專利名稱：車輛用交流發電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛甩交流發電機，尤其涉及一種使冷卻風通過由定子 繞組的線圈端群和定子鐵心的齒條部形成的冷卻風的通風路從而提高定子 的冷卻性的車輛用交流發電機。
背景技術：
圖16是表示以往的車輛用交流發電機的剖視圖，圖17是表示以往的車 輛用交流發電機中使用的定子的立體圖，圖18是說明以往的定子鐵心的制 造方法的模式圖，圖19是表示以往的定子鐵心的俯視圖。
圖16及圖17中，以往的車輛用交流發電機包括由鋁制的前托架1 及后托架2構成的外殼3;設置在該外殼3內、在一端部固定有皮帶輪4
的軸6;固定在該軸6上的蘭德勒型轉子7;固定于該轉子7的軸向兩端部
的冷卻風扇5;以包圍轉子7的狀態固定在外殼3上的定子8;固定于軸6 的另一端部并向轉子7供給電流的匯流環9;在匯流環9的表面滑動的一對
刷體10;收納該刷體10的刷架11;與定子8電連接、并將定子8產生的 交流電整流為直流電的整流器12;安裝在鑲嵌于刷架11的散熱裝置17上、
用以調整定子8產生的交流電壓的大小的調節繼電器18。
轉子7包括流通有電流以產生磁通的勵磁繞組13;以及覆蓋該勵磁繞
組13、且由該磁通形成磁極的一對磁極鐵心20、 21。而且， 一對磁極鐵心 20、 21由鐵制成，且分別在外周緣部沿周向以等角間距突出設置有最外徑 面形狀呈大致梯形形狀的爪狀磁極22、 23，使這些爪狀磁極22、 23以嚙合 的狀態相對地固接于軸6。
定子8包括在周向上以等角間距配設有平行于軸向地延伸的槽33的圓 筒狀的定子鐵心15和巻繞于定子鐵心15的槽33上的定子繞組16。該定子繞組16由3相波狀繞組構成，該3相波狀繞組通過將由包覆有絕緣層的圓 形截面的銅線材料構成的作為導電體的導線29呈波狀地巻繞在3條槽33 上來構成。而且，各相的波狀繞組以被巻繞的槽33互相錯開一條槽的狀態 巻繞于定子鐵心15上。而且，各相的波狀繞組通過將導線29左右等分地 巻繞來形成。該定子8以在爪狀磁極22、 23的外周面與定子鐵心15的內 周面間形成均勻的氣隙的狀態夾持在前托架1與后托架2間。
另外，轉子7的磁極數為12，定子鐵心15上形成有36個槽33。也就 是說，每極每相的槽數為1。而且，定子繞組16形成為對3相波狀繞組進 行交流結線(例如Y結線)所得的3相交流繞組。
在此，參照圖18對定子鐵心15的制造方法進行說明。
首先，將細長的磁性鋼板30向壓力加工機(未圖示)供給，以形成齒 條部30a和基部30b。然后，將該磁性鋼板30向鐵心制造裝置(未圖示) 供給。因此，銷34如圖18所示地與由齒條部30a和基部30b構成的間隙 30c嚙合，將磁性鋼板30邊彎曲邊巻繞重疊為螺旋狀。然后，在將磁性鋼 板30層疊至規定厚度后，進行切斷。對如此巻繞重疊后的磁性鋼板30的 外周部進行焊接，以得到圖19所示的定子鐵心15。在此，巻繞重疊后的磁 性鋼板30的齒條部30a及基部30b分別沿層疊方向重疊。
由此制成的定子鐵心15中，如圖19所示，包括圓筒狀的基部32; 分別從基部32的內周面向軸心延伸設置的齒條部31;由基部32和相鄰的 齒條部31劃成的槽33。而且，齒條部31以等角間距排列于基部32的內周 面。
由此構成的以往的車輛用交流發電機中，從蓄電池(未圖示)通過刷體 10、匯流環9向勵磁繞組13供給電流以產生磁通。利用該磁通將磁極鐵心20 的爪狀磁極22磁化為N極，將磁極鐵心21的爪狀磁極23磁化為S極。
另一方面，利用馬達驅動皮帶輪4，使轉子7跟隨軸6旋轉。通過該 轉子7的旋轉對定子鐵心15施加旋轉磁場，使定子繞組16產生電動勢。 然后，將定子繞組16產生的交流的電動勢利用整流器12整流為直流，且 利用調節繼電器18調節其輸出電壓的大小，以對蓄電池進行充電。在此，勵磁繞組13、定子繞組16、整流器12及調節繼電器18在發電中 始終發熱，額定輸出電流100A等級的車輛用交流發電機中，在溫度較高的旋 轉點上，分別具有60W、 500W、 120W、 6W的發熱量。
因此，為使由發電產生的熱冷卻，在前托架1及后托架2的軸向端面上 穿設有吸氣孔la、 2a，且在前托架1及后托架2的徑向側面上與定子繞組 16的線圈端群16f、 16r相對地穿設有排氣孔lb、 2b。
