(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略矩形状の複数のスロットをもつ固定子鉄心と、該スロットに装備され、接合端部同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状の導体セグメントにより構成された多相の固定子巻線とを有する車両用交流発電機の固定子において、
上記導体セグメントは、上記スロット内に挿入、配置されたスロット挿入部と、該スロット挿入部の一端に一体に設けられて該スロットの一端側から突出し、Ｕ字状のターン部を含むターン側エンド部と、該スロット挿入部の他端に一体に設けられて該スロットの他端側から突出し、上記接合端部を含む接合側エンド部とをもち、
上記スロット挿入部が略矩形状の断面形状に変形された断面変形部からなるとともに、上記ターン側エンド部及び上記接合側エンド部が素線のままの丸形断面形状をもつ断面未変形部のみからなることを特徴とする車両用交流発電機の固定子。
【請求項２】
前記ターン側エンド部は湾曲変形により形成されたＵ字状の前記ターン部を有し、かつ、前記接合側エンド部は屈曲変形により形成されて傾斜して延びる接合側斜行部及び該接合側斜行部と一体の前記接合端部を有し、
前記断面変形部以外の部分でのみ上記屈曲変形及び上記湾曲変形がなされ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の固定子。
【請求項３】
前記固定子巻線は、該固定子巻線の各相の一端を整流器に電気的に接続するための出力用引き出し線と、該固定子巻線の各相の他端同士を互いに電気的に接続するための中性点用引き出し線とを一体に有し、該出力用引き出し線及び該中性点用引き出し線が素線のままの丸形断面形状をもつ断面未変形部からなることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用交流発電機の固定子。
【請求項４】
前記断面未変形部は前記断面変形部よりも大きな断面積を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の車両用交流発電機の固定子。
【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の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低アイドル回転化等に見られるように、車両の燃費向上を図るためにエンジン回転は下げられ、これに伴い車両用交流発電機の回転も下げられている。しかし、その一方で、安全制御機器等の電気負荷の増加に伴い、車両用交流発電機の小型高出力化が求められている。
【０００３】
車両用交流発電機の小型高出力化を図る手法としては、固定子鉄心のスロット内に収納される固定子巻線の該スロット内での占有面積率（占積率）を増大させて、抵抗値を低減させるという手法が一般に知られている。これは、スロット内に挿入、配置される固定子巻線のスロット挿入部の断面形状をスロットの断面形状に整合させることにより、スロット挿入部とスロット内壁面との間に形成される隙間部分を低減させて高占積率化を図るものである。
【０００４】
ここに、車両用交流発電機の固定子としては、連続線よりなる固定子巻線を固定子鉄心のスロットに装着した連続線タイプのものと、端部同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状の導体セグメントにより構成された固定子巻線を固定子鉄心のスロットに装着した連結タイプのものとがある。
【０００５】
そして、連続線タイプの固定子において、小型高出力化を図る従来技術として、例えば特開昭６３−１９４５４３号公報には、丸形断面の連続素線を所定の巻線形状に巻いて固定子巻線を形成した後、固定子鉄心のスロット内に挿入される部分（スロット挿入部）を押圧変形して略矩形状の断面形状にする技術が開示されている。この技術によれば、略矩形状の断面形状に押圧変形された固定子巻線のスロット挿入部を断面略矩形状のスロット内に収納することにより、両者間に形成される隙間部分を低減させることができ、高占積率化を図ることが可能となる。
【０００６】
また、連結タイプの固定子において、小型高出力化を図る従来技術として、例えば特開２０００−２９９９４９号公報には、固定子鉄心のスロットの一端側から突出する、略Ｕ字状の導体セグメントのターン側エンド部においてＵ字状のターン部のみを部分的に素線のままの丸形断面形状とし、該ターン部以外の部分、すなわちスロット内に挿入、配置されるスロット挿入部、該ターン側エンド部のターン側斜行部及びスロットの他端側から突出する接合側エンド部の部分を押圧変形して断面略矩形状にする技術が開示されている。この技術によれば、スロット挿入部とスロット内壁面との間に形成される隙間部分を低減させて高占積率化を図ることができる。また、連続線タイプの固定子と比べて、規則的に配置された固定子巻線を形成し易くなる。
【０００７】
