JP4186316B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題対策として車両エンジンのアイドル回転数の低減により、車両用交流発電機（以下オルタネータ）には、より低速回転からの出力供給が求められるようになった。また、電力を要する環境対策装置の搭載などにより、その要求出力も増加している。一方、燃費向上のための軽量化や、車室空間の確保のために、エンジンルーム内に搭載される部品への小型化要求も年々強まっている。しかも、コスト低減要求は、いうまでもない。
【０００３】
これら要求に応えるべく、発電機において、発電を誘起する巻線である電機子巻線の抵抗値を下げて損失を減らすため、特開昭６３−１９４５４３号公報に示されるように、スロット内の巻線断面を平角状に成形し、スロット内の占積率を上げようとするものがある。しかし、スロット内の占積率を上げるのみで、スロット外のコイルエンドにおいて、各相（一般に３相）の巻線どうしが径方向において干渉するので、コイルエンドが膨らみ、小型化要求には対応できない。
【０００４】
そこで、国際公開９２／０６５２７号公報には、ヘアピン状に成形した複数の導体セグメントで電機子コイルを構成し、そのコイルエンドどうしが互いに径方向に干渉せずに巻線を形成し、その結果、小型化要求に対応する巻線技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭６３−１９４５４３号公報と国際公開９２／０６５２７号公報の技術を組み合わせても、高出力化の為には、電機子コイルで損失を下げる冷却性能の問題がある。
【０００６】
オルタネータでは一般に回転子鉄心（７１、７２）の軸方向両端に冷却ファン（１２、１１）が設けられ、回転子（７）の回転に伴い前記冷却ファンが回転し冷却風を電機子のコイルエンド( ３１a 、３１ｂ) に吹き付けて電機子巻線を冷却する構造をとっている。
【０００７】
又、前記冷却ファンが回転することでその入口側空間（１２０）に負圧を生じオルタネータ後方より内部にフレッシュエアを導入しリア側電気部品（５、１３０、１４０）、回転子コイル（８）、電機子コイルを冷却している。
【０００８】
従って前記ファンが電機子コイルに吹き付けた冷却風が効率よく電機子コイルの外側に抜けていかなければ電機子コイルエンド周辺（２、３）に滞留し、オルタネータ内部に新たなフレッシュエアが導入されず、温度上昇の原因になる。これを解決するには冷却ファンの能力を増大し冷却風の吐出抵抗が高くても十分に吐き出されるファンを設計するのが一般的であるが、そのようなファンは大型であり、小型化要求に反するとともに、さらに高速回転域まで使用されるオルタネータにとっては騒音増大という新たな問題も生ずる。
【０００９】
国際公開９２／０６５２７号公報に示されたオルタネータでは、図９に示す如く、スロットの異なる導体どうしでは隙間（３８）が確保されているが、同一スロットに挿入されている導体どうしは密着しており全く隙間が確保出来ないので、この導体間には通風できず、電機子コイルエンドの冷却は不十分であった。
【００１０】
つまり、これらヘアピン状導体を一つのスロット内に複数挿入した電機子では導体を十分に冷却出来ないばかりか、オルタネータとしての通風抵抗（特に吐出抵抗）が増大し、ファンの能力を増加しないと吸入風量自体が減少してしまい、他部品の冷却にも影響を及ぼしてしまうという問題があった。このような問題は極数（２ｐ）が多くなればなるほど、あるいはスロット当たりの巻数が増えれば増えるほど深刻となる。
【００１１】
一方、国際公開９２／０６５２７号公報においては、１つのスロット内に内層側導体と外層側導体とを配置し、異なるスロット内の内層側導体と外層側導体とを交互に順次接続して、１つの相で２回巻回した巻線の構成が示されている。しかし、同層どうし（内層と内層または外層と外層）を接続する渡り部では、渡り部とコイルエンドとの干渉を防止するために、渡り部はコイルエンドの先端よりもさらに軸方向端部側に延ばされた後、周方向に延びて接続されている。よって、コイルエンドの実質的な軸方向の最大高さがこの渡り部によって決定され、オルタネータの小型化の阻害要因となっている。
【００１２】