由此，隨著轉子7的旋轉，冷卻風機5被旋轉驅動，形成將外部空氣 從吸氣孔la、 2a吸入外殼3內并沿軸向流動到轉子7側、利用冷卻風機5 向離心方向彎曲、然后橫切線圈端群16f、 16r并從排氣孔lb、 2b向外部 排氣的冷卻風流路。另外，因轉子7的前側及后側的壓力差而形成從前側 通過轉子7內流向后側的冷卻風流路。
因此，定子繞組16產生的熱量從線圈端群16f、 16r釋放至冷卻風中， 以抑制定子8的溫度上升。另外，整流器12及調節繼電器18產生的熱量通 過散熱裝置12a、 17釋放至冷卻風中，以抑制整流器12及調節繼電器18 的溫度上升。而且，勵磁繞組13產生的熱量被釋放至流動在轉子7內的冷 卻風中，以抑制轉子7的溫度上升。
在如此構成的以往的車輛用交流發電機中，抑制最大發熱部件即定子繞組 16的熱量上升是極為重要的。由冷卻風機5及轉子7形成的冷卻風從徑向的內 周側流過定子繞組16的線圈端群16f 、 16r，從而定子繞組16產生的熱量從 線圈端群16f、 16r釋放至冷卻風中，以抑制定子8的溫度上升。
在此，實際情況中，在最差的運行條件下會達到9(TC的環境溫度。另 外，含浸在定子鐵心15的槽33內的將定子鐵心15和定子繞組16結合的清 漆的軟化溫度為23(TC。因此，考慮到因環境溫度上升導致勵磁電流降低而 使輸出降低，若將環境溫度9(TC時的溫度上升值控制在14(TC以下，則即 使在最差的運行條件下也可避免定子8的溫度超出清漆的軟化溫度。而且， 環境溫度9(TC時的溫度上升值14(TC相當于環境溫度2(TC時的溫度上升值 170°C。
而且，若達到清漆的軟化溫度，則會促進熱降解，且使定子鐵心15和定子繞組16的結合松弛。定子鐵心15和定子繞組16的結合的松弛會導致定 子繞組16的導線29與定子鐵心15間的摩擦，因而損傷導線29的絕緣覆蓋 膜使得電絕緣性惡化。
因此，本申請人著眼于在定子繞組16的線圈端群16f、 16r與定子鐵心 15的端面間的間隙中形成通風路，發現規定該通風路的齒條部31的寬度 bt與徑向長度ht的比(bt/ht)對定子繞組16的冷卻性具有影響。
然而，至今，還未對齒條部31的寬度bt與徑向長度ht的比(bt/ht) 進行過任何考慮。而且，以往的車輛用交流發電機中，例如如圖20所示， 采用bt / ht^O. 42的定子鐵心15 (bt二4， 8mm、 ht二11.4mra)。在使該車 輛用交流發電機以全負荷發電、且輸出穩定的狀態下，對定子8的飽和溫 度進行測定，由飽和溫度的實驗環境溫度(2(TC)算出的溫度上升值為173 °C。由此，以往的車輛用交流發電機中，在最差的運行條件下，定子8的 溫度會超出清漆的軟化溫度，導致熱降解加劇及電絕緣性惡化。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種對齒條部的寬度bt與 徑向長度ht的比(bt/ht)進行適當設定以提高定子繞組的散熱性、即使 在最差的運行條件下也可使定子溫度在清漆的軟化溫度以下、可提高熱降 解耐力、防止電絕緣性的惡化、且使定子繞組的散熱性良好、提高冷卻性 的車輛用交流發電機。
本發明的車輛用交流發電機中，包括可旋轉地支撐在外殼內的軸； 固接在所述軸上的轉子，該轉子具有流通有電流以產生磁通的勵磁繞組及 沿周向配設在該勵磁繞組的外周側、被該勵磁繞組所產生的磁通磁化的多 個爪狀磁極；定子，該定子上沿周向排列形成有多條沿軸向延伸的槽，具 有將所述轉子包圍在內部地支撐在所述外殼上的圓筒狀的定子鐵心及巻繞 在該定子鐵心上的定子繞組；固接于所述轉子的軸向端面的冷卻風扇。所 述定子鐵心由磁性鋼板層疊而構成，具有圓筒狀的基部；從該基部向軸 心延伸設置的多個齒條部；由所述基部及相鄰的所述齒條部劃成的多條所述槽部，通過所述轉子的旋轉使冷卻風從徑向的內周側通過的通風通路由 所述定子繞組的線圈端群和所述定子鐵心的所述齒條部形成，所述齒條部
