(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転周方向に沿って交互にＮＳ極の複数の爪状磁極を有する回転子に対向して配置され、複数のスロットを持つ固定子鉄心と前記スロットに装備された多相固定子巻線とを有する、車両用回転電機の固定子の製造方法において、
前記多相固定子巻線は、
各相の巻線は、１本の連続線からなり、
前記回転子のＮＳ磁極ピッチに対応して離間した直線部を持ち、隣接する径方向位置にある前記直線部を直列接続するターン部を持つ波巻きを各相同時に製作する工程と、
前記直線部の一定区間を前記回転子のＮＳ磁極ピッチに対応した周方向距離だけ斜行させ、前記斜行部の中央で反転曲げする工程とにより形成され、
前記多相固定子巻線の直線部の間隔を狭くし、円筒外径寸法を小さくし、前記スロットの内周開口部から挿入して、スロット内に多相固定子巻線を配置することを特徴とする車両用回転電機の固定子の製造方法。
【請求項２】
回転周方向に沿って交互にＮＳ極の複数の爪状磁極を有する回転子に対向して配置され、複数のスロットを持つ固定子鉄心と前記スロットに装備された多相固定子巻線とを有する、車両用回転電機の固定子の製造方法において、
前記多相固定子巻線は、
各相の巻線は、連続線によって直線部とターン部により、略円筒状に波巻が形成され、かつ径方向に外層と内層を持ち、ターン部の先端部において外層と内層を入れ替えるようにひねられ、回転子のＮＳ磁極ピッチだけ離れたスロットに対応する位置にある直線部につながり、さらに巻始めの端部から１周したところで、ひねりのないターン部を介して反転され、１周目と同様に２周目が形成され、巻終わり端部に至る工程と、
前記直線部の一定区間を前記回転子のＮＳ磁極ピッチに対応した周方向距離だけ斜行させ、前記斜行部の中央で反転曲げする工程とにより形成されることを特徴とする車両用回転電機の固定子の製造方法。
【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発電機などの回転電機の固定子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−１６４５０６号公報には、複数の導体セグメントを用いて重ね巻の固定子巻線を形成し、特異なセグメントの数を低減し、巻線工程を容易にすることにより、製造コストの低減を可能とする車両用交流発電機の固定子が示されている。
【０００３】
一方、エンジンルーム内はカーシャンプーや塩水などの電解液や異物の飛来があり、これらに対して発電性能の信頼性確保のために、耐環境性の向上が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−１６４５０６号公報に示されている構造では、確かに導体セグメントの種類を少なくすることはできるが、複数の導体セグメントを溶接などにより接合する箇所が多いので接合の工数も多くかかる。また、導体セグメントの絶縁皮膜は接合部において無くなるとともに、接合部近辺の絶縁皮膜も接合時の熱による劣化を生じるので、耐環境性の確保のためには、接合の後、接合部およびその周辺の絶縁処理が別途必要である。以上により、期待通りの製造コストの低減は達成できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、車両用回転電機において、信頼性向上、およびコスト低減を目的とする。
【０００６】
【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、回転周方向に沿って交互にＮＳ極の複数の爪状磁極を有する回転子に対向して配置され、複数のスロットを持つ固定子鉄心と前記スロットに装備された多相固定子巻線とを有する、車両用回転電機の固定子の製造方法において、前記多相固定子巻線は、各相の巻線は、１本の連続線からなり、前記回転子のＮＳ磁極ピッチに対応して離間した直線部を持ち、隣接する径方向位置にある前記直線部を直列接続するターン部を持つ波巻きを各相同時に製作する工程と、前記直線部の一定区間を前記回転子のＮＳ磁極ピッチに対応した周方向距離だけ斜行させ、前記斜行部の中央で反転曲げする工程とにより形成され、
