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JP2010098832A - Dynamo electric machine for vehicles - Google Patents

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JP2010098832A
JP2010098832A JP2008266966A JP2008266966A JP2010098832A JP 2010098832 A JP2010098832 A JP 2010098832A JP 2008266966 A JP2008266966 A JP 2008266966A JP 2008266966 A JP2008266966 A JP 2008266966A JP 2010098832 A JP2010098832 A JP 2010098832A
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JP
Japan
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segment
stator
conductor
stator winding
conductors
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Pending
Application number
JP2008266966A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Matsubara
慎一 松原
Yoshinori Hayashi
由典 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamo electric machine for vehicles wherein it is possible to achieve both the performance and reliability of stator winding using aluminum material. <P>SOLUTION: An AC power generator 1 for vehicles includes: a rotor 2 rotationally driven; a stator 3 having a stator core 31 placed opposite to the rotor 2 and stator winding 32 fit to the stator core 31; and a frame 4 that supports the rotor 2 and the stator 3. The stator winding 32 is formed by joining together multiple segment conductors 30, 30'. A segment conductor 30' as a leader used to connect the stator winding 32 and a rectifier 5 and the other segment conductors 30 are formed of different aluminum materials. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車やトラック等に搭載される車両用回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine for a vehicle mounted on an automobile, a truck, or the like.

従来から、多数のU字状の電気導体を用いたセグメント方式の固定子巻線が知られている。電気導体の材質としては銅が一般的であるが、軽量化や被水によるコイル腐食の防止を目的に、電気導体の材質としてアルミニウムを用いたものも知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a segment type stator winding using a large number of U-shaped electric conductors is known. Copper is generally used as the material of the electrical conductor, but there is also known one using aluminum as the material of the electrical conductor for the purpose of reducing the weight and preventing coil corrosion due to moisture (for example, see Patent Document 1). .)

また、銅のターミナルを有する整流器との接合(組付け)を容易にして市場でのサービス性を十分確保するために、整流器と接合される引き出し導体のみを銅で形成し、他をアルミニウムで形成するようにした従来構造も知られている(例えば、特許文献2、3参照。)。
特開平11−191946号公報(第5−7頁、図1−12) 特開2007−20302号公報(第4−7頁、図1−12) 特開2007−181396号公報(第3−7頁、図1−12)
Also, in order to facilitate joining (assembly) with a rectifier having a copper terminal and ensure sufficient serviceability in the market, only the lead conductor joined to the rectifier is made of copper and the others are made of aluminum. A conventional structure is also known (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
JP 11-191946 A (page 5-7, FIG. 1-12) JP 2007-20302 A (page 4-7, FIG. 1-12) JP 2007-181396 A (page 3-7, FIG. 1-12)

一般に、電気導体としてアルミニウム材を用いる場合、銅材を用いる場合に比べて導電率が低くなるため固定子巻線の抵抗値が増加し、出力性能が悪化する。そこで、アルミニウム材で形成される電気導体としては、極力導電率が高い材料、具体的には純アルミ(1000系)を用いることが望ましい。また、固定子巻線の引出し線は整流器に接続されるが、この接続部分にはエンジン振動や熱(自己発熱)等のストレスが加わる。引出し線がアルミニウムの電気導体の場合には、銅材の場合に比べて強度(引っ張り強度や疲労強度)が低く、信頼性が低下する懸念がある。この対策としては、強度の高いアルミニウム合金を用いる方法が考えられるが、一般的にアルミニウム合金は導電率が低いため、固定子巻線としての抵抗値が高くなり、性能の低下を招くことになる。このように、特許文献1に開示されたようにアルミニウム材により固定子巻線を構成した場合には、性能と信頼性を両立させることができないという問題があった。   In general, when an aluminum material is used as an electrical conductor, the electrical conductivity is lower than when a copper material is used, so that the resistance value of the stator winding increases and the output performance deteriorates. Therefore, it is desirable to use a material having as high an electrical conductivity as possible, specifically, pure aluminum (1000 series) as an electrical conductor formed of an aluminum material. The lead wire of the stator winding is connected to a rectifier, and stress such as engine vibration and heat (self-heating) is applied to this connection portion. When the lead wire is an electrical conductor made of aluminum, the strength (tensile strength and fatigue strength) is lower than that of a copper material, and there is a concern that the reliability may be lowered. As a countermeasure for this, a method using a high-strength aluminum alloy is conceivable. However, since an aluminum alloy generally has a low electrical conductivity, the resistance value as a stator winding increases, leading to a decrease in performance. . As described above, when the stator winding is made of an aluminum material as disclosed in Patent Document 1, there is a problem that it is impossible to achieve both performance and reliability.