本発明は、小型で高出力な性能を達成すべく、高占積率で且つ冷却性能を確保でき、しかも安価なオルタネータを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明は、小型で立ち上がり回転数の低いオルタネータを安価に提供することを他の目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ｐ対のＮＳ磁極を持つ回転子鉄心と、ｍ相の巻線を構成する電機子巻線と、電機子巻線を保持する複数のスロットを有する電機子鉄心とを備える車両用交流発電機において、各スロット内に、巻線を構成する略長方形の断面を持つ導体が、周方向よりも径方向が長くなるようにして内層側と外層側に配置され、導体は、スロット内に位置する内部導体部と、この内部導体部からスロット外に延びるコイルエンド部とを有して、異なるスロットに配置された導体のコイルエンド部が接続され、内層側と外層側のうち同層どうしで接続されるコイルエンド部の径方向長さを、内部導体部の径方向長さよりも短くし、隣接するｎ個（ｎ≧２の自然数）のスロットに各２本収納された導体が接続されて１つの位相の巻線が形成され、スロットは２ｐｍｎ個形成されていることを特徴としている。
【００２３】
これによると、各スロットに導体を２本配置し、かつ２個以上の隣接するスロット内の導体を接続しているため、見かけ上のターン数（２ｎターン／相）が多くなり、立ち上がり回転数を低くすることができる。また、同層どうしで接続されるコイルエンド部の径方向長さを、内部導体部の径方向長さよりも短くしているので、同層接続部を含む複数の接続部間の径方向の干渉を防止でき、従って、同層接続部を異層接続部の先端よりもさらに軸方向端部側に突出させる必要がなくなり、コイルエンドの実質高さを低く抑えることができる。よって、小型で立ち上がり回転数の低いオルタネータを実現できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明のように、同層どうしで接続されるコイルエンド部の径方向長さを、内部導体部の径方向長さの略半分にすることにより、同層接続部を含む複数の接続部を径方向に重ねて配置することができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明のように、同層どうしで接続されるコイルエンド部の径方向の一端側を他端側に折り曲げることにより、同層どうしで接続されるコイルエンド部は、導体の断面積を保持したまま、径方向長さを略半分にできる。
【００２６】
請求項４に記載の発明のように、同層どうしで接続されるコイルエンド部を、内部導体部の周方向側面と連続する面が径方向を向くように捻ることにより、同層どうしで接続されるコイルエンド部は、導体の断面積を保持したまま、径方向長さを短くできる。
【００２７】
請求項５に記載の発明のように、異層どうしで接続される標準形状の導体とは異なる形状の導体、すなわち各相の巻線の出力端を有する導体および同層どうしで接続される導体を、隣接するスロットの数の合計がｎ×（２ｍ＋１）個の範囲内に集中配置することにより、標準形状の導体と異形状の導体との混在組み付け防止を容易とし、ひいては製造コストの低減につなげることができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明では、導体は略Ｓ字状に成形されたセグメント導体であり、このセグメント導体が接続されて巻線を形成することを特徴としている。これにより、導体の製造やスロットへの挿入を容易にして、製造コストを低減できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第一実施形態）
図１から図４は第一実施形態を示しており、２ｐ＝１２、ｍ＝３（Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相）、ｎ＝３の例を示したものである。なお、ｎは２以上とすることができ、３以上が望ましい。
【００３０】
図１はオルタネータの断面図、図２〜６は本発明の巻線仕様に関する説明図である。
【００３１】
電機子鉄心（３２）に設けられるスロットの数は１０８、スロットピッチは１８となる。
つまり第ｋスロットの内側導体と第（ｋ±９）スロットの外側導体が第ｋスロットと第（ｋ±９）スロットの間の任意の位置で半径方向に転移する様に繋がっている。但し（ｋ＋９）＞１０８の場合、及び（ｋ−９）＜１の場合は、第１００スロットと第１、第１０１スロットと第２スロット、…………、第１０７スロットと第８スロット、第１０８スロットと第９スロットが繋がる。
【００３２】
図２にＸ相を抜き出して巻線方法について説明する。
【００３３】