ここに、上記連結タイプの固定子は以下のように製造される。まず、所定長さに切断された丸形断面の棒状の素線を準備し、この素線の中央部分を残しつつそれ以外の両側部分を圧延により断面略矩形状に押圧変形する。そして、素線の丸形断面のままの該中央部分で湾曲状に折り曲げて湾曲変形させ、Ｕ字状のターン部を形成することにより、略Ｕ字状の導体セグメントとする。この略Ｕ字状の導体セグメントを固定子鉄心の軸方向端面の一方側から所定のスロット内の所定位置に複数個挿入する。そして、スロットの軸方向一端側から突出するターン側エンド部において、スロットの軸方向に対して所定角度傾斜して延びるように屈曲変形させてターン側斜行部を形成するとともに、スロットの軸方向他端側から突出する接合側エンド部において、スロットの軸方向に対して所定角度傾斜して延びるように屈曲変形させて接合側斜行部を形成し、その後所定の導体セグメントの該接合側斜行部の先端に一体に形成された接合端部同士を接合することにより、固定子巻線を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記連続線タイプの固定子の場合、連続素線を所定形状に巻線形成した後、すなわち各線を積層した状態で押圧することによりスロット挿入部の断面形状を変形させることから、積層された各線の断面形状を均一にすることが困難となる。このため、スロット内におけるスロット挿入部の整列性が低下して、十分な高占積率化を図ることが困難になるという問題がある。
【０００９】
そこで、連続素線のスロット挿入部に相当する部分のみを断面矩形状に押圧変形し、その後巻線形成することも考えられるが、この方法では矩形部の方向性や位置を揃えて巻線形成することが困難となり、やはりスロット内におけるスロット挿入部の整列性が低下して、十分な高占積率化を図ることが困難となる。
【００１０】
一方、上記連結タイプの固定子の場合、導体セグメントの外周を覆う絶縁被膜の強度が断面変形により弱まった断面変形部、すなわち上記ターン側エンド部のターン側斜行部及び上記接合側エンド部がスロットの外に露出している。このため、かかる断面変形部が周囲からのダメージを受けやすく、耐環境性が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、スロット内におけるスロット挿入部の整列性を高めて十分な高占積率化を図ることができるとともに、耐環境性の高い車両用交流発電機の固定子を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の車両用交流発電機の固定子は、断面略矩形状の複数のスロットをもつ固定子鉄心と、該スロットに装備され、接合端部同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状の導体セグメントにより構成された多相の固定子巻線とを有する車両用交流発電機の固定子において、上記導体セグメントは、上記スロット内に挿入、配置されたスロット挿入部と、該スロット挿入部の一端に一体に設けられて該スロットの一端側から突出し、Ｕ字状のターン部を含むターン側エンド部と、該スロット挿入部の他端に一体に設けられて該スロットの他端側から突出し、上記接合端部を含む接合側エンド部とをもち、上記スロット挿入部が略矩形状の断面形状に変形された断面変形部からなるとともに、上記ターン側エンド部及び上記接合側エンド部が素線のままの丸形断面形状をもつ断面未変形部のみからなることを特徴とするものである。
【００１３】
この車両用交流発電機の固定子では、スロット挿入部のみが略矩形状の断面形状に変形された断面変形部からなり、固定子鉄心のスロットから突出する両エンド部が素線のままの丸形断面形状をもつ断面未変形部のみからなる。すなわち、スロットの外に露出する部分が断面未変形部のみからなり、前述の従来技術のように断面変形により被膜強度の弱まった部分がスロットの外に露出するようなことがない。したがって、前述の従来技術と比べて、耐環境性の優れたものとなる。
【００１４】
また、この固定子巻線は、複数の略Ｕ字状の導体セグメントの接合端部同士を接合してなるので、スロット挿入部における略矩形状への断面変形を各導体セグメント毎に行うことができ、断面変形を容易かつ確実に行うことが可能となる。このため、各導体セグメントにおいてスロット挿入部の断面形状や形成位置等を均一なものとすることができる。したがって、スロット内におけるスロット挿入部の整列性を容易に向上させることができ、十分な高占積率化を図ることが可能となる。
【００１５】
好適な態様において、前記ターン側エンド部は湾曲変形により形成されたＵ字状の前記ターン部を有し、かつ、前記接合側エンド部は屈曲変形により形成されて傾斜して延びる接合側斜行部及び該接合側斜行部と一体の前記接合端部を有し、前記断面変形部以外の部分でのみ上記屈曲変形及び上記湾曲変形がなされている。
【００１６】
この態様によれば、耐環境性をより信頼性の高いものとすることができる。
【００１７】
すなわち、前述した従来の連結タイプの固定子では、被膜強度の弱まった断面変形部において屈曲変形させて接合側斜行部を形成していることから、屈曲変形時の応力集中により絶縁被膜が損傷しやすく、耐環境性がより低下しやすい。