なお、特許文献2に開示された固定子巻線では、途中でアルミニウム材と銅材の異種金属を接合する必要があるため、銅材同士を接合する場合やアルミニウム材同士を接合する場合に比べると、接合が容易ではないという問題があった。十分な強度を確保しつつ接合を行うためには特殊な接合装置が必要になって設備が大型化してしまう。このため、アルミニウム材だけで固定子巻線を構成することができれば、コスト低減等の観点からは都合がよい。   In addition, in the stator winding | coil disclosed by patent document 2, since it is necessary to join the dissimilar metal of an aluminum material and a copper material in the middle, it is compared with the case where copper materials are joined or the case where aluminum materials are joined. There was a problem that joining was not easy. In order to perform bonding while ensuring sufficient strength, a special bonding apparatus is required, and the equipment is increased in size. For this reason, if a stator winding can be comprised only with aluminum material, it is convenient from a viewpoint of cost reduction.

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、アルミニウム材を用いた固定子巻線の性能と信頼性を両立させることができる車両用回転電機を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide a vehicular rotating electrical machine capable of achieving both the performance and reliability of a stator winding using an aluminum material. It is in.

上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、回転駆動される回転子と、回転子と対向配置される固定子鉄心とこの固定子鉄心に装備された固定子巻線とを有する固定子と、回転子および固定子を支持するフレームとを備えており、固定子巻線は、複数のセグメント導体を接合することにより形成されており、固定子巻線と他の部品との接続に用いられる引出し線としてのセグメント導体と、それ以外のセグメント導体とをともにアルミニウム材で形成するとともに、それらの材質を異ならせている。異なる材質のアルミニウム材を組み合わせることにより、アルミニウム材を用いて固定子巻線を形成した場合の性能と信頼性という相反する要求を満たすことができる。   In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes a rotor that is rotationally driven, a stator core that is disposed to face the rotor, and a stator winding that is provided on the stator core. And a frame that supports the rotor and the stator, and the stator winding is formed by joining a plurality of segment conductors, and the stator winding and other components The segment conductors used as the lead wires used for the connection and the other segment conductors are formed of aluminum material, and their materials are different. By combining different aluminum materials, the conflicting requirements of performance and reliability when a stator winding is formed using an aluminum material can be satisfied.

また、上述した引出し線としてのセグメント導体の材料強度を、それ以外のセグメント導体よりも高くすることが望ましい。あるいは、上述した引出し線としてのセグメント導体よりも、それ以外のセグメント導体の導電率を低くすることが望ましい。具体的には、上述した引出し線としてのセグメント導体を1000系のアルミニウム材により形成し、それ以外のセグメント導体を5000系あるいは6000系のアルミニウム材で形成することが望ましい。これにより、引出し線部分の強度を確保しつつ、全体の抵抗値を下げて出力を向上させることが可能となる。   In addition, it is desirable that the material strength of the segment conductor as the lead wire described above is higher than that of the other segment conductors. Alternatively, it is desirable to lower the conductivity of the other segment conductors than the segment conductors as the lead lines described above. Specifically, it is desirable to form the segment conductor as the above-described lead wire from a 1000 series aluminum material and form the other segment conductors from a 5000 series or 6000 series aluminum material. As a result, it is possible to improve the output by lowering the overall resistance value while ensuring the strength of the leader line portion.