図３は図２の巻線仕様を構成する導体の一部（第１スロットと第１０スロットに挿入される導体）の斜視図である。図３に示すクランク状に整形された導体を１つのスロットから出る２つのコイルエンド部の曲げ方向が互いに逆向きになるように挿入する。図２の巻線仕様図にて外側導体を実線、内側導体を波線で記述する。数字はスロットの番号を示す。
【００３４】
第１０スロットの外側導体の一方の斜行部（３１a １１）が第１スロットの内側導体の一方の斜行部（３１a １２）とコイルエンド部Ａ側端部（３１a １５）で半田付けや溶接等で接続することで半径方向に導体が転移して繋がる。同様に第１０スロットの外側導体の他方の斜行部（３１ｂ１１）が第１９スロットの内側の一方の斜行部（３１ｂ１２）がコイルエンド部Ｂ側端部（３１ｂ１５）で半田付けや溶接等で接続することで半径方向に導体が転移して繋がる。更に第１９スロットの内側導体の他方の端部は第２８スロットの外側導体の端部とコイルエンド部Ａ側で半田付けや溶接等で接続されている（図示せず）。同じルールで順次挿入接続してゆく。但し第１００スロットの外側導体（３１a １３）と第１スロットの外側導体（３１a １４）をコイルエンド部Ａ側で接続しなければならない（３１a １６）。この様に挿入接続された第（１＋９ｋ）スロットの導体群は１つのループ状となり電機子電機子鉄心（３２）を２回巻回することになる。つまり２ターン／スロットの巻線が形成される。この導体群がＸ相の巻線を構成する１つのコイルｘ１である。
【００３５】
ここでこの導体群を１つのユニットとすると１つのユニットに内側と外側の導体を繋げる部分が２２箇所（３１a １５、３１ｂ１５等）、外側どうしを繋げる部分が１箇所（３１a １６）出来ることになる。
【００３６】
同様に（２＋９ｋ）のスロットに挿入されるコイル群はＸ相の巻線を構成するコイルｘ２であり、（３＋９ｋ）のスロットに挿入されるコイル群はＸ相の巻線を構成するコイルｘ３である。
【００３７】
これらコイルｘ１とｘ２を（３１a １８）の如く接続し、ｘ２とｘ３（３１a １７）に示す如く接続するとｘ１、ｘ２、ｘ３は直列に接続され６ターン／相の巻線を構成することが可能となる。
【００３８】
つまり１相中に内側と外側の導体を接続する部分が６６箇所、外側どうしを接続する部分が３箇所出来ることになる。
【００３９】
これらはｐ、ｍ、ｎを一般まで拡張した場合に外側導体と内側導体が転移して繋がる部分は１相当たり２ｎ（２ｐ−１）箇所、外側導体どうしが繋がる部分は１相当たりｎ箇所存在することになる。
【００４０】
同様に（４＋９ｋ）、（５＋９ｋ）、（６＋９ｋ）のスロットに挿入される導体を上記と同じルールで接続するとｘ１、ｘ２、ｘ３とは電気的に２４０度位相のずれたコイルｚ１、ｚ２、ｚ３が形成されこれらを直列に接続するとＺ相コイルを得る。
【００４１】
同様に（７＋９ｋ）、（８＋９ｋ）、（９＋９ｋ）のスロットに挿入される導体を上記と同じルールで接続するとｘ１、ｘ２、ｘ３とは電気的に１２０度位相のずれたコイルｙ１、ｙ２、ｙ３が形成され、これらを直列に接続するとＹ相コイルを得る。
【００４２】
このようにして出来た電機子のコイルエンド部を展開した形状を図４に示す。
【００４３】
それぞれのスロットからでた隣接した導体間には隙間があり、従って全ての導体間の隙間を均一に冷却風が通過してゆくため効率的に導体を冷却出来る。
【００４４】
更に前記隙間は冷却風の出口にもなるが、この部分の通風抵抗は増大しないためファン自体を大きくする必要なくオルタネータ内部に十分なフレッシュエアを取り入れることができ、回転子コイルやリア側に配置される電気部品の冷却性を損ねることもないので、小型高出力でかつ信頼性の高いオルタネータを提供できる。
【００４５】
尚 ここに記載した例で外側導体と内側導体を入れ替えても同様の効果を得ることが出来る。 この場合第１００スロットの内側導体と第１スロットの内側導体どうしを接続することになる。
【００４６】
又、極対数ｐ、相数ｍ、分割ｎは任意の自然数でも同様の効果を呈するが、極対数ｐ、分割ｎが大きければ大きいほどその効果は大きなものになる。
（第二実施形態）
第二実施形態を図５、６に示す。図５、６は図２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一部の斜視図である。ここで示すのもやはり２ｐ＝１２、ｍ＝３、ｎ＝３の例である。
【００４７】