前記多相固定子巻線の直線部の間隔を狭くし、円筒外径寸法を小さくし、前記スロットの内周開口部から挿入して、スロット内に多相固定子巻線を配置することを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、回転周方向に沿って交互にＮＳ極の複数の爪状磁極を有する回転子に対向して配置され、複数のスロットを持つ固定子鉄心と前記スロットに装備された多相固定子巻線とを有する、車両用回転電機の固定子の製造方法において、前記多相固定子巻線は、各相の巻線は、連続線によって直線部とターン部により、略円筒状に波巻が形成され、かつ径方向に外層と内層を持ち、ターン部の先端部において外層と内層を入れ替えるようにひねられ、回転子のＮＳ磁極ピッチだけ離れたスロットに対応する位置にある直線部につながり、さらに巻始めの端部から１周したところで、ひねりのないターン部を介して反転され、１周目と同様に２周目が形成され、巻終わり端部に至る工程と、前記直線部の一定区間を前記回転子のＮＳ磁極ピッチに対応した周方向距離だけ斜行させ、前記斜行部の中央で反転曲げする工程とにより形成されることを特徴としている。
【００１３】
これにより、コイルエンドでの各相の巻線の干渉を防止して巻線間の絶縁性を向上させるとともに、連続線を使用することにより接合部を不要とすることができるので信頼性を確保し、製造コストを大幅に低減できる。また、要求出力に対応するスロット内本数の変更にも、反転曲げ回数の変更により容易に対応できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用回転電機の固定子を、特に交流発電機の固定子での実施例を説明する。
【００１５】
〔第一実施形態〕
図１から図６はこの発明の第一実施形態を示したもので、図１は本案の車両用交流発電機の半断面図、図２は巻線成形の第１段階を１相（Ｘ相）のみ取り出した部分斜視図、図３は図２の巻線仕様図、図４は巻線成形の第２段階を示す巻線仕様図、図５は巻線成形の第２段階を示す巻線仕様図、図６は固定子の部分断面図である。
【００１６】
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が取り出される。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。
【００１７】
固定子巻線３１は、図６に示すように、固定子鉄心３２のスロット３５内において、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の回路は、３相巻線を星形結線、もしくは三角結線して形成される。以下、Ｘ相の巻線のみを抜き出して、説明する。
【００１８】
図２、図３に示すように、Ｘ相の巻線は、第１段階の成形において、連続線によって直線部３１１aとターン部３１２a、３１２ｂにより、略円筒状に波巻きが形成されている。この時、 径方向に外層３１ａ１と内層３１ａ２を持ち、ターン部３１２a、３１２ｂの先端部３１２ｃにおいて外層３１ａ１と内層３１ａ２を入れ替えるようにひねられ、回転子２のＮＳ磁極ピッチだけ離れたスロット３５に対応する位置にある直線部３１１aにつながる。このようにして巻始めの端部３１２０から１周したところで、ひねりのないターン部３１２ｄを介して反転され、１周目と同様に２周目が形成され、巻終わり端部３１２１に至る。図３の巻線仕様図において、実線が外層３１ａ１、破線が内層３１ａ２である。
【００１９】
次に、第２段階の成形においては、図４に示す様に、直線部３１１a内に斜行部３１１ｋを形成する。斜行部３１１ｋの中央は直線部３１１aの中央と一致しており、斜行部３１１ｋの周方向ピッチは回転子のＮＳ磁極ピッチ（図４では３スロットピッチ）に対応している。なお、ターン部３１２ａと斜行部３１１ｋとの間、及びターン部３１２ｂと斜行部３１１ｋとの間に形成される直線部の長さは固定子鉄心３２の軸方向長さに対応して設定される。
【００２０】
その後、第３段階の成形においては、図５に示す様に、斜行部３１１ｋの中央で軸方向に反転して曲げる。これにより、スロットに収納される直線部３１２ｘと、同軸で隣接するターン部３１２ａ、３１２ｂを多重環状（本実施形態では２重環状）として持つコイルエンド３１２ｙと、第２段階の成形での反転部に対応して小ターン部を大ターン部が取り囲む複合ターン部としての２重ターン部となるコイルエンド３１２ｚが形成される。図５において、実線は最外層３１ｂ１、破線は中外層３１ｂ２、２点鎖線は中内層３１ｂ３、１点鎖線は最内層３１ｂ４を示しており、図６に示すように、スロットあたり４本の巻線が形成される。