また、上述した他の部品は、固定子巻線から出力される交流電流を整流する整流器であることが望ましい。これにより、整流器との接続を行うセグメント導体について強度を確保することができ、振動等による耐久性の低下を防止して信頼性を確保することができる。   In addition, the other component described above is desirably a rectifier that rectifies an alternating current output from the stator winding. As a result, the strength of the segment conductor connected to the rectifier can be ensured, and the reliability can be ensured by preventing the deterioration of the durability due to vibration or the like.

また、上述した引出し線としてのセグメント導体は、固定子鉄心に形成されたスロット内に一部が配置されており、固定子鉄心を挟んで他の部品と反対側の端部が、他のセグメント導体に接合されることが望ましい。これにより、引出し線に相当するセグメント導体を固定子鉄心のスロット内で保持することができるため、振動等のストレスがセグメント導体同士の接合部分に作用することを防止することができ、固定子巻線の引出し線の信頼性をさらに高めることができる。   In addition, the segment conductor as the lead-out line described above is partially arranged in the slot formed in the stator core, and the end opposite to the other parts across the stator core is the other segment. It is desirable to be joined to a conductor. Accordingly, since the segment conductor corresponding to the lead wire can be held in the slot of the stator core, stress such as vibration can be prevented from acting on the joint portion between the segment conductors. The reliability of the lead line of the line can be further increased.

以下、本発明の車両用回転電機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。   Hereinafter, an automotive alternator according to an embodiment to which a rotating electrical machine for a vehicle of the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、一実施形態の車両用交流発電機1の断面図である。図1に示すように、本実施形態の車両用交流発電機1は、回転子2、固定子3、フレーム4、整流器5、レギュレータ11等を含んで構成されている。この車両用交流発電機1は、エンジン(図示せず)から回転力を受けるプーリ20を有する。プーリ20は、シャフト6に回転子2とともに固定されている。回転子2は、一対のランデル型鉄心21と界磁巻線24とを有しており、エンジンによって回転駆動される。ランデル型鉄心21の軸方向端面には冷却ファン22、23が設けられている。冷却ファン22、23は、フレーム4の軸方向の開口部41から冷却風を内部に取り込み、取り込んだ冷却風を径方向の開口部42に向けて吹き出す。この冷却風により、固定子3の固定子巻線32や、固定子巻線32に接続されて固定子巻線32から出力される交流電流を整流する整流器5や出力電圧を調整するレギュレータ11等が冷却される。シャフト6は、フレーム4に回転自在に支持されており、反プーリ側の端部近傍にはスリップリングが設けられている。また、フレーム4には、回転子2の外周側に位置して固定子3が固定されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an automotive alternator 1 according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the vehicle alternator 1 of this embodiment includes a rotor 2, a stator 3, a frame 4, a rectifier 5, a regulator 11, and the like. This vehicle alternator 1 has a pulley 20 that receives a rotational force from an engine (not shown). The pulley 20 is fixed to the shaft 6 together with the rotor 2. The rotor 2 has a pair of Landel-type iron cores 21 and field windings 24 and is driven to rotate by the engine. Cooling fans 22 and 23 are provided on the end face in the axial direction of the Landel iron core 21. The cooling fans 22 and 23 take in the cooling air from the opening 41 in the axial direction of the frame 4 and blow out the taken cooling air toward the opening 42 in the radial direction. By this cooling air, the stator winding 32 of the stator 3, the rectifier 5 that rectifies the alternating current output from the stator winding 32 connected to the stator winding 32, the regulator 11 that adjusts the output voltage, etc. Is cooled. The shaft 6 is rotatably supported by the frame 4 and a slip ring is provided in the vicinity of the end on the side opposite to the pulley. The stator 3 is fixed to the frame 4 on the outer peripheral side of the rotor 2.