第一実施形態ではコイルエンドの両側で接続するのに対し、第二実施形態ではコイルエンド部Ａ側の導体どうしの接続のみで巻線を形成する。具体的には、第ｋスロットの内側導体と第（ｋ＋９）スロットの外側導体をヘアピン状の連続導体で構成することで接続箇所を第１実施例の約半分に低減出来る。更にこのヘアピン部は導体を接続する必用がないため皮膜を剥がす必要もなくよって絶縁処理も不要となり大幅な工数の低減が可能である。
【００４８】
先ず導体をヘアピン状に整形した後（図５）、矢印方向に所望のスロットピッチ分開き、更に他端を互いに反対方向にクランク状に整形したもの（図６）を電機子鉄心の内周側よりスロットに挿入する。
【００４９】
ここで第一実施形態に示した半径方向への転移部（３１a １５）に相当する部分はヘアピンの屈曲部（３１a ２５）であり、この部分は導体が皮膜をかぶったままであるのでコイルエンドＡ側は絶縁処理不要である。
【００５０】
コイルエンド部Ｂ側の接続ルールは実施例１に記載した通りである。
【００５１】
このようにして得られた電機子のコイルエンド部も図４と同様なコイルエンドを形成すので、冷却風を通過させるのに十分な隙間を確保出来る。
【００５２】
尚、図６の如くヘアピンの他端を予めクランク状に整形せずに、まっすぐのまま電機子鉄心（３２）の軸方向よりスロットに挿入した後に、所望のピッチ分折り曲げて整形してもよい。
（第三実施形態）
第一、第二実施形態では、セグメント導体を使用したが、図７に示す第三実施形態のように、連続線を用いて各相の巻線を形成してもよい。セグメント間の接続工数が無くなり、製造工数を低減できる。
（第四実施形態）
図８は第四実施形態を示すもので、導体の半径方向長さをa 、周方向長さをb としたときa ＞b の長さ関係とすることで、同一断面積の丸形導体や略正方形導体を使用した場合に比べて、コイルエンド内を通過して径方向へ流れる冷却風に対し、通風路断面積を確保して冷却性能を向上できる。また、ｎ値を増加させた場合、周方向の長さを大幅に低減でき電機子鉄心の内径、外径長さを抑えることが出来る。つまりはオルタネータ自身の体格を小型出来るのでる。
【００５３】
また、図８に示すように、スロット壁面は径方向に並行としてもよい。この場合、電気導体の断面形状がスロット形状に沿った平角形状であるので、高占積率化が容易である。導体のスロットへの挿入工程も、位置が決まりやすくなるので挿入しやすくなる。
（第五実施形態）
図１０から図１５は第五実施形態を示すもので、図１０はオルタネータの断面図、図１１〜１５は電機子に関する説明図である。本実施形態は、各相の巻線の出力端を有する導体および同層どうしで接続される導体の形状や配置を変更して、オルタネータの軸方向寸法の小型化を図ったもので、本例のオルタネータは磁極対ｐ＝６（磁極数＝１２）、位相数ｍ＝３（Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相）、１つの位相の巻線を構成する導体が隣接して配置されるスロットの数ｎ＝３である。
【００５４】
図１０に示すように、オルタネータ１は、界磁として働く界磁回転子２と、この回転子２からの回転磁束によって起電力を発生する電機子３と、回転子２と電機子３を支持するフレ−ム４と、電機子３の巻線３１の出力線が接続されて交流電力を直流に変換する整流器５等から構成されている。
【００５５】
回転子２は、ランデル型磁極鉄心（回転子鉄心）７１、７２、界磁コイル８、スリップリング９、１０を備えている。ランデル型磁極鉄心７１、７２は、シャフト６に組付られたボス部から径方向外方に向かってディスク部が延び、ディスク部からそれぞれ６個の爪状磁極部７３が軸方向に延びている。また、スリップリング９、１０を介して励磁電流が流れる界磁コイル８は、磁極鉄心７１、７２に取り囲まれるように配置されている。
【００５６】
回転子２は、シャフト６と一体になって回転するもので、シャフト６はプーリ２０に連結され、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）によりベルトを介して回転駆動される。なお、各磁極鉄心７１、７２の軸方向両側面には冷却ファン１１、１２が、溶接やかしめなど適宜な手段によって固定されており、冷却ファン１１、１２は回転子２と一体となって回転して冷却風の流れを生じさせる。
【００５７】
フレ−ム４の軸方向両端側には、冷却風吸入のための吸気孔４１が設けられている。また、フレ−ム４には、電機子巻線３１の第一コイルエンド３１ａおよび第二コイルエンド３１ｂにそれぞれ対向した外周部分に、冷却風排出のための排気孔４２が設けられている。
