JPH1175334A - 車両用交流発電機の固定子及びその分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子鉄心と固定子巻線とを容易に分離でき
る車両用交流発電機の固定子及びその分解方法を提供す
ること。 【解決手段】電気導体３３は軸方向垂直断面形状がスロ
ット形状に沿った略矩形状である。固定子鉄心３２の端
面に突出している電気導体３３の複数の渡り部３１は、
互いに空間的に離間している。その渡り部３１には、硬
く組成変化した屈曲部３６、３９が形成されている。さ
らに固定子鉄心３２と固定子巻線と電気絶縁紙３４のみ
で相互間の機械的固着がなされている。固定子の分解
は、渡り部の一部を切断する工程と、電気導体を軸方向
に引き抜く工程とにより行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乗用車、トラック等
に搭載される車両用交流発電機の固定子及びその分解方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の産業界においては環境保全及び資
源確保の観点から、自動車をはじめとした製品のリサイ
クルの要望が高まってきており、このため異種材質の部
品が混在して組み立てられた製品を容易に材質毎に分離
する方法が望まれている。一方、一般的な車両用交流発
電機の固定子は、複数のスロットが形成される珪素鋼板
の固定子鉄心、円形断面を持つ絶縁被覆銅線で構成され
る固定子巻線、およびスロットにおいて固定子鉄心と固
定子巻線の間に介在して電気絶縁性を確保する電気絶縁
紙で構成されている。さらに、振動や熱による絶縁皮膜
の損傷に伴う銅線相互間の短絡防止のために、固定子巻
線は、スロット内外においてエポキシなどの耐熱性の高
い熱硬化性樹脂によって含浸固着してある。また、国際
公開９２／０６５２７において、固定子鉄心に設けられ
た複数のスロットにＵ字状の電気導体を同一方向から差
し込み、それらを接合することにより固定子巻線を形成
したものが知られている。

【０００３】このようなセグメントと呼ばれる電気導体
を用いた車両用交流発電機の固定子にあっても、その電
気導体を固定するために樹脂を含浸させる必要があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように固定子は構
成部品の種類が少なく、しかも固定子鉄心や固定子巻線
に使用される珪素鋼板や銅線は再生材料として価値が高
い。それにもかかわらず、車両が廃車される時に車両用
交流発電機又は固定子単品として一部が補修部品用に再
利用されるものの、固定子巻線は強固に含浸固着されて
いるため、固定子鉄心と固定子巻線とを分離して再利用
することは困難であった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑み、固定子として
使用した後に、固定子鉄心と固定子巻線を容易に分離し
て再利用できる車両用交流発電機の固定子及びその分解
方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定
子鉄心に装備された固定子巻線と、前記スロットにおい
て前記固定子鉄心と前記固定子巻線との間に介在するシ
ート状の電気絶縁部材とを備えた車両用交流発電機の固
定子において、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接
合して構成されており、前記電気導体は、前記スロット
に収納されて軸方向垂直断面形状が前記スロット形状に
沿った略矩形状である収納部と、異なるスロットに位置
する前記収納部をつなぐ渡り部とを有しており、前記渡
り部には、硬く組成変化した屈曲部が形成されており、
一の渡り部は他の渡り部と空間的に離間しており、さら
に前記固定子鉄心と前記固定子巻線と前記シート状の電
気絶縁部材とのみにより相互の機械的固着がなされてい
ることを特徴としている。

【０００７】矩形状の銅線はスロット形状に沿っている
ため、円形断面を持つ銅線に比べてスロット内壁と広い
面積で対向し、スロット内に安定して固定される。ま
た、渡り部においては硬く組成変化した屈曲部が設けて
あるので、渡り部の剛性が高まる。これらのため、電気
導体の振動を抑制することができる。さらに、渡り部と
他の渡り部が空間的に離間しているので、電気導体の渡
り部相互間が電気絶縁され、渡り部の剛性向上による振
動抑制効果により渡り部相互間の接触を防止できるの
で、渡り部の電気絶縁のための含浸固着が不要となる。

