(57)【要約】  本発明は、スロット（１０）を規定するように角度を付けて距離を置いた複数の径方向の歯（８）が延び出る側面（６）を有する環状本体（４）と、複数の導電性ニードル（１５Ａ、１５Ｂ）であって、各導電性ニードルは、エルボーコネクタ（１８）により接続された２つの導電性セグメント（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）を備え、導電性セグメントは、環状本体の側面（６）に平行又は実質的に平行なＮ層を形成するようにスロット（１０）において互いに積層された、複数の導電性ニードル（１５Ａ、１５Ｂ）と、を備えるステータ（２）に関する。各導電性ニードル（１５Ａ、１５Ｂ）は、２つの別個のスロットに存在する導電性セグメントを備え、一の導電性セグメントは層（Ｃｉ）を占めるようにスロットＥに存在するとともに、他の導電性セグメントは層（Ｃｉ＋２）を占めるようにスロットＥ＋Ｐに存在し、Ｐは配向の第１方向において予め定められたピッチである。
2021506219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電気機械用のステータ（２）であって、
複数の径方向の歯（８）が延び出る側面（６）を有する環状本体（４）であって、当該歯は、前記環状本体（４）の第１軸方向端面（１２）及び第２軸方向面（１４）において開口するスロット（１０）を規定するように角度を付けて距離を置いた、環状本体（４）と、
前記スロット内で少なくとも部分的に延びるとともに電気的に相互接続されるように設計された少なくとも複数の導電性ピン（１５Ａ、１５Ｂ）を備えるステータ巻線であって、各導電性ピンは、エルボーコネクタ（１８）により接続された２つの導電性セグメント（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）を備え、前記エルボーコネクタ（１８）は、前記同一ピンの前記導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されるように構成され、前記スロットは、前記環状本体の前記側面（６）に平行又は実質的に平行なＮ層を形成するように互いに積層された複数の導電性セグメントにより満たされる、ステータ巻線と、を備え、
各導電性ピン（１５Ａ、１５Ｂ）は、２つの別個のスロットに存在する導電性セグメントを備え、一の導電性セグメントは第１層（Ｃｉ）を占めるようにスロットＥに存在するとともに、他の導電性セグメントは別の第２層（Ｃｉ＋２）であって、前記第１層から介在層により分離された第２層（Ｃｉ＋２）を占めるようにスロットＥ＋Ｐに存在し、Ｐは配向の第１方向において予め定められたピッチである、
ことを特徴とするステータ（２）。
【請求項２】
前記導電性ピン（１５Ａ、１５Ｂ）の隣接する前記エルボーコネクタ（１８）は、前記第１軸方向端面（１２）と実質的に平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載のステータ（２）。
【請求項３】
一のスロットにおいて前記層（Ｃｉ）を占めるピンの導電性セグメント（１６Ａ、１６Ｃ）の前記自由端部は、前記環状本体（４）の前記第２軸方向面（１４）の付近で、ピッチＰで離間した別のスロットにおける前記層（Ｃｉ＋１）を占める隣接するピンの導電性セグメント（１６Ｂ、１６Ｄ）の前記端部に接続される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステータ（２）。
【請求項４】
第１タイプのピンを備え、エルボーコネクタ（１８）により接続された前記導電性セグメント（１６Ａ、１６Ｃ）が、前記第２軸方向端面（１４）の付近において、それらの導電性セグメントよりも互いに近接する自由端部を有するようになっている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ（２）。
【請求項５】
第２タイプのピンを備え、エルボーコネクタ（１８）により接続された前記導電性セグメント（１６Ｂ、１６Ｄ）が、前記第２軸方向端面（１４）の付近において、それらの導電性セグメントよりも互いに離れた自由端部を有するようになっている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のステータ（２）。
【請求項６】
所定のピッチＰで離間した２つのスロットにおいて、前記中央層のうちの１つを占める導電性セグメント（２１）が、前記環状本体（４）の前記第１軸方向端面（１２）の付近で電源に接続されて、直列に接続された複数の導電性セグメント（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）に相電流が供給され得る、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のステータ（２）。
【請求項７】
少なくとも１つの電気端子ラグ（２４）が、所定のピッチＰで離間した２つのスロットの間に配置され、
前記ラグは、これら２つのスロットのそれぞれにおいて同一層を占める２つの追加の導電性セグメントと、これら２つの追加の導電性セグメントを前記環状本体（４）の前記第１軸方向面（１２）の付近で接続する接続部品（２４０）と、を有する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のステータ（２）。
【請求項８】
前記電気端子ラグ（２４）の前記接続部品（２４０）は、前記導電性ピンの前記エルボーコネクタ（１８）に対して径方向にずれ、これにより、前記電気端子ラグは前記エルボーコネクタを迂回する、
ことを特徴とする請求項７に記載のステータ（２）。
【請求項９】
少なくとも１つの電気接続ラグ（２４）が、所定のピッチＰで離間した２つのスロットの間に配置され、
前記ラグは、これら２つのスロットのそれぞれにおいて異なる層を占める２つの追加の導電性セグメントと、これら２つの追加の導電性セグメントを前記環状本体（４）の前記第１軸方向面（１２）の付近で接続する接続部品（２４０）と、を有する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のステータ（２）。
