(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントブラケットおよびリヤブラケットに軸支されたシャフトに固着されて該両ブラケット内に配設された一対のランデル型ポールコアを有する回転子と、上記両ブラケットに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設された固定子と、上記シャフトのフロント側に固着されたプーリと、上記回転子のリヤ側に配設された整流器とを備え、
上記固定子は、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するように周方向に複数設けられた円筒状の固定子コアと、所定の巻線構造を構成するように上記固定子コアに巻装された固定子コイルとを有し、
複数の吸気孔が上記両ブラケットの軸方向面にそれぞれ設けられ、複数の排気孔が上記両ブラケットの径方向面にそれぞれ設けられ、かつ、送風手段が上記回転子の軸方向の両側にそれぞれ配設されて、上記送風手段の作動により、冷却風が上記吸気孔から両ブラケット内に流入して上記排気孔から流出する通風経路と、冷却風が上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路とが構成されている車両用交流発電機において、
リヤ側の上記送風手段の能力がフロント側の上記送風手段の能力より大きく、かつ、フロント側の吸入風量がリヤ側の吸入風量より大きくなっていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
フロント側の吸入風量および排出風量がリヤ側の吸入風量および排出風量より大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機。
【請求項３】
フロントブラケットおよびリヤブラケットに軸支されたシャフトに固着されて該両ブラケット内に配設された一対のランデル型ポールコアを有する回転子と、上記両ブラケットに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設された固定子と、上記シャフトのフロント側に固着されたプーリと、上記回転子のリヤ側に配設された整流器とを備え、
上記固定子は、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するように周方向に複数設けられた円筒状の固定子コアと、所定の巻線構造を構成するように上記固定子コアに巻装された固定子コイルとを有し、
複数の吸気孔が上記両ブラケットの軸方向面にそれぞれ設けられ、複数の排気孔が上記両ブラケットの径方向面にそれぞれ設けられ、かつ、送風手段が上記回転子の軸方向の両側にそれぞれ配設されて、上記送風手段の作動により、冷却風が上記吸気孔から両ブラケット内に流入して上記排気孔から流出する通風経路と、冷却風が上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路とが構成されている車両用交流発電機において、
リヤ側の上記送風手段の能力がフロント側の上記送風手段の能力より大きく、かつ、フロント側の排出風量がリヤ側の排出風量より大きくなっていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路が遮断されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項５】
上記送風手段が、上記ランデル型ポールコアもしくはファンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項６】
フロント側の上記送風手段が上記ランデル型ポールコアであり、リヤ側の上記送風手段がファンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項７】
上記送風手段が、略円環状のファン基部と、該ファン基部の外周縁部から径方向外方に延設された複数のブレード底板と、該複数のブレード底板のそれぞれの外周縁部に立設された複数のブレードとを有するファンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項８】
リヤ側の上記ファンのブレード枚数がフロント側の上記ファンのブレード枚数より多いことを特徴とする請求項７記載の車両用交流発電機。
【請求項９】
リヤ側の上記ファンの最大ブレード高さがフロント側の上記ファンの最大ブレード高さより高いことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両用交流発電機。
【請求項１０】
リヤ側のファンの上記ブレード底板が、上記回転子の隣り合う磁極間の谷部を遮蔽する形状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項１１】
リヤ側の上記ファンの上記ブレード底板と上記回転子の磁極間の谷部とにより形成される空隙を塞ぐ遮蔽板が配設されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項１２】
上記固定子コイルは、短尺の導体を略Ｕ字状に成形してなるコイルセグメントが上記固定子コアの一端側から所定スロット数離れた対をなす各スロット対に挿入され、かつ、所定スロット数離れたスロットの上記固定子コアの他端側から延出されて周方向に屈曲された上記コイルセグメントの開放端部同士がそれぞれ接合されて、上記所定の巻線構造をなすように構成されたもので、
上記コイルセグメントのＵ字状のターン側によって形成されたターン側コイルエンドが周方向に配列されてターン側コイルエンド群を構成し、上記コイルセグメントの開放端部同士の接合側によって形成された接合側コイルエンドが周方向に配列されて接合側コイルエンド群を構成していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【請求項１３】
上記固定子コイルの上記接合側コイルエンド群がフロント側に配置されていることを特徴とする請求項１２記載の車両用交流発電機。
【請求項１４】
上記固定子コイルは、複数の巻線を連結して上記所定の巻線構造をなすように構成され、
上記複数の巻線のそれぞれは、上記スロット内に収納される多数の直線部とスロット外で隣り合う該直線部の端部同士を連結する多数のターン部とで構成される１本の素線が、該直線部を所定スロット数離れた上記スロット内にスロット深さ方向に関して異なる層となるように収納して上記固定子コアに巻装されて構成され、
上記ターン部によって形成されたコイルエンドが周方向に配列されて上記固定子コイルの両コイルエンド群を構成していることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送風手段を備えた車両用交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２５は従来の車両用交流発電機の構成を示す断面図、図２６および図２７はそれぞれ従来の車両用交流発電機の回転子に適用されるフロント側およびリヤ側ファンを示す正面図である。
この車両用交流発電機は、ランドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３内にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着されて構成されている。
シャフト６は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に回転可能に支持されている。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介してシャフト６に伝達できるようになっている。