次に、固定子3の詳細について説明する。図2は、固定子巻線32を構成するセグメント導体30の斜視図である。また、図3は図2に示したセグメント導体30の組み付け状態を示す斜視図である。固定子3は、電気導体としての複数のセグメント導体30によって構成される固定子巻線32と、この固定子巻線32が装備される複数のスロット310が形成されている固定子鉄心31と、固定子巻線32と固定子鉄心31とに挟まれた絶縁シート34とを有する。上述した回転子2および固定子3はフレーム4によって支持されている。   Next, details of the stator 3 will be described. FIG. 2 is a perspective view of the segment conductor 30 constituting the stator winding 32. 3 is a perspective view showing an assembled state of the segment conductor 30 shown in FIG. The stator 3 includes a stator winding 32 constituted by a plurality of segment conductors 30 as electrical conductors, a stator core 31 in which a plurality of slots 310 in which the stator windings 32 are provided, and It has an insulating sheet 34 sandwiched between a stator winding 32 and a stator core 31. The rotor 2 and the stator 3 described above are supported by a frame 4.

固定子鉄心31のスロット310に装備された固定子巻線32は複数の電気導体により構成され、各スロット310には偶数本(本実施形態では4本)の電気導体が収容されている。これらの各電気導体は、ほぼ矩形断面形状を有している。また、一のスロット310内の4本の電気導体は、図3に示すように固定子鉄心31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置されている。   The stator winding 32 provided in the slot 310 of the stator core 31 is composed of a plurality of electric conductors, and each slot 310 accommodates an even number (four in this embodiment) of electric conductors. Each of these electrical conductors has a substantially rectangular cross-sectional shape. Further, the four electric conductors in one slot 310 are arranged in the order of the inner end layer, the inner middle layer, the outer middle layer, and the outer end layer from the inside along the radial direction of the stator core 31 as shown in FIG. Is arranged.

一のスロット310内の内端層の電気導体331aは、固定子鉄心31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310内の外端層の電気導体331bと対をなしている。同様に、一のスロット310内の内中層の電気導体332aは固定子鉄心31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310内の外中層の電気導体332bと対をなしている。そして、これらの対をなす電気導体は、固定子鉄心31の軸方向の一方の端面側において連続線を用いることにより、ターン部331c、332cを経由することで接続される。   The electric conductor 331a in the inner end layer in one slot 310 is paired with the electric conductor 331b in the outer end layer in another slot 310 that is one magnetic pole pitch away in the clockwise direction of the stator core 31. . Similarly, the inner and middle layer electric conductors 332a in one slot 310 are paired with the outer and middle layer electric conductors 332b in the other slots 310 that are one magnetic pole pitch away in the clockwise direction of the stator core 31. . And the electric conductors which make these pairs are connected through the turn parts 331c and 332c by using a continuous line in the one end surface side of the axial direction of the stator core 31. FIG.

したがって、固定子鉄心31の一方の端面側においては、外中層の電気導体332bと内中層の電気導体332aとをターン部332cを経由して接続する連続線を、外端層の電気導体331bと内端層の電気導体331aとをターン部331cを経由して接続する連続線が内包することとなる。このように、固定子鉄心31の一方の端面側においては、対をなす電気導体の接続部としてのターン部332cが、同じスロット310内に収容された他の対をなす電気導体の接続部としてのターン部331cにより囲まれる。外中層の電気導体332bと内中層の電気導体332aとの接続により中層コイルエンドが形成され、外端層の電気導体331bと内端層の電気導体331aとの接続により端層コイルエンドが形成される。   Therefore, on one end face side of the stator core 31, a continuous line connecting the outer middle layer electric conductor 332b and the inner middle layer electric conductor 332a via the turn portion 332c is connected to the outer end layer electric conductor 331b. A continuous line connecting the electric conductor 331a of the inner end layer via the turn portion 331c is included. As described above, on one end face side of the stator core 31, the turn portion 332 c as a connecting portion of the paired electric conductors serves as a connecting portion of the other pair of electric conductors accommodated in the same slot 310. Is surrounded by the turn part 331c. The middle layer coil end is formed by the connection between the outer middle layer electrical conductor 332b and the inner middle layer electrical conductor 332a, and the end layer coil end is formed by the connection between the outer end layer electrical conductor 331b and the inner end layer electrical conductor 331a. The