【請求項１０】
前記電気端子ラグ（２４）は、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されつつ２つの別の層に配置され、少なくとも１つの介在層により互いに分離されるように構成される、
ことを特徴とする請求項９に記載のステータ（２）。
【請求項１１】
前記電気端子ラグ（２４）は、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されつつ２つの別の層に配置され、２つの介在層により互いに分離されるように構成される、
ことを特徴とする請求項１０に記載のステータ（２）。
【請求項１２】
前記電気端子ラグ（２４）は、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されつつ２つの別の層に配置され、少なくとも１つの介在層により互いに分離されるように構成され、
電源に接続された前記導電性セグメント（２１）が、前記介在層を形成する中央層に配置される、
ことを特徴とする請求項６に従属する場合の請求項１０又は１１に記載のステータ（２）。
【請求項１３】
前記電気端子ラグ（２４）は、２つの巻線部の間の直列接続を形成する、
請求項７から１２のいずれか一項に記載のステータ（２）。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のステータ（２）を備える、自動車用の回転電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のオルタネータ、オルタネータ・スタータ、可逆機、電動機等の回転電気機械に関する。より詳細には、本発明は導電性ピンからなる巻線を備えた回転電気機械用のステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電気機械は、ロータと一体形成されたシャフトと、ロータを囲むように配置されたステータと、を備える。ロータとステータとは、磁場を介して相互作用する。この目的のために、例えば、ロータは永久磁石を有し、ステータは電気巻線を有している。或いは、ロータは、永久磁石を有し得る２つの極ホイールにより、又は他の態様により形成されたクローロータであり得る。駆動モードとして知られる第１動作モードによれば、ロータを回転させるように、電気巻線に電流が電子モジュールにより供給されて電気巻線の周りに磁場を生成する。発電モードとして知られる第２動作モードによれば、ロータは、車両の燃焼機関により回転されて、電子モジュールにより給電されるステータの電気巻線の周りに磁場を生成する。
【０００３】
ステータは、ステータの中心を通る軸を中心として回転する部分を形成するシリンダヘッドを備えている。シリンダヘッドは、ステータの中心に径方向に延びる径方向の歯を備えている。歯の周りに電気巻線が形成される。より具体的には、径方向の歯は、ステータの巻線の形成に関与する導電性要素を通過させるスロットを規定している。
【０００４】
ステータの巻線は、例えばニードル装置を使用して同一電線の巻線を各径方向の歯の周りに案内して連続コイルを形成する等の種々の態様で実現され得る。しかしながら、この実施形態は、電線をスロットを介して案内するニードルの通路をパラメータ化することに関して実施が困難である。特に、径方向に連続する２つの径方向の歯の間の角度スペースが、歯に巻き付けられるべきワイヤを保持するニードルが通過するのに不十分である場合、この実施形態は実現可能ではない。
【０００５】
この欠点を改善するために、別の巻線方法は、径方向の歯により規定されたスロットに複数の導電性ピンを挿入し、次いでそれらの端部を電気的に接続して１つの連続した電気回路を形成することからなる。より正確には、各導電性ピンは、２つの導電性セグメントを備える。これらの導電性セグメントは実質的に平行であり、エルボーコネクタにより接続されて「Ｕ」を形成している。導電性セグメントは、ステータの回転軸に実質的に平行であるようにステータの第１軸方向端面の付近で２つの別個のスロットに挿入される。したがって、有利な態様において、上記のニードル装置を用いる必要がない。この操作は、各スロットを同数の導電性セグメントで満たすよう必要な回数だけ繰り返され、これにより、それらのエルボーコネクタがステータの第１軸方向端面の付近に突出する。次いで、ステータの第２軸方向端面を超える導電性セグメントの自由端部が相互接続され、径方向の歯に電流が流れると、それらに沿って磁場を生成する導電性回路が形成される。換言すれば、導電性ピンは、特にそれぞれが電流に対応可能な種々のセットを形成するように接続される。例えば、自動車用オルタネータ・スタータの場合、一般的に巻線に三相電流を供給する３つの異なる経路が存在する。この実施形態によれば、径方向の歯を備えたステータ巻線同士を、先行する代替案と比較してかなり接近させ得る。しかしながら、特に、ステータの同一スロットに存在する各セグメントにおいて電流が同一方向に流れることを確保するために、導電性ピンの間に多くの接続部品を使用しなければならないことがわかっている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、導電性ピンを回転電気機械のステータのスロットに配置して導電性ピンを相互接続する独自の方法を提案することを目的とする。その目標は、例えば、回転電気機器の良好な動作を確保するために導電性ピン間に必要な接続部品の個数を削減することであるが、これに限定されない。
【０００７】
したがって、本発明は、自動車分野における回転電気機械用のステータであって、
複数の径方向の歯が延び出る側面を有する環状本体であって、当該歯は、前記環状本体の第１軸方向端面及び第２軸方向端面において開口するスロットを規定するように角度を付けて距離を置いた、環状本体と、
前記スロット内で少なくとも部分的に延びるとともに電気的に相互接続されるように設計された少なくとも複数の導電性ピンを備えるステータ巻線であって、各導電性ピンは、エルボーコネクタにより接続された２つの導電性セグメントを備え、前記エルボーコネクタは、前記同一ピンの前記導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されるように構成され、前記スロットは、前記環状本体の前記側面に平行又は実質的に平行なＮ層を形成するように互いに積層された複数の導電性セグメントにより満たされる、ステータ巻線と、を備えるステータを提案する。
