヘッド４７は重ねタイプのピンに属することになる。
【０１４５】
ヘッド４４と４５は、ヘッド４６と４７を決して横断していない。
【０１４６】
６相コイルの場合、スロットＬｋとスロットＬｋ＋６との間に、前記４本のピンが延びている。言うまでもなく、ステータが異なる数の位相コイルを含む場合、これら２つのスロットの間のスペースは異なることになる。
【０１４７】
ヘッド４４は、ハウジングＬｋの層Ｃ６上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ８の上に位置する分岐とを接合している。これと平行に、ヘッド４５は、ハウジングＬｋの層Ｃ５上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ７に位置する分岐とを接合している。
【０１４８】
ヘッド４６は、ハウジングＬｋの層Ｃ２上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ４の上に位置する分岐とを接合している。これと平行に、ヘッド４７は、ハウジングＬｋの層Ｃ１上に位置する分岐と、ハウジングＬｋ＋６の層Ｃ３に位置する分岐とを接合している。
【０１４９】
ヘッド４４、４５、４６、４７は、それらの長さの大部分にわたって平行となっている。
【０１５０】
これらのピンは、１つの位相巻線の基本パターンを形成し、このパターンは、ステータの全周にわたって再現されている。
【０１５１】
周方向に見た時に、ヘッド４４、４５、４６、４７によって形成されるＵ字形は、ほぼ同じ曲率半径を有することが、図１４から理解できると思う。
【０１５２】
図１７および図１８は、各ハウジングＬが４本の導線要素を含む第２実施例における導線要素の分岐の自由端２０ｄをねじるための２つの変形実施例を示している。
【０１５３】
第１変形例では、層Ｃ４およびＣ２に位置する分岐の自由端は、周方向に撚られており、層Ｃ３およびＣ１に位置する分岐の自由端は、逆の周方向に撚られている。
【０１５４】
第２変形例では、層Ｃ４およびＣ１に位置する分岐の自由端は、周方向に撚られており、層Ｃ３およびＣ２に位置する分岐の自由端は、逆の周方向に撚られている。
【０１５５】
図１９の斜視図には、第２変形例が示されている。
【０１５６】
導線要素の自由端のねじりに関するこれらの構造は、言うまでもなく、スロットＬが６本または８本の導線要素を含む実施例に一般化できる。
【０１５７】
以下、ロータ４の極のペアの数Ｎと、ステータ１２の主な寸法を最適にした本発明のいくつかの好ましい実施例について説明する。
【０１５８】
この最適化に使用される主な基準は、オルタネータの比出力である。すなわち、基本的にはロータ４のコイルと、ステータ１２の位相コイルＰと、ステータ１２の本体１８と、ロータ４の極ホイール６、７とから成るアクティブ部品の重量と比較して電流を送るオルタネータの能力である。この基準は、次第に増加している数の民生用ユニットに給電するために利用できる、次第に量が多くなっている電力を現在の自動車が必要としているので、このような基準は特に適当である。
【０１５９】
しかしながら、このような電力の増加は、オルタネータの外部寸法を過剰に増加させてはならない。その理由は、だれでも知っているように、利用できる空間が極めて限られているエンジンおよびボンネットの下方に、オルタネータが常に設置されるからである。従って、オルタネータの外部寸法は、所定の選択基準となる。更に、極ペアの数は、オルタネータの比出力に関する有力なパラメータであることが判っている。
【０１６０】
ラウンドワイヤーコイルが巻かれたステータを備えるオルタネータの当業者であれば、ロータの極ペアの数が増加すると、ステータ内での誘導電流および鉄損と同じように、誘導磁束の周波数が同じ比率で大きくなることについて知っていると思う。これら渦電流から生じる鉄損は、オルタネータの効率を低下させる性質がある。
【０１６１】
