(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線と、前記スロットにおいて前記固定子鉄心と前記固定子巻線との間に介在するシート状の電気絶縁部材とを備えた車両用交流発電機の固定子において、
前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、
前記電気導体は、前記スロットに収納されて軸方向垂直断面形状が前記スロット形状に沿った略矩形状である収納部と、異なるスロットに位置する前記収納部をつなぐ渡り部とを有しており、
前記渡り部には、硬く組成変化した屈曲部が形成されており、一の渡り部は他の渡り部と空間的に離間しており、
さらに前記固定子鉄心と前記固定子巻線と前記シート状の電気絶縁部材とのみにより相互の機械的固着がなされ、
前記電気導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材は前記スロット内での前記電気導体相互間にも介在すると共に、
前記電気絶縁部材は、前記固定子鉄心（３２）と前記電気導体（３３）との間及び前記スロット（３５）内の内層側の収納部（３３ａ）と外層側の収納部（３３ｂ）との間を絶縁するためのＳ字状の断面形状であ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】
請求項１に記載の車両用交流発電機の固定子の分解方法において、前記固定子鉄心の軸方向の一方の前記渡り部の一部を切断する工程と、前記電気導体を軸方向に引き抜く工程とを有する車両用交流発電機の固定子の分解方法。
【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車両用交流発電機の固定子及びその分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の産業界においては環境保全及び資源確保の観点から、自動車をはじめとした製品のリサイクルの要望が高まってきており、このため異種材質の部品が混在して組み立てられた製品を容易に材質毎に分離する方法が望まれている。
一方、一般的な車両用交流発電機の固定子は、複数のスロットが形成される珪素鋼板の固定子鉄心、円形断面を持つ絶縁被覆銅線で構成される固定子巻線、およびスロットにおいて固定子鉄心と固定子巻線の間に介在して電気絶縁性を確保する電気絶縁紙で構成されている。さらに、振動や熱による絶縁皮膜の損傷に伴う銅線相互間の短絡防止のために、固定子巻線は、スロット内外においてエポキシなどの耐熱性の高い熱硬化性樹脂によって含浸固着してある。
また、国際公開９２／０６５２７において、固定子鉄心に設けられた複数のスロットにＵ字状の電気導体を同一方向から差し込み、それらを接合することにより固定子巻線を形成したものが知られている。
【０００３】
このようなセグメントと呼ばれる電気導体を用いた車両用交流発電機の固定子にあっても、その電気導体を固定するために樹脂を含浸させる必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように固定子は構成部品の種類が少なく、しかも固定子鉄心や固定子巻線に使用される珪素鋼板や銅線は再生材料として価値が高い。それにもかかわらず、車両が廃車される時に車両用交流発電機又は固定子単品として一部が補修部品用に再利用されるものの、固定子巻線は強固に含浸固着されているため、固定子鉄心と固定子巻線とを分離して再利用することは困難であった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み、固定子として使用した後に、固定子鉄心と固定子巻線を容易に分離して再利用できる車両用交流発電機の固定子及びその分解方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に装備された固定子巻線と、前記スロットにおいて前記固定子鉄心と前記固定子巻線との間に介在するシート状の電気絶縁部材とを備えた車両用交流発電機の固定子において、前記固定子巻線は、複数の電気導体を接合して構成されており、前記電気導体は、前記スロットに収納されて軸方向垂直断面形状が前記スロット形状に沿った略矩形状である収納部と、異なるスロットに位置する前記収納部をつなぐ渡り部とを有しており、前記渡り部には、硬く組成変化した屈曲部が形成されており、一の渡り部は他の渡り部と空間的に離間しており、さらに前記固定子鉄心と前記固定子巻線と前記シート状の電気絶縁部材とのみにより相互の機械的固着がなされ、前記電気導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材は前記スロット内での前記電気導体相互間にも介在すると共に、前記電気絶縁部材は、前記固定子鉄心（３２）と前記電気導体（３３）との間及び前記スロット（３５）内の内層側の収納部（３３ａ）と外層側の収納部（３３ｂ）との間を絶縁するためのＳ字状の断面形状であることを特徴としている。
【０００７】
矩形状の銅線はスロット形状に沿っているため、円形断面を持つ銅線に比べてスロット内壁と広い面積で対向し、スロット内に安定して固定される。
また、渡り部においては硬く組成変化した屈曲部が設けてあるので、渡り部の剛性が高まる。これらのため、電気導体の振動を抑制することができる。
さらに、渡り部と他の渡り部が空間的に離間しているので、電気導体の渡り部相互間が電気絶縁され、渡り部の剛性向上による振動抑制効果により渡り部相互間の接触を防止できるので、渡り部の電気絶縁のための含浸固着が不要となる。