【０００８】
本発明は、各導電性ピンは、２つの別個のスロットに存在する導電性セグメントを備え、一の導電性セグメントは第１層Ｃｉを占めるようにスロットＥに存在するとともに、他の導電性セグメントは別の第２層Ｃｉ＋２であって、前記第１層から介在層により分離した第２層Ｃｉ＋２を占めるようにスロットＥ＋Ｐに存在し、Ｐは配向の第１方向において予め定められたピッチである、ことを特徴とする。
【０００９】
換言すれば、導電性ピンは、セグメントをそれぞれのスロットに挿入することにより２つの別個のスロットにおいてそれぞれ組み立てられるため、同一の導電性ピンの導電性セグメントは、環状本体の２つの異なるスロットを占める。また、同一ピンの導電性セグメントは、別の層に配置されるとともに、別の導電性ピンの導電性セグメントにより形成された１つの介在層のみにより離間している。本件発明者らは、本実施形態により、電流がステータの各スロットにおいて同一方向に流れることを確保するように導電性セグメント間に必要な接続部品の個数を有利に削減できることを確認した。したがって、これにより、巻線要素の個数を削減することによりシニョンの設置面積を縮小し得るとともに、巻線の製造プロセスが単純化され得る。更に、これにより、電磁損失を削減できる。
【００１０】
本発明の一特徴によれば、隣接する導電性ピンのエルボーコネクタは、第１軸方向端面の付近で実質的に平行である。換言すれば、エルボーコネクタは、互いに交差することなく、第１軸方向端面の付近でシニョンを形成する。したがって、導電性セグメントをスロットに配置できるようにエルボーコネクタを重ねる必要がないため、シニョンの高さが抑えられる。換言すれば、２番目のエルボーコネクタを、１番目のエルボーコネクタとステータの第１軸方向端面との間に通すことを目的として、１番目のエルボーコネクタを持ち上げる必要がない。ここで、「高さ」という用語は、第１軸方向端面に対して実質的に垂直な方向を意味すると理解される。
【００１１】
ステータの歯の周りに巻線を設置することを容易にする場合、ピンを通過する電流の方向がステータの全周に亘ってコヒーレントであることが確保されるように、ピン巻線はピンと電気接続要素との接続を伴うことが理解される。各ピンの配置とこれによるステータ内での位置により、或るスロットから別のスロットに移る際に層のずれが生じる。本発明によれば、ピン同士の接続数を制限することにより各巻線層における電流の流れを促進するように、２つの別個の同心ループに配置された内側ピンと外側ピンとを有するのではなく、互いに重ねられたピンを有することが有利である。
【００１２】
したがって、２つのスロットの間において複数層の同一の導電性ピンの導電性セグメントをずらすことにより、内側ピン及び外側ピンの混合又は重ね合わせが可能となる。また、２つの層のみで同一ピンの導電性セグメントをずらすことにより、ピンを重ねる必要がなくなり、ステータ及びその巻線の軸方向の設置面積が制限され得る。
【００１３】
本発明によれば、異なる番号の層が同一スロットに存在する各導電セグメントに関連付けられることに留意されたい。より正確には、同一スロットにおいて、ステータの周りから中心に向かって増加する番号が、導電性セグメントにより形成される各層に関連付けられる。したがって、本例によれば、番号１が最も外側の導電性セグメント、すなわちステータの側面に最も近い導電性セグメントに関連付けられる。また、番号Ｎが最も内側の導電性セグメント、すなわちステータの側面から最も遠い導電性セグメントに関連付けられる。
【００１４】
一特徴によれば、スロットにおいて層Ｃｉを占めるピンの導電性セグメントの自由端部、すなわち、環状本体の第２軸方向端面の付近に出現する端部が、環状本体の第２軸方向面の付近で、ピッチＰで離間したスロットにおいて層Ｃｉ＋１を占める隣接するピンの導電性セグメントの自由端部に接続される。
【００１５】
一特徴によれば、各スロットは、偶数個の導電性セグメントを備える。特に、各スロットＥは、例えば４に等しいＮ個の層を備え得る。
【００１６】
同一スロットにおいて４つの層のセグメントが積層される場合、以下が重要である。
‐ピンは、その導電性セグメントの一方がスロットＥにおいて第１層を占めるように延びるとともに、その他方の導電性セグメントがスロットＥ＋Ｐにおいて第３層を占めるように延びるよう配置される。或いは、ピンは、その導電性セグメントの一方がスロットＥにおいて第２層を占めるように延びるとともに、その他方の導電性セグメントがスロットＥ＋Ｐにおいて第４層を占めるように延びるよう配置される。
‐スロットＥにおいて第１層を占める導電性セグメントの自由端部、すなわち、環状本体の第２軸方向端面の付近に出現する端部が、スロットＥ＋Ｐにおいて第２層を占める導電性セグメントの端部に接続される。一方で、スロットＥにおいて第３層を占める導電性セグメントの自由端部が、スロットＥ＋Ｐにおいて第４層を占める導電性セグメントの端部に接続される。
【００１７】
一特徴によれば、第１タイプのピンは、エルボーコネクタにより接続された導電性セグメントの自由端部が、第２軸方向端面の付近において、それらの導電性セグメントよりも近接するようになっている。特に、同一スロットに積層された４つの層の導電性セグメントを有する巻線の場合、この第１タイプのピンは、外側セットとして知られる第１セットのピンに相当し得る。当該ピンは、その導電性セグメントのうちの一方が、対応するスロットの外側層に配置されるようにステータに配置される。
【００１８】
一特徴によれば、第２タイプのピンは、エルボーコネクタにより接続された導電性セグメントの自由端部が、第２軸方向端面の付近において、それらの導電性セグメントよりも離れるようになっている。特に、同一スロットに積層された４つの層の導電性セグメントを有する巻線の場合、この第２タイプのピンは、内側セットとして知られる第２セットのピンに相当し得る。当該ピンは、その導電性セグメントのうちの一方が、対応するスロットの内側層に配置されるようにステータに配置される。
