(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磁極が形成され軸方向両端部の少なくとも一方にファンを持つ回転子と、前記回転子と対向配置された固定子と、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、
前記固定子は、複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記スロットに収納される複数の導体セグメントとを有し、
前記導体セグメントは、それぞれが前記回転子の前記ＮＳ磁極ピッチに対応して離間した前記スロット内に収納される直線部と、前記直線部を前記スロットの外部にて連結する斜行部とを有し、
前記スロット内において、互いに周方向に隣接する複数の前記直線部のそれぞれにつながる前記斜行部を同じ周方向に傾斜させるとともに、回転軸方向に沿ってこれらの斜行部を互いに離間して配置すると共に、
同じ周方向に傾斜した前記複数の斜行部は、前記固定子鉄心の端面から回転軸方向に沿って異なる高さにおいて、対応する前記直線部とつながっており、かつ
前記複数の斜行部の先端側が互いに周方向に隙間を有していることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記導体セグメントは、前記スロット内に位置する複数の前記直線部のそれぞれが前記スロットの形状に沿ったほぼ矩形の断面形状を有すると共に、
前記導体セグメントは、２本の直線部を有するほぼＵ字状導体であり、前記固定子鉄心の一方の端面側に前記Ｕ字状導体のターン部が配置され、他方の端面側に前記Ｕ字状導体の端部が配置されており、
前記ＮＳ磁極ピッチに対応して離間した２つの前記スロットに収容された２本の前記導体セグメントの前記端部を接合し、かつ
これら複数の接合された端部は、固定子の回転軸方向から同じ距離離れた位置にあ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もしくは２において、
一方の導体セグメントは一のスロットの一方の軸方向開口端において軸方向の位置決めがなされ、他方の導体セグメントは一のスロットの他方の軸方向開口端において軸方向の位置決めがなされて、両方の導体セグメントがともに一のスロットにおいて軸方向に位置決め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において、
前記導体セグメントは、前記スロット内に位置する複数の前記直線部のそれぞれが前記スロットの形状に沿ったほぼ矩形の断面形状を有すると共に、
前記導体セグメントは、前記スロットの両側から突出する２つの端部を有しており、
前記固定子鉄心の両方の端面側において、前記ＮＳ磁極ピッチに対応して離間した２つの前記スロットに収容された２本の前記導体セグメントの前記端部を接合し、かつ
これら複数の接合された端部は、固定子の回転軸方向から同じ距離離れた位置にあ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、乗用車や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、複数の導体セグメントを接合することにより形成された巻線を有するものが従来から知られている。例えば、ＷＯ９２／０６５２７には、Ｕ字状の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固定子が開示されている。この固定子は、連続した導体巻線を巻いて巻線を構成する場合に比べて、規則的に配置された巻線が形成しやすいという特長がある。また、同じようにＵ字状の導体セグメントを用いて巻線が形成されているものとして、ＷＯ９８／５４８２３に開示された車両用交流発電機が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＷＯ９２／０６５２７に開示された車両用交流発電機においては、固定子の各スロットには、内層に２本、外層に２本の合計４本の導体が収容されており、固定子端面からはこれら内層側の２本の導体が所定の回転周方向に斜行し、外層側の２本の導体が内層側の導体とは反対側に斜行している。したがって、内層及び外層のそれぞれにおいて、２本を単位として導体が折り曲げられているため、これら同方向に折り曲げられた２本の導体の間にわずかな隙間しか形成されず、この隙間部分を通って冷却風が流れにくいとともに、このわずかな隙間部分に電解液等が滞留しやすいという問題があった。
【０００４】