的徑向長度ht和寬度bt滿足0. 15<bt / ht<0. 4。所述定子繞組具有多個 繞組，該多個繞組分別巻繞于由所述定子鐵心的規定槽數的所述槽所構成 的槽群上，所述各繞組通過將導線左右等分地巻繞于所述槽群上來構成， 其中，使導線從所述槽的兩端延伸出來、向周向的兩側左右等分并分別插 入周向的兩側的相距所述規定槽數的所述槽內，所述導線具有成形為斷面 呈扁平狀的收納于所述槽內的槽收納部，所述槽收納部以截面呈扁平狀的 長軸方向與周向一致地沿徑向排列為l列的狀態多層地收納于所述槽內。
利用本發明，通過轉子的旋轉使冷卻風從徑向的內周側通過的通風通 路由定子繞組的線圈端群和定子鐵心的齒條部形成，且齒條部的徑向長度 ht和寬度bt滿足O. 15<bt/ht<0. 4，因此可抑制定子的溫度上升，提高 熱降解耐力，防止電絕緣性的惡化。
另外，定子繞組的各繞組左右等分地進行巻繞，因此可擴大線圈端群 的承受冷卻風的面積，以使線圈端群的散熱性良好。
而且，槽收納部以截面呈扁平狀的長軸方向與周向一致地沿徑向排列 為1列的狀態多層地收納于槽內，因此可提高占空間因數，以實現高輸出 的發電機。


圖1是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的剖視圖。
圖2是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子的立體圖。
圖3是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子中的定子繞組
的槽收納狀態的局部剖視圖。
圖4是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子的主要部分側視圖。
圖5是說明本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子的制造方法中 的制造星形繞組單元的工序的工序圖。圖6是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子中的等分式繞 組單元的立體圖。
圖7是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子中的等分式繞 組單元的主要部分放大圖。
圖8是說明本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子的制造方法中 的將等分式繞組單元安裝到定子鐵心上的工序的工序圖。
圖9是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機中的定子鐵心的bt /ht與定子的溫度上升值的關系的圖。
圖10是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子的立體圖。
圖11是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子的主要部分 側視圖。
圖12是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子中的定子繞 組的槽收納狀態的局部剖視圖。
圖13是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子中的單相繞 組的立體圖。
圖14是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子中的單相繞 組的主要部分的放大圖。
圖15是表示本發明實施方式3的車輛用交流發電機的剖視圖。
圖16是表示以往的車輛用交流發電機的剖視圖。
圖17是表示以往的車輛用交流發電機中使用的定子的立體圖。
圖18是說明以往的定子鐵心的制造方法的模式圖。
圖19是表示以往的定子鐵心的俯視圖。
圖20是表示以往的定子鐵心的主要部分放大俯視圖。
具體實施例方式
以下，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。 實施方式1
圖1是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的剖視圖，圖2是表示本發明實施方式l的車輛用交流發電機的定子的立體圖，圖3是表示本發