【００１８】
この点、断面変形部以外の部分でのみ屈曲変形や湾曲変形がなされる本態様によれば、断面変形により被膜強度が弱まっている部分が屈曲変形等されるわけではないので、断面変形部で屈曲変形等を行う場合と比較して、被膜ダメージを極めて小さくすることができ、したがって耐環境性をより優れたものとすることが可能となる。また、断面変形部を屈曲変形等する場合と比較して、加工もし易いため、容易かつ高精度に上記斜行部を成形することが可能となる。
【００１９】
好適な態様において、前記固定子巻線は、該固定子巻線の各相の一端を整流器に電気的に接続するための出力用引き出し線と、該固定子巻線の各相の他端同士を互いに電気的に接続するための中性点用引き出し線とを一体に有し、該出力用引き出し線及び該中性点用引き出し線が素線のままの丸形断面形状をもつ断面未変形部からなる。
【００２０】
出力用引き出し線や中性点用引き出し線を固定子巻線と一体に所定位置に設けるためには、渡り部（リード部）を形成するための屈曲変形等が必要となり、上記斜行部等を形成する場合と同様に被膜ダメージの問題が発生する。
【００２１】
この点、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線が素線のままの丸形断面形状をもつ断面未変形部からなる本態様によれば、かかる被膜ダメージの問題を解消することができ、耐環境性をより信頼性の高いものとすることが可能となる。
【００２２】
好適な態様において、前記断面未変形部は前記断面変形部よりも大きな断面積を有している。
【００２３】
エンドユーザの省エネ指向による小型車の増加等に伴い、車両用交流発電機の小型高出力化が今後益々求められることに鑑みると、高占積率化された固定子において、高占積率化以外の手法でさらに抵抗値低減を図ることが必要となる。
【００２４】
この点、スロットの両端側から突出する両エンド部を構成する断面未変形部が、スロット内に挿入、配置されるスロット挿入部を構成する断面変形部よりも大きな断面積を有する本態様によれば、両エンド部の単位長さ当たりの抵抗値がスロット挿入部の同単位長さ当たりの抵抗値よりも小さくなるので、その分固定子巻線全体の抵抗値を小さくすることができる。すなわち、高占積率化によりスロット挿入部の抵抗値を可及的に低減させつつ、スロット外の両エンド部でも断面積の増大により抵抗値低減をさらに図ることができる。したがって、スロット挿入部が矩形断面にされて高占積率化されている固定子においても抵抗値を更に低減させて、高出力化を図ることが可能となる。
【００２５】
特に、両上記エンド部に加えて上記出力用引き出し線及び上記中性点用引き出し線を、断面変形部よりも大きな断面積を有する断面未変形部により構成した場合は、断面積の増大により抵抗値低減を図ることのできる範囲が拡大するため、より高出力化を図ることが可能となる。
【００２７】
上記ターン部を形成するための湾曲変形や上記斜行部及び上記渡り部（リード部）を形成するための屈曲変形等を行う場合、上述のとおり、変形による応力集中により被膜ダメージの問題が発生する。このとき、矩形断面を有する平角材を屈曲変形等する場合、屈曲部等の内側が大きく圧縮される一方で外側が大きく引き延ばされて屈曲部等の内側と外側とで大きな変形差が生じることから、該屈曲部等でより大きな応力集中が生じる。特に、大きく折り曲げて湾曲変形させる上記ターン部（湾曲部）においては大きな応力集中が発生する。
【００２８】
この点、本発明の車両用交流発電機の固定子は、前記断面未変形部が素線のままの丸形断面形状をもっている。すなわち、この固定子では、上記ターン部を含む両上記エンド部等が丸形断面とされている。このため、湾曲部や屈曲部等の内側と外側との間における変形度合いの差が小さくなるので、矩形断面の平角材を屈曲変形等する場合と比較して、湾曲や屈曲等の変形に伴う応力集中を緩和するのに有利となる。したがって、上記被膜ダメージの問題を解消するのに有利となり、耐環境性をより信頼性の高いものとすることができる。
【００２９】
【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、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
本実施形態に係る車両用交流発電機１は、固定子巻線が複数の略Ｕ字状の導体セグメントにより構成された連結タイプのもので、図１に示すように、電機子として働く固定子２と、界磁として働く回転子３と、固定子２及び回転子３を収容し、締結ボルト４ｃによって連結、固定されたフロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂと、交流電力を直流電力に変換する整流器５等を含んで構成されている。
【００３１】