一方、一のスロット310内の内中層の電気導体332aは、固定子鉄心31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310内の内端層の電気導体331a’とも対をなしている。同様に、一のスロット310内の外端層の電気導体331b’は、固定子鉄心31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310内の外中層の電気導体332bとも対をなしている。そして、これらの電気導体は固定子鉄心31の軸方向の他方の端面側において接続される。   On the other hand, the inner middle layer electric conductor 332a in one slot 310 is also paired with the inner end layer electric conductor 331a 'in the other slot 310 which is one magnetic pole pitch away in the clockwise direction of the stator core 31. ing. Similarly, the outer-layer electric conductor 331b ′ in one slot 310 is paired with the outer-middle electric conductor 332b in another slot 310 that is one magnetic pole pitch away in the clockwise direction of the stator core 31. There is no. These electrical conductors are connected on the other end face side in the axial direction of the stator core 31.

したがって、固定子鉄心31の他方の端面側においては、外端層の電気導体331b’と外中層の電気導体332bとを接続する外側接合部333bと、内端層の電気導体331a’と内中層の電気導体332aとを接続する内側接合部333aとが、径方向および周方向に互いにずれた状態で配置されている。外端層の電気導体331b’と外中層の電気導体332bとの接続、および内端層の電気導体331a’と内中層の電気導体332aとの接続により、図4に示すように、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。   Therefore, on the other end face side of the stator core 31, the outer joint portion 333b connecting the outer end layer electric conductor 331b 'and the outer middle layer electric conductor 332b, the inner end layer electric conductor 331a' and the inner middle layer. The inner joint portion 333a that connects to the electrical conductor 332a is disposed in a state of being shifted from each other in the radial direction and the circumferential direction. As shown in FIG. 4, the outer end layer electric conductor 331b ′ and the outer middle layer electric conductor 332b are connected to each other, and the inner end layer electric conductor 331a ′ and the inner middle layer electric conductor 332a are connected to each other as shown in FIG. Two adjacent layer coil ends are formed.

さらに、図2に示すように、内端層の電気導体331aと外端層の電気導体331bとが、一連の電気導体をほぼU字状に成形してなる大セグメント331により提供される。また、内中層の電気導体332aと外中層の電気導体332bとが一連の電気導体をほぼU字状に成形してなる小セグメント332により提供される。基本となるU字状のセグメント導体30は、大セグメント331と小セグメント332によって形成される。各セグメント331、332は、スロット310内に収容されて軸方向に沿って延びる部分を備えるとともに、軸方向に対して所定角度傾斜して延びる曲げ部としての斜行部331f、331g、332f、332gを備える。これら斜行部によって、固定子鉄心31から軸方向の両端面に突出するリア側コイルエンド群32Rとフロント側コイルエンド群32Fが形成されており、回転子2の軸方向の両端面に取り付けられた冷却ファン22、23を回転させたときに生じる冷却風の通風路は、主にこれら斜行部の間に形成されている。また、この冷却風の通風路には、固定子巻線32の引出し線も配置されている。   Further, as shown in FIG. 2, the inner end layer electric conductor 331a and the outer end layer electric conductor 331b are provided by a large segment 331 formed by forming a series of electric conductors in a substantially U shape. Also, the inner middle layer electric conductor 332a and the outer middle layer electric conductor 332b are provided by a small segment 332 formed by forming a series of electric conductors in a substantially U shape. The basic U-shaped segment conductor 30 is formed by a large segment 331 and a small segment 332. Each of the segments 331 and 332 includes a portion that is accommodated in the slot 310 and extends along the axial direction, and also includes oblique portions 331f, 331g, 332f, and 332g as bending portions that extend at an angle with respect to the axial direction. Is provided. These skewed portions form a rear side coil end group 32R and a front side coil end group 32F that protrude from the stator core 31 to both end faces in the axial direction, and are attached to both end faces in the axial direction of the rotor 2. The ventilation path of the cooling air generated when the cooling fans 22 and 23 are rotated is mainly formed between the inclined portions. Further, a lead wire for the stator winding 32 is also arranged in the cooling air ventilation path.