【０００８】このため、渡り部の強度と固定子鉄心への
電気導体の固定力とを所要の水準に維持しつつ、固定子
鉄心と固定子巻線の分離が容易な車両用交流発電機の固
定子が得られる。請求項２の発明によれば、更に、電気
導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材によ
り前記スロット内での前記電気導体同士の電気絶縁も兼
ねることを特徴としており、電気導体を銅材としてリサ
イクルすることがより容易となる。請求項３の発明によ
れば、請求項１または請求項２において、前記固定子鉄
心の軸方向の一方の前記渡り部の一部を切断する工程
と、前記電気導体を軸方向に引き抜く工程により前記固
定子鉄心と前記固定子巻線の分離作業がおこなわれるこ
とを特徴とする車両用交流発電機の固定子の分解方法を
提供している。これにより、電気導体と固定子鉄心との
分離を容易に行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の車両用交流発電
機を図１から図５に示す実施例に基づいて説明する。 〔第一の実施形態〕図１は本発明を適用した固定子が取
り付けられる車両用交流発電機の主要部の部分断面図で
ある。車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、固
定子２と回転子３とを支持するフレーム４、および交流
電力を直流電力に変換する整流器５等から構成されてい
る。

【００１０】回転子３は、シャフト６と一体になって回
転するもので、ランデル型ポールコア７、界磁コイル
８、スリップリング９、１０、冷却用ファン１１，１２
を備えている。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
り回転駆動される。ランデル型ポールコア７は一組のポ
ールコアを組合わせて構成されている。ランデル型ポー
ルコア７は、シャフト６に組付られたボス部７１、ボス
部７１の両端より径方向に延びるディスク部７２、及び
複数の爪状磁極部７３により構成されている。ランデル
型ポールコア７の軸方向の両端部には、それぞれ冷却用
ファン１１、１２が設けられている。

【００１１】フレーム４の軸方向両端面には吸入孔４１
が設けられている。 そして、フレ−ム４には固定子２の
渡り部３１の径方向外側に対応して冷却風の吐出孔４２
が設けられている。図２は１本の電気導体３３の斜視
図、図3 は電気導体３３の固定子鉄心３２への組付け状
態を示す固定子２の内周側からの斜視図、図４は固定子
２の部分的な断面図である。

【００１２】固定子２は、固定子鉄心３２と、複数の電
気導体３３と、複数の電気絶縁紙３４とで構成され、フ
レ−ム４により支えられている。固定子鉄心３２は、薄
い珪素鋼板を重ね合わせたもので、図３に示すようにそ
の内周面には多数のスロット３５が形成されている。ス
ロット３５は平行な内壁を有する溝である。このスロッ
ト３５の断面は矩形状の電気導体３３に対応した形状に
形成されており、図４に示すように、スロット３５の周
方向の幅は電気導体３３の周方向の幅よりわずかに大き
く設定されている。また、スロット３５の径方向の深さ
は電気導体３３の径方向の２本分の幅よりわずかに大き
く設定されている。

【００１３】そして、スロット３５と電気導体３３との
間および電気導体３３どうしの間に電気絶縁紙３４が設
けられた状態で、隙間が大きくできないようにされてい
る。このようにスロット３５の形状および大きさが設定
されることにより、電気導体３３および電気絶縁紙３４
がスロット内に収納されたときにその中での電気導体３
３の振動が抑制される。