【００５８】
図１１に示すように、電機子鉄心３２には、多相の電機子巻線３１を収容できるように、複数のスロット３５が形成されている。本実施形態では、回転子２の磁極数（１２極）に対応して、３相の電機子巻線３１を収納するように、１０８個のスロット３５が周方向に等間隔に配置されている。電機子鉄心３２のスロット３５に装備された電機子巻線３１は、１本１本の電気導体として把握することができ、スロット３５のそれぞれの中には、例えば銅よりなる２本の電気導体が収容され、２本の電気導体とスロット３５の内壁との間はインシュレータ３４によって絶縁してある。なお、電気導体の断面は、スロット深さ方向（径方向）長さをａ、スロット幅方向（周方向）長さをｂとすると、ａ＞ｂである扁平な長方形であり、２本の電気導体はスロット深さ方向に１列に配置されている。
【００５９】
次に、図１２〜１５にて、巻線仕様および導体の形状や配置等について詳述する。図１２は３相の電機子巻線３１のうち１相のみを抜き出した巻線仕様図であり、外層側導体を実線、内層側導体を破線で示している。また、図１２中の数字はスロットの番号を示し、スロット数は１０８個、ＮＳ磁極ピッチは９個のスロットに対応する。
【００６０】
本実施形態の巻線仕様は、第１実施形態と同じであり、第（１＋９ｋ）スロットの導体群は１つのループ状となり電機子鉄心３２を２回巻回して、２ターン／スロットの巻線が形成される。そして、第（１＋９ｋ）スロットの導体群と、第（２＋９ｋ）スロットの導体群と、第（３＋９ｋ）スロットの導体群とを直列接続して、６ターン／相の巻線を構成している。
【００６１】
図１３は図１２の巻線仕様を構成する導体の一部（第１スロットと第１０スロットに挿入される導体）の斜視図である。導体は略Ｓ字状に折り曲げられたセグメント導体であり、この導体は、スロット３５内に収納される内部導体部３１ｃと、この内部導体部３１ｃの両側からスロット３５外に延びる第一、第二コイルエンド３１ａ、３１ｂを有する。また、第一、第二コイルエンド３１ａ、３１ｂは、内部導体部３１ｃから延びる斜行部を有し、この斜行部の先端部において異なるスロット３５からの導体を接続している。なお、内部導体部３１ｃから両側に延びる２つの斜行部が互いに逆向きになるように、また内層側導体の斜行部と外層側導体の斜行部とは逆の周方向に向くように、配置されている。
【００６２】
そして、第１０スロットの外層側導体の一方の斜行部３１a１１と、第１スロットの内層側導体の一方の斜行部３１a１２とが、第一コイルエンド３１ａの先端部３１a１５において半田付けや溶接等で接合されている。また、第１０スロットの外層側導体の他方の斜行部３１ｂ１１と、第１９スロットの内層側導体の一方の斜行部３１ｂ１２とが、第二コイルエンド３１ｂの先端部３１ｂ１５で半田付けや溶接等で接合されている。
【００６３】
同様に、第１０スロットの内層側導体の一方の斜行部３１ａ１０は第１９スロットの外層側導体の一方の斜行部と接合され、第１０スロットの内層側導体の他方の斜行部３１ｂ１０は第１スロットの外層導体の一方の斜行部と接合される。以上の接合を繰り返すことにより、基本パターンとなる巻線を形成する。
【００６４】
一方、図１２において、巻線が反転する第１００スロットと第１スロットからの第一コイルエンド３１ａ側の先端部３１ａ１６は外層側導体どうしの接合であり、同様に、第１０１スロットと第２スロット、および、第１０２スロットと第３スロットの、それぞれの第一コイルエンド３１ａ側は外層側導体どうしの接合となる。
【００６５】
図１４は、この反転する第１００スロットと第１スロットに配置される導体の斜視図である。第１００スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１３は、外層側が切断等にて削除され、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを内層側に持ち、第１スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１４は、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを外層側に持ち、これらの斜行部３１ａ１３、３１ａ１４はその先端部３１a１６において径方向に重ねられて半田付けや溶接等で接合されている。また、第１０１スロットと第２スロット、および、第１０２スロットと第３スロットの、それぞれの外層側導体は、第１００スロットと第１スロットに配置される外層側導体と同様の構成である。なお、半分の径方向長さｃの径方向位置を、逆にしてもよい。