以上の構成を、全てのスロット310のセグメント導体30について繰り返す。そして、反ターン部側のフロント側コイルエンド群32Fにおいて、外端層の端部331e’と外中層の端部332e、並びに内中層の端部332dと内端層の端部331d’とがそれぞれTIG溶接や超音波溶着等の手段によって接合されて外側接合部333bおよび内側接合部333aが形成され、電気的に接続されている。   The above configuration is repeated for the segment conductors 30 of all slots 310. In the front-side coil end group 32F on the counter-turn portion side, the outer end layer end 331e ′, the outer middle layer end 332e, the inner middle layer end 332d, and the inner end layer end 331d ′ are respectively formed. The outer joint 333b and the inner joint 333a are formed by means of TIG welding, ultrasonic welding, or the like, and are electrically connected.

本実施形態では、上述したセグメント導体30を用いることにより、図5に示す2種類の三相巻線32A、32Bが形成されており、これらの三相巻線32A、32Bによって固定子巻線32が構成されている。三相巻線32A、32Bは、ともにY結線されており、互いに電気角で30度位相がずれている。   In the present embodiment, by using the segment conductor 30 described above, two types of three-phase windings 32A and 32B shown in FIG. 5 are formed, and the stator winding 32 is formed by these three-phase windings 32A and 32B. Is configured. The three-phase windings 32A and 32B are both Y-connected and are 30 degrees out of phase with each other in electrical angle.

図6は、一方の三相巻線32Aに対応する引出し線Yb、Zbと中性点N1の詳細形状を示す図である。また、図7は引出し線および中性点として用いられるセグメント導体の組み付け状態を示す斜視図である。図7に示すように、リア側コイルエンド群32R側から突出する引出し線等は、ターン部を有しない直線状のセグメント導体30’を用いて形成されている。このセグメント導体30’は、セグメント導体30の一方の直線部をターン部で折り返さずにそのまま延長した形状を有している。したがって、図7に示すように、セグメント導体30とともに固定子鉄心31のスロット310に挿入して先端部側を折り曲げることにより、図4に示すように、セグメント導体30’の端部を他のセグメント導体30の端部と接合することができ、容易に引出し線Xb等を形成することができる。この端部同士の接合は、同じアルミ系のセグメント導体30、30’の接合であるため、セグメント導体30同士を接合する場合と同様に、一般に行われているTIG溶接等で行うことが可能であり、銅とアルミニウムとを接合する場合のような特殊な設備が不要となる。   FIG. 6 is a diagram showing the detailed shapes of the lead lines Yb and Zb and the neutral point N1 corresponding to one three-phase winding 32A. FIG. 7 is a perspective view showing an assembled state of segment conductors used as lead lines and neutral points. As shown in FIG. 7, the lead wires and the like protruding from the rear side coil end group 32R side are formed using a linear segment conductor 30 'having no turn portion. The segment conductor 30 ′ has a shape in which one straight line portion of the segment conductor 30 is extended as it is without being folded at the turn portion. Therefore, as shown in FIG. 7, by inserting the segment conductor 30 into the slot 310 of the stator core 31 and bending the tip end side, the end of the segment conductor 30 ′ is connected to another segment as shown in FIG. It can be joined to the end of the conductor 30, and the lead line Xb and the like can be easily formed. Since the joining of the end portions is the joining of the same aluminum-based segment conductors 30 and 30 ′, it can be performed by TIG welding or the like generally performed in the same manner as the joining of the segment conductors 30. There is no need for special equipment for joining copper and aluminum.