回転子７に電流を供給するスリップリング９がシャフト６の他端部に固着され、一対のブラシ１０がこのスリップリング９に摺接するようにケース３内に配設されたブラシホルダ１１に収納されている。固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８がブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシク１７に接着されている。固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２がケース３内に装着されている。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆うように設けられ、回転子コイル１３で発生された磁束によって磁極が形成される一対のランデル型ポールコア２０、２１とから構成される。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ爪状磁極２２、２３が外周縁に周方向に等角ピッチで複数突設され、爪状磁極２２、２３をかみ合わせるように対向してシャフト６に固着されている。
フロント側およびリヤ側のファン５Ａ、５Ｂは、金属薄板を板金加工して作製され、円環状のファン基部５ａと、ファン基部５ａの外周縁部から径方向外方に延設された複数のブレード底板５ｂと、各ブレード底板５ｂの外周縁部を折り曲げて形成されたブレード５ｃとからなる。そして、フロント側およびリヤ側のファン５Ａ、５Ｂが、ポールコア２０、２１の軸方向の両端面にそれぞれ固着されている。
固定子８は、固定子コア１５と、この固定子コア１５に導線を巻回してなり、回転子７の回転に伴い、回転子７からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１６とから構成されている。そして、固定子コア１５に巻回された巻線の一部が固定子コア１５の軸方向の両端に延在し、フロント側コイルエンド群１６ｆおよびリヤ側コイルエンド群１６ｒを構成している。
【０００４】
このように構成された車両用交流発電機では、電流がバッテリ(図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を介して回転子コイル１３に供給され、磁束が発生される。この磁束により、一方のポールコア２０の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、他方のポールコア２１の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルトおよびプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、固定子コイル１６に回転磁界が与えられ、固定子コイル１６に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大きさがレギュレータ１８により調整され、バッテリに充電される。
【０００５】
この車両用交流発電機においては、回転子コイル１３、固定子コイル１６、整流器１２およびレギュレータ１８は、発電中、常に発熱しており、定格出力電流１００Ａクラスの発電機においては、温度的に高い回転ポイントで、それぞれ６０Ｗ、５００Ｗ、１２０Ｗおよび６Ｗの発生熱力がある。
そこで、発電により発生する熱を冷却するために、吸気孔１ａ、２ａおよび排気孔１ｂ、２ｂがフロントブラケット１およびリヤブラケット２に設けられている。具体的には、図２５に示されるように、吸気孔１ａ、２ａがフロントブラケット１およびリヤブラケット２のそれぞれの軸方向面（端面）に周方向に並んで複数設けられ、排気孔１ｂ、２ｂがフロントブラケット１およびリヤブラケット２のそれぞれの径方向面（側面）に周方向に並んで複数設けられている。
リヤ側では、図２５中矢印で示されるように、リヤ側のファン５Ｂの回転により、外気が吸気孔２ａを通じてケース３内に吸い込まれて整流器１２およびレギュレータ１８を冷却し、ついでファン５Ｂにより遠心方向に曲げられて固定子コイル１６のリヤ側コイルエンド群１６ｒを冷却し、その後排気孔２ｂから外部に排出される。一方、フロント側では、図２５中矢印で示されるように、フロント側のファン５Ａの回転により、外気が吸気孔１ａを通じてケース３内に吸い込まれ、ついでファン５Ａにより遠心方向に曲げられて固定子コイル１６のフロント側コイルエンド群１６ｆを冷却し、その後排気孔１ｂから外部に排出される。さらに、フロント側とリヤ側との圧力差に起因して、冷却風が回転子７内を通ってフロント側からリヤ側に流れ、回転子コイル１３を冷却している。
【０００６】
このように構成された従来の車両用交流発電機を５０００ｒｐｍの回転速度で運転した時の各通風経路の風量は、フロント側の吸入風量ＱｆINが０．０２５ｍ3／ｓ、フロント側の排出風量ＱｆOUTが０．０２ｍ3／ｓ、リヤ側の吸入風量ＱｒINが０．０３ｍ3／ｓ、リヤ側の排出風量ＱｒOUTが０．０３５ｍ3／ｓ、フロント側からリヤ側に流れる風量Ｑf→rが０．００５ｍ3／ｓであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の車両用交流発電機では、リア側の風量がフロント側の風量に比べて大きくなるように構成されている。そこで、リヤ側では、吸気孔２ａから流入された多量の冷却風が整流器１２やレギュレータ１８を冷却して暖められた後、固定子コイル１６のリヤ側コイルエンド群１６ｒの冷却に供せられるので、コイルエンド群１６ｒの温度上昇を十分に抑えられなかった。一方、フロント側では、吸気孔１ａから流入された少量の冷却風が固定子コイル１６のフロント側コイルエンド群１６ｆの冷却に供せられるので、コイルエンド群１６ｆの温度上昇を十分に抑えることができなかった。つまり、固定子コイル１６を効果的に冷却できるフロント側の風量が少ないので、全体として冷却効率が低下してしまうという課題があった。
ここで、ファンにより発生する音（ＳＰＬ）は、ＳＰＬ=ｋ+１０・ｌｏｇ（Ｐ２．５×Ｑ）で表され、作動点の圧力損失Ｐ、風量Ｑに大きく影響される。なお、ｋは比騒音レベルであり、単位圧力、風量当たりの騒音である。
また、圧力損失（Ｐ）、風量（Ｑ）および通風抵抗（ｒ）の関係は、一般的にＰ=ｒ×Ｑ２で表せられる。
そこで、同一風量の場合、通風抵抗が高いほど圧力損失が過大となり、ＳＰＬが大きく悪化することになる。
従来の車両用交流発電機では、上述の通り通風抵抗の大きいリヤ側の風量がフロント側に比べて大きくなっているので、騒音が大きくなってしまうという課題もあった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するために、固定子コイルのコイルエンドを効果的に冷却できるフロント側の風量をリヤ側の風量に比べて大きくして、固定子コイルを十分に冷却できるようにし、また、リヤ側の送風手段の能力をフロント側の送風手段の能力より高めて、リヤ側の風量を確保し、整流器およびレギュレータを十分に冷却できるようにして、全体として冷却効率を高めることができ、さらに通風抵抗の小さいフロント側の風量を通風抵抗の大きいリヤ側の風量より大きくして、騒音を低減できる車両用交流発電機を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流発電機は、フロントブラケットおよびリヤブラケットに軸支されたシャフトに固着されて該両ブラケット内に配設された一対のランデル型ポールコアを有する回転子と、上記両ブラケットに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設された固定子と、上記シャフトのフロント側に固着されたプーリと、上記回転子のリヤ側に配設された整流器とを備え、上記固定子は、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するように周方向に複数設けられた円筒状の固定子コアと、所定の巻線構造を構成するように上記固定子コアに巻装された固定子コイルとを有し、複数の吸気孔が上記両ブラケットの軸方向面にそれぞれ設けられ、複数の排気孔が上記両ブラケットの径方向面にそれぞれ設けられ、かつ、送風手段が上記回転子の軸方向の両側にそれぞれ配設されて、上記送風手段の作動により、冷却風が上記吸気孔から両ブラケット内に流入して上記排気孔から流出する通風経路と、冷却風が上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路とが構成されている車両用交流発電機において、リヤ側の上記送風手段の能力がフロント側の上記送風手段の能力より大きく、かつ、フロント側の吸入風量がリヤ側の吸入風量より大きくなっているものである。