同じように、ラウンドワイヤーコイルが巻かれたステータを備えるオルタネータの当業者であれば、電気機器の直径と共に極ペアの数が増加することについて知っていると思う。このようにする目的は、実際には異なる磁極の隣接歯の間の磁束の損失を制御し続けることにある。このような漏洩磁束は、ステータの本体を貫通することなくランデルタイプのロータの１つの歯から、この歯に隣接する異なる符号の別の歯に直接移動する。その結果、誘導電流が弱くなるので、オルタネータの性能も低下する。
【０１６２】
これらロータの磁束の漏洩を低減するために、例えばフランス国特許公開第２７８４２４８号に記載されているように、歯間磁石を取り付けることが知られている。この磁石は、一方の、ロータの励磁コイルによって発生されるロータの磁束に加えられる補助磁束を発生する機能と、他方の、上記歯間漏洩磁束をキャンセルする機能の二重機能を有する。
【０１６３】
当技術レベルでは、６、７および８極ペアを有するロータを備えたラウンドワイヤーが巻かれたオルタネータが知られている。
【０１６４】
例えば１９６６年５月１７日に発行された米国特許第３，２５２，０２５号は、７極ペアを有するオルタネータを開示している。当時、カットアウト前に極ホイールを良好に重ねるために、このような構造のロータが使用され、これにより、原料のむだの度合いを減らしていた。カットアウト後、オルタネータの軸線に歯が平行に配向された極ホイールの最終形状を呈するよう、これら極ホイールは、冷間折り曲げされていた。
【０１６５】
このような冷間折り曲げにより、極ホイールを製造する方法は、熱間鍛造方法よりもより経済的であるが、材料がむだとなる。特に７極ペアを選択することは、方法の経済的な必要性によって決定されるものであり、作動に際のオルタネータを最適にする問題によって決定されるのではない。
【０１６６】
ラウンドワイヤーが巻かれたステータにおける極ペアの数の選択は、主に製造方法を検討することによって決められるか、または歯間磁束の妥当な漏洩を保証するための電気機器の直径に基づくかのいずれかによって決められる。極ペアの数が決められるとすぐに、ステータまたはロータ内で生じ得る、例えば鉄損を低減するために、オルタネータ内の所定の場所に技術的なデバイスが挿入される。
【０１６７】
同じように、比較的大きい直径を有するオルタネータの場合、ステータを分離し、ステータに打撃を与える可能性のあるロータの歯の領域内での遠心力の問題を考慮する必要がある。従って、折り曲げ製造されたホイールまたは鍛造製造されたホイールは、遠心力を受けている間、作動が異なる。所定の直径では、最良の機械的な作動をする極の数は、製造方法ごとに異なる可能性がある。
【０１６８】
ピンが巻かれたオルタネータは、ラウンドワイヤーが巻かれたオルタネータと形状が異なる。例えば、ロータの方を向くステータのアクティブ部品は、異なる表面積のアクティブ磁気部品を有する。その理由は、ピンで製造されたコイルの場合、ステータのスロットの軸方向開口部に前記ピンが挿入されるが、従来のラウンドワイヤーが巻かれたステータの場合のように、スロットの径方向開口部には挿入されないからである。
【０１６９】
上記記載から、ラウンドワイヤーが巻かれたオルタネータは、ピンが巻かれたオルタネータと磁気特性が異なることが分かる。その理由は、電気機器の幾何学的形状が異なるからである。
【０１７０】
従って、ロータの極ペアの数を正しく選択する必要がある。これにより、スロットごとのピンの固定された数、およびステータの本体の外側の径が一定の、ピンが巻かれたオルタネータにおいて、極ペアの数は、前記比出力に影響を与えることができる最も重要なパラメータの１つであると仮定すれば、最適な比出力を得ることが可能である。
【０１７１】
第１の好ましい実施例では、オルタネータは、７つの極ペアを有するロータ４と、３０度だけ電気的にオフセットした２つのシリーズの３相コイルＰを有する６相のステータ１２とを備えている。
【０１７２】