【００１９】
換言すれば、ステータの巻線を実現するように少なくとも２つのセットの導電性ピンが使用される。したがって、巻線は、導電性セグメントの自由端部が、各スロットに配置される前記セグメントよりも近接している第１セットの導電性ピンと、導電性セグメントの自由端部が各スロット内の前記セグメントよりも離れた第２セットの導電性ピンと、を備える。第１セットの導電性ピンは、特に外側セットを形成し、この第１セットの各ピンの導電性セグメントは、最初の層の一部を形成するようにスロットに配置される。そして、第２セットの導電性ピンは、内側セットを形成し、この第２セットの各ピンの導電性セグメントは、最後の層の一部を形成するようにスロットに配置される。
【００２０】
スロットが互いに積層された４つの層の導電性セグメントを備える適用例の場合、外側セットは、ピンが第１層及び第３層を占める導電性セグメントを有するようになっており、内側セットは、第２層及び第４層を占める導電性セグメントを有するピンから構成される。
【００２１】
代替的な特徴によれば、第１セットの導電性ピンは、特に内側セットを形成し得る。この第１セットの各ピンの導電性セグメントは、最後の層の一部を形成するようにスロットに配置される。そして、第２セットの導電性ピンは、外側セットを形成し得る。第２セットの各ピンの導電性セグメントは、最初の層の一部を形成するようにスロットに配置される。スロットが互いに積層された４つの層の導電性セグメントを備える適用例の場合、外側セットは、ピンが第１層及び第３層を占める導電性セグメントを有するようになっており、内側セットは、第２層及び第４層を占める導電性セグメントを有するピンから構成される。
【００２２】
一特徴によれば、少なくとも１つの電気端子ラグが、所定のピッチＰで離間した２つのスロットの間に配置される。ラグは、これら２つのスロットのそれぞれにおいて同一層を占める２つの追加の導電性セグメントと、これら２つの追加の導電性セグメントを環状本体の第１軸方向端面の付近で接続する接続部品と、を有する。導電性ピンのこのような配置、すなわち一方で導電性ピンを互いに重ねるとともに他方で第２軸方向端面の付近で交代形態とする配置により、上述の導電性セグメントにより形成された電気経路又は電気回路の連続性を確保し、且つ或るスロットから別のスロットへの交流の配向を確保するために、電気接続部の使用に頼ることが制限され得る。
【００２３】
また、このような接続ラグにより、電源に接続される導電性セグメントを互いに離間させるができる。したがって、接続ツールの通過を簡単にすべく前記導電性セグメント同士の間のスペースを大きくすることにより、前記導電性セグメントと電源との接続ステップを簡単にすることができる。
【００２４】
一特徴によれば、電気端子ラグは、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットにおいて最初の層の付近に配置されるように構成される。
【００２５】
代替的な特徴によれば、電気端子ラグは、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットにおいて最後の層の付近に配置されるように構成される。例えば、１つのスロットが４つの層の導電体を備える場合、その追加の導電性セグメントは、第４層に配置される。
【００２６】
上記２つの代替案と両立する特徴によれば、電気端子ラグの接続部品は、導電性ピンのエルボーコネクタに対して径方向にずれ、これにより、電気端子ラグは前記エルボーコネクタを迂回する。
【００２７】
上記２つの代替案と両立する代替的な実施形態によれば、電気端子ラグは、接続部品がステータの第１軸方向端面の付近に存在するエルボーコネクタの上方を通過するように、構成され得る。
【００２８】
別の代替的な特徴によれば、少なくとも１つの電気接続ラグが、所定のピッチＰで離間した２つのスロットの間に配置される。ラグは、これら２つのスロットのそれぞれにおいて異なる層を占める２つの追加の導電性セグメントと、これら２つの追加の導電性セグメントを環状本体の第１軸方向端面の付近で接続する接続部品と、を有する。
【００２９】
この代替案の特徴によれば、電気端子ラグは、その追加の導電性セグメントが、２つの別個のスロットに配置されつつ２つの連続的な別の層に配置されるように構成される。例えば、１つのスロットが４つの層の導電体を備える場合、その追加の導電性セグメントは、第２及び第３層に配置される。
【００３０】
この代替案の別のバージョンによれば、電気接続ラグは、その追加の導電性セグメントが２つの別個の層に配置されつつ２つの別の層に配置され、少なくとも１つの介在層により分離されるように構成される。例えば、１つのスロットが４つの層の導電体を備える場合、その追加の導電性セグメントは、第１層及び第４層に配置される。
【００３１】
一特徴によれば、所定のピッチＰで離間した２つのスロットにおいて、層のうちの１つを占める導電性セグメントが、環状本体の第１軸方向端面の付近で電源に接続され、これにより、直列に接続された複数の導電性セグメントに相電流が供給され得る。本実施形態では、スロットにおいて同一層を常に占める導電性セグメントに種々の電源を有利に接続することができる。このようにして、電源と導電性要素との接続がより容易に実施される。
【００３２】
一特徴によれば、電源に接続された前記導電性セグメントは、中央層、すなわち、第２層又は第３層、より具体的には第３層に配置される。
【００３３】
一特徴によれば、電気端子ラグは、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されつつ２つの別の層に配置され、少なくとも１つの介在層により分離され、且つ電源に接続された導電性セグメントが介在層を形成する中央層に配置されるように、構成される。ステータのこのような構成により、電源に接続された導電性セグメントの振動に対する耐性が向上し得る。実際に、この構成においては、電源に接続された前記導電性セグメントは、接続ラグにより少なくとも部分的に囲まれているため、振動に対する感度が低い。
【００３４】