特に近年、車両走行抵抗の低減や視界向上のためのスラントノーズ化によってエンジンおよび電装品全体が路面に近づき、走行時のタイヤからの跳ね上げ水による被水条件が厳しくなってきた。また、寒冷地域においては、冬季の道路凍結防止を目的として塩類が多量に散布されるため、走行時に塩または塩を含む水を巻き込むこととなり、エンジンルーム内は、更に厳しい腐食環境条件となっている。加えて、エンジンルーム内のスチーム洗浄において使われるカーシャンプーなども電解液である。以上のように、車両用発電機は上記の厳しい環境にさらされているので、被水や塩などの電解液による腐食により、発電停止に陥りやすくなってきた。
【０００５】
発電停止へのプロセスは、以下の通りである。すなわち、水や塩などの電解物質が固定子のコイルエンドに繰り返し到達することにより、コイル皮膜が加水分解などの腐食劣化を起こし、コイル相互間の電気短絡を生じ、局部的な発熱による銅線の溶損が起こって最終的にコイル断線に至る。特に、冷却ファンをフレーム内に持つ内扇式の車両用交流発電機においては、冷却風と一緒に取り込まれた水や塩などの電解液がコイルエンド内周へたたきつけられるように到達すること、および冷却風の排出通風路がコイルエンド近くのフレームに設けられるので、エンジン停止、つまり車両用交流発電機が回転停止している状態でエンジンルーム内を洗浄する時に、この排出通風路を通ってカーシャンプーなどの電解液が容易にコイルエンド外周に到達するので、上記の不具合が起こりやすい。
【０００６】
一方、車両に搭載される安全制御機器等の電気負荷の増加に伴い、車両用発電機にはますます出力の向上が求められている。また、コストの低減要求は言うまでもない。
【０００７】
これに対し、特開平３−２３５６４４号公報に記載された車両用交流発電機のように、防滴カバーを冷却風取り込み側に取り付け、外部からの水などの進入路を遮断しようとする従来技術がある。この公報に開示されている防滴カバーを用いることにより、冷却ファンの回転によって内部に取り込まれる冷却風に電解液が混じることはある程度防止できるが、コイルエンドはフレームの径方向に設けられた通風窓の近くに位置しているので、回転停止時には発電機の径方向外部から水や塩水などが容易にコイルエンドに到達し、この部分に滞留するおそれがある。これを防止するために、フレームの径方向に設けた通風窓の外側にも防滴カバーを取り付けることが考えられるが、この場合、通風抵抗が増えて冷却風量が減るとともに、冷却後の熱風の逃がしが阻害され、発電機全体の温度が大幅に上昇するという問題が新たに生ずるため、高出力化、耐久性向上の要求を考慮すると、有効な対策とはいえない。また、防滴カバーの追加により、部品および組み付けのための製造コストが増加するため好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、固定子巻線の冷却性を向上させることができるとともに、固定子巻線における電解液等の滞留を防止することができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００９】
さらにスロット内の固定子巻線の占積率を高めて高出力化を実現するとともに、製造コストを低減することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明によれば、車両用交流発電機の固定子は、複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記スロットに収納される複数の導体セグメントとを有し、さらに前記導体セグメントは、それぞれが回転子のＮＳ磁極ピッチに対応して離間した前記スロット内に収納される直線部と、前記直線部を前記スロットの外部にて連結する斜行部とを有し、前記スロット内において、互いに周方向に隣接する複数の前記直線部のそれぞれにつながる前記斜行部を同じ周方向に傾斜させるとともに、回転軸方向に沿ってこれらの斜行部を互いに離間して配置すると共に、同じ周方向に傾斜した前記複数の斜行部は、前記固定子鉄心の端面から回転軸方向に沿って異なる高さにおいて、対応する前記直線部とつながっている。
【００１１】
これにより、塩などを含んだ電解質の水滴が斜行部によって構成されるコイルエンドに到達しても、互いに離間している導体セグメント間の隙間を通過する冷却風と共に外部へ排出されるので、電解質の水滴が滞留することを防止することができ、皮膜の腐食や最終的な断線不具合を抑止できる。また、この隙間部分を冷却風が通過することによる冷却性の向上が可能になる。
【００１２】
直線部をスロット内に収容しているため、高い占積率を保持することができ、しかも、この直線部と斜行部とがつながる位置を、隣接する導体セグメントにおいて異ならせているため、コイルエンドの導体セグメントの隙間を確実に設けることができる。
【００１３】