ステータ１２の本体１８は、図３〜図８に示されるように配置された上記のようなほぼ長方形の断面のピンとして、４本の導線要素２０を有するスロットを備えている。
【０１７３】
２つのシリーズの３相の入力端Ｅ１〜Ｅ３およびＥ４〜Ｅ６は、それぞれ中立点にリンクされている。
【０１７４】
特に図４を参照し、以下、ステータの基本的な寸法について説明する。このステータの本体１８の外径Ｒｅｘｔは、１３５ｍｍである。この外径は、オルタネータの性能に大きな影響を与えなければ、１３２ｍｍから１３８ｍｍまで変わり得る。この本体１８の内径Ｒｉｎｔは、１０８ｍｍである。ステータは４．２８６度の一定のピッチに従って、径方向ラジアル面にわたって配置された８４個の同じスロットＬを有する。これらスロットの幅Ｌ１は２．０５ｍｍであり、それらの厚さＰ１は１０．３ｍｍである。スロットの開口部を部分的に閉じる中実部品の径方向の厚さは０．４ｍｍである。
【０１７５】
スロット内に挿入された導線要素の分岐の幅Ｌ２は、１．５５ｍｍであり、それらの厚さＰ２は２．４ｍｍである。これら分岐の断面の角度の曲率半径は０．５ｍｍである。これら分岐は、１６０μｍ厚の絶縁材料の層によって囲まれている。ステータのヨークは、ステータの外周部とスロットの底部との間にある部品である。
【０１７６】
比出力を最適にするには、スロットの長さＬ１に対するヨークの厚さの比を、０．５１〜０．５７の値としなければならない。
【０１７７】
図２２の曲線は、２つの回転速度、１８００ｒｐｍ（曲線Ｃ１）および６０００ｒｐｍ（曲線Ｃ２）に対する、３つのオルタネータによって供給される電流強度Ｉ（アンペア表示）を比較したものである。これらオルタネータは、すべて図３〜図８に示され、それぞれ、６つの極ペアＰＰ、７つの極ペアＰＰ、および８つの極ペアＰＰを備える、外径１３５ｍｍの本体１８を有している。
【０１７８】
１８００および６０００ｒｐｍは、それぞれ、自動車の内燃エンジンのアイドリング速度および平均速度を示す。
【０１７９】
導線要素のサイズは、３つのオルタネータで同じであり、上記寸法に対応している。
【０１８０】
オルタネータの質量は、極ペアの数が６から８に変化しても、ほとんど変わらないので、比出力は、電流強度と同じように極数に応じて変化する。
【０１８１】
最大電流強度、最大比出力は、７つの極ペアを有するオルタネータによって発生される。このことにより、外径が１３５ｍｍで効率が最大となることが理解できると思う。
【０１８２】
上記好ましい実施例におけるオルタネータの他の寸法の特徴は、極ペアの数、および本体１８の外径を一旦固定した時は、当業者の能力から直接得られるものである。
【０１８３】
７つの極ペアによるこのような最適値は、このような構造のステータ１２が最適な鉄と銅の比率を有し、すなわち最適な磁気通路／電気通路の比率を有するということによって説明される。
【０１８４】
極ペアを７つにすることにより、ロータ４が送ることができる磁束に合わせて公称ターゲット電流１８０Ａに対し、数および幅の点で理想的な比率とされた２つの連続するスロットＬを分離する歯８０を有するステータ本体を設けることが可能となった。
【０１８５】
他方、極ペアの数を８にすると、歯８０は狭すぎることになり、かつ磁気の点から飽和状態となる。このような構造は、より微弱な磁束を送るより小型のロータに対して適切である。
【０１８６】
極ペアの数を６にすると、歯８０は、十分な電流強度を発生するのに多すぎ、かつ磁気の見地から、ほとんど飽和しなくなる。これらの歯は、ロータ４が送ることができる磁束よりも、より強力な磁束を通過させることができる。従ってより大型のロータに対して適当である。
【０１８７】
第２の好ましい実施例では、オルタネータは、６つの極ペアを有するロータ６と、３０度電気的にオフセットした２つのシリーズの３相コイルＰを有する６相のステータ１２とを有する。
【０１８８】
ステータ１２の本体１８は、７２個のスロットを含み、各スロットは、図３〜図８に示されるように配置された上記ピンと同じように、ほぼ長方形の断面のピンとして４本の導線要素２０を有する。