固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子巻線２１を構成する複数の導体セグメント２３と、固定子鉄心２２及び固定子巻線２１間を電気絶縁するインシュレータ２４とを備えている。この固定子２は、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂ間で挟持されることにより固定されており、回転子３の外周側に所定の隙間を介して配置されている。固定子２の詳細な構造については後述する。
【００３２】
回転子３は、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂに回転可能に支持されたシャフト３３と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア３２と、界磁コイル３１とを備えている。なお、シャフト３３の前端部には、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）に図示しないベルト等を介して連結されたプーリ２０が固定されている。
【００３３】
ランデル型ポールコア３２はフロント側及びリア側の一組のポールコア３２ａ及び３２ｂを組み合わせて構成されている。各ポールコア３２ａ及び３２ｂは、それぞれが６個の爪状磁極部３２ｃを有し、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回して構成された界磁コイル３１を前後両側から挟み込むようにシャフト３３に嵌挿されている。
【００３４】
フロントハウジング４ａの軸方向端面（前端面）及びリアハウジング４ｂの軸方向端面（後端面）には吸入孔４２ａ及び４２ｂがそれぞれ設けられている。そして、フロント側の吸入孔４２ａから吸い込んだ冷却風を軸方向及び径方向に吐き出すための斜流ファン３５がフロント側のポールコア３２ａの前端面に溶接等により固着されている。同様に、リア側の吸入孔４２ｂから吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心ファン３６がリア側のポールコア３２ｂの後端面に溶接等により固着されている。また、フロントハウジング４ａ及びリアハウジング４ｂには、固定子鉄心２２の軸方向両端から突出した固定子巻線２１のコイルエンド部に対向した部分に冷却風の吐出孔４１ａ及び４１ｂがそれぞれ設けられている。
【００３５】
シャフト３３の後端部近傍には、界磁コイル３１の両端に電気的に接続されたはスリップリング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から界磁コイル３１に対して給電が行われるようになっている。
【００３６】
上述した構成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にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子３がシャフト３３と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング３７、３８を介してブラシ装置７から回転子３の界磁コイル３１に励磁電圧を印加することにより、ポールコア３２ａ、３２ｂのそれぞれの爪状磁極部３２ｃ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。これにより、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の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。
【００３７】
次に、固定子２の詳細について説明する。
【００３８】
図２は固定子２の部分的な断面図、図３は固定子巻線２１を構成する導体セグメント２３の斜視図、図４は各導体セグメント２３が収容される固定子鉄心２２のスロット２５を説明するための固定子２の部分的な断面図、図５は各導体セグメント２３を接合することにより形成される固定子巻線２１を示す固定子２の断面である。
【００３９】
固定子鉄心２２には、多相の固定子巻線２１を収容できるように、断面略矩形状の複数のスロット２５が形成されている。本実施形態では、回転子３の磁極数に対応して、３相の固定子巻線２１を収容するように、３６本のスロット２５が周方向に等間隔に配置されている。
【００４０】
固定子鉄心２２のスロット２５に装備された固定子巻線２１は、接合端部２３ｆ同士が互いに接合された複数の略Ｕ字状の導体セグメント２３により構成されている。なお、導体セグメント２３の外周には図示しない絶縁被膜が被覆されている。各導体セグメント２３は、図３及び図５に示すように、スロット２５内に挿入、配置され軸方向に沿って直線状に延びる一対のスロット挿入部２３ａ、２３ａと、各スロット挿入部２３ａ、２３ａの一端同士を連結するように一体に設けられてスロット２５の軸方向一端側（車両用交流発電機１のリア側で図１及び図５の右側。以下、同様）から突出するターン側エンド部２３ｂと、各スロット挿入部２３ａ、２３ａの他端に一体に設けられてスロット２５の軸方向他端側（車両用交流発電機１のフロント側で図１及び図５の左側。以下、同様）から突出する一対の接合側エンド部２３ｃ、２３ｃとから構成されている。