請求項２に記載された発明によれば、上述した導体セグメントを、前記スロット内に位置する複数の前記直線部のそれぞれが前記スロットの形状に沿ったほぼ矩形の断面形状を有するように形成している。これにより、スロットに沿って導体セグメントを挿入、収容することができ、高い占積率を容易に実現することができる。上述した導体セグメントを２本の直線部を有するほぼＵ字状導体とし、前記固定子鉄心の一方の端面側に前記Ｕ字状導体のターン部を、他方の端面側に前記Ｕ字状導体の端部をそれぞれ配置するとともに、前記ＮＳ磁極ピッチに対応して離間した２つの前記スロットに収容された２本の前記導体セグメントの前記端部を接合している。これにより、導体セグメントの挿入を固定子鉄心の一方の端部側のみから行い、他方を接合処理するだけで固定子巻線を形成することができ、巻線形成工程をより効率的に実施して、製造コストの低減を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載された発明によれば、上述した導体セグメントを２本の直線部を有するほぼＵ字状導体とし、前記固定子鉄心の一方の端面側に前記Ｕ字状導体のターン部を、他方の端面側に前記Ｕ字状導体の端部をそれぞれ配置するとともに、前記ＮＳ磁極ピッチに対応して離間した２つの前記スロットに収容された２本の前記導体セグメントの前記端部を接合している。これにより、導体セグメントの挿入を固定子鉄心の一方の端部側のみから行い、他方を接合処理するだけで固定子巻線を形成することができ、巻線形成工程をより効率的に実施して、製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載された発明によれば、上述した導体セグメントを前記スロットの両側から突出する２つの端部を有するように、ターン部を有しない形状に形成し、前記固定子鉄心の両方の端面側において、前記ＮＳ磁極ピッチに対応して離間した２つの前記スロットに収容された２本の前記導体セグメントの前記端部を接合している。これにより、導体セグメントの形状を単純化できるので、導体セグメント自身の製造工程を簡略化して、製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本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詳細に説明する。
【００１７】
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図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、整流器５等を含んで構成されている。
【００１８】
固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子巻線２１を構成する２種類の導体セグメント２３、１２３と、固定子鉄心２２と各導体セグメント２３、１２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。固定子２の詳細な構造については後述する。
【００１９】
回転子３は、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁巻線３１を、それぞれが６個の爪部を有するポールコア３２によって、回転軸３３を通して両側から挟み込んだ構造を有している。また、フロント側のポールコア３２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための冷却ファン３５が溶接等によって取り付けられている。同様に、リヤ側のポールコア３２の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための冷却ファン３６が溶接等によって取り付けられている。また、回転軸３３のリヤ側端部近傍には、界磁巻線３１の両端に電気的に接続された２つのスリップリング３７、３８が形成されており、これらのスリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から界磁巻線３１に対して給電が行われる。
【００２０】
フレーム４は、固定子２および回転子３を収容しており、回転子３が回転軸３３を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア３２の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。また、フレーム４は、固定子鉄心２２の軸方向端面から突出した固定子巻線２１のコイルエンドに対向した部分に冷却風の吐出窓４１を有し、軸方向端面に吸入窓４２を有している。