【０１８９】
ステータの本体１８の外径Ｒｅｘｔは、１４０ｍｍである。この値は、オルタネータの性能に大きな影響を与えなければ、１３７ｍｍ〜１４３ｍｍまで変わり得る。
【０１９０】
これまでの記載と同じように、図２３の曲線は、２つの回転速度、１８００ｒｐｍ（曲線Ｃ１）および６０００ｒｐｍ（曲線Ｃ２）に対する、３つのオルタネータによって供給される電流強度Ｉ（アンペア表示）を比較したものである。これらオルタネータは、すべて図３〜８に示され、それぞれ、６つの極ペアＰＰ、７つの極ペアＰＰおよび８つの極ペアＰＰを備えた、外径１４０ｍｍの本体１８を有するものである。
【０１９１】
最大電流強度、最大比出力は、６つの極ペアを有するオルタネータによって発生される。このことは、外径が１４０ｍｍで効率が最大となることが分かる。
【０１９２】
上記好ましい実施例におけるオルタネータの他の寸法の特徴は、極ペアの数および本体１８の外径を一旦固定した時には、当業者の能力から直接得られるものである。
【０１９３】
ステータのスロットが、４本の導線を含む場合の２つの好ましい実施例についてこれまで説明した。これらの実施例は、スロットが６本または８本の導線を含むケースにも容易に適合できる。
【０１９４】
上記本発明の第１の好ましい実施例は、極ペアが７つの非対称ロータ４でも実施できる。このロータのコイル５の入力端５０のワイヤーおよび出力端５０のワイヤーは、集電器３にリンクされている。偶数の数の極ペアを有するオルタネータに対して、既に使用した従来の対称的な集電器を使用できるようにするために、本発明のための有利な構造が提供される。この構造について、以下、図２０および図２１を参照して説明する。
【０１９５】
上記のように、ロータは、２つの前方極ホイール６と後方極ホイール７とを備え、各極ホイールは、図２０内の矢印で示されているロータ４の通常の回転方向への後方極方向の周辺に続く歯７１〜７７を支持している。第１の好ましい実施例におけるオルタネータは、７つの極ペアを有するので、各極ホイールは７つの歯を有する。
【０１９６】
後方極ホイールの歯７１〜７７は、溝７１’〜７７’によって互いに分離されている。
【０１９７】
ロータ４は、後方極ホイール７の後方面によって支持されている２つのフック７８と７８’も有する。これらフック７８および７８’は、シャフト２の近くに位置し、シャフト２の軸線に対して径方向に対抗している。これらフックは、集電器３に電気的にリンクされている。
【０１９８】
入力ワイヤー５０は、フック７８をコイル５にリンクしている。このワイヤーは、フック７８から第１溝７１’まで径方向に延びている。
【０１９９】
従来技術では、出力ワイヤー５１は、歯７４の底部、すなわち第１溝７１’に対して正確に径方向に対向する方向に設けられた孔を貫通することによって、フック７８’をコイル５にリンクしていた。これら２つの入力ワイヤー５０および出力ワイヤー５１は、電機装置の回転軸線に対して対称的であるので、このデバイスは従来の集電器３に適する。
【０２００】
この解決案は、次の欠点を有する。すなわち、磁束を通過させるための断面は、孔が設けられているために小さくなっているが、この断面は、ロータのうちの最も飽和する部分内にあるので、電気機器の性能が低下する。
【０２０１】
出力ワイヤー５１をめくら状態で孔に通さなければならないために、多数の製造上の欠陥が生じる恐れがあるため、コイル５の取り付けは迅速に行うことができない。
【０２０２】
最後に、この孔は、アースの近くに位置するために短絡する恐れがある。
【０２０３】
本発明によれば、出力ワイヤー５１は、フック７８’から第２溝まで、径方向に延びている。この第２溝は、溝７４’または溝７５’であり、これら２つの溝は、溝７１’に対して径方向に対向している。
【０２０４】
出力ワイヤー５１は、溝７５’を貫通することが好ましい。その理由は、フック７８’にフックさせるには、このような構造がより好ましいからである。
