(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備された複数の導体セグメントの端部を接合して固定子巻線をなす固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームとを有する車両用交流発電機において、
前記導体セグメントの接合部は、隣りあう接合部どうしの距離を短縮させる凸部を接合後の表面に持たず、
前記導体セグメントは、表面に絶縁皮膜を有する平角断面の銅材より成り、両端断面と前記接合部の接合面に絶縁被膜が無く、かつ、前記接合部の接合面にはあらかじめ隙間が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
回転子と、固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備された複数の導体セグメントの端部を接合して固定子巻線をなす固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームとを有する車両用交流発電機において、
前記導体セグメントの接合部は、隣りあう接合部どうしの距離を短縮させる凸部を接合後の表面に持たず、
前記導体セグメントは、表面に絶縁皮膜を有する平角銅材より成り、前記接合部の接合面にのみ絶縁被膜が無く、かつ、前記接合部の接合面にはあらかじめ隙間が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記接合部は、前記固定子のコイルエンド端部に形成され、多重の円環上に離間配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記接合部は、レーザ光の照射による局部溶着により形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記接合部は、ろう付けによる局部溶着により形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関により駆動される車両用交流発電機に関し、乗用車、トラック等に搭載される車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機に用いられる固定子として、ＷＯ９２／０６５２７公報には、複数の導体セグメントを固定子鉄心の一方の端面側から挿入した後に、反挿入側の端部同士を接合することにより巻線が形成されたものが開示されている。特開平１１−３４１７３０号公報によれば、この接合部は、ＴＩＧ溶接などにより端部を溶融させることにより行われ、図７に示す従来例に示すように、表面張力によって玉形状を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−３４１７３０号公報に示す固定子のように、接合部が玉形状になると、このふくらみによって接合部間の距離が近い部位が発生する。また、導体セグメントは一般に、絶縁皮膜付きの銅部材であるが、この接合部は、絶縁皮膜をはがした後に溶接を行うので、当然ながら絶縁皮膜を持たない。よって、発電機の外部から塩水などの電解液が飛来した場合は、接合部間の短絡により発電不良が発生する可能性が高くなる。所望の出力を得るために、特に近年の電気負荷の増加に伴い、固定子鉄心のスロットに配置する導体セグメントの数を増やして、アイドル回転時などの低速回転領域から出力アップを図ろうとすると、接合部の数も増えるので、接合部間の距離はますます小さくなり、上記の短絡の問題は、さらに発生しやくなる。
【０００４】
接合部間の短絡を防止するために、新たに接合部の絶縁処理を行うことが、特開平１１−３４１７３０号公報には開示されているが、そのための絶縁材料、および工程の追加が必要となるので、製造コストがアップする。
また、ＴＩＧ溶接などのアーク溶接では、導体セグメントを溶融させる時に、溶接部の近傍の絶縁皮膜も溶融熱により損傷するので、その対応策として、たとえば特開２０００−１６６１４８号公報には、導体セグメントの対向部間の距離を確保する形状が開示されている。しかし、この場合も、工数増加に伴い、コストアップの問題が生ずる。
【０００５】
さらに、出力アップのためにスロット内の導体セグメントの線占率を高めることを目的として導体セグメントの断面を平角とすると、接合のために端部の各面の被膜をあらかじめ取り除く工程が必要となる。このとき、各平面の被膜を取り除くのは、一般的な円形断面導体の被膜除去が回転刃により容易に行われるのに比べ、機械加工の工数が多くなるので、製造コストがアップする。
【０００６】
本発明の目的は、接合部間の短絡を防止することによって耐環境性を向上させつつ、高出力かつ低コストを実現する車両用交流発電機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、回転子と、固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備された複数の導体セグメントの端部を接合して固定子巻線をなす固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームとを有する車両用交流発電機において、前記導体セグメントの接合部は、隣りあう接合部どうしの距離を短縮させる凸部を接合後の表面に持たず、前記導体セグメントは、表面に絶縁皮膜を有する平角断面の銅材より成り、両端断面と前記接合部の接合面に絶縁被膜が無く、かつ、前記接合部の接合面にはあらかじめ隙間が形成されていることを特徴としている。これにより、接合部間の距離を確保して、塩水などの電解液が飛来した場合においても、接合部間の短絡による発電不良を防止する効果を高めることができる。また、接合面のみの被膜除去だけで済むので、製造コストを低減できる。また、隣接する接合部間は絶縁被膜がそのまま残っているので、新たな絶縁処理は不要となることからも、製造コストを低減できる。
請求項２によれば、回転子と、固定子鉄心およびこの固定子鉄心に装備された複数の導体セグメントの端部を接合して固定子巻線をなす固定子と、前記回転子と前記固定子とを支持するフレームとを有する車両用交流発電機において、前記導体セグメントの接合部は、隣りあう接合部どうしの距離を短縮させる凸部を接合後の表面に持たず、前記導体セグメントは、表面に絶縁皮膜を有する平角銅材より成り、前記接合部の接合面にのみ絶縁被膜が無く、かつ、前記接合部の接合面にはあらかじめ隙間が形成されていることを特徴としている。これにより、接合部間の距離を確保して、塩水などの電解液が飛来した場合においても、接合部間の短絡による発電不良を防止する効果を高めることができる。また、新たな絶縁処理を不要としてコスト低減しつつ、接合部間の短絡をさらに防止する効果を高めることができる。
【０００８】