明實施方式1的車輛用交流發電機的定子中的定子繞組的槽收納狀態的局
部剖視圖，圖4是表示本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子的主要 部分側視圖，圖5是說明本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子的制 造方法中的制造星形繞組單元的工序的工序圖。圖6及圖7分別是表示本發 明實施方式1的車輛用交流發電機的定子中的等分式繞組單元的立體圖及 主要部分放大圖，圖8是說明本發明實施方式1的車輛用交流發電機的定子 的制造方法中的將等分式繞組單元安裝到定子鐵心上的工序的工序圖。另 外，在各圖中，對與圖16至圖20所示的以往的車輛用交流發電機的同一或 相當部分標注同一符號，并省略說明。
圖1至圖4中，定子40由圓筒狀的定子鐵心41和巻繞在定子鐵心41上 的定子繞組45構成。該定子40以在爪狀磁極22、 23的外周面與定子鐵心 41的內周面間形成均勻的氣隙的狀態夾持、鑲嵌在前托架1與后托架2間。
接下來，對定子40的結構進行具體說明。
定子鐵心41與以往的定子鐵心15—樣地由磁性鋼板30層疊而成，包 括圓筒狀的基部43;分別從基部43的內周面向軸心延伸設置的齒條部 42;由基部43和相鄰的齒條部42劃成的槽44。而且，齒條部42以等角間 距排列于基部43的內周面。各齒條部42形成為長方形截面，槽44形成為 內徑側前端較細的大致梯形形狀。各齒條部42形成為bt/ht = 0.35 (bt =4mra、 ht = ll. 4mm)。另外，槽44對應于轉子7的磁極數12形成有36 個。也就是說，每極每相的槽數為l。
定子繞組45構成為對3相繞組47進行交流結線(例如Y結線)所得 的3相交流繞組，該3相繞組47通過將導線46呈波狀地巻繞在3條槽44 上來構成。
各繞組47構成為將導線46巻繞規定圈數所得的波狀繞組，如圖5所 示，各繞組47形成為由以3個槽距(3P)排列的12個槽收納部47a、以及 使相鄰的槽收納部47a的一半端部彼此在軸向的兩側交替連結、且使剩余 的一半端部彼此在軸向的兩側交替連結的連結部47b構成的呈波狀圖形的等分繞組，該繞組47以槽收納部47a收納于3條槽44內的狀態巻繞在定 子鐵心41上。而且，將相鄰的槽收納部47a的端部彼此連結的連結部47b 在定子鐵心41的軸向的外側沿周向延伸，以構成線圈端。此時，從一條槽 44中延伸出的連結部47b的一半沿周向的一側延伸并插入周向一側的相鄰 的槽44中，剩余的一半沿周向的另一側延伸并插入周向另一側的相鄰的槽 44中。
而且，將供3個繞組47插入的槽44互相沿周向錯開l個槽距(1P) 地沿徑向重疊為3層地巻繞在定子鐵心41上。3相繞組47的線圈端(連結 部47b)構成定子繞組45的線圈端群45f、 45r。
導線46是由覆蓋有絕緣層的銅線構成的導線，相當于繞組47的槽收 納部47a的部位成形為長方形截面，相當于連結部47b的部位成形為圓形 截面。而且，如圖3所示，槽收納部47a以長方形截面的長軸方向與周向 一致地沿徑向排列為1列的狀態排列為10層地收納在安裝有絕緣體51的 槽44內。而且，楔形物53鑲嵌于槽44的開口，使槽收納部47a被推壓至 槽44的底面側。由此，使槽收納部47a互相緊密接觸，且使最外層的槽收 納部47a隔著絕緣體51與槽44的底面緊密接觸。而且，清漆52含浸在槽 44內，將定子鐵心41和定子繞組45固接。在此，圖3中，槽44的梯形形 狀是為了簡便而夸張表示，然而實際上，槽44的內徑側與外徑側的周向寬 度的差極小，槽44的內壁面與槽收納部47a間的間隙非常微小。
采用上述結構的定子40如圖4所示，由線圈端群45f、 45r與定子鐵 心41的齒條部42形成的通風通路100沿周向排列。而且排氣孔lb、 2b與 通風孔100對應地形成于前托架1及后托架2的徑向的側面上。另外，其 它的結構與圖16至20所示的車輛用交流發電機相同。
接下來，參照圖5至圖8對定子40的制造方法進行說明。
首先，如圖5的(a)所示，將由覆蓋有絕緣覆蓋膜的截面呈圓形的銅 線材料構成的l根導線46呈環狀地巻繞5圈以制成第1繞組單元48A，然 后再呈環狀地巻繞5圈以制成第2繞組單元48B。