【００４１】
なお、回転子３のランデル型ポールコア３２の軸方向両端面に取り付けられた冷却ファン（斜流ファン３５及び遠心ファン３６）を回転させたときに生じる冷却風の通風路は、主にこれら接合側エンド部２３ｃ及びターン側エンド部２３ｂの間に形成されている。
【００４２】
ターン側エンド部２３ｂは、その先端に湾曲変形により形成されたＵ字状のターン部２３ｄを有している。一方、各接合側エンド部２３ｃは、屈曲変形により形成されて軸方向に対して所定角度傾斜して延びる接合側斜行部２３ｅと、この接合側斜行部２３ｅの先端に一体に形成され、屈曲変形により形成された接合端部２３ｆとを有している。
【００４３】
そして、各上記導体セグメント２３において、各上記スロット挿入部２３ａは、スロット２５の略矩形状の断面形状に整合するように、圧延等により略矩形状の断面形状に変形された断面変形部からなる。また、上記ターン側エンド部２３ｂ及び各上記接合側エンド部２３ｃは、丸線材よりなる素線のままの断面形状（本実施形態では、円形の丸形断面）をもつ断面未変形部のみからなる。したがって、各上記導体セグメント２３は、断面変形部以外の部分でのみ上記屈曲変形及び上記湾曲変形がなされていることになる。なお、各上記接合側斜行部２３ｅは、断面変形部よりなるスロット挿入部２３ａと断面未変形部よりなる接合側エンド部２３ｃとの境界部を屈曲変形させることにより形成されているが、断面変形部で屈曲変形がなされているわけではない。
【００４４】
ここに、ターン側エンド部２３ｂ及び接合側エンド部２３ｃを構成する断面未変形部は、スロット挿入部２３ａを構成する断面変形部よりも大きな断面積を有している。
【００４５】
固定子鉄心２２の各スロット２５には、それぞれ偶数本（本実施形態では４本）の電気導体（各導体セグメント２３のスロット挿入部２３ａ）が収容されている。また、一のスロット２５内の４本の電気導体は、図２に示すように、固定子鉄心２２の径方向に沿って内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。なお、一のスロット２５内の４本の電気導体は同相の固定子巻線２１を形成している。
【００４６】
各スロット２５内に収容されたこれらの電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線２１が形成される。なお、本実施形態では、スロット２５内の電気導体は、軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいては、ターン部２３ｄを経由することにより、また、軸方向他端側の接合側エンド部２３ｃにおいては、接合端部２３ｆ同士を溶接、超音波溶着、アーク溶接やろう付け等の手段によって接合することにより、電気的に接続されている。
【００４７】
各スロット２５内の１本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の１本の他の電気導体と対をなしている。
【００４８】
例えば、図４に示すように、一のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂと対をなしている。同様に、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂと対をなしている。そして、固定子鉄心２２の軸方向一端側のターン側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとはターン部２３ｄ（２３１ｃ）を経由することにより接続され、また、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとはターン部２３ｄ（２３２ｃ）を経由することにより接続されている。
【００４９】
したがって、固定子鉄心２２の軸方向一端側においては、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３２ｃ）を、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３１ｃ）が囲むこととなる。このように、固定子鉄心２２の軸方向一端側においては、対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｄ（２３２ｃ）が、同じスロット２５内に収容された他の対をなす電気導体同士の接続部としてのターン部２３ｄ（２３１ｃ）により囲まれる。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３２ｃ）により中層コイルエンドが形成され、また、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとを接続するターン部２３ｄ（２３１ｃ）により端層コイルエンドが形成される。
【００５０】