【００２１】
同様にして、第１段階の巻線成形から、Ｘ相と電気角が１２０度づつずれた位置にＹ相、Ｚ相の巻線を配置し、第３段階の巻線成形まで３相分を同時に成形する。これにより、３相巻線を形成する。
【００２２】
この円筒状の３相巻線３１の固定子鉄心３２への収納は以下の要領で行う。まず、３相巻線３１に外周側から力を加えると、直線部の間隔が狭まり、円筒外径寸法を小さくできる。よって、この外径寸法を固定子鉄心３２の内周よりも小さくして固定子鉄心３２の内側に３相巻線３１を配置し、外周側からの力をゆるめることによって、スプリングバック効果により、スロット内に３相巻線３１の直線部を収納する。なお、３相巻線３１を収納する時には、スロット開口部は広く、図６に示すように、収納後に固定子鉄心３２の磁極歯３２１の先端部３２２を、スロット３５の開口部が狭くなるように塑性変形させ、３相巻線３１をスロット３５内に保持する。
【００２３】
以上の実施形態によれば、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相の各位相の巻線はコイルエンドにおいて干渉しないので、干渉による絶縁不良を防止できる。また、各位相の巻線を連続線で形成しているので、セグメント導体を用いる場合に比べ、各セグメントの接合や、その後工程としての絶縁処理を無くすことができ、さらに、接合部近傍の巻線の絶縁被膜の劣化も無い。また、あらかじめ波巻きを形成した巻線に斜行部を軸方向中央部に設け、反転折り曲げする工程により、スロットあたり４本の巻線を簡便形成できる。以上により、信頼性を確保しつつ、コスト低減を達成することができる。
【００２４】
〔その他の実施形態〕
第一実施形態では、１回の反転曲げによりスロットに４本の巻線を収納したが、要求出力に応じて初期の波巻きの直線部長さを長くし、反転折り曲げ回数を増やすこともできる。例えば、２回の反転曲げを行うように斜行部を設定することにより、スロットあたり６本の巻線とすることができる。この場合も、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、図７の模式図に示すように、隣接層どうしのターン部と多重ターン部とが、両側のコイルエンドにおいて、それぞれ２重円環状に形成される。
【００２５】
また、第一実施形態では、出力端部を２重円環側のコイルエンドから取り出しているが、第１段階での波巻き成形時に、端部を直線部の中央から引き出すことにより、第３段階での反転曲げ後、出力端部が多重ターン部側のコイルエンドから取り出すようにしても、同様の効果を得る。
【００２６】
また、第一実施形態では、スロット開口部を巻線収納後に、磁極歯先端部を塑性変形させて巻線を保持したが、図２における１本の太線を、複数の細線の集合体としても良い。これにより、導体断面形状に柔軟性を持たせることができ、塑性変形をすることなく、狭いスロット開口部から巻線を入れることができるので、加工工数を低減できる。
【００２７】
また、３相以上の多相としてもよい。さらに、スロット数も３６個ではなく、回転子の磁極数や、位相数などに応じ、変更してよい。
【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半断面図である。
【図２】第一実施形態の固定子の３相巻線のＸ相の部分斜視図である。
【図３】第一実施形態の固定子の巻線成形の第１段階でのＸ相の巻線仕様図である。
【図４】第一実施形態の固定子の巻線成形の第２段階でのＸ相の巻線仕様図である。
【図５】第一実施形態の固定子の巻線成形の第３段階でのＸ相の巻線仕様図である。
【図６】第一実施形態の固定子の部分断面図である。
【図７】他の実施形態の固定子の模式図である。
【符号の説明】
１…車両用交流発電機、２…回転子、３…固定子、３１…固定子巻線、
３１１ａ…直線部、３１２ａ、３１２ｂ …ターン部、３１２ｃ…先端部、
３１１ｋ…斜行部、３１２ｙ、３１２ｚ …コイルエンド、３２…固定子鉄心。
【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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