【０００８】
このため、渡り部の強度と固定子鉄心への電気導体の固定力とを所要の水準に維持しつつ、固定子鉄心と固定子巻線の分離が容易な車両用交流発電機の固定子が得られる。更に、電気導体は裸銅線であり、前記シート状の電気絶縁部材により前記スロット内での前記電気導体同士の電気絶縁も兼ねることを特徴としており、電気導体を銅材としてリサイクルすることがより容易となる。請求項２の発明によれば、請求項１において、前記固定子鉄心の軸方向の一方の前記渡り部の一部を切断する工程と、前記電気導体を軸方向に引き抜く工程により前記固定子鉄心と前記固定子巻線の分離作業がおこなわれることを特徴とする車両用交流発電機の固定子の分解方法を提供している。これにより、電気導体と固定子鉄心との分離を容易に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用交流発電機を図１から図５に示す実施例に基づいて説明する。
〔第一の実施形態〕
図１は本発明を適用した固定子が取り付けられる車両用交流発電機の主要部の部分断面図である。車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、固定子２と回転子３とを支持するフレーム４、および交流電力を直流電力に変換する整流器５等から構成されている。
【００１０】
回転子３は、シャフト６と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア７、界磁コイル８、スリップリング９、１０、冷却用ファン１１，１２を備えている。シャフト６は、プーリ２０に連結され、自動車に搭載された走行用のエンジン（図示せず）により回転駆動される。
ランデル型ポールコア７は一組のポールコアを組合わせて構成されている。ランデル型ポールコア７は、シャフト６に組付られたボス部７１、ボス部７１の両端より径方向に延びるディスク部７２、及び複数の爪状磁極部７３により構成されている。ランデル型ポールコア７の軸方向の両端部には、それぞれ冷却用ファン１１、１２が設けられている。
【００１１】
フレーム４の軸方向両端面には吸入孔４１が設けられている。 そして、フレ−ム４には固定子２の渡り部３１の径方向外側に対応して冷却風の吐出孔４２が設けられている。
図２は１本の電気導体３３の斜視図、図3 は電気導体３３の固定子鉄心３２への組付け状態を示す固定子２の内周側からの斜視図、図４は固定子２の部分的な断面図である。
【００１２】
固定子２は、固定子鉄心３２と、複数の電気導体３３と、複数の電気絶縁紙３４とで構成され、フレ−ム４により支えられている。固定子鉄心３２は、薄い珪素鋼板を重ね合わせたもので、図３に示すようにその内周面には多数のスロット３５が形成されている。
スロット３５は平行な内壁を有する溝である。このスロット３５の断面は矩形状の電気導体３３に対応した形状に形成されており、図４に示すように、スロット３５の周方向の幅は電気導体３３の周方向の幅よりわずかに大きく設定されている。また、スロット３５の径方向の深さは電気導体３３の径方向の２本分の幅よりわずかに大きく設定されている。
【００１３】
そして、スロット３５と電気導体３３との間および電気導体３３どうしの間に電気絶縁紙３４が設けられた状態で、隙間が大きくできないようにされている。このようにスロット３５の形状および大きさが設定されることにより、電気導体３３および電気絶縁紙３４がスロット内に収納されたときにその中での電気導体３３の振動が抑制される。
【００１４】
特に電気導体の収納部３３ａおよび３３ｂがスロットの内壁に沿った矩形断面を持っているので、収納部３３ａおよび３３ｂはスロット内壁と広い面積で対向し、安定的に収納される。しかも、電気絶縁紙３４を介した摩擦力により固定される。
図２に示すように、電気導体３３は矩形状の断面を持つ略Ｕ字状の裸銅線である。電気導体３３は円形断面の銅線を矩形状断面に成形したものを用いており、組成変化により円形断面の銅線に比べて硬化している。この電気導体３３は、固定子鉄心３２に設けられているスロット３５への収納部３３ａ、３３ｂ、屈曲部３６、接合部３７、斜行部３８、およびターン部３９で構成されている。ここで、屈曲部とは、収納部３３ａ若しくは３３ｂと斜行部３８との間、および接合部３７と斜行部３８との間を指し、さらにはターン部３９も広い意味での屈曲部である。
図３に示すように、電気導体３３の接合部３７は固定子鉄心３２の軸方向端面の一方に位置するように構成され、図４に示すように外層側収納部３３ｂはスロット３５の奥側に、内層側収納部３３ａは磁極ピッチだけ離れた他のスロット３５の開口側に位置するように収納される。電気絶縁紙３４は、固定子鉄心３２と電気導体３３との間及びスロット３５内の内層側の収納部３３ａと外層側の収納部３３ｂとの間を絶縁するため、Ｓ字の断面形状となっている。それぞれの電気導体３３はスロット３５に挿入された後、他の電気導体３３と電気導通させるために、その両端部を図３に示すように周方向に対して互いに反対の方向に折り曲げられる。そして異なる電気導体３３の径方向に隣接する接合部３７同士を溶接する。
【００１５】
図３の固定子鉄心３２の下側においては、屈曲部３６、斜行部３８およびターン部３９で渡り部３１を形成し、また、上側においても、屈曲部３６、接合部３７および斜行部３８で渡り部３１を形成する。そして、固定子鉄心３２には複数の電気導体３３が収納されているため、その両端において、複数の渡り部３１が形成されている。