【００１４】特に電気導体の収納部３３ａおよび３３ｂ
がスロットの内壁に沿った矩形断面を持っているので、
収納部３３ａおよび３３ｂはスロット内壁と広い面積で
対向し、安定的に収納される。しかも、電気絶縁紙３４
を介した摩擦力により固定される。図２に示すように、
電気導体３３は矩形状の断面を持つ略Ｕ字状の裸銅線で
ある。電気導体３３は円形断面の銅線を矩形状断面に成
形したものを用いており、組成変化により円形断面の銅
線に比べて硬化している。この電気導体３３は、固定子
鉄心３２に設けられているスロット３５への収納部３３
ａ、３３ｂ、屈曲部３６、接合部３７、斜行部３８、お
よびターン部３９で構成されている。ここで、屈曲部と
は、収納部３３ａ若しくは３３ｂと斜行部３８との間、
および接合部３７と斜行部３８との間を指し、さらには
ターン部３９も広い意味での屈曲部である。図３に示す
ように、電気導体３３の接合部３７は固定子鉄心３２の
軸方向端面の一方に位置するように構成され、図４に示
すように外層側収納部３３ｂはスロット３５の奥側に、
内層側収納部３３ａは磁極ピッチだけ離れた他のスロッ
ト３５の開口側に位置するように収納される。電気絶縁
紙３４は、固定子鉄心３２と電気導体３３との間及びス
ロット３５内の内層側の収納部３３ａと外層側の収納部
３３ｂとの間を絶縁するため、Ｓ字の断面形状となって
いる。それぞれの電気導体３３はスロット３５に挿入さ
れた後、他の電気導体３３と電気導通させるために、そ
の両端部を図３に示すように周方向に対して互いに反対
の方向に折り曲げられる。そして異なる電気導体３３の
径方向に隣接する接合部３７同士を溶接する。

【００１５】図３の固定子鉄心３２の下側においては、
屈曲部３６、斜行部３８およびターン部３９で渡り部３
１を形成し、また、上側においても、屈曲部３６、接合
部３７および斜行部３８で渡り部３１を形成する。そし
て、固定子鉄心３２には複数の電気導体３３が収納され
ているため、その両端において、複数の渡り部３１が形
成されている。

【００１６】固定子鉄心３２の両端において、一の渡り
部３１は他の渡り部３１と空間的にわずかに離間してい
る。この屈曲部３６およびターン部３９は、加工硬化等
により収納部３３ａ、３３ｂよりも硬く組成変化がなさ
れている。そのため、振動等により互いに隣接する渡り
部３１どうしが接触することを防止する。また、固定子
巻線には樹脂が含浸されておらず、電気導体３３と電気
絶縁紙３４との間、及び固定子鉄心３２と電気絶縁紙３
４との間は接触するのみで機械的に固着してある。 〔実施形態の作用効果〕このようにして得られた車両用
交流発電機１の固定子２の固定子巻線には樹脂による含
浸が施されていない。従って、固定子巻線と固定子鉄心
３２の分離作業は、固定子鉄心３２の軸方向の一方側の
渡り部３１の一部を切断する工程と、他方側の渡り部３
１を把持して電気導体３３を固定子鉄心３２から軸方向
に引き抜く工程により行うことができる。

【００１７】本実施例では、すべての接合部が固定子鉄
心３２の軸方向端面の一方にほぼ同じ高さで並んでいる
ので、旋盤等により接合部のみを切削することができ
る。なお、切削の代わりに、接合部３７を局部的に加熱
溶融させたり、化学的処理するなどによって接合部を分
離させてもよい。その後、ターン部３９側を把持して電
気導体３３を引っぱり、電気導体３３の屈曲部３６を変
形させながら、電気導体３３を固定子鉄心３２から抜き
出し分離できる。