例えば、電気端子ラグは、その追加の導電性セグメントが２つの別個のスロットに配置されつつ２つの別の層に配置され、２つの介在層により互いに分離されるように構成される。
【００３５】
代替的な特徴によれば、電源に接続された前記導電性セグメントは、縁をなす層、すなわち第１層又は第４層に配置される。
【００３６】
一特徴によれば、所定のピッチＰで離間した２つのスロットにおいて、層のうちの１つを占める導電性セグメントは、環状本体の第１軸方向端面の付近で相互接続され、所望の結合にしたがって電流の相を接続することができる。
【００３７】
一特徴によれば、結合の実現を可能とする前記接続された導電性セグメントは、中央層、すなわち第２層又は第３層、より具体的には第３層に配置される。
【００３８】
代替的な一特徴によれば、結合の実現を可能とする前記接続された導電性セグメントは、縁をなす層、すなわち第１層又は第４層に配置される。
【００３９】
一特徴によれば、電気端子ラグは、２つの巻線部間に直列接続を形成する。
【００４０】
当然ながら、上記の種々の特徴、代替案、及び実施形態は、それらが互いに矛盾したり排他的であったりしない限り、様々に組み合わせて関連付けられ得る。
【００４１】
また、本発明は、上記のステータを備える自動車用の回転電気機械に関する。回転電気機械は、オルタネータ、又はオルタネータ・スタータ、又は可逆機、又は電動機を形成可能である。
【００４２】
本発明は、添付の概略図面を参照して説明される非限定的な例としての好適な実施形態を述べる以下の説明によって、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、巻線を有するステータであって、本発明の第１実施形態による電気機械の一部を形成するステータの斜視図を示す。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態による電気機械の一部を形成するステータと、これに関連付けられた巻線とを示す。
【図３】図３は、本発明による巻線を実現するために使用される第１タイプの導電性ピンのセットの斜視図を示す。
【図４】図４は、本発明による巻線を実現するために使用される第２タイプの導電性ピンのセットの斜視図を示す。
【図５】図５は、図１に示すステータの一部の斜視図を示す。
【図６】図６は、本発明による回転電気機械のステータ形成部品のスロットを概略的に示し、巻線の一部を形成するように当該スロットにおいて積層された導電性セグメントの連続する層、ここでは４つの層を示す。
【図７】図７は、先行する図面に示すステータのスロットを通る導電性ピンであって、これらの相互接続により、本発明による回転電気機械のステータの巻線の一部が形成され得る導電性ピンの配置を示す概略図である。
【図８】図８は、別の斜視角度による図１のステータを示し、特に巻線の形成に関与する導電性ピンの自由端部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
要約すると、本発明は、導電性ピンを回転電気機械のステータのスロットに配置して導電性ピンを相互接続する独自の方法を提案することを目的とする。その目標は、例えば、回転電気機器の良好な動作を確保するために導電性ピン間に必要な接続部品の個数を削減することであるが、これに限定されない。
【００４５】
図１及び図２は、自動車用のオルタネータ、又はオルタネータ・スタータ、又は可逆機、又は電動機を形成するように構成された回転電気機械用のステータ２を示す。特に、ステータは、回転軸Ａを中心として回転するシリンダヘッドを形成する環状本体４を備えている。
【００４６】
この回転軸は、本例においてステータ２の内部で回転するように設計された図示しないロータの回転軸と実質的に一致している。
【００４７】
環状本体４は、ステータの内部を向いてシリンダヘッドの内壁を規定する側面６（特に図２、図５及び図６に見える）を備えている。また、環状本体４は、側面６から突出してステータの中心方向に延びる複数の径方向の歯８を備えている。径方向の歯８は、それらの間に連続する空間が配置された状態で、環状本体の円周に角度を付けて規則的に分散配置され、これにより、ステータの環状本体の円周に連続して延びるスロット１０が規定されている。各スロットは、２つの連続する径方向の歯８により規定されている。
【００４８】
軸方向、すなわちステータの回転軸Ａに平行な方向に沿って、スロット１０は、環状本体の第１軸方向端面１２及び第２軸方向端面１４に亘って開口している。換言すれば、スロット１０は、軸方向に環状本体４を横切ってステータの対向する軸方向端面に到達している。「軸方向端面」という用語は、側面６及びステータの回転軸Ａに対して垂直又は実質的に垂直な面を意味すると理解される。
【００４９】
本例によれば、径方向の歯８は、側面６に分散配置された９６個のスロットを規定している。以下に説明するように、これらのスロットは、ステータ巻線を支持するように配置されていることが理解される。或いは、異なる個数のスロット、例えば、８４個、７２個、６０個、４８個のスロットが使用され得る。この個数は、機械の用途、ステータの直径、及びロータの極数によって決まることを理解されたい。
【００５０】
巻線は、導電性ピン１５Ａ及び１５Ｂの複数のセットから形成される。これらのセットを図３及び４にそれぞれ示す。一方又は他方のセットを形成するのに適した各導電性ピンは、スロット内で軸方向に延びるとともに、この目的のために互いに実質的に平行な２つの導電性セグメント１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを備えている。図示例において、特に図６の概略図に示すように、導電性セグメントは、実質的に長方形の断面を有することにより、スロット内での積層が容易となっている。なお、図３に示す第１セットのピン、並びに図４に示す第２セットのピンについて、導電性セグメントは、電気的連続性を確保するように同じく導電性であるエルボーコネクタ１８によって相互接続されている。これらの導電性セグメント１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、図６に示すように、Ｎ層Ｃｉの積層体を形成するようにステータ２のスロット１０内で重ね合わされている。これらのＮ層は各スロットに存在するため、ステータの円周に、環状本体の側面６と実質的に同軸の層が形成されることが理解される。