【００６６】
さらに、図１２に示すように、第９１スロットと第１０１スロットの第一コイルエンド３１ａ側、および、第９２スロットと第１０２スロットの第一コイルエンド３１ａ側は、それぞれの内層側導体どうしが接合される。また、第９３スロットと第１００スロットの内層側導体は、第一コイルエンド３１ａ側に出力端３１ａａ’、３１ａａを有する。
【００６７】
図１５は、内層どうしが接合される導体、および出力端３１ａａ、３１ａａ′を持つ導体の斜視図であり、３つの導体群を直列接続した状態を示している。第９１スロットに挿入された内層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１９は、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを内層側に持ち、第１０１スロットに挿入された内層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ２０は、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを外層側に持つ。そして、これらの斜行部３１ａ１９、３１ａ２０は、その先端部３１a１８において径方向に重ねられて半田付けや溶接等で接合されている。また、第９２スロットと第１０２スロットの、それぞれの内層側導体は、第９１スロットと第１０１スロットに配置される内層側導体と同様の構成である。
【００６８】
第９３スロットに挿入された内層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ２１は、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを内層側に持ち、かつ、径方向長さｃが一定のまま先端部３１a１７、３１a１８よりも軸方向（図１の右方向）に突出した出力端３１ａａ’を有する。また、第１００スロットに挿入された内層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ２２は、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分の径方向長さｃを外層側に持ち、かつ、径方向長さｃが一定のまま先端部３１a１７、３１a１８よりも軸方向（図１の右方向）に突出した出力端３１ａａを有する。
【００６９】
位相数ｍ＝３、直列接続される導体群数ｎ＝３である本実施形態では、第一コイルエンド３１ａ側斜行部の径方向長さｃを内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分にした導体は、図１２において第９１スロットから第３スロットまでの連続して隣接する全２１スロットに集中して配置してある。一般式としては、ｎ×（２ｍ＋１）スロットに集中配置される。
【００７０】
以上のように、各スロット３５に導体を２本配置し、かつ隣接する３つのスロット内の導体群を直列接続しているため、見かけ上のターン数は６ターン／相と多くなり、立ち上がり回転数を低くすることができる。また、同層どうしで接続されるコイルエンドの径方向長さｃを、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分にしているので、同層どうし（内層と内層または外層と外層）が接合されるコイルエンドを径方向に重ねて配置しても干渉することがない。従って、従来は同層どうしを接続する場合、他のコイルエンドとの干渉を防止するために他のコイルエンドの先端よりもさらに軸方向端部側に延ばした渡り部が必要であったが、本実施形態によればそのような渡り部が不要である。よって、コイルエンドの実質高さを低くできるので、小型化が可能となる。
【００７１】
ところで、従来のように渡り部を有するオルタネータにおいて、導体がさらに扁平化された場合、導体の機械強度が低下し、渡り部の振動が大きくなるので、フレーム４や他のコイルエンドとの干渉防止のための距離の拡大が必要となり、オルタネータの小型化に反する。また、渡り部の振動低下のために、別途、固着処理などを行うと、工数が増えるため、製造コストが上昇する。これに対し、本実施形態では、さらに立ち上がり回転数を低くするために直列接続される導体群数ｎを増し、それに伴って導体がさらに扁平になっても、同層どうしの渡り部が無いので、渡り部の振動対策（干渉防止や固着処理）が不要となり、小型化やコスト低減の効果を得ることができる。