一方、一のスロット２５内の内中層の電気導体２３２ａは、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の内端層の電気導体２３１ａ’とも対をなしている。同様に、一のスロット２５内の外端層の電気導体２３１ｂ’は、固定子鉄心２２の時計回り方向に向けて１磁極ピッチ離れた他のスロット２５内の外中層の電気導体２３２ｂとも対をなしている。そして、固定子鉄心２２の軸方向他端側の接合側エンド部２３ｂにおいて、これらの対をなす電気導体、すなわち内中層の電気導体２３２ａと内端層の電気導体２３１ａ’とは接合端部２３ｆ同士（２３２ｄと２３１ｄ’）の接合により接続され、また、外端層の電気導体２３１ｂ’と外中層の電気導体２３２ｂとは接合端部２３ｆ同士（２３１ｅ’と２３２ｅ）の接合により接続されている。
【００５１】
したがって、固定子鉄心２２の軸方向他端側においては、内中層の電気導体２３２ａ及び内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄ及び２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’及び外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’及び２３２ｅにより構成されるもの）とが、径方向及び周方向に互いにずれた状態で配置されている。そして、内中層の電気導体２３２ａ及び内端層の電気導体２３１ａ’を接続する内側接合部（接合端部２３２ｄ及び２３１ｄ’により構成されるもの）と、外端層の電気導体２３１ｂ’及び外中層の電気導体２３２ｂを接合する外側接合部（接合端部２３１ｅ’及び２３２ｅにより構成されるもの）とにより、異なる同心円上に配置された２つの隣接層コイルエンドが形成される。なお、外側接合部及び内側接合部には、これらの接合部の互いの絶縁と保持のために、絶縁材によるコーティングがなされている。
【００５２】
さらに、図３に示すように、内端層の電気導体２３１ａと外端層の電気導体２３１ｂとが、一連の導電体をほぼＵ字状に成形してなる大セグメント２３１により提供される。そして、内中層の電気導体２３２ａと外中層の電気導体２３２ｂとが一連の導電体をほぼＵ字状に成形してなる小セグメント２３２により提供される。なお、基本となる略Ｕ字状の導体セグメント２３は、大セグメント２３１及び小セグメント２３２によって構成される。
【００５３】
以上の構成を、全てのスロット２５の基本となる導体セグメント２３について繰り返す。
【００５４】
なお、固定子巻線２１の各相について、基本となる導体セグメント２３により、固定子鉄心２２の周りを２周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子巻線２１の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに１周目と２周目とを接続するターン部を有するセグメントは、基本となる導体セグメント２３とは異なる異形セグメントで構成される。そして、異形セグメントにおいても、基本となる導体セグメント２３と同様、スロット挿入部が略矩形状の断面形状に変形された断面変形部からなるとともに、ターン側エンド部及び接合側エンド部が素線のままの断面形状（円形の丸形断面）をもち断面変形部よりも大きな断面積の断面未変形部のみからなる。
【００５５】
次に、固定子巻線２１の各相の一端を整流器５に電気的に接続するための出力用引き出し線、及び各相の他端同士を互いに電気的に接続するための中性点用引き出し線について、図６及び図７に基づき説明する。
【００５６】
図６に示されるように、固定子鉄心２２の軸方向一端側から突出するターン側エンド部２３ｂ側において、固定子巻線２１の各相の一方の巻線端を整流器５に接続するための出力用引き出し線２３３が、固定子巻線２１の各相の該巻線端と一体に設けられている。この出力用引き出し線２３３は、ターン側エンド部２３ｂの端部付近で一方の巻線端を第１の屈曲変形することにより形成され、固定子径曲率に沿って周方向に延びる渡り部（リード部）２３３ａと、渡り部２３３ａの先端を整流器５の端子部手前で第２の屈曲変形することにより該渡り部２３３ａと一体に形成され、該渡り部２３３ａの先端から略直線状に延びて整流器５の端子部に至る接続部２３３ｂとを有している。
【００５７】
なお、本実施形態に係る車両用交流発電機１は三相交流発電機であるため、この出力用引き出し線２３３は全部で３本存在する。また、３本の出力用引き出し線は全てターン側エンド部２３ｂ側から引き出されている。
【００５８】
また、図７に示されるように、固定子鉄心２２の軸方向一端側から突出するターン側エンド部２３ｂ側において、固定子巻線２１の各相の他方の巻線端同士を中性点として互いに電気的に接続するための３本の中性点用引き出し線２３４、２３５、２３６が固定子巻線２１の各相の該巻線端とそれぞれ一体に設けられている。中性点用引き出し線２３５は、ターン側エンド部２３ｂから固定子鉄心２２の軸方向一端側に軸方向に沿って直線状に延び、その先端に接続部２３５ｂを有している。一方、中性点用引き出し線２３４、２３６は、出力用引き出し線２３３と同様に、ターン側エンド部２３ｂの端部近傍で他方の巻線端を第１の屈曲変形することにより形成され、固定子径曲率に沿って周方向に延びる渡り部（リード部）２３４ａ、２３６ａと、渡り部２３４ａ、２３６ａの先端を第２の屈曲変形することにより該渡り部２３４ａ、２３６ａと一体に形成され、中性点用引き出し線２３５の接続部２３５ｂと隣接する接続部２３４ｂ、２３６ｂとを有している。そして、中性点用引き出し線２３５の接続部２３５ｂに対して、中性点用引き出し線２３４、２３６の接続部２３４ｂ、２３６ｂがそれぞれ溶接等によって接合されている。これにより、各接続部２３４ａ、２３５ｂ、２３６ｂが互いに電気的に接続され、中性点が形成されている。