本実施形態では、このように形成される6本の引出し線Xb、Yb、Zb、Ub、Vb、Wbに対応するセグメント導体30’とそれ以外のセグメント導体30の両方をアルミニウム材によって形成するとともに、それらの材質を異ならせている。具体的には、引出し線としてのセグメント導体30’の材料強度が、それ以外のセグメント導体30よりも高くなるように材質を選定している。また、引出し線としてのセグメント導体30’よりも、それ以外のセグメント導体30の導電率が低くなるように材質を選定している。さらに、具体的には、引出し線としてのセグメント導体30’を1000系のアルミニウム材により形成し、それ以外のセグメント導体30を5000系あるいは6000系のアルミニウム材で形成する。   In the present embodiment, both the segment conductor 30 ′ corresponding to the six lead lines Xb, Yb, Zb, Ub, Vb, and Wb formed in this way and the other segment conductors 30 are formed of an aluminum material. The materials are different. Specifically, the material is selected such that the material strength of the segment conductor 30 ′ as the lead line is higher than that of the other segment conductors 30. Further, the material is selected so that the electrical conductivity of the other segment conductors 30 is lower than that of the segment conductors 30 'as the lead lines. More specifically, the segment conductor 30 'as the lead wire is formed of a 1000 series aluminum material, and the other segment conductors 30 are formed of a 5000 series or 6000 series aluminum material.

図8は、アルミニウム材の特性を比較した図である。横軸は材料強度としての引張り強度を示しており、縦軸は導電率を示している。図8に示すように、純アルミ系(1000系)のアルミニウム材は導電率が高く、これにより引出し線以外のセグメント導体30を形成することにより、固定子巻線32全体の抵抗値を下げて出力性能を向上させることができる。また、5000系あるいは6000系のアルミニウム材は、1000系のアルミニウム材に比べると導電率は低くなるが、引張り強度が高く、これを用いて引出し線としてのセグメント導体30’を形成することにより、エンジン振動等のストレスに強い固定子巻線32を実現することができる。なお、例えばセグメント導体の総数を196本とすると、引出し線としての6本のセグメント導体30’の本数比率は3.1%(総数を144本とした場合には4.2%)であり、これら6本のセグメント導体30’を導電率が低い5000系あるいは6000系のアルミニウム材にしても、全体としての抵抗値増加はわずかであり、出力を低下させることはない。   FIG. 8 is a diagram comparing the characteristics of aluminum materials. The horizontal axis shows the tensile strength as the material strength, and the vertical axis shows the conductivity. As shown in FIG. 8, pure aluminum (1000 series) aluminum material has high electrical conductivity, thereby forming a segment conductor 30 other than the lead wire to lower the resistance value of the stator winding 32 as a whole. Output performance can be improved. In addition, the 5000 series or 6000 series aluminum material has a lower electrical conductivity than the 1000 series aluminum material, but has a high tensile strength. By using this, the segment conductor 30 'as a lead wire is formed. A stator winding 32 that is resistant to stress such as engine vibration can be realized. For example, when the total number of segment conductors is 196, the ratio of the number of the six segment conductors 30 ′ as the lead lines is 3.1% (4.2% when the total number is 144), Even if these six segment conductors 30 'are made of a 5000 or 6000 series aluminum material having a low electrical conductivity, the overall increase in resistance value is slight, and the output is not lowered.

このように、本実施形態の車両用交流発電機1の固定子3に含まれる固定子巻線32では、整流器5との接続に用いられる引出し線としてのセグメント導体30’と、それ以外のセグメント導体30とをともにアルミニウム材で形成するとともに、それらの材質を異ならせている。異なる材質のアルミニウム材を組み合わせることにより、アルミニウム材を用いて固定子巻線32を形成した場合の性能と信頼性という相反する要求を満たすことができる。   As described above, in the stator winding 32 included in the stator 3 of the vehicle alternator 1 of the present embodiment, the segment conductor 30 ′ serving as the lead wire used for connection to the rectifier 5 and the other segments The conductors 30 are both formed of an aluminum material, and their materials are different. By combining different aluminum materials, the conflicting requirements of performance and reliability when the stator winding 32 is formed using an aluminum material can be satisfied.