【０２０５】
このような構造によって、ロータに孔を開ける必要がなくなるが、入力ワイヤー５０および出力ワイヤー５１を、対称的な集電器３に接続することはできない。
【０２０６】
溝７１’および７４’／７５’には、キャプスタン７９が位置している。これら各キャプスタン７９は、一端がロータと一体的なラジアルスピンドルと、反対の自由端が取り付けられたスタッドとを有する。
【０２０７】
入力ワイヤー５０および出力ワイヤー５１は、コイル５を再接合する前に、第１溝７１’および第２溝７４’／７５’にそれぞれ位置するキャプスタン７９を１回回転させる。
【０２０８】
入力ワイヤー５０および出力ワイヤー５１のこの構造は、後方ファン９に挿入するワイヤーに対する通路を設けるかどうかを決定していることに留意するべきである。
【０２０９】
この構造は、奇数の極ペアを含む任意のロータと共に使用できる。
【０２１０】
後方ファン９は、ワイヤー５０および５１が後方極ホイールのフランジとファンとの間をそれぞれ通過できるようにする間隙９３および９４を有する。
【０２１１】
別の実施例では、２つの中立点を整流している。したがって、この電気機器は、リップル分を許容できるレベルにしながら、電気ネットワークへより多量の電流を送ることができる。
【０２１２】
同じように、変形例では、オルタネータは、オルタネータ／スタータ、すなわちプーリーが自動車のエンジンによって駆動される時はオルタネータを構成する反転可能な機器であり、また、例えばフランス国特許公開第２８０６２２４号に記載されているように、プーリーを介して自動車のエンジンを駆動するためのスタータとなる。この場合、ベアリング１５、１６の一方は、ロータによって支持されている磁気ターゲットの通過を検出すよう、例えば磁気タイプの少なくとも１つのセンサを支持している。
【０２１３】
整流ブリッジは、整流兼制御ブリッジであり、このブリッジは一実施例では反転可能なオルタネータの外に設置される。次に、位相出力端は、オルタネータによって支持されたコネクタにリンクされ、更にケーブルを介して、整流兼制御デバイスにリンクされる。更に詳細については、上記フランス国公開特許出願を参照されたい。
【０２１４】
リンク部品を備えた本発明に係わる電気機器は、大電力で、コンパクトで、低ノイズの、良好に冷却される機器となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に関わるオルタネータの半断面図である。
【図２】
本体のスロットを示すように導線要素が省略された、図１のステータの斜視図である。
【図３】
位相の巻線の配線の一例の図である。
【図４】
本発明の第１実施例おけるスロット内の導線要素の配置を示す横断面図である。
【図５】
本発明の第１実施例に関わるスロットの平面図である。
【図６】
図５のスロットの同じスロットの４本の導線要素の配置の斜視図である。
【図７】
同じ位相の２つの連続するスロット内の、図６の導線要素の取り付けを示す図である。
【図８】
図６の２つの導線要素のヘッドの円周方向に沿った図である。
【図９】
本発明の第２実施例における同じ位相の２つの連続するスロット内の３本の導線要素の取り付けを示す図である。
【図１０】
図９の３本の導線要素のヘッドの周方向に沿った図である。
【図１１】
本発明の第３実施例における同じ位相の２つの連続するスロット内の４本の導線要素の取り付けを示す図である。
【図１２】
図１１の４本の導線要素のヘッドの周方向に沿った図である。
【図１３】
本発明の第４実施例における同じ位相の２つの連続するスロット内の４本の導線要素の取り付けを示す図である。
【図１４】
図１３の４本の導線要素のヘッドの周方向に沿った図である。
【図１５】
図１７の位相の入力端および出力端の取り付けを示す、図７に類似する図である。
【図１６】
別の実施例における、図１５に類似する図である。
【図１７】
図７の導線要素の分岐の自由端の図である。