接下來，如圖5的(b)所示，將第1及第2繞組單元48A、 48B折彎，以制成具有星形圖形的第1及第2星形繞組單元49A、 49B，該星形圖形是 通過將相鄰的直線狀的槽收納部47a的端部通過-字狀的連結部49b在內 周側及外周側交替連結來形成的。第1及第2星形繞組單元49A、 49B中， 由5根槽收納部49a形成的束沿周向以規定間隔排列為12束。
然后，在連結第1及第2星形繞組單元49A、 4犯的導線46的部位折 返，如圖5的(c)所示，使兩個星形圖形的峰部與谷部重疊地、即使連結 部49b沿徑向相對地將第1及第2星形繞組單元49A、 49B重合，以制成星 形繞組單元49。
接下來，將各束星形繞組單元49的槽收納部49a放置在加壓成形機(未 圖示)內。此時，各束星形繞組單元49的槽收納部49a沿加壓方向重疊為 1歹U。然后，利用加壓件(未圖示)對所有束的槽收納部49a—下子進行加 壓。由此，使槽收納部49a從圓形截面塑性變形為長方形截面。而且，各 槽收納部49a呈大致相同的截面形狀。
然后，如圖6及圖7所示，使星形繞組單元49成形為圓筒狀來制成等 分繞組單元50。該等分繞組單元50呈波狀地巻繞有10匝導線46。而且， 以長度方向平行于軸向的狀態沿周向以3個間距排列有由10根槽收納部 50a (相當于塑性變形為長方形截面的槽收納部49a)形成的束。另外，使 各束槽收納部50a的5根槽收納部50a通過連結部50b(相當于連結部4%) 在軸向兩端交替連結。然后，使各束槽收納部50a的剩余的5根槽收納部 50a通過連結部50b在軸向兩端交替連結。另外，連結5根槽收納部50a 的連結部50b沿軸向相對。
接下來，將等分繞組單元50的軸向一端側的連結部50b向徑向內側折 彎。然后，如圖8所示，將等分繞組單元50從軸向安裝至定子鐵心41。此 時，向徑向內側彎曲的連結部50b的槽收納部50a附近的部位沿軸向在槽 44的開口部內移動，從而將槽收納部50a拉入槽44內。然后，在將槽收納 部50a完全拉入槽44內后，使向徑向內側彎曲的連結部50b回復沿軸向延 伸的狀態，從而將1個等分繞組單元50安裝至定子鐵心41。
然后，將下一個等分繞組單元50以錯開一個插入的槽44的狀態同樣地安裝至定子鐵心41。然后，將還有一個等分繞組單元50同樣地安裝至定
子鐵心41，從而得到圖2所示定子40。在此，安裝于定子鐵心41的等分 繞組單元50成為定子繞組45的各繞組47。而且，等分繞組單元50的槽收 納部50a及連結部50b相當于繞組47的槽收納部47a及連結部47b。
若使用本實施方式1，定子鐵心41的齒條部42的寬度bt和徑向長度 ht的比(bt/ht)為O. 35，因此與bt/ht = 0. 42的以往的定子8相比， 可形成更狹窄的通風路100。因此，冷卻風扇5使冷卻風通過狹窄的通風路 100，故冷卻風的速度增大，使定子繞組45散發的熱量有效地釋放至冷卻 風中，從而抑制定子40的溫度上升。
另外，由于可抑制定子40的溫度上升，因此可提高輸出。而且，即使 在最差的運轉條件下，也可防止因清漆52的軟化而引起的熱降解，且阻止 因定子繞組45的導線46與定子鐵心41間的摩擦而損傷導線46的絕緣覆蓋 膜，從而提高電絕緣性。
另外，由于冷卻風扇5固接于轉子7的軸向端面，因此，可利用冷卻 風扇5將冷卻風強制送入通風路100，從而提高線圈端群的45f、 45r的冷 卻性。
另外，由于排氣孔lb、 2b與通風路IOO對應設置，因此流通在通風路 100內的冷卻風可迅速地從排氣孔lb、 2b排出。因此，可減小通風阻力， 并提高線圈端群的45f、 45r的冷卻性，且降低風噪音。
另外，由于定子鐵心41鑲嵌于前托架l及后托架2上，因此定子繞組 45散發的熱量可通過定子鐵心41傳達至前及后托架1、 2。然后，傳達至前 及后托架1、 2的熱量被釋放至流過排氣孔lb、 2b的冷卻風中。因此，可 促進定子40的溫度降低。