【００５９】
こうして、固定子巻線２１の各相の巻線端が星型結線により結線される。
【００６０】
ここに、本実施形態では、上記出力用引き出し線２３３及び中性点用引き出し線２３４、２３５、２３６が、丸線材よりなる素線のままの断面形状（本実施形態では、円形の丸形断面）をもつ断面未変形部からなる。
【００６１】
なお、本実施形態では、中性点用引き出し線２３５の接続部２３５ｂに隣接するように中性点を形成して、中性点用引き出し線２３５に渡り部を形成しない例について説明したが、中性点の形成位置をどの中性点用引き出し線にも隣接しない位置とすることも勿論可能であり、この場合は中性点用引き出し線のいずれにも上記渡り部を形成することとなる。
【００６２】
また、固定子巻線２１の製造方法を以下に説明する。
【００６３】
まず、丸形（円形）断面の丸線材よりなる素線を所定長さに切断する。なお、この丸線材は、銅線の外周に絶縁被膜を被覆してなるものである。また、大セグメント２３１と小セグメント２３２とではその全長が異なることから、それぞれに対応させて２種類の長さに切断する。そして、切断した素線の中央部分及び両端部分を残し、それ以外の部分（スロット挿入部２３ａに相当する部分）を圧延等により部分的に押圧変形させて、略矩形状の断面形状をもつ平角状に成形する。これにより、図８に示されるように、丸形断面の丸線材よりなる素線のままの断面形状をもつ断面未変形部よりなる中央未変形部２００ａと、同じく該断面未変形部よりなる両端未変形部２００ｂ、２００ｂと、該中央未変形部２００ａ及び両端未変形部２００ｂ、２００ｂ間に形成され、押圧変形により略矩形状の断面形状に変形された断面変形部よりなる一対の中間変形部２００ｃ、２００ｃとからなる成形体２００を得る。
【００６４】
なお、こうして得られた成形体２００の中央未変形部２００ａが導体セグメント２３のターン側エンド部２３ｂとなり、両端未変形部２００ｂ、２００ｂが接合側エンド部２３ｃとなり、各中間変形部２００ｃ、２００ｃがそれぞれスロット挿入部２３ａ、２３ａとなる。
【００６５】
そして、成形体２００の中央未変形部２００ａの中央部分で折り曲げつつ湾曲変形させてターン部２３ｄを形成することにより、全体形状が略Ｕ字状の成形体とする。この略Ｕ字状の成形体を固定子鉄心２１の所定のスロット２５内の所定位置に軸方向一端側から挿入し、その後屈曲変形により接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆを成形してから、所定の各接合端部２３ｆ同士を溶接等により接合して、固定子巻線２１を得る。
【００６６】
上記構成を有する本実施形態に係る固定子巻線２１においては、スロット挿入部２３ａのみが略矩形状の断面形状に変形された断面変形部からなり、固定子鉄心２２のスロット２５から突出する両エンド部２３ｂ、２３ｃが素線のままの断面形状をもつ断面未変形部のみからなる。すなわち、スロット２５の外に露出する両エンド部２３ｂ、２３ｃが断面未変形部のみからなり、断面変形により絶縁被膜強度の弱まった部分がスロットの外に露出するようなことがない。したがって、耐環境性の優れたものとなる。
【００６７】
また、この固定子巻線２１は、複数の略Ｕ字状の導体セグメント２３の接合端部２３ｆ同士を接合してなるので、スロット挿入部２３ａにおける略矩形状への断面変形を各導体セグメント２３毎に行うことができ、断面変形を容易かつ確実に行うことが可能となる。このため、各導体セグメント２３においてスロット挿入部２３ａの断面形状や形成位置等を均一なものとすることができる。したがって、スロット２５内におけるスロット挿入部２３ａの整列性を容易に向上させることができ、十分な高占積率化を図ることが可能となる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、ターン部２３ｄが形成されたターン側エンド部２３ｂ、並びに接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆが形成された接合側エンド部２３ｃは断面未変形部のみからなり、絶縁被膜の強度が弱まった断面変形部では屈曲変形等がなされていない。したがって、導体セグメント２３を被覆する絶縁被膜の屈曲変形等による損傷を防止、あるいは大幅に軽減させることができ、耐環境性をより信頼性の高いものとすることが可能となる。また、断面変形部を屈曲変形等する場合と比較して、加工もし易いため、容易かつ高精度に上記ターン部２３ｄ、接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆを成形することが可能となる。