【００２１】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁巻線３１に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２のそれぞれの爪部が励磁されて回転子３の回転周方向に沿って交互にＮＳ磁極が形成されるため、固定子巻線２１に三相交流電圧を発生させることができ、整流器５の出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
【００２２】
次に、固定子２の詳細について説明する。図２は、固定子２の部分的な断面図である。図２に示すように、固定子鉄心２２は複数のスロット２５を有しており、各スロット２５には多相の固定子巻線２１が収容されている。本実施形態では、回転子３の磁極数に対応して、三相の固定子巻線２１を収容するように、３６個のスロット２５が回転周方向に等間隔に配置されている。また、複数のスロット２５のそれぞれには、４本の電気導体が収容される。一のスロット２５内の４本の電気導体は、固定子鉄心２２の径方向（奥行き方向）と周方向のそれぞれに二列ずつ配置されている。
【００２３】
図３は、固定子巻線２１を構成する一方の導体セグメント２３の詳細形状を示す斜視図である。また、図４は固定子巻線２１を構成する他方の導体セグメント１２３の詳細形状を示す斜視図である。
【００２４】
図３に示す一方の導体セグメント２３は、ターン部２８において導体が折り返されたほぼ矩形断面を有するＵ字状に形成されており、スロット２５内に収容される直線部２３ａ、２３ｂと、スロット２５の外部に配置されて回転周方向に沿って傾斜した斜行部２６とを有している。また、この導体セグメント２３において、ターン部２８と反対側の端部は、回転子３のＮＳ磁極ピッチに対応して離間した他のスロット２５に収納されている導体セグメント２３の端部同士を溶接等によって接合するために用いる接合部２７となる。このように、導体セグメント２３には、２つの直線部２３ａ、２３ｂが含まれており、一方の直線部２３ａがスロット２５の内層側に配置されて、図２に示したスロット２５内の内層側の反時計回り方向側に配置された一方の電気導体となる。また、他方の直線部２３ｂがスロット２５の外層側に配置されて、図２に示したスロット２５内の外層側の反時計回り方向側に配置された一方の電気導体となる。
【００２５】
なお、図２において、一のスロット２５内に収納される２つの直線部２３ａ、２３ｂは、回転子３のＮＳ磁極ピッチに対応して離間した各スロット２５に収納された２つの異なる導体セグメント２３に対応したものであるため、一方の直線部には２３ｂ′の符号を付して表している。また、図３において、「Ｘ」は各直線部２３ａ、２３ｂの回転軸方向の長さである。「Ｙ１」は内層側の直線部２３ａから接合部２７に至るまでの斜行部２６の回転軸方向に沿った長さであり、「Ｙ２」は外層側の直線部２３ｂから接合部２７に至るまでの斜行部２６の回転軸方向に沿った長さである。「Ｚ１」は内層側の直線部２３ａからターン部２８に至るまでの斜行部２６の回転軸方向に沿った長さであり、「Ｚ２」は外層側の直線部２３ｂからターン部２８に至るまでの斜行部２６の回転軸方向に沿った長さである。
【００２６】
同様に、図４に示す一方の導体セグメント１２３は、ターン部１２８において導体が折り返されたほぼ矩形断面を有するＵ字状に形成されており、スロット２５内に収容される直線部１２３ａ、１２３ｂと、スロット２５の外部に配置されて回転周方向に沿って傾斜した斜行部１２６とを有している。また、この導体セグメント１２３において、ターン部１２８と反対側の端部は、異なるスロット２５に収納されている導体セグメント１２３の端部同士を溶接等によって接合するために用いる接合部１２７となる。このように、導体セグメント１２３には、２つの直線部１２３ａ、１２３ｂが含まれており、一方の直線部１２３ａがスロット２５の内層側に配置されて、図２に示したスロット２５内の内層側の時計回り方向側に配置された他方の電気導体となる。また、他方の直線部１２３ｂがスロット２５の外層側に配置されて、図２に示したスロット２５内の外層側の時計回り方向側に配置された他方の電気導体となる。
【００２７】
なお、図２において、一のスロット２５内に収納される２つの直線部１２３ａ、１２３ｂは、異なる導体セグメント１２３に対応したものであるため、一方の直線部には１２３ｂ′の符号を付して表している。また、図４において、「Ｘ」は直線部１２３ａ、１２３ｂの回転軸方向の長さである。「Ｙ１」は外層側の直線部１２３ｂから接合部１２７に至るまでの斜行部１２６の回転軸方向に沿った長さであり、「Ｙ２」は内層側の直線部１２３ａから接合部１２７に至るまでの斜行部１２６の回転軸方向に沿った長さである。「Ｚ１」は外層側の直線部１２３ｂからターン部１２８に至るまでの斜行部１２６の回転軸方向に沿った長さであり、「Ｚ２」は内層側の直線部１２３ａからターン部１２８に至るまでの斜行部１２６の回転軸方向に沿った長さである。