另外，構成定子繞組45的各相的繞組47由等分繞組構成，因此從各 繞組47的槽44延伸出的連結部47b (線圈端)向周向兩側左右等分為各一 半。因此，由于使連結部47b的束變細，因此可減小因連結部47b的束沿 徑向重疊、相互干擾而作用于連結部47b的彎曲應力。由此，即使彎曲應 力集中于槽收納部47a與連結部47b的邊界部，該邊界部的絕緣覆蓋膜也不易受損，從而防止導線46間發生短路事故。另外，由于使連結部47b的 束的徑向的重疊沿周向分散，因此可減少通風路100的內壁面的凹凸。由 此，可降低因線圈端群的45f、 45r與轉子7或線圈端群的45f、 45r與風 扇5間的壓力變動而產生的風噪音。
在將等分繞組單元50安裝至定子鐵心41時、在形成安裝于定子鐵心 41的等分繞組單元50的連結部50b時、以及在車輛對車輛用交流發電機造 成振動時，連結部47b、 50b間相互摩擦。在此，由于連結部47b、 50b形 成為圓形截面，因此可防止因連結部47b、 50b間相互摩擦而引起絕緣覆蓋 膜受損，提高絕緣性。
另外，槽收納部47a以長方形截面的長軸方向朝向周向地沿徑向排列 為l列的狀態收納于槽44內，因此可提高占空間因數，以實現高輸出的發 電機。另外，由于收納于槽44內的槽收納部47a相互緊貼，因此能夠進一 步提高占空間因數。
內周側的連結部47b易于通過風扇5進行冷卻，外周側的連結部47b 不易通過風扇5進行冷卻。然而，由于槽收納部47a相互緊貼，因此在槽 收納部47a間易于進行熱傳導，從而使槽收納部47a的溫度變得均勻。由 此，可防止定子繞組45在局部的過度的溫度上升。
另外，最外層的槽收納部47a隔著絕緣體51與槽44的底面緊密接觸， 因此可將定子繞組45的熱量有效地傳達至定子鐵心41，從而防止定子繞組 45的過度的溫度上升。
在此，對定子鐵心41的寬度bt和徑向長度ht的比(bt/ht)與定子 的溫度上升值的關系進行討論。因此，在使裝設有對bt/ht進行過改變的 定子的車輛用交流發電機以全負荷發電、且輸出穩定的狀態下，對定子的 飽和溫度進行測定，由飽和溫度的實驗環境溫度(2(TC)算出的溫度上升 值如圖9所示。另外，圖9中，橫軸表示bt/ht，縱軸表示由定子的實驗 環境溫度(2(TC)算出的溫度上升值(°C)。另外，定子的飽和溫度是在 以3000、 3500、 4000、 4500及5000r / min運轉時對定子的各飽和溫度進 行測定，以其最大值作為飽和溫度。在圖9中，定子的溫度上升值表示為以bt / ht = 0. 27為拐點的曲線。 而且，在0.15<bt/ht<0.27的范圍內，隨著bt/ht的減小，定子的溫 度上升值緩慢地增加，在bt/ht〈0. 15的范圍內，隨著bt/ht的減小， 定子的溫度上升值急劇地增加。另一方面，在0.27<bt/ht<0.4的范圍 內，隨著bt/ht的增加，定子的溫度上升值緩慢地增加，在0.4〈bt/ht 的范圍內，隨著bt / ht的增加，定子的溫度上升值急劇地增加。而且，0. 15 〈bt/ht〈0.4的范圍內，定子的溫度上升值控制在17(TC以下。
由此可推測出，若bt/ht小于0.27，則通風路100較窄，通過通風 路100內的冷卻風的速度變快，從而促進構成通風路100的線圈端群的內 壁面向冷卻風的熱傳遞，若bt/ht〈0. 15，則通風路100過于狹窄，通過 通風路100內的冷卻風的風量變得極少，導致冷卻風的速度偏低，造成冷 卻性的惡化。另外，若bt/ht大于0.27，則通風路100的通風阻力大減， 使得冷卻風的風量增加，因而使冷卻風的速度變快，從而促進構成通風路 100的線圈端群的內壁面向冷卻風的熱傳遞，若0. 4<bt / ht，則通風路100 的通風截面積過寬，導致冷卻風的速度偏低，造成冷卻性的惡化。
因此，由于清漆52的軟化溫度為230。C，考慮到因環境溫度上升導致勵 磁電流降低而使輸出降低，若將環境溫度9(TC時的溫度上升值控制在140 。C以下，則即使在最差的運行條件下也可避免定子的溫度超出清漆52的軟 化溫度。而且，環境溫度90。C時的溫度上升值14(TC相當于環境溫度20°C 時的溫度上升值170°C。由此，考慮到清漆52的軟化，從圖9可知最好設定 為O. 15<bt/ht<0.4。由此，可實現一種提高熱降解耐力、且防止因定子 鐵心41和定子繞組45的結合的松弛使電絕緣性的惡化的車輛用交流發電 機。