【００１６】
固定子鉄心３２の両端において、一の渡り部３１は他の渡り部３１と空間的にわずかに離間している。この屈曲部３６およびターン部３９は、加工硬化等により収納部３３ａ、３３ｂよりも硬く組成変化がなされている。そのため、振動等により互いに隣接する渡り部３１どうしが接触することを防止する。また、固定子巻線には樹脂が含浸されておらず、電気導体３３と電気絶縁紙３４との間、及び固定子鉄心３２と電気絶縁紙３４との間は接触するのみで機械的に固着してある。
〔実施形態の作用効果〕
このようにして得られた車両用交流発電機１の固定子２の固定子巻線には樹脂による含浸が施されていない。従って、固定子巻線と固定子鉄心３２の分離作業は、固定子鉄心３２の軸方向の一方側の渡り部３１の一部を切断する工程と、他方側の渡り部３１を把持して電気導体３３を固定子鉄心３２から軸方向に引き抜く工程により行うことができる。
【００１７】
本実施例では、すべての接合部が固定子鉄心３２の軸方向端面の一方にほぼ同じ高さで並んでいるので、旋盤等により接合部のみを切削することができる。なお、切削の代わりに、接合部３７を局部的に加熱溶融させたり、化学的処理するなどによって接合部を分離させてもよい。その後、ターン部３９側を把持して電気導体３３を引っぱり、電気導体３３の屈曲部３６を変形させながら、電気導体３３を固定子鉄心３２から抜き出し分離できる。
【００１８】
また、渡り部３１はターン部３９で切断してもよく、そのときも接合部３７を切断した場合と同様に電気導体３３を固定子鉄心３２から分離できる。
なお、収納部３３ａまたは３３ｂと斜行部３８との間の屈曲部３６付近を切断してもよい。この場合、電気導体３３を引き抜くのが容易になる。
本実施例では、樹脂による含浸が施されていない。しかし、スロット３５と電気導体３３の形状および大きさを適当に設定することにより、スロット３５内に大きな隙間が生じないようにし、スロット３５内における電気導体３３の振動を抑制することができる。また、矩形状の電気導体３３は加工硬化によって素材としての円形断面の銅線に対して高い剛性を有しており、そのことのよっても固定子鉄心３４に対する電気導体３３の振動を抑制することができる。特に、渡り部３１において円形断面の素材に比べて高い剛性を発揮する。さらに、各電気導体３３は図3 のようにスロット３５の軸方向両端の開口から出た直後に屈曲部３６を有しており、これにより固定子鉄心３２の軸方向への位置決めが確実になされる。さらに、屈曲部３６およびターン部３９は収納部３３ａ、３３ｂおよび斜行部３８より硬く組成変化させてある。そのため、屈曲部３６の剛性が高まり、その結果、渡り部３１の振動を抑制し、渡り部３１における電気導体３３の短絡を防止することができる。
〔その他の実施形態〕
第一の実施形態では電気導体３３を裸導体としたが、絶縁樹脂で被覆された電気導体としてもよい。この場合、電気絶縁紙３４は、固定子鉄心３２と電気導体３３の間のみを絶縁すればよいので、収納部３３ａと収納部３３ｂとの間に挟まれることがなく、図５のようにＵ字断面形状に単純化できる。よって、電気導体３３を固定子鉄心３２から分離するため電気導体３３を軸方向に引き抜く時に、電気絶縁紙３４と電気導体３３とが離れ易くなるので、さらに分別工程を簡易化できる。絶縁樹脂は、銅材の再抽出のための加熱溶融工程などの過程で焼却除去が可能である。
【００１９】
また、第一の実施例においては、スロット３５と電気導体３３との絶縁には電気絶縁紙３４を採用したが、電気絶縁紙３４以外に電気絶縁フィルム等のシート状の電気絶縁部材を採用してもよい。
また、第一の実施形態ではスロットあたりの電気導体数を１対、すなわち２本としたが、車両ごとの必要出力に応じ多数対の電気導体としても、固定子鉄心３２と固定子巻線との分離に何ら悪影響を及ぼさない。
【００２０】
また、第一の実施形態では電気導体３３は矩形断面を持つようにしたが、スロット３５内のみ矩形断面とし、スロット３５外は丸線であってもよい。この場合も、スロット３５内において第一実施形態と同様に隙間を小さくして電気導体の振動を抑制できるので、樹脂による含浸が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の車両用交流発電機の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の電気導体の斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の固定子の内周側からの斜視図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の固定子の部分的な断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の固定子の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−ム
６  シャフト
７  ポールコア
８  界磁コイル
９、１０  スリップリング
１１  冷却ファン
１２  冷却ファン
３１  渡り部
３２  固定子鉄心
３３  電気導体
３３ａ、３３ｂ  収納部
３４  電気絶縁紙
【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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