【００５１】
例示的な実施形態によれば、これら４つの巻線層は、スロット１０内での積層順序に従ってＣ１乃至Ｃ４までナンバリングされている。第１層Ｃ１は、外側層に対応する。第２層Ｃ２は、第１層Ｃ１に直接隣接する外側中央層に対応する。第３層Ｃ３は、第２層Ｃ２に直接隣接する内側中央層に対応する。第４層Ｃ４は、内側層に対応する。したがって、第１層Ｃ１は、ステータの環状本体４に最も近い導電性セグメントにより占められている。当然ながら、本発明は単一の実施形態に限定されず、より多数の導電性セグメント、例えば６個、８個又は１０個の導電体が各スロット１０に積層され得る。
【００５２】
第１セット又は第２セットのピンを形成する導電性ピンは、エルボーコネクタ１８の反対側の導電性セグメントの自由端部により特徴付けられる。
【００５３】
第１セットのピンを形成する導電性ピン１５Ａは、互いに接近するように湾曲している導電性セグメントの２つの自由端部１７Ａにより特徴付けられる。
【００５４】
より具体的には、導電性セグメントの自由端部１７Ａは、互いに重なり合うように折り畳まれている。
【００５５】
第２セットのピンを形成する導電性ピン１５Ｂは、互いに分岐するように湾曲している導電性セグメントの２つの自由端部１７Ｂにより特徴付けられる。同一ピンの導電性セグメントの２つの自由端部間の間隔は、スロットに配置される２つの導電性セグメントの直線部分間の間隔より大きい。より具体的には、同一ピンの導電性セグメントは、スロットＥ及びスロットＥ＋Ｐにそれぞれ挿入されるようにピッチＰで間隔を置き、これらの導電性セグメントの自由端部は、ピッチ２Ｐで間隔を置いている。
【００５６】
特に図１と図２及び図７に示すように、各導電性ピン１５Ａ及び１５Ｂは、一方でその導電性セグメントがピッチＰで離間した２つの別個のスロットＥ及びＥ＋Ｐに延びるように、且つ、各エルボーコネクタ１８が第１軸方向端面１２の付近に配置される一方で、巻線における或るピンから別のピンへの電気的連続性を確保するように自由端部１７Ａ及び１７Ｂが第２軸方向端面１４の付近に配置されるとともに相互接続されるように、配置されている。以下で特に図７を参照して説明するように、第１層Ｃ１に配置された導電セグメント１６Ａの自由端部と、第２層Ｃ２に配置された導電性セグメント１６Ｂの自由端部とが相互接続されている。また、第３層Ｃ３に配置された導電性セグメント１６Ｃの自由端部と、第４層Ｃ４に配置された導電性セグメント１６Ｄの自由端部とが相互接続されている。
【００５７】
２つのセットのピンが、外側セットとして知られる第１セットと、内側セットとして知られる第２セットとを形成している。外側セットは、第１外側層を形成するように導電性セグメントがスロットに配置されたピンを含む。内側セットは、第４内側層を形成するように導電性セグメントがスロットに配置されたピンを含む。
【００５８】
２つのセットのピンは、互いに重ねられている。すなわち、外側セットのピンの導電性セグメントのうちの一方が、スロットにおいて、内側セットのピンの導電性セグメントのうちの一方より内側に配置されている。より具体的には、外側として知られる第１セットに属する導電性ピン１５Ａは、スロットＥにおいて第１層Ｃ１を占める導電性セグメント１６Ａと、スロットＥ＋Ｐにおいて第３層Ｃ３を占める導電性セグメント１６Ｃとを有するようにステータに配置されている。そして、外側として知られる第２セットに属する導電性ピン１５Ｂは、スロットＥにおいて第２層Ｃ２を占める導電性セグメント１６Ｂと、スロットＥ＋Ｐにおいて第４層Ｃ４を占める導電性セグメント１６Ｄとを有するようにステータに配置されている。換言すれば、同一の導電性ピンの導電性セグメントが、スロット毎に２つの層が径方向にずれた状態で、又は換言すればこの同一ピンの導電性セグメントが占める２つの層の間に中間層を介在させた状態で、別個のスロットを占めるように、導電性ピンは配置されている。この径方向のずれは、他方のセットの導電性ピンに属する導電性セグメントの介在に対応する。以下で説明するこの特殊な巻線配置、並びに図１及び図２に示すようなステータ２の第１軸方向端面１２付近でエルボーコネクタ１８を隣接するエルボーコネクタが互いに実質的に平行であるように整列させることから、特に有利な電気接続が得られる。
【００５９】
以下に特に図７を参照して、ピンがどのように相互接続されてステータの巻線を形成するか、特に、通電時に径方向の歯に沿って磁場を生成する又は受ける連続的な電気回路又は導電経路を形成するように、どのようにステータ２の第２軸方向端面１４の付近で或る導電性ピンの自由端部１７と別の導電性ピンの別の自由端部とが互いに接続されるかを説明する。
【００６０】
まず、ステータ２の第１軸方向端面１２付近におけるエルボーコネクタ１８の配置は、導電性ピンが互いに重ならないようになっているため、高さが低いシニョン２０が形成され得ることに留意されたい。「高さ」という用語は、法線方向、又は第１軸方向端面１２の略付近、すなわち回転軸Ａに平行な方向を意味すると理解される。
【００６１】
各エルボーコネクタ１８は、単一の導電体により形成することができるため、同一ピンのエルボーコネクタ、２つの導電性セグメント、及び２つの自由端部は、特にＵ字形状に延びる１つの導電体によってのみ形成される。或いは、各エルボーコネクタ１８は、互いに接続された２つの端部により形成され得る。したがって、同一ピンのエルボーコネクタ、２つの導電性セグメント、及び２つの自由端部は、互いに接続された２つの導電性バーにより形成される。
【００６２】
追加の電気接続要素も設けられる。この目的は、電気回路を閉鎖すること、及び巻線に電流を適切に通流させること、特に、一方で、電流が同一スロットに配置された各導電性セグメントにおいて同一方向に流れ、他方で、一般的に電流が或るスロットで一方向に流れるとともにピッチＰ及び−Ｐで間隔を置いたスロットにおいて反対方向に流れるようにすることである。
【００６３】