【００６９】
加えて、本実施形態では、出力用引き出し線２３３及び中性点用引き出し線２３４、２３５、２３６も素線のままの断面形状をもつ断面未変形部からなる。このため、屈曲変形等により渡り部２３３ａ等を形成する際に、被膜ダメージを極力軽減させることができ、耐環境性をより信頼性の高いものとすることが可能となる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、スロット２５の両端側から突出する両エンド部２３ｂ、２３ｃを構成する断面未変形部が、スロット２５内に挿入、配置されるスロット挿入部２３ａを構成する断面変形部よりも大きな断面積を有している。このため、固定子巻線２１全体の抵抗値を小さくすることができ、高出力化を図ることが可能となる。特に、本実施形態では、両上記エンド部２３ｂ、２３ｃに加えて出力用引き出し線２３３及び中性点用引き出し線２３４、２３５、２３６も断面変形部よりも大きな断面積を有する断面未変形部により構成されていることから、断面積の増大により抵抗値低減を図ることのできる範囲が拡大し、より高出力化を図ることが可能となる。
【００７１】
また、本実施形態では、断面未変形部が丸形断面であるため、矩形断面の平角材を屈曲変形等する場合と比較して、湾曲や屈曲等の変形に伴う応力集中を緩和するのに有利となる。したがって、上記被膜ダメージの問題を解消するのに有利となり、耐環境性をより信頼性の高いものとすることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態では、湾曲変形等により特に大きな応力集中が発生するターン部２３ｄを有するターン側エンド部２３ｂのみならず、接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆを有する接合側エンド部２３ｃについても、断面未変形部のみから構成している。このため、ターン側エンド部２３ｂのみを断面未変形部とする場合と比較して耐環境性をより信頼性の高いものとすることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、断面未変形部よりなる中央未変形部２００ａ及び両端未変形部２００ｂ、２００ｂと、略矩形状の断面形状に変形された断面変形部よりなる両中間変形部２００ｃ、２００ｃとからなる成形体２００から略Ｕ字状の導体セグメント２３を得ていることから、ターン部２３ｄ、接合側斜行部２３ｅ及び接合端部２３ｆの成形が容易かつ確実となり、したがって、導体セグメント２３の均一性や整列性を向上させる点で有利となる。
【００７４】
なお、上述した実施形態では、固定子巻線２１の各相の巻線端を星型結線する例について説明したが、三角結線や千鳥結線等で各相の巻線端を結線する場合にも本発明を適用することは可能である。例えば、千鳥結線のような電気角３０度の位相差のある巻線を結線するために他のセグメントとはピッチが異なる特殊セグメントを一部に含む多相固定子巻線においては、その特殊セグメントのターン側エンド部を他のセグメントと同様断面未変形部により構成し、このターン側エンド部におけるターン部のＵ字ピッチを適当なピッチに成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る車両用交流発電機の断面図である。
【図２】  上記車両用交流発電機の導体セグメントと固定子鉄心の部分断面図である。
【図３】  上記車両用交流発電機の導体セグメントの斜視図である。
【図４】  上記車両用交流発電機の導体セグメントが収容される固定子鉄心のスロットを説明するための固定子の部分断面図である。
【図５】  上記車両用交流発電機の固定子の断面図である。
【図６】  上記車両用交流発電機の出力用引き出し線を説明するための部分側面図である。
【図７】  上記車両用交流発電機の中性点用引き出し線を説明するための部分側面図である。
【図８】  上記車両用交流発電機の導体セグメントを製造するために準備する成形体の斜視図である。
【符号の説明】
１…車両用交流発電機              ２…固定子
３…回転子                        ４…ハウジング
５…整流器                      ２１…固定子巻線
２２…固定子鉄心                  ２３…導体セグメント
２３ａ…スロット挿入部            ２３ｂ…ターン側エンド部
２３ｃ…接合側エンド部            ２３ｄ…ターン部
２３ｅ…接合側斜行部              ２３ｆ…接合端部
２４…インシュレータ              ２５…スロット
２３３…出力用引き出し線
２３４、２３５、２３６…中性点用引き出し線
【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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