請求項３によれば、請求項１または２において、前記接合部は、前記固定子のコイルエンド端部に形成され、多重の円環上に離間配置されていることを特徴としている。これにより、低速回転領域からの高出力化を達成するためにスロットあたりの導体数を増やしつつ、接合部間の短絡を防止できる。
【０００９】
請求項４、５によれば、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記接合部は、レーザ光の照射による局部溶着やろう付けによる局部溶着により形成されていることを特徴としている。これにより、接合部の全体を溶融させないので、玉形状を形成することなく、接合部間の距離を確保できるとともに、溶接熱による溶接部の近傍の絶縁皮膜の損傷を防止できる。よって、接合部の絶縁処理の追加や接合部近傍の導体セグメント間の距離を確保するための工数が不要となり、製造コストを低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら説明する。
〔第一実施形態〕
図１から図４はこの発明の第一実施形態の車両用交流発電機を示したものであり、図１は本実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す断面図、図２は固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図、図３は接合部の拡大斜視図、図４は接合前の導体セグメントの先端部の形成説明図である。
【００１３】
本実施形態の車両用交流発電機１は、回転子２と、固定子鉄心３２およびこの固定子鉄心３２に装備された複数の導体セグメント３３の端部を接合して固定子巻線３１をなす固定子３と、回転子２と固定子３とを支持するフレーム４とを有する。
【００１４】
この車両用交流発電機１は、エンジンからの回転力がプーリ２０に伝えられて、このプーリに固定されている回転子２が回転する。この状態で回転子２の界磁巻線８にスリップリング９、１０を介して励磁電流を流すことによって、ポールコア７１、７２にＮＳ磁極が形成されるため、固定子巻線３１に交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端子６から所定の直流電流を取り出すことができる。ポールコア７１、７２に固定された冷却ファン１１、１２により、冷却風はフレ−ム４の軸方向の開口部４１から内部へ取り込まれ、径方向の開口部４２から外部へ排出される。
【００１５】
固定子巻線３１は、固定子鉄心３２のスロットにインシュレータ３４を介して装備されている。また、固定子巻線３１は、図２に示すように、２本のＵ字状の導体セグメント３３を複数組合せて形成されており、反プーリ側の第一コイルエンド３１ａにタ−ン部３３ｃが配置され、プーリ側の第二コイルエンド３１ｂに接合部３３ｅが配置されている。隣接する各々の接合部３３ｅは、コイルエンド３１ｂの先端において円環状に２重に配置されている。
【００１６】
導体セグメント３３は、図３に示すように、平角断面の銅部材３３１に絶縁被膜３３２を持っており、接合部３３ｅは、対向する平面の絶縁被膜３３２が除去され、ここにレーザー光を焦点距離を変えながら照射して、この対向する平面を局部溶接している。導体セグメント３３の先端部の形成は、図４（ａ）に示すように、連続した長い平角銅線をセグメントにカットする時に、先端の切り離しと同時に、接合する時に対向面３３１ａを被膜が無くなる深さにカットして行うことができる。なお、対向する面のカットは、図４（ｂ）のように傾斜角をつけて、接合する時に対向面３３１ｂが先端に向かうに従い開口するようにしてもよい。この場合、レーザー光は対向面の根本から照射されて接合面を局部的に溶着しながら先端へと進むので、溶融部が先端付近では表面張力によってもとの導体セグメントよりも膨らむことなく形成されやすくなる。
【００１７】
以上によれば、接合は局部的な加熱溶着で行われるため、隣りあう接合部３３ｅどうしの距離を短縮させる凸部を接合後の表面に持たないので、接合部間の距離を確保して接合部間の短絡による発電不良を防止できる。また、溶接面以外の絶縁被膜、および接合部近傍の絶縁皮膜の損傷がほとんど無くなるため、接合部の新たな絶縁処理や、近傍の導体セグメント間を離間させるといった加工が不要となり、製造コストを大幅に低減することができる。
【００１８】
なお、周囲に熱影響を及ぼさない局所接合方法であれば、レーザー溶接に限定されるものではなく、ろう付けでもよい。
〔第二実施形態〕
第一実施形態では、図４のように平角銅線をカットして導体セグメントの接合面を形成したが、図５に示すように、平角銅線に湾曲部３３３を形成し、３３３ａ部を除去して導体セグメントを作ってもよい。カットされた面どうしを対向させて接合面とする時、先端部には絶縁被膜が残っているので、溶接後の接合部間の絶縁性をさらに向上させることができる。
【００１９】
〔その他の実施形態〕
上述した実施形態では、固定子鉄心３２の一方の側面側にターン部３３ｃを有するほぼＵ字状の導体セグメント３３を用いたが、このターン部３３ｃで分離した折り返しのない導体セグメント３３００を用い、この導体セグメント３３００の両端部３３０１、３３０２を他の導体セグメントのそれぞれ両端部と接合するようにしてもよい。図６は、折り返しのない導体セグメントの形状を示す斜視図である。
【００２０】
また、上述した実施形態では、接合部をプーリ側のコイルエンドに形成したが、反プーリ側に形成してもよく、同様の効果を得ることができる。
また、所望の出力特性を得るために、固定子のスロットあたりの導体本数を増やす場合、図２に示したセグメント導体の配置を繰り返すことによって接合部間の距離はさらに短くなるので、本願発明の構成は、環境性向上やコスト低減のために、さらに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。
【図２】固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図である。
【図３】接合部の拡大斜視図である。
【図４】接合前の導体セグメントの先端部の形成説明図である。
【図５】第二実施形態の接合前の導体セグメントの先端部の形成説明図である。
【図６】折り返しのない導体セグメントの形状を示す斜視図である。
【図７】従来の固定子の部分的な外観図である。
【符号の説明】
１  車両用交流発電機
２  回転子
３  固定子
４  フレーム
３１ａ  第一コイルエンド
３１ｂ  第二コイルエンド
３２  固定子鉄心
３３  導体セグメント
３３ｅ  接合部
３４  インシュレータ
【図１】
0003709823.tif 000002
【図２】
0003709823.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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