【００１８】また、渡り部３１はターン部３９で切断し
てもよく、そのときも接合部３７を切断した場合と同様
に電気導体３３を固定子鉄心３２から分離できる。な
お、収納部３３ａまたは３３ｂと斜行部３８との間の屈
曲部３６付近を切断してもよい。この場合、電気導体３
３を引き抜くのが容易になる。本実施例では、樹脂によ
る含浸が施されていない。しかし、スロット３５と電気
導体３３の形状および大きさを適当に設定することによ
り、スロット３５内に大きな隙間が生じないようにし、
スロット３５内における電気導体３３の振動を抑制する
ことができる。また、矩形状の電気導体３３は加工硬化
によって素材としての円形断面の銅線に対して高い剛性
を有しており、そのことのよっても固定子鉄心３４に対
する電気導体３３の振動を抑制することができる。特
に、渡り部３１において円形断面の素材に比べて高い剛
性を発揮する。さらに、各電気導体３３は図3 のように
スロット３５の軸方向両端の開口から出た直後に屈曲部
３６を有しており、これにより固定子鉄心３２の軸方向
への位置決めが確実になされる。さらに、屈曲部３６お
よびターン部３９は収納部３３ａ、３３ｂおよび斜行部
３８より硬く組成変化させてある。そのため、屈曲部３
６の剛性が高まり、その結果、渡り部３１の振動を抑制
し、渡り部３１における電気導体３３の短絡を防止する
ことができる。 〔その他の実施形態〕第一の実施形態では電気導体３３
を裸導体としたが、絶縁樹脂で被覆された電気導体とし
てもよい。この場合、電気絶縁紙３４は、固定子鉄心３
２と電気導体３３の間のみを絶縁すればよいので、収納
部３３ａと収納部３３ｂとの間に挟まれることがなく、
図５のようにＵ字断面形状に単純化できる。よって、電
気導体３３を固定子鉄心３２から分離するため電気導体
３３を軸方向に引き抜く時に、電気絶縁紙３４と電気導
体３３とが離れ易くなるので、さらに分別工程を簡易化
できる。絶縁樹脂は、銅材の再抽出のための加熱溶融工
程などの過程で焼却除去が可能である。

【００１９】また、第一の実施例においては、スロット
３５と電気導体３３との絶縁には電気絶縁紙３４を採用
したが、電気絶縁紙３４以外に電気絶縁フィルム等のシ
ート状の電気絶縁部材を採用してもよい。また、第一の
実施形態ではスロットあたりの電気導体数を１対、すな
わち２本としたが、車両ごとの必要出力に応じ多数対の
電気導体としても、固定子鉄心３２と固定子巻線との分
離に何ら悪影響を及ぼさない。

【００２０】また、第一の実施形態では電気導体３３は
矩形断面を持つようにしたが、スロット３５内のみ矩形
断面とし、スロット３５外は丸線であってもよい。この
場合も、スロット３５内において第一実施形態と同様に
隙間を小さくして電気導体の振動を抑制できるので、樹
脂による含浸が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態の車両用交流発電機の
断面図である。

【図２】本発明の第一の実施形態の電気導体の斜視図で
ある。

【図３】本発明の第一の実施形態の固定子の内周側から
の斜視図である。

【図４】本発明の第一の実施形態の固定子の部分的な断
面図である。

【図５】本発明の他の実施形態の固定子の部分的な断面
図である。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 固定子 ３ 回転子 ４ フレ−ム ６ シャフト ７ ポールコア ８ 界磁コイル ９、１０ スリップリング １１ 冷却ファン １２ 冷却ファン ３１ 渡り部 ３２ 固定子鉄心 ３３ 電気導体 ３３ａ、３３ｂ 収納部 ３４ 電気絶縁紙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスロットが形成された固定子鉄心
   と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線と、前記スロ
   ットにおいて前記固定子鉄心と前記固定子巻線との間に
   介在するシート状の電気絶縁部材とを備えた車両用交流
   発電機の固定子において、 前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成され
   ており、 前記電気導体は、前記スロットに収納されて軸方向垂直
   断面形状が前記スロット形状に沿った略矩形状である収
   納部と、異なるスロットに位置する前記収納部をつなぐ
   渡り部とを有しており、 前記渡り部には、硬く組成変化した屈曲部が形成されて
   おり、一の渡り部は他の渡り部と空間的に離間してお
   り、 さらに前記固定子鉄心と前記固定子巻線と前記シート状
   の電気絶縁部材とのみにより相互の機械的固着がなされ
   ていることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用交流発電機の固定
   子において、前記電気導体は裸銅線であり、前記シート
   状の電気絶縁部材は前記スロット内での前記電気導体相
   互間にも介在することを特徴とする車両用交流発電機の
   固定子。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれかに記
   載の車両用交流発電機の固定子の分解方法において、前
   記固定子鉄心の軸方向の一方の前記渡り部の一部を切断
   する工程と、前記電気導体を軸方向に引き抜く工程とを
   有する車両用交流発電機の固定子の分解方法。