另外，從圖9可知，在0.22《bt/ht《0.32的范圍內，定子的溫度上升 值穩定在166. 3。C 165。C。因此，通過設定為0.22《bt/ht《0. 32，可穩定 地將定子的溫度抑制得較低，因此可實現高輸出的車輛用交流發電機。
另外，上述實施方式l中，連結部形成為長方形截面，然而既可使連結部 的截面形狀呈扁平，又可形成例如將相對的平行的長邊的兩端用圓弧連結而成的剖面形狀。
另外，上述實施方式1中，利用1根導線46制成第1及第2繞組單元48A、 48B，然而第1及第2繞組單元48A、 48B也可分別由1根導線制成。
另外，上述實施方式l中，在槽44內安裝有絕緣體51，然而也可省略絕 緣體51。
實施方式2
圖10是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子的立體圖， 圖11是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子的主要部分側視 圖，圖12是表示本發明實施方式2的車輛用交流發電機的定子中的定子繞 組的槽收納狀態的局部剖視圖，圖13是表示本發明實施方式2的車輛用交 流發電機的定子中的單相繞組的立體圖，圖14是表示本發明實施方式2的 車輛用交流發電機的定子中的單相繞組的主要部分的放大圖。
圖10至圖14中，定子40A由定子鐵心41A和巻繞在該定子鐵心41A上的 定子繞組45A構成。定子鐵心41A與上述實施方式1的定子鐵心41同樣地制 作，從其基部43A延伸設置的各齒條部42A形成為bt / ht = 0. 25 (bt = 2. 5mm、 ht = 10. 0醒)。另外，定子鐵心41A上形成有72個槽44A。在此， 由于轉子7的磁極數為12，因此每極每相的槽數為2。
定子繞組45A構成為對6相繞組47A的每3相進行交流結線(例如Y 結線)所得的2個3相交流繞組，該6相繞組47A通過將導線46A呈波狀 地巻繞在6條槽44A上來構成。
各繞組47A構成將導線46A巻繞規定圈數所得的波狀繞組，形成為由 以6個槽距排列的12個槽收納部47a、以及使相鄰的槽收納部47a的一半 端部彼此在軸向的兩側交替連結、且使剩余的一半端部彼此在軸向的兩側 交替連結的連結部47b構成的呈波狀圖形的等分繞組。
繞組47A以槽收納部47a分別收納于以6條槽距排列的槽44內的狀態 巻繞在定子鐵心41A上。而且，6個繞組47A互相沿周向錯開1個槽距(1P) 地沿徑向重疊為6層地巻繞在定子鐵心41A上。6個繞組47A的線圈端(連 結部47b)構成定子繞組45A的線圈端群45f、 45r。導線46A是由覆蓋有絕緣層的銅線構成的導線，相當于繞組47A的槽 收納部47a的部位成形為扁平狀截面，相當于連結部47b的部位成形為圓 形截面。而且，如圖14所示，導線46A的槽收納部47a與連結部47b的邊 界部變形為扁平截面，構成槽開口通過部47c。該槽開口通過部47c具有與 槽收納部47a相等的徑向厚度，且形成為比槽44A的開口部短的周向長度。
而且，如圖12所示，槽收納部47a以扁平狀截面的長軸方向與周向一 致地沿徑向排列為1列的狀態排列為6層地收納在安裝有絕緣體51的槽 44A內。而且，楔形物53鑲嵌于槽44A的開口，使槽收納部47a被推壓至 槽44A的底面側。由此，使槽收納部47a互相緊密接觸，且使最外層的槽 收納部47a隔著絕緣體51與槽44A的底面緊密接觸。而且，清漆52含浸 在槽44A內，將定子鐵心41A和定子繞組45A固接。
采用上述結構的定子40A中，由線圈端群45f、 45r與定子鐵心41A的 齒條部42A形成的通風通路IOOA也沿周向排列。另外，其它的結構與上述 實施方式1相同。
使用本實施方式2，由于定子鐵心41A的齒條部42A形成為bt / ht = 0.25，因此與形成為bt/ht-0. 35的上述實施方式1相比，可增強線圈端 群45f、 45r的散熱性，從而抑制定子40A的溫度上升。
另外，由于槽44A以每極每相2個的比例形成，因此在線圈端群45f、 45r與定子鐵心41A的端面間形成的通風路100的數量是上述實施方式1 的2倍，因而可進一步抑制定子40A的溫度上升，且降低風噪音。