【００１０】
また、フロント側の吸入風量および排出風量がリヤ側の吸入風量および排出風量より大きくなっているものである。
【００１１】
また、フロントブラケットおよびリヤブラケットに軸支されたシャフトに固着されて該両ブラケット内に配設された一対のランデル型ポールコアを有する回転子と、上記両ブラケットに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設された固定子と、上記シャフトのフロント側に固着されたプーリと、上記回転子のリヤ側に配設された整流器とを備え、上記固定子は、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するように周方向に複数設けられた円筒状の固定子コアと、所定の巻線構造を構成するように上記固定子コアに巻装された固定子コイルとを有し、複数の吸気孔が上記両ブラケットの軸方向面にそれぞれ設けられ、複数の排気孔が上記両ブラケットの径方向面にそれぞれ設けられ、かつ、送風手段が上記回転子の軸方向の両側にそれぞれ配設されて、上記送風手段の作動により、冷却風が上記吸気孔から両ブラケット内に流入して上記排気孔から流出する通風経路と、冷却風が上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路とが構成されている車両用交流発電機において、リヤ側の上記送風手段の能力がフロント側の上記送風手段の能力より大きく、かつ、フロント側の排出風量がリヤ側の排出風量より大きくなっているものである。
【００１２】
また、上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路が遮断されているものである。
【００１３】
また、上記送風手段が、上記ランデル型ポールコアもしくはファンである。
【００１４】
また、フロント側の上記送風手段が上記ランデル型ポールコアであり、リヤ側の上記送風手段がファンである。
【００１５】
また、上記送風手段が、略円環状のファン基部と、該ファン基部の外周縁部から径方向外方に延設された複数のブレード底板と、該複数のブレード底板のそれぞれの外周縁部に立設された複数のブレードとを有するファンである。
【００１６】
また、リヤ側の上記ファンのブレード枚数がフロント側の上記ファンのブレード枚数より多いものである。
【００１７】
また、リヤ側の上記ファンの最大ブレード高さがフロント側の上記ファンの最大ブレード高さより高いものである。
【００１８】
また、リヤ側のファンの上記ブレード底板が、上記回転子の隣り合う磁極間の谷部を遮蔽する形状に形成されているものである。
【００１９】
また、リヤ側の上記ファンの上記ブレード底板と上記回転子の磁極間の谷部とにより形成される空隙を塞ぐ遮蔽板が配設されているものである。
【００２０】
また、上記固定子コイルは、短尺の導体を略Ｕ字状に成形してなるコイルセグメントが上記固定子コアの一端側から所定スロット数離れた対をなす各スロット対に挿入され、かつ、所定スロット数離れたスロットの上記固定子コアの他端側から延出されて周方向に屈曲された上記コイルセグメントの開放端部同士がそれぞれ接合されて、上記所定の巻線構造をなすように構成されたもので、上記コイルセグメントのＵ字状のターン側によって形成されたターン側コイルエンドが周方向に配列されてターン側コイルエンド群を構成し、上記コイルセグメントの開放端部同士の接合側によって形成された接合側コイルエンドが周方向に配列されて接合側コイルエンド群を構成しているものである。
【００２１】
また、上記固定子コイルの上記接合側コイルエンド群がフロント側に配置されているものである。
【００２２】
また、上記固定子コイルは、複数の巻線を連結して上記所定の巻線構造をなすように構成され、上記複数の巻線のそれぞれは、上記スロット内に収納される多数の直線部とスロット外で隣り合う該直線部の端部同士を連結する多数のターン部とで構成される１本の素線が、該直線部を所定スロット数離れた上記スロット内にスロット深さ方向に関して異なる層となるように収納して上記固定子コアに巻装されて構成され、上記ターン部によって形成されたコイルエンドが周方向に配列されて上記固定子コイルの両コイルエンド群を構成しているものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明に係る実施の形態１に係る車両用交流発電機の構成を示す断面図、図２はこの発明に係る実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用されるファンの送風性能を示す図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子に適用される固定子コイルを構成する略Ｕ字状のコイルセグメントを示す斜視図、図４はコイルセグメントを組み込んだ固定子を示す要部側面図、図５はコイルセグメントを組み込んだ固定子を示す要部斜視図である。なお、各図において、図２５に示した従来の車両用交流発電機と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
各図において、送風手段としてのフロント側ファン４０が回転子７のポールコア２０のフロント側端面に固着され、送風手段としてのリヤ側ファン４１が回転子７のポールコア２１のリヤ側端面に固着されている。そして、フロント側ファン４０は図２中曲線Ａ１の送風性能を有し、リヤ側ファン４１は図２中曲線Ａ２の送風性能を有している。即ち、リヤ側ファン４１にはフロント側ファン４０より能力の大きいファンが用いられている。なお、ファンの能力とは、所定の流量を流した時のファンの通風前後における圧力差の大小をいい、同一流量を流した時に大きな圧力差を発生するほど能力が高いことになる。
【００２５】
固定子３５は、固定子コア１５と固定子コイル３６とから構成されている。固定子コア１５は円筒状に成形され、略長方形の断面形状を有するティース１５ａが径方向内方に突出するように周方向に等角ピッチで複数設けられ、コイルを収容するスロット１５ｂがティース１５ａ間に形成されている。各スロット１５ｂは溝方向が軸方向と平行で、かつ、内周側に開口している。
【００２６】
固定子コイル３６は、多数の短尺のコイルセグメント３０を所定の巻線構造、例えば３相交流巻線構造をなすように接続して構成されている。このコイルセグメント３０は、絶縁被膜が被覆された断面矩形の銅等の導体を用い、一対の直線部３０ａを略Ｖ字状のターン部３０ｂで連結されてなる略Ｕ字状に成形されている。また、コイルセグメント３０は、予め一対の直線部３０ａ間の間隔を、３スロット分の間隔に合わせて作製されている。そして、このコイルセグメント３０の一対の直線部３０ａを、それぞれ２スロット数離れた対をなす各組のスロット１５ｂにリヤ側から挿通し、ついでフロント側に延出した各直線部３０ａの延出部を折り曲げ、その後開放端部３０ｃ同士を接合して、例えば全体として１組の３相交流巻線をなすようにしている。なお、２スロット数離れて対をなすスロットの組とは、例えば周方向の１番目のスロットと４番目のスロットとの組に相当する。
【００２７】
ここで、これらのコイルセグメント３０は、図４に示されるように、ターン部３０ｂの高さをそろえて、各組のスロット１５ｂに２本ずつリヤ側から挿入されている。そして、各スロット１５ｂには、４本の直線部３０ａが、矩形断面の長さ方向を径方向に向けて、径方向に１列に並んで収納されている。
また、各組のスロット１５ｂにおいては、１本のコイルセグメント３０が、１方のスロット１５ｂの外周側から１番目の位置と他方のスロット１５ｂの外周側から２番目の位置とに挿入され、もう１本のコイルセグメント３０が、１方のスロット１５ｂの外周側から３番目の位置と他方のスロット１５ｂの外周側から４番目の位置とに挿入されている。そして、スロット１５ｂの外周側から１番目の位置に挿入されたコイルセグメント３０の開放端部３０ｃを、２スロット数離れたスロット１５ｂの外周側から２番目の位置に挿入された他のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃに接合して外周側の巻線が作製されている。また、スロット１５ｂの外周側から３番目の位置に挿入されたコイルセグメント３０の開放端部３０ｃを、２スロット数離れたスロット１５ｂの外周側から４番目の位置に挿入された他のコイルセグメント３０の開放端部３０ｃに接合して内周側の巻線が作製されている。そして、外周側の巻線と内周側の巻線とが直列に接続されている。