【図１８】
別の変形実施例における、図１７に類似する図である。
【図１９】
図１８に対応する斜視図である。
【図２０】
図１のオルタネータのロータの一実施例の背面図である。
【図２１】
図２０のオルタネータのロータの一部を断面した平面図である。
【図２２】
外径が１３５ｍｍのステータが６、７および８個の極ペアをそれぞれ含む、図３〜図８に示された３つのオルタネータによって発生される電流強度を比較した曲線である。
【図２３】
外径が１４０ｍｍのステータを備えた３つのオルタネータのための、図２２に類似する図である。
【図２４】
図５の導電要素の斜視図である。
【符号の説明】
１ 駆動プーリー
２ シャフト
３ 集電器
４ ロータ
５ 巻線
６、７ 極ホイール
８、９ ファン
１０ ブラシホルダー
１１ 整流デバイス
１２ ステータ
１３、１４ ベアリング
１５、１６ ベアリング
１７ 本体
１８ 円筒形本体
２０ 導線要素
２０ａ、２０ｂ 分岐
２０ｃ ヘッド
２０ｄ 自由端
２４、２６ バン
３５、３６、３７、３８、３９ ヘッド
４４、４５、４６、４７ ヘッド
９０、９１ 翼
９２ 巻線
１００、１０１ エラストマーバッファ
１０２、１０３ 部品
１４０、１４５ ピン
１６０ ピン
１６４、１６５、１６６ ピン
３１１、３２１、３３１、３４１ 分岐
Ｐ１〜Ｐ６ 位相
Ｅ１〜Ｅ６ 入力端
Ｓ１〜Ｓ６ 出力端
Ｌ スロット
Ｃ１〜Ｃ４ 導線要素

Claims (26)

1. ステータ（１２）と、該ステータ（１２）内に配置され、入力ワイヤー（５０）および出力ワイヤー（５１）によって完成された励磁コイル（５）を支持する、Ｎ個の極ペアを有するクロータイプのロータ（４）とを備え、前記ステータ（１２）は、円筒形本体（１８）といくつかの位相コイル（Ｐ）とを備え、前記各位相コイルは、入力端（Ｅ）と出力端（Ｓ）との間で、ステータの周方向に沿って直列に取り付けられた複数の導電性要素（２０）によって形成され、前記円筒形本体（１８）が導線要素の少なくとも４つの層を形成するよう、径方向にスロット（Ｌ）内に並置された少なくとも４本の位相導線要素（２０）を収容するためのラジアルスロット（Ｌ）をその径方向内側面に備え、各導線要素（２０）は、２つのスロット（Ｌ）の間に延びるピン状となっており、所定の層においてスロット（Ｌ）内に設置された第１分岐（２０ａ）と、所定の層における別のスロット（Ｌ）内に配置された第２分岐（２０ｂ）とを備え、更にステータの本体（１８）の一方の軸方向側（１８ａ）における２つの分岐（２０ａ）と（２０ｂ）との間において、周方向から見てＵ字形を形成するヘッド（２０ｃ）と、本体（１８）の別の軸方向側（１８ｂ）において、別の導線要素（２０）の分岐の自由端（２０ｄ）に電気的に接続された導線要素（２０）の分岐の自由端（２０ｄ）とを備え、スロット（Ｌ）内の第１分岐（２０ａ）に係合した導線要素（２０）の半分が、他の同じスロット（Ｌ’）内の第２のそれぞれの分岐（２０ｂ）に係合しており、各導線要素が、２つのスロット（Ｌ）と（Ｌ’）との間で前記Ｕ字形を形成している自動車用オルタネータにおいて、
   前記第１導線要素（２０）の２つの分岐（２０ａ）および（２０ｂ）が属す層の径方向の間隔が、前記第２導線要素（２０）の分岐（２０ａ）および（２０ｂ）が属す層の径方向の間隔と同じとなり、かつ２つの導線要素（２０）のＵ字形の曲率半径がほぼ同じとなるよう、前記半分の導線要素の少なくとも第１および第２導線要素（２０）が定められていることを特徴とする、自動車用オルタネータ。
2. １つのスロット（Ｌ）につき８本の導線要素（２０）を備え、これら導線要素（２０）のうちの４本が、同じ２つのスロットの間に延びている、請求項１記載のオルタネータにおいて、前記４本の導線要素が、隣接する導線のペアとしてグループ分けされ、上記径方向の間隔が、１つのペアのうちの２本の導線要素に対して同じであり、かつこの１つのペアの２本の導線要素のうちのＵ字形の曲率半径が、実質的に同じであることを特徴とするオルタネータ。