【００２８】
このように、この実施形態では、ひとつのスロット内において周方向に並べて配置される２本の導体セグメント２３、１２３は、一のスロット２５の一方の軸方向開口端から延び出す部分において異なる形状を持っている。任意の一のスロット２５の軸方向開口端における導体セグメントの形状に着目して説明する。一方の導体セグメントは、固定子鉄心２２の端面から延び出した直後に曲げられて斜行部に接続されている。他方の導体セグメントは、固定子鉄心２２の端面から所定長さＰだけ直線状に延在した後に曲げられて斜行部に接続されている。しかも、他方の導体セグメントは、２本の導体セグメントの斜行部２６、１２６が傾斜して延びる周方向に関して、一方の導体セグメントよりも、傾斜方向の後方に位置している。このため、２本の導体セグメントで形成される２本の斜行部２６、１２６の間には、突出量Ｐと、斜行部２６、１２６の傾斜角とによって決まる隙間Ｓ１、Ｓ２が形成される。
【００２９】
この実施形態では、一のスロット２５内において周方向に並べて配置される２本の導体セグメント２３、１２３は、固定子鉄心２２の一方の端面と、他方の端面とにおいて、それぞれ周方向に関して逆方向に傾斜している。このため、一のスロット２５内において周方向に並べて配置される２本の導体セグメント２３、１２３のうちの一方の導体セグメント２３は、一のスロット２５の一方の軸方向端面開口ではスロット２５から出た直後に斜行部２６に接続されるが、一のスロット２５の他方の軸方向端面開口ではスロット２５から所定長さＰだけ直線状に延び出した後に斜行部２６に接続される。また、残る他方の導体セグメント１２３は、一のスロット２５の一方の軸方向端面開口ではスロット２５から所定長さＰだけ直線状に延び出した後に斜行部１２６に接続されるが、一のスロット２５の他方の軸方向端面開口ではスロット２５から出た直後に斜行部１２６に接続される。このため、一方の導体セグメント２３は一のスロット２５の一方の軸方向開口端において軸方向の位置決めがなされ、他方の導体セグメント１２３は一のスロット２５の他方の軸方向開口端において軸方向の位置決めがなされて、両方の導体セグメント２３、１２３が、ともに一のスロット２５において軸方向に位置決めされる。
【００３０】
さらにこの実施形態では、１本の導体セグメントがＵ字状に形成されているため、１本の導体セグメントは、２つのスロット２５の４箇所の軸方向開口端のそれぞれから延び出す。このため、これら４箇所において、上述のごとき突出量Ｐを持つよう、導体セグメントが形成されている。その結果、この実施形態では、すべてのスロット２５の軸方向開口端において、上述のごとき突出量Ｐをもって２本の導体セグメントが延び出している。
【００３１】
しかも、１本のＵ字状導体セグメントが有する４箇所のスロット２５からの延び出し部は、対角上に位置する延び出し部が同形状を持つように形成される。このため、１本のＵ字状導体セグメントが、固定子鉄心２２に対して軸方向にずれることなく、位置決めされる。
【００３２】
図５は、導体セグメントが固定子鉄心２２に装備された状態を示す斜視図である。また、図６は固定子２の外観図である。上述したように、導体セグメント２３の一方の直線部２３ａと導体セグメント１２３の一方の直線部１２３ａは、同じスロット２５内の内層側において回転周方向に沿って重ねて配置されており、これらの各直線部２３ａ、１２３ａからターン部２８、１２８に向かって延びる斜行部２６、１２６は、回転周方向に沿って同じ向きに形成されている。しかも、内径側からみた場合に周方向に沿って左側に配置された一方の導体セグメント２３の斜行部２６と直線部２３ａの連結位置は、右側に配置された他方の導体セグメント１２３の斜行部１２６と直線部１２３ａの連結位置よりも、固定子鉄心２２の端面から離れた位置に設定されている。図３および図４において、ハッチングを付した領域が固定子鉄心２２の回転軸方向位置を示しており、導体セグメント１２３のターン部１２８側の斜行部１２６と直線部１２３ａの連結位置が固定子鉄心２２の軸方向の端面位置に一致しているのに対し、導体セグメント２３のターン部２８側の斜行部２６と直線部２３ａの連結位置は固定子鉄心２２の軸方向の端面位置から所定の距離隔たった位置となっている。したがって、固定子鉄心２２の各スロット２５内の内層側からターン部２８、１２８に向かって延びて固定子鉄心２２の端面に近い側に配置される一方の斜行部１２６と他方の斜行部２６との間には、図６に示したように、大きな隙間Ｓ１が形成される。
【００３３】