【００２８】
また、コイルセグメント３０の開放端部３０ｃ同士は、径方向に重ねられ、アーク溶接により接合部（開放端部３０ｃの先端部）が全体的に溶融されて接合されている。そして、内周側の巻線における接合された２本の開放端部３０ｃ（接合部３１）と外周側の巻線における接合された２本の開放端部３０ｃ（接合部３１）とが、径方向に１列に並んでいる。これにより、コイルセグメント３０の接合部３１側によって構成される接合側コイルエンド３２ａが周方向に２列に配列されて接合側コイルエンド群３２を構成している。
この時、接合される２本の開放端部３０ｃは矩形断面の短辺を相対して径方向に重ね合わされ、アーク溶接により先端部全体を溶融されて接合される。
また、コイルセグメント３０のターン部３０ｂ側によって形成されるターン側コイルエンド３３ａが周方向に２列に配列されてターン側コイルエンド群３３を構成している。
【００２９】
このように構成された固定子３５は、コイルセグメント３０の開放端部３０ｃを接合して構成される接合側コイルエンド群３２をフロント側に位置させ、ターン部３０ｂで構成されるターン側コイルエンド群３３をリヤ側に位置させて、車両用交流発電機に組み込まれる。即ち、固定子コイル３６の接合側コイルエンド群３２がフロント側コイルエンド群３６ｆに相当し、ターン側コイルエンド群３３がリヤ側コイルエンド群３６ｒに相当している。
【００３０】
つぎに、この実施の形態１によるファンの作動点について図２を参照しつつ説明する。図２において、Ａ１はフロント側ファン４０の送風性能曲線を、Ａ２はリヤ側ファン４１の送風性能曲線を、Ｒfはフロント側の通風経路の風路圧損曲線を、Ｒrはリヤ側の通風経路の風路圧損曲線をそれぞれ示している。
図２から、フロント側ファン４０の作動点は曲線Ａ１と曲線Ｒfとの交点となり、リヤ側ファン４１の作動点は曲線Ａ２と曲線Ｒrとの交点となる。つまり、フロント側ファン４０により風量Ｑ３、風圧Ｐ３が得られ、リヤ側ファン４１により風量Ｑ２、風圧Ｐ２が得られる。なお、Ｑ２<Ｑ３、Ｐ２>Ｐ３。
そこで、吸気孔１ａからフロントブラケット１内に流入し、ファン４０により遠心方向に曲げられ、その後排気孔１ｂから排出されるフロント側通風経路を流れる冷却風の風量は、吸気孔２ａからリヤブラケット２内に流入し、ファン４１により遠心方向に曲げられ、その後排気孔２ｂから排出されるリヤ側通風経路を流れる冷却風の風量より多くなる。また、フロント側に流入した冷却風の一部が回転子７内を通ってリヤ側に流れる。
【００３１】
ここで、フロント側およびリヤ側のファンとして供にＡ１の送風性能曲線を有するファンを用いた場合、フロント側およびリヤ側のファンの作動点は、それぞれ（Ｑ３，Ｐ３）および（Ｑ１，Ｐ１）となる。なお、Ｑ１<Ｑ２<Ｑ３、Ｐ２>Ｐ１>Ｐ３。
そこで、リヤ側ファン４１としてＡ２の送風性能曲線を有するファンを用いると、リヤ側ファン４１の作動点は（Ｑ２，Ｐ２）となる。つまり、リヤ側ファン４１の能力を大きくすることにより、リヤ側通風経路を流れる冷却風の風量をＱ１からＱ２にあげることができる。この時、リヤ側ファン４１の能力は、リヤ側通風経路を流れる冷却風の風量がフロント側通風経路を流れる冷却風の風量を越えないように設定される。
【００３２】
このように、この実施の形態１では、フロント側通風経路を流れる冷却風の風量がリヤ側通風経路を流れる冷却風の風量より大きく、かつ、リヤ側ファン４１の能力がフロント側ファン４０の能力より大きくなるように運転している。
そこで、固定子コイル３６のコイルエンド群を効果的に冷却できるフロント側の風量がリヤ側の風量に比べて大きいので、固定子コイル３６を十分に冷却でき、固定子コイル３６の温度上昇を抑えることができる。さらに、リヤ側ファン４１能力がフロント側ファン４０の能力より大きいので、リヤ側の風量が十分に確保され、整流器１２およびレギュレータ１８を十分に冷却でき、整流器１２およびレギュレータ１８の温度上昇を抑えることができる。従って、全体として冷却効率を高めることができる車両用交流発電機が得られる。
さらに、通風抵抗の小さいフロント側の風量を通風抵抗の大きいリヤ側の風量より大きくしているので、風音の悪化を抑えることができる車両用交流発電機が得られる。
【００３３】
また、固定子コイル３６が矩形断面を有する多数の短尺のコイルセグメント３０を接続して構成されているので、スロット１５ｂに対するコイルセグメント３０の占有率（スペースファクタ）を高めることができ、高出力化が実現できる。
また、コイルセグメント３０が略Ｕ字状に成形されているので、コイルセグメント３０を固定子コア１５の一側からスロット１５ｂ内に挿入し、固定子コア１５の他側から延出する開放端部３０ｃ同士を接合することで固定子コア１５に巻装された固定子コイル３６が得られる。そこで、固定子コア１５に巻装された固定子コイル３６を簡易に作製することができる。
また、接合側コイルエンド群３２は、絶縁被膜が除去されて放熱性を高められた接合部３１を有し、風量の大きなフロント側に配置されているので、固定子コイル３６の熱が接合側コイルエンド群３２から効率的に放熱され、固定子コイル３６の温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００３４】
以下、この発明に係る車両用交流発電機に適用されるファン構造について具体的に説明する。
実施例１．
図６はこの発明の車両用交流発電機に適用される回転子の実施例１を示す斜視図、図７および図８はそれぞれ図６に示された回転子に適用されるフロント側ファンおよびリヤ側ファンを示す正面図である。
フロント側およびリヤ側ファン４０Ａ、４１Ａは、金属薄板を板金加工したもので、円環状のファン基部４０ａ、４１ａと、ファン基部４０ａ、４１ａの外周縁部から径方向外方に延設された複数のブレード底板４０ｂ、４１ｂと、各ブレード底板４０ｂ、４１ｂの外周縁部を折り曲げて形成されたブレード４０ｃ、４１ｃとから構成されている。ファン４０Ａ、４１Ａはそれぞれ外径（Ｄｆ、Ｄｒ）、ブレード枚数（Ｎｆ、Ｎｒ）、ブレード高さ（ＢＨｆ、ＢＨｒ）が同じであるが、ファン４１Ａのブレード弦長（ＢＬｒ）がファン４０Ａのブレード弦長（ＢＬｆ）より長く形成されて、ファン４１Ａの能力をファン４０Ａの能力より大きくしている。つまり、Ｄｆ=Ｄｒ、Ｎｆ=Ｎｒ、ＢＨｆ=ＢＨｒ、ＢＬｆ<ＢＬｒである。
【００３５】
このように構成されたファン４０Ａ、４１Ａを装着した回転子を組み込んだ車両用交流発電機を５０００ｒｐｍの回転速度で運転した時、フロント側の吸入風量ＱｆINが０．０５ｍ3／ｓ、フロント側の排出風量ＱｆOUTが０．０４８ｍ3／ｓ、リヤ側の吸入風量ＱｒINが０．０３３ｍ3／ｓ、リヤ側の排出風量ＱｒOUTが０．０３５ｍ3／ｓ、フロント側からリヤ側に流れる風量Ｑf→rが０．００２ｍ3／ｓであった。
【００３６】
この実施例１によれば、リヤ側ファン４１Ａのブレード弦長（ＢＬｒ）をフロント側ファン４０Ａのブレード弦長（ＢＬｆ）より長く形成しているので、リヤ側ファン４１Ａの能力がフロント側ファン４０Ａの能力より大きくなり、さらにフロント側の吸入風量ＱｆINおよび排出風量ＱｆOUTがリヤ側の吸入風量ＱｒINおよび排出風量ＱｒOUTより大きくなっている。
従って、上記実施の形態１の効果を実現できる。
また、フロント側およびリヤ側ファン４０Ａ、４１Ａのブレード枚数を１０枚としているので、ブレード枚数が８枚の従来例に比べて風量を大きくでき、固定子コイル３６、整流器１２およびレギュレータ１８の温度上昇をより抑えることができる。
【００３７】
実施例２．
この実施例２では、図９に示されるように、リヤ側ファン４１Ｂのブレード高さ（ＢＨｒ）がフロント側ファン４０Ｂのブレード高さ（ＢＨｆ）より高く形成されている。なお、他の構成は上記実施例１と同様に構成されている。