3. ２つのペアのうちの１本の導線要素の上記径方向の間隔が、他のペアの導線要素の上記径方向の間隔と異なっており、かつ２つのペアの導線要素のＵ字形の曲率半径が異なっていることを特徴とする、請求項２記載のオルタネータ。
4. ２つのペアのうちの１本の導線要素の上記径方向の間隔が、他のペアの導線要素の上記径方向の間隔と同じであり、２つのペアの導線要素のＵ字形の曲率半径が、実質的に同じであることを特徴とする、請求項２記載のオルタネータ。
5. １つのスロット（Ｌ）につき６本の導線要素（２０）を有し、このうちの３本が、２つの同じスロットの間に延びている、請求項１記載のオルタネータにおいて、前記導線要素のうちの２本が隣接し、上記同じ径方向の間隔を有しており、かつ２本の導線要素のＵ字形の曲率半径が、実質的に同じであることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
6. １つのスロット（Ｌ）につき４本の導線要素（２０）を有し、これら導線要素のうちの２本が、２つの同じスロットの間に延びており、前記導線要素（２０）の４つの層に、本体（１８）の径方向内側面からの分離距離が増す順に、番号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４が付けられている、請求項１記載のオルタネータにおいて、これら２本の導線要素が隣接し、かつ上記同じ径方向の間隔を呈しており、前記２つの導線要素の２本のＵ字形の曲率半径が、実質的に同じであることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
7. 位相コイル（Ｐ）の入力端（Ｅ）が、層Ｃ１内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされており、かつ対応する出力端（Ｓ）が、層Ｃ４内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされていることを特徴とする、請求項６記載のオルタネータ。
8. 位相コイル（Ｐ）の入力端（Ｅ）が、層Ｃ４内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされており、かつ対応する出力端（Ｓ）が、層Ｃ１内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされていることを特徴とする、請求項６記載のオルタネータ。
9. 位相コイル（Ｐ）の入力端（Ｅ）が、層Ｃ２内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされており、かつ対応する出力端（Ｓ）が、層Ｃ３内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされていることを特徴とする、請求項６記載のオルタネータ。
10. 位相コイル（Ｐ）の入力端（Ｅ）が、層Ｃ３内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされており、かつ対応する出力端（Ｓ）が、層Ｃ２内の導線要素（２０）の分岐（２０ａ）（２０ｂ）にリンクされていることを特徴とする、請求項６記載のオルタネータ。
11. 各スロット（Ｌ）に対し、層Ｃ１およびＣ４に位置する分岐（２０ａ）（２０ｂ）の自由端（２０ｄ）の少なくとも一部が第１方向に傾斜しており、かつ層Ｃ２およびＣ３に位置する分岐（２０ａ）（２０ｂ）の自由端（２０ｄ）の少なくとも一部が、スロット（Ｌ）の位置するラジアル平面に対して、第２方向と対称的な第２方向に沿って傾斜していることを特徴とする、請求項６記載のオルタネータ。
12. 各スロット（Ｌ）に対し、層Ｃ１およびＣ３に位置する分岐（２０ａ）（２０ｂ）の自由端（２０ｄ）の少なくとも一部が、第１方向に傾斜しており、層Ｃ２およびＣ４に位置する分岐（２０ａ）（２０ｂ）の自由端（２０ｄ）の少なくとも一部が、スロット（Ｌ）の位置するラジアル平面に対して第２方向と対称的な第２方向に沿って傾斜していることを特徴とする、請求項６記載のオルタネータ。