同様に、各直線部２３ａ、１２３ａから接合部２７、１２７に向かって延びる斜行部２６、１２６は、回転周方向に沿って同じ向きに形成されている。しかも、内径側からみて周方向に沿って右側に配置された一方の導体セグメント１２３の斜行部１２６と直線部１２３ａの連結位置は、左側に配置された他方の導体セグメント２３の斜行部２６と直線部２３ａの連結位置よりも、固定子鉄心２２の端面から離れた位置に設定されている。したがって、固定子鉄心２２の各スロット２５内の内層側から接合部２７、１２７に向かって延びて固定子鉄心２２の端面に近い側に配置される一方の斜行部２６と他方の斜行部１２６との間には、図６に示したように、大きな隙間Ｓ２が形成される。
【００３４】
なお、上述した説明では、各スロット２５の内層側に収納された直線部２３ａ、１２３ａとこれらに連結される各斜行部２６、１２６に着目したが、各スロット２５内の外層側に収納された直線部２３ｂ、１２３ｂとこれらに連結される各斜行部２６、１２６についても同様である。すなわち、固定子鉄心２２の各スロット２５内の外層側からターン部２８、１２８に向かって延びて固定子鉄心２２の端面に近い側に配置される一方の斜行部２６と他方の斜行部１２６との間には、大きな隙間Ｓ１が形成される。また、固定子鉄心２２の各スロット２５内の外層側から接合部２７、１２７に向かって延びて固定子鉄心２２の端面に近い側に配置される一方の斜行部１２６と他方の斜行部２６との間には、大きな隙間Ｓ２が形成される。
【００３５】
上述した導体セグメント２３、１２３を用いて固定子巻線２１を形成する手順は以下のようになる。まず、図３および図４のそれぞれに点線で示したような接合部２７、１２７側の斜行部２６、１２６が形成されていない状態の２種類の導体セグメント２３′、１２３′を用意する。そして、これらの導体セグメント２３′、１２３′のターン部２８、１２８と各直線部２３ａ、２３ｂ、１２３ａ、１２３ｂを持ちながら、これらを周方向に重ねた状態で、回転軸方向から磁極ピッチだけ離れた固定子鉄心２２の２つのスロット２５に挿入する。このとき、導体セグメント２３のターン部２８側の斜行部２６と、導体セグメント１２３のターン部１２８側の斜行部１２６の間には、図６に示す隙間Ｓ１が形成される。
【００３６】
この挿入作業の後、固定子鉄心２２の一方の端面から突出した導体セグメント２３、１２３の外層側の端部を所定の周方向に折り曲げて、図６に示す隙間Ｓ２が形成されるように外層側の斜行部１２６、２６を形成する。また、同時にあるいはこの工程と前後して、固定子鉄心２２の一方の端面から突出した導体セグメント２３、１２３の内層側の端部を外層側とは反対の周方向に折り曲げて、図６に示す隙間Ｓ２が形成されるように内層側の斜行部２６、１２６を形成する。なお、この斜行部２６、１２６の形成は、各導体セグメント２３、１２３の間に、隙間Ｓ２に対応する整形用の治具を挿入して行われる。
【００３７】
この結果、図６に示すように、固定子巻線２１のコイルエンドを形成する内層の斜行部２６、１２６と外層の斜行部２６、１２６がそれぞれ周方向に沿った逆向きに傾斜するように配置される。その後、図７に示す巻線仕様図にしたがって、ターン部２８、１２８側のコイルエンドに反転渡り線３３１を配置した後、内層側の接合部２７、１２７あるいは外層側の接合部２７、１２７を、溶接や半田付けなどによって電気的に接合し、スロット２５当たり４本の電気導体を有する固定子巻線２１が形成される。
【００３８】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１では、図６に示すように、固定子巻線２１の各コイルエンドにおいて、同一のスロットから延びる２つの導体セグメントの間には、回転軸方向に沿って所定の隙間を確保することができる。したがって、コイルエンドに塩水やカーシャンプーなどの電解液が到達しても、この隙間を通して内部の冷却ファン３５、３６によって遠心方向に冷却風とともに排出されるため、滞留を防止することができ、滞留したときに生じるコイルエンドの腐食による断線不良等を防止することができる。また、上述した隙間によって、コイルエンドを構成する各導体セグメントが互いに離間して配置されるため、コイルエンドの冷却性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、図２に示すように、各導体セグメント２３、１２３の断面を矩形形状に形成することにより、スロット２５内の占積率を高めることができるため、固定子巻線２１の抵抗値を低減し、発電能力を向上させることができる。しかも、連続巻線を用いずに導体セグメント２３、１２３を用いることにより、上述した高占積率化に加えて、コイルエンド間の隙間を形成する工程を簡略化でき、固定子２の製造コストを低減することができる。