【００３８】
このように構成されたファン４０Ｂ、４１Ｂを装着した回転子を組み込んだ車両用交流発電機を５０００ｒｐｍの回転速度で運転した時、フロント側の吸入風量ＱｆＩＮが０．０５ｍ３／ｓ、フロント側の排出風量ＱｆＯＵＴが０．０４５ｍ３／ｓ、リヤ側の吸入風量ＱｒＩＮが０．０３８ｍ３／ｓ、リヤ側の排出風量ＱｒＯＵＴが０．０４３ｍ３／ｓ、フロント側からリヤ側に流れる風量Ｑｆ→ｒが０．００５ｍ３／ｓであった。
【００３９】
この実施例２においても、フロント側の吸入風量ＱｆINおよび排出風量ＱｆOUTがリヤ側の吸入風量ＱｒINおよび排出風量ＱｒOUTより大きくなっている。
また、この実施の例２では、リヤ側ファン４１Ｂのブレード高さ（ＢＨｒ）をフロント側ファン４０Ｂのブレード高さ（ＢＨｆ）より高く形成しているので、リヤ側ファン４１Ｂの能力がフロント側ファン４０Ｂの能力よりさらに大きくなり、上記実施例１に比べて、リヤ側の吸入風量ＱｒINおよび排出風量ＱｒOUTが大きくなっている。
そこで、上記実施例１に比べて、整流器１２およびレギュレータ１８の温度上昇をより抑えることができる。
【００４０】
実施例３．
この実施例３では、図１０に示されるように、遮蔽板４２がリヤ側ファン４１Ｂとポールコア２１との間に介装され、爪状磁極２３の谷部とブレード底板４１ｂとで構成される空隙が遮断されている。なお、他の構成は上記実施例２と同様に構成されている。
【００４１】
このように構成された回転子を組み込んだ車両用交流発電機を５０００ｒｐｍの回転速度で運転した時、フロント側の吸入風量ＱｆINが０．０５ｍ3／ｓ、フロント側の排出風量ＱｆOUTが０．０５ｍ3／ｓ、リヤ側の吸入風量ＱｒINが０．０４５ｍ3／ｓ、リヤ側の排出風量ＱｒOUTが０．０４５ｍ3／ｓ、フロント側からリヤ側に流れる風量Ｑf→rが０ｍ3／ｓであった。
【００４２】
この実施例３においても、フロント側の吸入風量ＱｆINおよび排出風量ＱｆOUTがリヤ側の吸入風量ＱｒINおよび排出風量ＱｒOUTより大きくなっている。
また、この実施例３では、フロント側からリヤ側に流れる冷却風の通風経路が遮蔽板４２により遮断されているので、フロント側からリヤ側に流れる風量Ｑf→rがなくなる。そこで、フロント側の吸入風量がロスすることなくフロント側コイルエンド群の冷却に供せられるので、固定子コイル３６の温度上昇を確実に抑えることができる。また、ブレード底板４１ｂ間に形成される空間が遮蔽板４２により塞がれるので、リヤ側ファン４１Ｂの能力がさらに高められ、リヤ側の吸入風量が大きくなり、整流器１２およびレギュレータ１８の温度上昇を確実に抑えることができる。
【００４３】
実施例４．
この実施例４では、図１１および図１２に示されるように、フロント側ファン４０Ｃとリヤ側ファン４１Ｃとは、外径（Ｄｆ、Ｄｒ）、ブレード高さ（ＢＨｆ、ＢＨｒ）およびブレード弦長（ＢＬｆ、ＢＬｒ）を同一とし、フロント側ファン４０Ｃのブレード枚数（Ｎｆ）を８枚とし、リヤ側ファン４１Ｃのブレード枚数（Ｎｒ）を１０枚としている。つまり、Ｄｆ=Ｄｒ、Ｎｆ<Ｎｒ、ＢＨｆ=ＢＨｒ、ＢＬｆ=ＢＬｒである。
従って、この実施例４においても、ブレード枚数がフロント側ファン４０Ｃのブレード枚数より多いファンをリヤ側ファン４１Ｃとしているので、リヤ側ファン４１Ｃの能力がフロント側ファン４０Ｃの能力より大きくなり、上記実施の形態１の効果を実現できる。
【００４４】
実施例５．
この実施例５では、図１３および図１４に示されるように、フロント側ファン４０Ｄとリヤ側ファン４１Ｄとは、外径（Ｄｆ、Ｄｒ）、ブレード高さ（ＢＨｆ、ＢＨｒ）およびブレード枚数（Ｎｆ、Ｎｒ）を同一とし、リヤ側ファン４１Ｄのブレード弦長（ＢＬｒ）をフロント側ファン４０Ｄのブレード弦長（ＢＬｆ）より長く形成している。つまり、Ｄｆ=Ｄｒ、Ｎｆ=Ｎｒ、ＢＨｆ=ＢＨｒ、ＢＬｆ<ＢＬｒである。
従って、この実施例５においても、ブレード弦長がフロント側ファン４０Ｄのブレード弦長より長いファンをリヤ側ファン４１Ｄとしているので、リヤ側ファン４１Ｄの能力がフロント側ファン４０Ｄの能力より大きくなり、上記実施の形態１の効果を実現できる。
【００４５】
実施例６．
この実施例６では、図１５に示されるように、リヤ側ファン４１Ｅのブレード底板４１ｂを拡大形状に形成し、リヤ側ファン４１Ｅは拡大形状のブレード底板４１ｂで隣り合う爪状磁極２３間の谷部に覆うようにポールコア２１に固着されている。なお、他の構成は上記実施例５と同様に構成されている。
この実施例６では、爪状磁極２３間の谷部が軸方向から見てブレード底板４１ｂにより遮蔽されているので、フロント側からリヤ側に流れる風量Ｑf→rが少なくなる。そこで、フロント側の吸入風量が少ないロスでフロント側コイルエンド群の冷却に供せられるので、固定子コイル３６の温度上昇をより抑えることができる。また、ブレード底板４１ｂ間に形成される空間が爪状磁極２３の端面により塞がれるので、リヤ側ファン４１Ｅの能力がさらに高められ、リヤ側の吸入風量が大きくなり、整流器１２およびレギュレータ１８の温度上昇をより抑えることができる。
【００４６】
実施例７．
この実施例７では、フロント側ファン４０の外径がリヤ側ファン４１の外径より小径に形成されている。なお、他の構成は上記実施例５と同様に構成されている。
従って、この実施例７においても、外径がリヤ側ファン４１の外径より小径のファンをフロント側ファン４０としているので、リヤ側ファン４１の能力がフロント側ファン４０の能力より大きくなり、上記実施の形態１の効果を実現できる。
【００４７】
実施例８．
上記各実施例では、フロント側およびリヤ側の送風手段としてファン４０、４１を用いるものとしているが、この実施例８では、フロント側の送風手段としてポールコア２０を用い、リヤ側の送風手段としてファン４１を用いるものとしている。
ここで、ポールコア２０の送風手段としての能力はファン４１に比べて小さいので、この実施例８においても、リヤ側の送風手段の能力がフロント側の送風手段の能力より大きくなり、同様の効果が得られる。
また、フロント側のファンが省略されるので、低コスト化が図られる。
【００４８】
実施例９．
上記実施例１〜７では、フロント側およびリヤ側の送風手段としてファン４０、４１を用いるものとしているが、この実施例９では、フロント側およびリヤ側の送風手段としてポールコア２０、２１を用いるものとしている。
この実施例９では、ポールコア２０の爪状磁極２２の肩部２２ａは、図１６に示されるように、ポールコア２０のフロント側端面に対して一定の角度を持ち、かつ、ポールコア２０のフロント側端面とポールコア２０の軸心を中心とする同一円周上で交叉する傾斜面に形成されている。一方、ポールコア２１の爪状磁極２３の肩部２３ａは、図１７に示されるように、ポールコア２１のフロント側端面に対して一定の角度を持ち、かつ、ポールコア２１のリヤ側端面と交叉する稜線が回転方向の後方に向かって漸次ポールコア２１の軸心に近づく傾斜面に形成されている。
そこで、爪状磁極２２、２３の肩部２２ａ、２３ａの形状の差異によって、リヤ側のポールコア２１の送風手段としての能力がフロント側のポールコア２０の送風手段としての能力より大きくなり、ファン４０、４１を省略することができ、より低コスト化が図られる。
【００４９】
実施の形態２．
この実施の形態２では、図１８に示されるように、固定子コイル３６のフロント側コイルエンド群３６ｆの軸方向高さ（ＣＬｆ）がリヤ側コイルエンド群３６ｒの軸方向高さ（ＣＬｒ）より高く、かつ、フロント側コイルエンド群３６ｆとファン４０との軸方向のラップ量（Ｏｆ）がリヤ側コイルエンド群３６ｒとファン４１との軸方向のラップ量（Ｏｒ）より大きくなるように、固定子３５を配置している。つまり、ＣＬｒ<ＣＬｆ、Ｏｒ<Ｏｆである。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５０】
この実施の形態２によれば、固定子コイル３６のフロント側コイルエンド群３６ｆの軸方向高さ（ＣＬｆ）がリヤ側コイルエンド群３６ｒの軸方向高さ（ＣＬｒ）より高くなるように固定子３５を配置している。そこで、冷却効率の悪いリヤ側の冷却風に曝されるコイルエンド群の体積が少なく、かつ、冷却効率の良いフロント側の冷却風に曝されるコイルエンド群の体積が大きくなり、固定子コイル３６が効果的に冷却される。