13. 位相コイル（Ｐ）の入力端（Ｅ）の少なくとも一部が中立点を形成するように、電気的にリンクされていることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
14. 前記ロータ（４）が、６つ、７つ、８つまたは９つの極ペアを含むことを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
15. 前記ステータが、３相コイル（Ｐ）を含むことを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
16. 前記ステータが、電気的に３０度オフセットした３相コイルの２倍を含むことをを特徴とする、請求項１５記載のオルタネータ。
17. 前記ロータ（４）が、７つの極ペアを含み、前記ステータ（１２）の円筒形本体（１８）の外径が、１３２ｍｍ〜１３８ｍｍの間にあることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
18. 前記ロータ（４）が、６つの極ペアを含み、前記ステータ（１２）の円筒形本体（１８）の外径が、１３７ｍｍ〜１４２ｍｍの間にあることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
19. 前記ステータ（１２）の位相コイル（Ｐ）の出力端（Ｓ）が、少なくとも１２個のダイオードにより、整流デバイス（１１）にリンクされていることを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。
20. 前記ロータ（４）が、シャフト（２）と一体的な２つの前方および後方極ホイール（６、７）を備え、各極ホイールが、それらの周辺に他の極ホイールに向かって配向された７つの軸方向の歯を支持しており、１つのホイールの軸方向の歯の間に溝が形成されており、実質的にシャフト（２）と後方極ホイール（７）の前記溝（７１’）の第１の溝との間において、前記ロータ（４）のホイール（５）の入力ワイヤー（５０）が径方向に延びており、かつこの第２の溝が、第１の溝（７１’）と径方向に対向する前記２つの溝（７４’）（７５’）のうちの１つであることを特徴とする、請求項１７記載のオルタネータ。
21. 前記出力ワイヤー（５１）が、前記第１溝（７１’）に直径方向に対向し、かつロータの通常の回転方向に角度がオフセットされている溝（７４’）と、シャフト（２）との間で、ほぼ径方向に延びていることを特徴とする、請求項２０記載のオルタネータ。
22. 前記出力ワイヤー（５１）が、前記第１溝（７１’）に直径方向に対向し、かつロータの通常の回転方向に対して逆方向に角度がオフセットされた溝（７５’）とシャフト（２）との間で、ほぼ径方向に延びていることを特徴とする、請求項２０記載のオルタネータ。
23. 前記第１および第２溝（７１’）（７４’／７５）の各々にキャプスタン（７９）が配置されており、前記入力および出力ワイヤー（５０）（５１）が、前記第１および第２溝（７１’）（７４’／７５）に位置するキャプスタン（７９）のまわりに、それぞれ少なくとも１回巻かれていることを特徴とする、請求項２０記載のオルタネータ。
24. 前記各キャプスタン（７９）が、前記ロータ（４）に固定されたラジアルスピンドルと、該ラジアルスピンドルの自由端に固定されたスタッドとを備えることを特徴とする、請求項２３記載のオルタネータ。
25. 前記２つの中立点（Ｅ１）（Ｅ２）（Ｅ３）；（Ｅ４）（Ｅ５）（Ｅ６）を整流するようになっていることを特徴とする、請求項１３記載のオルタネータ。
26. 前記スロットの幅Ｌ１に対するヨークの厚さの比が、０．５１〜０．５７までの値を有することを特徴とする、請求項１記載のオルタネータ。