【００７２】
また、異層どうしで接続される標準形状の導体とは異なる形状の導体、すなわち各相の巻線の出力端３１ａａ、３１ａａ’を有する導体、および同層どうしで接続される導体（コイルエンドの径方向長さｃを、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分にした導体）を、隣接するスロットの数の合計がｎ×（２ｍ＋１）個の範囲内に配置することにより、標準形状の導体と異形状の導体との混在組み付け防止を容易とし、ひいては製造コストの低減につなげることができる。
（第六実施形態）
図１６は第六実施形態を示すもので、同層どうしで接続されるコイルエンドの径方向長さを小さくするための具体的構成が、第五実施形態と異なる。
【００７３】
図１６は、第１００スロットと第１スロットに配置される導体を示すもので、第１００スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１３は、径方向中央部が稜線となるように、径方向の一端側（外層側）が他端側（内層側）に略１８０°折り曲げられ、これにより、斜行部３１ａ１３の径方向長さｃは、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分になっている。一方、第１スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１４は、径方向中央部が稜線となるように、径方向の内層側が外層側に折り曲げられ、これにより、斜行部３１ａ１４の径方向長さｃは、内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分になっている。そして、これらの斜行部３１ａ１３、３１ａ１４は、その先端部３１a１６において径方向に重ねられて半田付けや溶接等で接合されている。
【００７４】
本実施形態によれば、第五実施形態と同様の効果が得られるとともに、内部導体部３１ｃと同じ断面積を保持したまま、斜行部３１ａ１３、３１ａ１４の径方向長さｃを略半分にできる。
【００７５】
なお、同層どうしで接続される他の導体も、上記した第１００スロットと第１スロットに配置される導体と同様の構成にすることができる。
（第七実施形態）
図１７は第七実施形態を示すもので、同層どうしで接続されるコイルエンドの径方向長さを小さくするための具体的構成が、第五実施形態と異なる。
【００７６】
図１７は、第１００スロットと第１スロットに配置される導体を示すもので、第１００スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１３は、この斜行部３１ａ１３の中間位置（ただし、内部導体部３１ｃに近い位置）から斜行部３１ａ１３の先端にかけて略９０°捻られて、内部導体部３１ｃの周方向側面３１ｃ１と連続する面が径方向を向くようになっている。一方、第１スロットに挿入された外層側導体の第一コイルエンド３１ａ側斜行部３１ａ１４も、この斜行部３１ａ１４の中間位置から斜行部３１ａ１４の先端にかけて略９０°捻られて、内部導体部３１ｃの周方向側面３１ｃ１と連続する面が径方向を向くようになっている。そして、これらの斜行部３１ａ１３、３１ａ１４は、その先端部３１a１６において内部導体部３１ｃの周方向側面３１ｃ１と連続する面が径方向に重ね合わされて、半田付けや溶接等で接合されている。
【００７７】
本実施形態によれば、第五実施形態と同様の効果が得られるとともに、内部導体部３１ｃと同じ断面積を保持したまま、斜行部３１ａ１３、３１ａ１４の径方向長さを小さくできる。ここで、内部導体部３１ｃの径方向長さａを内部導体部３１ｃの周方向長さｂの二倍以上にすれば、斜行部３１ａ１３、３１ａ１４の径方向長さを内部導体部３１ｃの径方向長さａの半分以下にすることができる。従って、導体の偏平率が高い場合に、本実施形態は特に有効である。
【００７８】
なお、同層どうしで接続される他の導体も、上記した第１００スロットと第１スロットに配置される導体と同様の構成にすることができる。
（他の実施形態）