また、フロント側コイルエンド群３６ｆとファン４０との軸方向のラップ量（Ｏｆ）がリヤ側コイルエンド群３６ｒとファン４１との軸方向のラップ量（Ｏｒ）より大きくなるように固定子３５を配置している。そこで、冷却効率の良いフロント側の冷却風に曝されるコイルエンド群の体積が大きくなり、固定子コイル３６が効果的に冷却される。
【００５１】
ここで、この実施の形態２においても、上記実施例１〜９のいずれかの構造を採用することにより、全体としての冷却効率がさらに高められ、また騒音を一層低減できることは言うまでもないことである。
【００５２】
なお、上記実施の形態１、２では、略Ｕ字状に形成されたコイルセグメント３０を用いるものとしているが、本発明は、略Ｕ字状に形成されたコイルセグメント３０に限定されるものではなく、コイルセグメントは直線的に延びる短尺の導体片であってもよい。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、多数本の短尺のコイルセグメント３０を全体として所定の巻線構造を採るように接合して固定子コイルを構成するものとしているが、この実施の形態３では、連続線からなる１本の素線を固定子コアに巻装して形成された複数本の巻線を全体として所定の巻線構造を採るように連結して固定子コイルを構成するものとしている。
【００５４】
図１９はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子を示す斜視図であり、図中渡り結線等の結線部は説明の便宜上省略している。
図１９において、固定子８１は、略長方形の断面形状を有するティース５０ａが径方向内方に突出するように周方向に等角ピッチで複数設けられ、軸方向に延びるスロット５０ｂがティース５０ａ間に形成された円筒状の積層鉄心から成る固定子コア５０と、固定子コア５０に巻装された固定子コイル５１と、スロット５０ｂ内に装着されて固定子コア５０と固定子コイル５１とを電気的に絶縁するインシュレータ５２とを備えている。そして、固定子コイル５１は、固定子コア５０のフロント側およびリヤ側に延出するコイルエンド群５１ｆ、５１ｒを有している。
また、固定子コイル５１は、径方向に２列に配設された２組の巻線アッセンブリ６０を備えている。各巻線アッセンブリ６０は、１本の素線６１が、固定子コア５０の端面側のスロット５０ｂ外で折り返されて、所定スロット数毎にスロット５０ｂ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように波巻きされて固定子コア５０に巻装された２本の巻線から構成されている。ここでは、固定子コア５０には、回転子７の磁極数（１６）に対応して、後述する３相固定子巻線群５３を２組収容するように、９６本のスロット５０ｂが等間隔に形成されている。即ち、毎極毎相当たりのスロット数が２である。また、素線６１には、例えば絶縁被覆された扁平な断面を有する銅線材の連続線が用いられる。
【００５５】
ここで、巻線アッセンブリ６０の構造について図２０乃至図２２を参照しつつ具体的に説明する。図２０はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線アッセンブリを示す図であり、図２０の（ａ）はその側面図、図２０の（ｂ）はその正面図である。図２１はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する素線の要部を示す斜視図、図２２はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する素線の配列を説明する図である。
巻線アッセンブリ６０を構成する各素線６１は、図２１に示されるように、ターン部６１ａで連結された直線部６１ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された平面状パターンに形成されている。そして、隣り合う直線部６１ｂが、素線６１の幅（Ｗ）分ずらされてターン部６１ａにより連結されている。このようなパターンに形成された２本の素線６１は、図２２に示されるように、６スロットピッチずらして直線部６１ｂを重ねて配列されて素線対を構成している。そして、巻線アッセンブリ６０は、図２０に示されるように、このように配列された素線対が１スロットピッチづつずらして６対配列されて構成されている。そして、素線６１の端部が巻線アッセンブリ６０の両端の両側に６本づつ延出されている。また、コイルエンドを構成するターン部６１ａが巻線アッセンブリ６０の両側部に整列されて配列されている。
このように構成された２組の巻線アッセンブリ６０が固定子コア５０に径方向に２列に巻装され、各素線６１が所定の巻線構造を採るように結線されている。そして、固定子コア５０の端面側に延出して折り返された素線６１のターン部６１ａがコイルエンドを形成している。そこで、固定子コア５０の両端において、ほぼ同一形状に形成されたターン部６１ａが周方向に、かつ、径方向に互いに離間して、２列となって周方向に整然と配列されてフロント側およびリヤ側のコイルエンド群５１ｆ、５１ｒを形成している。
【００５６】
なお、この巻線アッセンブリ６０は、例えば、１２本の連続線を同一平面上に１スロットピッチで配列させ、１２本の連続線を同時に同一平面上で雷状に折り曲げ形成し、さらに直角方向に治具にて折り畳むことで作製できる。この時、１２本の連続線を雷状に折り曲げ成形する際に、所定の連続線のみを繰り出すことで、渡り結線、口出し線および中性点用のリード（図示せず）が巻線アッセンブリ６０の両側部に形成される。
【００５７】
ついで、１相分の固定子巻線５４の巻線構造について図２３を参照して具体的に説明する。なお、図２３中、固定子コア５０のリヤ側の配線を実線で、フロント側の配線を点線で示している。
１相分の固定子巻線５４は、それぞれ１本の素線６１からなる第１乃至第４巻線６２〜６５から構成されている。そして、第１巻線６２は、１本の素線６１を、スロット番号の１番から９１番まで６スロット毎に、スロット５０ｂ内の内周側から１番目の位置（１番地）と内周側から２番目の位置（２番地）とを交互に採るように波巻きに構成されている。第２巻線６３は、素線６１を、スロット番号の１番から９１番まで６スロット毎に、スロット５０ｂ内の２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに構成されている。第３巻線６４は、素線６１を、スロット番号の１番から９１番まで６スロット毎に、スロット５０ｂ内の内周側から３番目の位置（３番地）と内周側から４番目の位置（４番地）とを交互に採るように波巻きに構成されている。第４巻線６５は、素線６１を、スロット番号の１番から９１番まで６スロット毎に、スロット５０ｂ内の４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに構成されている。
これにより、第１乃至第４巻線６２〜６５は、それぞれ、１本の素線６１を６スロット毎にスロット５０ｂ内でスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装されてなる１ターンの巻線を構成している。そして、各スロット５０ｂ内には、素線６１が矩形断面の長手方向を径方向に揃えて径方向に１列に４本並んで配列されている。
【００５８】
そして、固定子コア５０のリヤ側において、スロット番号の１番の２番地から延出する第２巻線６３の端部６３ａと、スロット番号の９１番の３番地から延出する第４巻線６５の端部６５ｂとが接合され、さらにスロット番号の１番の４番地から延出する第４巻線６５の端部６５ａと、スロット番号の９１番の１番地から延出する第２巻線６３の端部６３ｂとが接合されて、２ターンの巻線が形成されている。
また、固定子コア５０のフロント側において、スロット番号の１番の１番地から延出する第１巻線６２の端部６２ａと、スロット番号の９１番の４番地から延出する第３巻線６４の端部６４ｂとが接合され、さらにスロット番号の１番の３番地から延出する第３巻線６４の端部６４ａと、スロット番号の９１番の２番地から延出する第１巻線６２の端部６２ｂとが接合されて、２ターンの巻線が形成されている。