これらの追加構成要素は、特に電気端子ラグ２４を含む。電気端子ラグ２４は、ステータの第１軸方向端面１２の側に配置された接続部品２４０と、それぞれがスロットに配置された２つの追加導電性セグメントとから構成される。これにより、接続部品は、上記のピンのエルボーコネクタと同等の態様で接続する。これらの追加構成要素は、それらが備える導電性セグメントが、２つのスロットのそれぞれにおける同一層、より具体的には、図示例において第１層Ｃ１を占めるという点において特殊である。
【００６４】
特に図１、図２及び図５に示すように、第１層Ｃ１における追加の導電性セグメントの当該位置により、接続部品２４０はステータの径方向外側にずれた状態となり、接続部品は導電性ピンのエルボーコネクタを迂回することができる。すなわち、回転電気機械の軸方向寸法に不利益がもたらされず、且つステータに対するロータの動作が妨げられない。
【００６５】
本発明の文脈を離れることなく、接続部品が対応する導電性ピンのエルボーコネクタ上に配置されるように、特に、導電性ピンを重ねること及びこれによる内側として知られるピンと外側として知られるピンとの混合により可能とされるこの電気接続ラグの位置が第１層Ｃ１にあることを前提として、設置面積の制約が軸方向寸法に対するよりも径方向寸法に対して大きくなるように、選択可能であることが理解される。これにより、接続部品及びこれから生じる設置面積の配向を、この巻線が設置される回転電気機械に応じて選択することが可能になる。
【００６６】
このようにして、図１に示すように、ステータと、互いに重ねられたピンから構成された対応する巻線とからなる第１実施形態は、電気接続ラグ２４が、エルボーコネクタ１８により形成されたシニョン２０を軸方向に超えないようになっているため、例えば自動車用回転電気機械のステータの長手方向設置面積が制限される。一方、図２に示すように、第２実施形態は、電気端子ラグ２４がエルボーコネクタ１８を超えてこれを通過するようになっている。この目的は、特に出力の小さい回転電気機械においてステータの径方向設置面積を制限することである。このような出力の小さい機械においては、ピンの最小軸方向寸法によりこのように軸方向に超えることが許容される。
【００６７】
換言すれば、電気端子ラグ２４は、同一層、本例において外側として知られる第１層付近でピッチＰで離間したスロットの一部を形成するように互いに距離を置いた２つの導電性セグメントを備えた別のタイプの導電性ピンに相当する。この電気接続ラグ２４は、第１セットに属する２つの導電性ピン１５Ａの導電性セグメント１６Ａに代わるように、巻線の周辺層付近に配置される。
【００６８】
図示しない別の実施形態において、これらの追加の導電性セグメントは、第４層Ｃ４を占めることができる。上述の第１実施形態及び第２実施形態は、前記セグメントが第４層Ｃ４に配置される場合にも同様に適用可能である。
【００６９】
図示しない別の代替実施形態において、これらの追加の導電性セグメントは、第２層Ｃ２及び第３層Ｃ３等の別個の層を占めることができる。この場合、電気接続ラグの接続部品は、他の導電性ピンのエルボーコネクタ同士の間に周方向に挿入される。
【００７０】
図示しない更に別の代替実施形態において、これらの追加の導電性セグメントは、第１層Ｃ１及び第４層Ｃ４等の別個の層を占めることができる。この場合、電気接続ラグの接続部品は、他の導電性ピンの特定のエルボーコネクタの上部まで軸方向に部分的に延びる。
【００７１】
相電流入力部及び出力部を形成する導電性要素２１が、電気端子ラグ２４がその所定位置に配置されていない場合に導電性ピンセグメントにより占められ得るスロットの第３層に配置される。換言すれば、スロットＥにおいて第１層Ｃ１を占める電気端子ラグの各追加導電性セグメントに対して、ピッチＰで距離を置いたスロットＥ＋Ｐの第３層Ｃ３を占めるように導電性セグメントが設けられる。
【００７２】
一対の導電性セグメント２１が各電気接続ラグ２４に関連付けられ、特に図２に示すように、６対のこれら導電性セグメント２１が軸方向に延長されて、図７に概略的に示される電源２２により第１相電流が供給される相電流入力部及び出力部２１１、２１２を形成していることが理解される。これらの相電流入力部及び出力部は、本発明によれば、第３層Ｃ３の付近でスロットに係合するように構成されている。より正確には、電気連結を得るように、これらの相電流入力部及び出力部の半分は、電源２２に直接的に又は相互接続デバイスを介して接続され、残りの半分は、別の相電流の入力部及び出力部に直接的に又は相互接続デバイスを介して接続されている。
【００７３】
或いは、電気端子ラグの追加の各導電性セグメントがスロットＥにおいて第４層Ｃ４を占める場合、ピッチＰで距離を置いたスロットＥ＋Ｐにおいて第２層Ｃ２を占めるように導電性セグメント２４が設けられる。
【００７４】
また或いは、電気端子ラグの追加の各導電性セグメントがスロットＥにおいて第２層Ｃ２及び第３層Ｃ３を占める場合、ピッチＰで距離を置いたスロットＥ＋Ｐにおいて第１層Ｃ１及び第４層Ｃ４を占めるように導電性セグメントが設けられる。
【００７５】
更に或いは、電気端子ラグの追加の各導電性セグメントがスロットＥにおいて第１層Ｃ１又は第４層Ｃ４を占める場合、ピッチＰで距離を置いたスロットＥ＋Ｐにおいて第２層Ｃ２及び第３層Ｃ３を占めるように導電性セグメントが設けられる。上記に沿って重ねられた導電性ピンの接続により形成された巻線部の概略図を図７に示す。理解を簡単にするために、ステータの他のスロットも導電性セグメントの積層体を同様に備える完全な巻線を実現するために当業者が以下のことを困難なく理解できるということを前提に、スロット及びピンのセットの個数を制限した。本例によれば、ステータ２は、９６個のスロットを備え、各スロットは４つの積層された導電性セグメントを含んでいる。当業者には、図７の例は、電気接続ラグの追加の導電性セグメントがスロットＥにおいて第１層Ｃ１を占め、相電流入力部及び出力部を形成する導電性セグメントが第３層Ｃ３を占める事例を示すが、これは上記の他の例示的な実施形態にも同様に適用されることを理解するであろう。
【００７６】
より正確には、図７に示す電気回路について、電流が巻線に相電流入力部２１１を介して導入される。この流れを、ナンバリングされた矢印Ｆｉを用いてより詳しく説明する。これらの矢印は、電流が、積層されたセグメントにおいて、所与のスロットについて同一方向に流れ、ピッチＰ又は−Ｐで距離を置いたスロットについて反対方向に流れることを示す。