セグメント導体は、一方のコイルエンドの斜行部のみ所定の形状に成形しておき、スロットの軸方向の開口部から挿入した後、他方のコイルエンドの斜行部を成形しても良いし、あるいは、あらかじめ両側のコイルエンドを所定形状に成形しておき、スロットの内周側の開口部から導体を挿入し、その後にこの開口部を狭めるように塑性加工してスロット内の導体を固定してもよい。なお、後者の場合、セグメント導体ではなく、連続導体を使うこともできる。この場合、各セグメント導体の接合工程がほとんど不要となるので、大幅な組み付け工数の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図２】図１の交流発電機の巻線仕様図である。
【図３】図２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一部の斜視図である。
【図４】図１の交流発電機のコイルエンド部の径方向側面図である。
【図５】第二実施形態のセグメント導体の斜視図である。
【図６】第二実施形態のセグメント導体の斜視図である。
【図７】第三実施形態の導体の一部の斜視図である。
【図８】第四実施形態の電機子の部分的断面図である。
【図９】従来技術のコイルエンド部の径方向側面図である。
【図１０】本発明の第五実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図１１】図１１の電機子の部分的断面図である。
【図１２】図１１の交流発電機の巻線仕様図である。
【図１３】図１２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一部の斜視図である。
【図１４】図１２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一部の斜視図である。
【図１５】図１２の巻線仕様を構成するセグメント導体の一部の斜視図である。
【図１６】第六実施形態のセグメント導体の斜視図である。
【図１７】第七実施形態のセグメント導体の斜視図である。
【符号の説明】
１１、１２…冷却ファン、３１…電機子巻線、
３１ａ、３１ｂ…コイルエンド、３２…電機子鉄心、
３５…スロット、７１、７２…回転子鉄心。

Claims (6)

1. ｐ対のＮＳ磁極を持つ回転子鉄心と、ｍ相の巻線を構成する電機子巻線と、前記電機子巻線を保持する複数のスロットを有する電機子鉄心とを備える車両用交流発電機において、前記各スロット内に、前記電機子巻線を構成する略長方形の断面を持つ導体が、周方向よりも径方向が長くなるようにして内層側と外層側に配置され、前記導体は、前記スロット内に位置する内部導体部と、この内部導体部から前記スロット外に延びるコイルエンド部とを有して、異なる前記スロットに配置された前記導体の前記コイルエンド部が接続され、内層側と外層側のうち同層どうしで接続される前記コイルエンド部の径方向長さを、前記内部導体部の径方向長さよりも短くし、隣接するｎ個（ｎ≧２の自然数）の前記スロットに各２本収納された前記導体が直列接続されて１つの位相の巻線が形成され、前記スロットは２ｐｍｎ個形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
2. 同層どうしで接続される前記コイルエンド部の径方向長さは、前記内部導体部の径方向長さの略半分であることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
3. 同層どうしで接続される前記コイルエンド部は、径方向の一端側が他端側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用交流発電機。
4. 同層どうしで接続される前記コイルエンド部は、内部導体部の周方向側面と連続する面が径方向を向くように捻られていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用交流発電機。
5. 前記各相の巻線の出力端を有する前記導体および同層どうしで接続される前記導体は、隣接する前記スロットの数の合計がｎ×（２ｍ＋１）個の範囲内に配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用交流発電機。
6. 前記導体は略Ｓ字状に成形されたセグメント導体であり、このセグメント導体が接続されて前記巻線を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用交流発電機。

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