【００５９】
さらに、スロット番号の６１番の３番地と６７番の４番地とから固定子コア５０のリヤ側に延出する第３巻線６４の素線６１の部分が切断され、スロット番号の６７番の３番地と７３番の４番地とから固定子コア５０のリヤ側に延出する第４巻線６５の素線６１の部分が切断される。そして、第３巻線６４の切断端６４ｃと第４巻線６５の切断端６５ｃとが接合されて、第１乃至第４巻線６２〜６５を直列接続してなる４ターンの１相分の固定子巻線５４が形成されている。
なお、第３巻線６４の切断端６４ｃと第４巻線６５の切断端６５ｃとの接合部が渡り結線接続部となり、第３巻線６４の切断端６４ｄと第４巻線６５の切断端６５ｄとがそれぞれ中性点（Ｎ）および口出し線（Ｏ）となる。
同様にして、素線６１が巻装されるスロット５０ｂを１つづつずらして６相分の固定子巻線５４が形成されている。そして、図２４に示されるように、固定子巻線５４が３相分づつ星型結線されて２組の３相固定子巻線群５３からなる固定子コイル５１を形成している。また、各３相固定子巻線群５３がそれぞれ整流器１２に接続され、各整流器１２の直流出力が並列に接続されて合成されるようになっている。
【００６０】
ここで、第１乃至第４巻線６２〜６５を構成するそれぞれの素線６１は、１つのスロット５０ｂから固定子コア５０の端面側に延出し、折り返されて５スロット離れたスロット５０ｂに入るように波巻きに巻装されている。そして、それぞれの素線６１は、６スロット毎に、スロット深さ方向（径方向）に関して、内層と外相とを交互に採るように巻装されている。そして、第１巻線６２と第２巻線６３とは電気角で１８０°ずれて反転巻装されて１組の巻線アッセンブリ６０を構成している。同様に、第３巻線６４と第４巻線６５とは電気角で１８０°ずれて反転巻装されてもう１組の巻線アッセンブリ６０を構成している。
【００６１】
この実施の形態３では、固定子８に代えて固定子８１を用いる点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。そこで、この実施の形態３においても、上記実施例１〜９のいずれかの構造を採用することにより、全体としての冷却効率が高められ、また騒音を低減できる。
また、フロント側コイルエンド群を構成するターン部６１ａの軸方向高さをリヤ側コイルエンド群を構成するターン部６１ａの軸方向高さより高くするようにしてもよい。この場合、冷却効率の悪いリヤ側の冷却風に曝されるコイルエンド群の体積が少なく、かつ、冷却効率の良いフロント側の冷却風に曝されるコイルエンド群の体積が大きくなり、固定子コイル５１が効果的に冷却される。
【００６２】
また、この実施の形態３によれば、固定子コイル５１は、２組の３相固定子巻線群５３を形成するように６本の固定子巻線５４を連結して構成されている。そして、各固定子巻線５４は、スロット５０ｂ内に収納される多数の直線部６１ｂとスロット５０ｂ外で隣り合う直線部６１ｂの端部同士を連結する多数のターン部６１ａとで構成される１本の素線６１を、該直線部６１ｂを６スロット毎のスロット５０ｂ内にスロット深さ方向に関して異なる層となるように収納して構成されている。そこで、この実施の形態３では、多数本のＵ字状のコイルセグメント３０を用いた上記実施の形態１に比べ、固定子コイルにおける接合箇所が著しく削減され、固定子の生産性を向上させることができるとともに、溶接による導体の軟化がなく、固定子としての剛性が高くなり、磁気騒音を低減できる。
【００６３】
なお、上記実施の形態３では、１本の素線６１を６スロット毎にスロット内で異なる層を交互に採るように周回当たり１ターンの波巻きに巻装するものとしているが、素線の巻装構造はこれに限定されるものではなく、例えば１本の素線を６スロット毎にスロット内で異なる層を交互に採るように周回当たり２ターンの重ね巻きに巻装するものとしてもよい。
また、上記各実施の形態では、矩形断面のコイルセグメント３０や素線６１を用いるものとしているが、コイルセグメントや素線は矩形断面に限定されるものではなく、円形断面であってもよく、あるいは円形断面のセグメントや素線の一部を矩形断面に形成されたものでもよい。
また、上記各実施の形態では、スロット１５ｂ（５０ｂ）が等角ピッチに設けられているものとしているが、スロット１５ｂ（５０ｂ）は等角ピッチに設けられている必要はなく、不等ピッチに設けられていてもよい。
また、上記各実施の形態では、図２に示されるように、全風量ポイントでリヤ側ファンの能力（風圧）をフロント側ファンの能力より大きくするものとしているが、実際には、車両用交流発電機の使用風領域においてリヤ側ファンの能力（風圧）をフロント側ファンの能力より大きくすればよい。また、全回転数域でこの関係を保つ必要はなく、温度や騒音が問題となる回転数域においてこの関係が成り立つようにファンを設定すればよい。
【００６４】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６５】
この発明によれば、フロントブラケットおよびリヤブラケットに軸支されたシャフトに固着されて該両ブラケット内に配設された一対のランデル型ポールコアを有する回転子と、上記両ブラケットに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設された固定子と、上記シャフトのフロント側に固着されたプーリと、上記回転子のリヤ側に配設された整流器とを備え、上記固定子は、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するように周方向に複数設けられた円筒状の固定子コアと、所定の巻線構造を構成するように上記固定子コアに巻装された固定子コイルとを有し、複数の吸気孔が上記両ブラケットの軸方向面にそれぞれ設けられ、複数の排気孔が上記両ブラケットの径方向面にそれぞれ設けられ、かつ、送風手段が上記回転子の軸方向の両側にそれぞれ配設されて、上記送風手段の作動により、冷却風が上記吸気孔から両ブラケット内に流入して上記排気孔から流出する通風経路と、冷却風が上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路とが構成されている車両用交流発電機において、リヤ側の上記送風手段の能力がフロント側の上記送風手段の能力より大きく、かつ、フロント側の吸入風量がリヤ側の吸入風量より大きくなっているので、冷却風による冷却効率が上がり、固定子コイルおよび整流器の温度を低減できるとともに、風音の悪化を押さえることができる車両用交流発電機が得られる。
【００６６】
また、フロント側の吸入風量および排出風量がリヤ側の吸入風量および排出風量より大きくなっているので、冷却風による冷却効率がさらに上がり、固定子コイルおよび整流器の温度を確実に低減できる。
【００６７】
また、フロントブラケットおよびリヤブラケットに軸支されたシャフトに固着されて該両ブラケット内に配設された一対のランデル型ポールコアを有する回転子と、上記両ブラケットに支持されて上記回転子の外周を覆うように配設された固定子と、上記シャフトのフロント側に固着されたプーリと、上記回転子のリヤ側に配設された整流器とを備え、上記固定子は、溝方向を軸方向とするスロットが内周側に開口するように周方向に複数設けられた円筒状の固定子コアと、所定の巻線構造を構成するように上記固定子コアに巻装された固定子コイルとを有し、複数の吸気孔が上記両ブラケットの軸方向面にそれぞれ設けられ、複数の排気孔が上記両ブラケットの径方向面にそれぞれ設けられ、かつ、送風手段が上記回転子の軸方向の両側にそれぞれ配設されて、上記送風手段の作動により、冷却風が上記吸気孔から両ブラケット内に流入して上記排気孔から流出する通風経路と、冷却風が上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路とが構成されている車両用交流発電機において、リヤ側の上記送風手段の能力がフロント側の上記送風手段の能力より大きく、かつ、フロント側の排出風量がリヤ側の排出風量より大きくなっているので、冷却風による冷却効率が上がり、固定子コイルおよび整流器の温度を低減できるとともに、風音の悪化を押さえることができる車両用交流発電機が得られる。
【００６８】