【００７７】
スロットＥ＋Ｐは、配向の第１方向において所定のピッチＰを置いてスロットＥから離れていることに留意されたい。本例によれば、ピッチＰは、スロットＥとスロットＥ＋Ｐとの間の５つのスロットの介在に対応し、配向の第１方向は時計の針と反対方向である。
【００７８】
電流は、相電流入力部２１１の延長にあるスロットＥに配置された導電性セグメント２１を流れる（Ｆ１矢印）。このスロットＥにおいて第３層Ｃ３の一部を形成するように配置された導電性セグメント２１は、第２軸方向端面１４の側でその自由端部において、これが当該層で代わる外側として知られるピンの導電性セグメント１６Ｃの形状と同様の折り畳まれた形状を有する。
【００７９】
この導電性セグメント２１の自由端部は、ステータの第２軸方向端面１４の付近で、スロットＥ−Ｐにおいて第４層Ｃ４を占める導電性セグメント１６Ｄの自由端部１７Ｂに接続されている。図８に、これらの導電性セグメント２１、１６Ｄの並んで配置された２つの自由端部をより具体的に示す。これら２つの自由端部は、接点１９Ｂの付近で電気的に接続されている。これにより、Ｆ２矢印で示されるように、電流は、スロットＥ−Ｐの第４層Ｃ４において第２軸方向端面１４から第１軸方向端面１２に流れるようになる。
【００８０】
スロットＥ−Ｐにおいて第４層Ｃ４を占める導電性セグメント１６Ｄは、上記のような内側セットとして知られる第２セットのピンに属する導電性ピン１５Ｂの一部を形成するため、この導電性セグメントは、ステータの第１軸方向端面１２の付近で、エルボーコネクタ１８を介して、スペースＰで離間したスロット内の第２層Ｃ２を占める導電性セグメント１６Ｂに、配向の第１方向とは反対方向において延長される。
【００８１】
所与の相について、ピンはステータの全周に亘って連続的に重ねられていることが理解される。図７の理解を簡単にするように、本図７のスロットＥ＋２Ｐ付近で水平方向に配置された実線を考慮することで、電流がステータを実質的に回転させることについての上記の説明を再度参照されたい。
【００８２】
この段階において、電流は、Ｆ３矢印で示されるように、スロットＥ＋２Ｐの第２層Ｃ２において、第１軸方向端面１２から第２軸方向端面１４に流れる。
【００８３】
図７に示すように、導電性セグメント１６の自由端部１７Ａ及び１７Ｂは、電流が前記セグメントを通過して各スロットにおいて同一方向に流れることを許容するように、ステータの第２軸方向端面１４の付近で相互接続されている。電流の方向は、導電性ピンをまたぐ矢印により示されている。
【００８４】
次いで、巻線は、スロットＥ＋２Ｐにおいて第２層Ｃ２を占める導電性セグメント１６Ｂの端部を、スロットＥ＋Ｐにおいて第１層Ｃ１を占める導電性セグメント１６Ａの端部に接続することにより連続する。これらの導電性セグメントの自由端部は、図８に示すように並んで配置されるとともに、接点１９Ａにより第２軸方向端面１４の付近で電気的に接続されている。
【００８５】
この段階において、電流は、Ｆ４矢印で示されるように、スロットＥ＋Ｐの第１層Ｃ１において、第２軸方向端面１４から第１軸方向端面１２に流れる。
【００８６】
スロットＥ＋Ｐにおいて第１層Ｃ１を占める導電性セグメント１６Ａは、上記のような外側セットとして知られる第１セットのピンに属する導電性ピン１５Ａの一部を形成するため、この導電性セグメントは、ステータの第１軸方向端面１２の付近で、エルボーコネクタ１８を介して、スペースＰを空けて離間したスロット内の第３層Ｃ３を占める導電性セグメント１６Ｃに、配向の第１方向において延長される。
【００８７】
これは、Ｆ５矢印で示すように、スロットＥ＋２Ｐの第３層Ｃ３において、電流が第１軸方向端面１２から第２軸方向端面１４に流れることを意味する。
【００８８】
上記のように、スロットＥ＋２Ｐにおいて、第２層Ｃ２及び第３層Ｃ３を流れる電流は、両者とも同一方向に流れることに留意されたい。
【００８９】
上述のように、巻線は、導電性ピンの一部を形成するエルボーコネクタの側において、第１層Ｃ１の導電性セグメントから第３層Ｃ３、及び第４層Ｃ４から第２層Ｃ２を通り、そして、第２軸方向端部１４の付近では、電気ブリッジ、特に溶接により第２層Ｃ２から第１層Ｃ１、及び第３層Ｃ３から第４層Ｃ４を通ることにより連続し、電流は、各スロット内で同一方向に流れる。
【００９０】
図示例において、Ｆｉ矢印の方向において、スロットＥの第２層Ｃ２において、電力が第１軸方向端面１２から第２軸方向端面１４に伝達された後に、外側セットとして知られる第１セットのピンに属する導電性ピン１５Ａから上述の電気接続ラグ２４に電力が伝達される。これは、電力が、スロットＥ−Ｐの第１層Ｃ１及びスロットＥの第１層において、一方向（Ｆｉ＋１）に、次いで他方向（Ｆｉ＋２）に連続的に伝達されることを意味する。次いで、上述のように、電流は、或る導電性ピンから別のピンに、導電性セグメントが相電流出力部１２２に接続されている第３層付近のスロットＥ＋Ｐに通流するまで流れる。
【００９１】
上述のように、上記の種々の導電性セグメント間の接続は、当該ステータの種々のスロットにおける導電性セグメントの同一の配置を形成するように、ステータの全周に亘って再現される。
【００９２】
上記の説明により、ここではステータのスロットに積層された導電性セグメントの４つの層を有する巻線の場合に、それぞれが層Ｃｉ及びＣｉ＋２に各々配置された導電性セグメントを有する、本発明による重ねられたピンを有することへの関心を簡単に理解できる。このような配置は、特に、ピンに付随する要素、すなわち一方の層から他方の層への接続部、及び電気端子ラグを削減することにより、セットの電気的接続を単純化させ得る。
【００９３】
当該説明は、三相二重機械の例を使用してなされたが、本発明は、三相機械等の他のタイプの機械にも適用される。
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【国際調査報告】
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