另外，本實施方式2中，形成有繞組47A的槽開口通過部47c，因此 在將等分繞組單元從軸向安裝至定子鐵心41A時，槽收納部47a與連結部 47b的邊界部的槽開口通過部47c沿軸向在槽44的開口部內移動，從而將 槽收納部47a拉入槽44A內。因此，可避免將繞組47A安裝至定子鐵心41A 時的導體46A與定子鐵心41A的接觸，防止絕緣覆蓋膜的收到損傷。
實施方式3
本實施方式3如圖15所示，冷卻風扇5的葉片5a的軸向的全部區域 大致與線圈端群45f、 45r在徑向上重疊。另外，其它的結構與上述實施方式2相同。使用本實施方式3，由于冷卻風扇5的葉片5a的軸向的全部區域大致 與線圈端群45f、 45r在徑向上重疊，因此可利用冷卻風扇5可靠地向線圈 端群45f、 45r供給冷卻風，從而提高線圈端群45f、 45r的冷卻性。而且， 由于冷卻風扇5的噴出側被線圈端群45f、 45r遮蔽，因此可產生遮擋噪音 擴散的效果，從而降低風噪音。另外，上述各實施方式中，對每極每相的槽數為l、 2的情況進行了說 明，然而將本發明應用于每極每相的槽數為3以上的情況下，也可得到同 樣的效果。另外，上述各實施方式中，對應用于勵磁繞組13被爪狀磁極22、 23 覆蓋地安裝于磁極鐵心20、 21上并與爪狀磁極一同旋轉、將勵磁電流通過 刷體10向勵磁繞組供給的車輛用交流發電機的情況進行了說明，然而將本 發明應用于將勵磁繞組固定于托架、利用氣隙向定子供給旋轉磁場的無刷 型的車輛用交流發電機的情況下，也可得到同樣的效果。另外，上述各實施方式中，將細長的磁性鋼板巻繞為螺旋狀以制成定 子鐵心，然而定子鐵心的制造方法并不限定于此方法，例如也可使規定片 數的帶狀的磁性鋼板層疊以制成長方體的層疊鐵心，將該層疊鐵心彎曲為 圓環狀，將彎曲為圓環狀的層疊鐵心的端面彼此對接并焊接以制成定子鐵 心。另外，上述各實施方式中，槽收納部的截面呈矩形，且連結部使用截 面呈圓形的導線，然而當然也可使用全體截面都呈矩形的導線。
權利要求
1、一種車輛用交流發電機，其特征在于，包括可旋轉地支撐在外殼內的軸；固接在所述軸上的轉子，該轉子具有流通有電流以產生磁通的勵磁繞組及沿周向配設在該勵磁繞組的外周側、被該勵磁繞組所產生的磁通磁化的多個爪狀磁極；定子，該定子上沿周向排列形成有多條沿軸向延伸的槽，具有將所述轉子包圍在內部地支撐在所述外殼上的圓筒狀的定子鐵心及卷繞在該定子鐵心上的定子繞組；固接于所述轉子的軸向端面的冷卻風扇，所述定子鐵心由磁性鋼板層疊而構成，具有圓筒狀的基部；從該基部向軸心延伸設置的多個齒條部；由所述基部及相鄰的所述齒條部劃成的多條所述槽部，通過所述轉子的旋轉使冷卻風從徑向的內周側通過的通風通路由所述定子繞組的線圈端群和所述定子鐵心的所述齒條部形成，所述齒條部的徑向長度ht和寬度bt滿足0.15＜bt/ht＜0.4，所述定子繞組具有多個繞組，該多個繞組分別卷繞于由所述定子鐵心的規定槽數的所述槽所構成的槽群上，所述各繞組通過將導線左右等分地卷繞于所述槽群上來構成，其中，使導線從所述槽的兩端延伸出來、向周向的兩側左右等分并分別插入周向的兩側的相距所述規定槽數的所述槽內，所述導線具有成形為斷面呈扁平狀的收納于所述槽內的槽收納部，所述槽收納部以截面呈扁平狀的長軸方向與周向一致地沿徑向排列為1列的狀態多層地收納于所述槽內。
2、 如權利要求1所述的車輛用交流發電機，其特征在于，在所述槽內， 沿徑向排列為1列的所述槽收納部相互接觸，且最外層的所述槽收納部與 所述槽的底面接觸。
全文摘要
所述定子鐵心中，齒條部的徑向長度(ht)和寬度(bt)滿足0.15＜bt/ht＜0.4。定子繞組具有多個繞組，該多個繞組分別卷繞于由定子鐵心的規定槽數的槽所構成的槽群上。各繞組通過將導線左右等分地卷繞于槽群上來構成，其中，使導線從所述槽的兩端延伸出來、向周向的兩側左右等分并分別插入周向的兩側的相距規定槽數的槽內。而且，導線的槽收納部以截面呈扁平狀的長軸方向與周向一致地沿徑向排列為1列的狀態多層地收納于槽內。
文檔編號H02K9/06GK101316054SQ200710109278
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月28日 優先權日2007年5月28日
發明者柏原利昭 申請人:三菱電機株式會社