また、上記回転子内を通ってフロント側とリヤ側との間を流通する通風経路が遮断されているので、フロント側の排気風量が増大し、固定子コイルの温度上昇をより抑えることができる。
【００６９】
また、上記送風手段が、上記ランデル型ポールコアもしくはファンであるので、冷却風が軸方向から両ブラケット内に流入し、その後両ブラケットから径方向に排出される通風経路を構成することができる。
【００７０】
また、フロント側の上記送風手段が上記ランデル型ポールコアであり、リヤ側の上記送風手段がファンであるので、低コスト化が図られる。
【００７１】
また、上記送風手段が、略円環状のファン基部と、該ファン基部の外周縁部から径方向外方に延設された複数のブレード底板と、該複数のブレード底板のそれぞれの外周縁部に立設された複数のブレードとを有するファンであるので、送風能力を大きくでき、冷却性能を高めることができる。
【００７２】
また、リヤ側の上記ファンのブレード枚数がフロント側の上記ファンのブレード枚数より多いので、リヤ側ファンの能力をフロント側ファンより大きくすることができる。
【００７３】
また、リヤ側の上記ファンの最大ブレード高さがフロント側の上記ファンの最大ブレード高さより高いので、リヤ側ファンの能力をフロント側ファンより大きくすることができる。
【００７４】
また、リヤ側のファンの上記ブレード底板が、上記回転子の隣り合う磁極間の谷部を遮蔽する形状に形成されているので、リヤ側ファンの能力が上がり、かつ、フロント側からリヤ側に流れる冷却風の風量が低減され、冷却性能を向上させることができる。
【００７５】
また、リヤ側の上記ファンの上記ブレード底板と上記回転子の磁極間の谷部とにより形成される空隙を塞ぐ遮蔽板が配設されているので、リヤ側ファンの能力が上がり、かつ、フロント側からリヤ側に流れる冷却風の風量が低減され、冷却性能を向上させることができる。
【００７６】
また、上記固定子コイルは、短尺の導体を略Ｕ字状に成形してなるコイルセグメントが上記固定子コアの一端側から所定スロット数離れた対をなす各スロット対に挿入され、かつ、所定スロット数離れたスロットの上記固定子コアの他端側から延出されて周方向に屈曲された上記コイルセグメントの開放端部同士がそれぞれ接合されて、上記所定の巻線構造をなすように構成されたもので、上記コイルセグメントのＵ字状のターン側によって形成されたターン側コイルエンドが周方向に配列されてターン側コイルエンド群を構成し、上記コイルセグメントの開放端部同士の接合側によって形成された接合側コイルエンドが周方向に配列されて接合側コイルエンド群を構成しているので、固定子コイルを簡易に構成することができる。
【００７７】
また、上記固定子コイルの上記接合側コイルエンド群がフロント側に配置されているので、固定子コイルを効果的に冷却することができる。
【００７８】
また、上記固定子コイルは、複数の巻線を連結して上記所定の巻線構造をなすように構成され、上記複数の巻線のそれぞれは、上記スロット内に収納される多数の直線部とスロット外で隣り合う該直線部の端部同士を連結する多数のターン部とで構成される１本の素線が、該直線部を所定スロット数離れた上記スロット内にスロット深さ方向に関して異なる層となるように収納して上記固定子コアに巻装されて構成され、上記ターン部によって形成されたコイルエンドが周方向に配列されて上記固定子コイルの両コイルエンド群を構成しているので、固定子コイルにおける接合箇所が著しく削減でき、固定子の生産性を向上させることができるとともに、溶接による導体の軟化がなく、固定子としての剛性が高くなり、磁気騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の構成示す断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用されるファンの送風性能を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の固定子に適用されるコイルセグメントを示す斜視図である。
【図４】  コイルセグメントを組み込んだ固定子を示す要部側面図である。
【図５】  コイルセグメントを組み込んだ固定子を示す要部斜視図である。
【図６】  この発明の実施例１に係る回転子を示す斜視図である。
【図７】  この発明の実施例１に係るフロント側ファンを示す正面図である。
【図８】  この発明の実施例１に係るリヤ側ファンを示す正面図である。
【図９】  この発明の実施例２に係る回転子を示す断面図である。
【図１０】  この発明の実施例３に係る回転子を示す斜視図である。
【図１１】  この発明の実施例４に係るフロント側ファンを示す正面図である。
【図１２】  この発明の実施例４に係るリヤ側ファンを示す正面図である。
【図１３】  この発明の実施例５に係るフロント側ファンを示す正面図である。
【図１４】  この発明の実施例５に係るリヤ側ファンを示す正面図である。
【図１５】  この発明の実施例６に係るリヤ側ファンの装着状態を示す正面図である。
【図１６】  この発明の実施例９に係るフロント側ポールコアを示す斜視図である。
【図１７】  この発明の実施例９に係るリヤ側ポールコアを示す斜視図である。
【図１８】  この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機を示す要部断面図である。
【図１９】  この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機に適用される固定子を示す斜視図である。
【図２０】  この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する巻線アッセンブリを示す図である。
【図２１】  この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する素線の要部を示す斜視図である。
【図２２】  この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルを構成する素線の配列を説明する図である。
【図２３】  この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子における固定子コイルの１相分の結線状態を説明する平面図である。
【図２４】  この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の固定子の回路図である。
【図２５】  従来の車両用交流発電機の構成を示す断面図である。
【図２６】  従来のフロント側ファンを示す正面図である。
【図２７】  従来のリヤ側ファンを示す正面図である。
【符号の説明】
１  フロントブラケット、２  リヤブラケット、４  プーリ、６  シャフト、７回転子、１２  整流器、１５、５０  固定子コア、１５ｂ、５０ｂ  スロット、２０、２１  ポールコア（送風手段）、２２、２３  爪状磁極、２２ａ、２３ａ  肩部、３０  コイルセグメント、３０ｂ  ターン部、３０ｃ  開放端部、３１  接合部、３２  接合側コイルエンド群、３３  ターン側コイルエンド群、３５、８１  固定子、３６、５１  固定子コイル、３６ｆ、５１ｆ  フロント側コイルエンド群、３６ｒ、５１ｒ  リヤ側コイルエンド群、４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ  フロント側ファン（送風手段）、４０ａ  ファン基部、４０ｂ  ブレード底板、４０ｃ  ブレード、４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ  リヤ側ファン（送風手段）、４１ａ  ファン基部、４１ｂ  ブレード底板、４１ｃ  ブレード、４２  遮蔽板、６１  素線、６１ａ  ターン部、６１ｂ  直線部、６２  第１巻線、６３  第２巻線、６４  第３巻線、６５  第４巻線。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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