【００４０】
ところで、上述した実施形態では、スロット２５内に収容された電気導体は、深さ方向に二列（内層、外層）および回転周方向に二列であり、合計で４本が一のスロット２５に収容されている場合を説明したが、要求出力等に応じてスロット２５の深さ方向や回転周方向のそれぞれの電気導体数を変更するようにしてもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態では、Ｕ字状の導体セグメント２３、１２３を用いたが、図８に示すように、ターン部を有しないほぼＪ字状の導体セグメント２２３を用い、これを固定子鉄心の軸方向から直線部２２３ｈをそろえて挿入し、挿入した先端部側を所定の周方向に傾斜させるようにしてもよい。この場合には、同一スロットに収容され、斜行部が同じ周方向に傾斜した複数の導体セグメントにおいて、直線部２２３ｈと斜行部との連結部分の回転軸方向の位置を互いにずらすことにより、図６に示したような隙間Ｓ１、Ｓ２を確保することができる。また、導体セグメント２２３の形状がＵ字状よりも単純化されるので、導体セグメント自体の製造工程が簡略化され、固定子の製造コストを低減することができる。
【００４２】
また、上述した実施形態では、図２に示すような固定子鉄心２２の各スロット２５に、回転軸方向に沿って反ターン部側に斜行部を有しない導体セグメント２３′、１２３′を挿入し、その後挿入の先端側を整形して図３および図４に示す導体セグメント２３、１２３を完成させたが、図９および図１０に示すように、固定子鉄心１２２の各歯先先端部１２４に径方向に沿った突起部１３０あるいは１３２を形成することにより、スロット１２５の内周側開口部の周方向の幅を、スロット１２５内部の周方向の幅と同じに設定してもよい。このような固定子鉄心１２２を用いた場合には、内径側からＵ字状あるいはＪ字状の各導体セグメント２３、１２３を挿入した後に、各歯先先端部１２４の突起部１３０、１３２を周方向に曲げればよいため、スロット１２５に収納する前に、図３および図４に示したようなターン部と反ターン部の両方に斜行部を有する導体セグメント２３、１２３を製造することができ、固定子鉄心の各スロットに挿入した後に整形して隙間Ｓ１、Ｓ２を形成する場合に比べて製造工程の簡略化が可能になる。また、スロット１２５に導体セグメント２３、１２３を挿入した後に、径方向から加圧して各導体セグメント２３、１２３のスロット１２５内の直線部をスロット形状に合わせて変形することも可能になるため、さらにスロット１２５内の占積率を高めて出力向上を図ることができる。
【００４３】
なお、上記突出量Ｐを持つセグメント形状は、固定子鉄心２２に形成された複数のスロットの軸方向開口のうちの一部においてのみ形成されてもよい。
【００４４】
例えば、固定子鉄心２２の一方の端面におけるスロット２５の開口にのみ形成されてもよい。かかる構成は、固定子鉄心２２の一方の端面に形成されるコイルエンドにおいて特に高い放熱性を実現したい場合に有効である。また、周方向に並んだスロットの開口のうち、ひとつおきの開口にのみ同形状を採用してもよい。かかる構成は、加工工程における加工容易化などの利点を得つつ、コイルエンドに所用の密度を持って通風路を形成し、全体としての放熱性を改善したい場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。
【図２】固定子の部分的な断面図である。
【図３】固定子巻線を構成する一方の導体セグメントの詳細形状を示す斜視図である。
【図４】固定子巻線を構成する他方の導体セグメントの詳細形状を示す斜視図である。
【図５】導体セグメントが固定子鉄心に装備された状態を示す斜視図である。
【図６】固定子の外観図である。
【図７】固定子の巻線仕様図である。
【図８】導体セグメントの他の例を示す斜視図である。
【図９】固定子の変形例を示す部分的な断面図である。
【図１０】固定子の他の変形例を示す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  フレーム
２１  固定子巻線
２２  固定子鉄心
２３、１２３  導体セグメント
２４  インシュレータ
２５  スロット
【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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【図９】
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【図１０】
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