特に、引出し線としてのセグメント導体30’の材料強度をそれ以外のセグメント導体30よりも高く、あるいは、引出し線としてのセグメント導体30’よりもそれ以外のセグメント導体30の導電率を低くしている。具体的には、上述した引出し線としてのセグメント導体30’を1000系のアルミニウム材により形成し、それ以外のセグメント導体30を5000系あるいは6000系のアルミニウム材で形成している。これにより、引出し線の部分の強度を確保しつつ、全体の抵抗値を下げて出力を向上させることが可能となる。   In particular, the material strength of the segment conductor 30 ′ as the lead line is higher than that of the other segment conductors 30, or the conductivity of the other segment conductors 30 is lower than that of the segment conductor 30 ′ as the lead line. . Specifically, the segment conductor 30 'as the lead wire is formed of 1000 series aluminum material, and the other segment conductors 30 are formed of 5000 series or 6000 series aluminum material. As a result, it is possible to improve the output by lowering the overall resistance value while ensuring the strength of the lead wire portion.

また、引出し線としてのセグメント導体30’は、固定子鉄心31に形成されたスロット310内に一部が配置されており、固定子鉄心31を挟んで整流器5と反対側(プーリ側)の端部が、他のセグメント導体30に接合されている。これにより、引出し線に相当するセグメント導体30’を固定子鉄心31のスロット310内で保持することができるため、振動等のストレスがセグメント導体30、30’の接合部分に作用することを防止することができ、固定子巻線32の引出し線の信頼性をさらに高めることができる。   Further, a segment conductor 30 ′ serving as a lead-out wire is partially disposed in a slot 310 formed in the stator core 31, and the end on the side opposite to the rectifier 5 (pulley side) across the stator core 31. The part is joined to another segment conductor 30. As a result, the segment conductor 30 ′ corresponding to the lead wire can be held in the slot 310 of the stator core 31, thereby preventing stress such as vibration from acting on the joint portion of the segment conductors 30, 30 ′. The reliability of the lead wire of the stator winding 32 can be further increased.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、図5に示したような2種類の三相巻線32A、32Bを組み合わせて固定子巻線32を構成したが、1種類の三相巻線によって固定子巻線を構成するようにしてもよい。また、2種類のY結線を直列化した千鳥結線の固定子巻線や、Δ結線と千鳥結線とを組み合わせた固定子巻線に本発明を適用することができ、引出し線としてのセグメント導体とそれ以外のセグメント導体をともにアルミニウム材で形成し、これらの材質を本実施形態と同様に異ならせればよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. In the embodiment described above, the stator winding 32 is configured by combining two types of three-phase windings 32A and 32B as shown in FIG. 5, but the stator winding is configured by one type of three-phase winding. You may make it do. In addition, the present invention can be applied to a staggered stator winding in which two types of Y connections are serialized, or a stator winding in which a Δ connection and a staggered connection are combined. All other segment conductors may be formed of an aluminum material, and these materials may be different from those of the present embodiment.

また、上述した実施形態では、車両用交流発電機1に本発明を適用したが、車両用交流発電機以外の車両用回転電機(電動機等)についても本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the vehicular AC generator 1. However, the present invention can also be applied to a vehicular rotating electrical machine (such as an electric motor) other than the vehicular AC generator.

一実施形態の車両用交流発電機の断面図であるIt is sectional drawing of the alternating current generator for vehicles of one Embodiment. 固定子巻線を構成するセグメント導体の斜視図である。It is a perspective view of the segment conductor which comprises a stator winding | coil. 図2に示したセグメント導体の組み付け状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembly | attachment state of the segment conductor shown in FIG. フロント側コイルエンド群の接合端部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the joining edge part of a front side coil end group. 本実施形他の固定子巻線の説明図である。It is explanatory drawing of this embodiment other stator winding. 三相巻線に対応する引出し線と中性点の詳細形状を示す図である。It is a figure which shows the detailed shape of the leader line corresponding to a three-phase winding, and a neutral point. 引出し線および中性点として用いられるセグメント導体の組み付け状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembly | attachment state of the segment conductor used as a leader line and a neutral point. アルミニウム材の特性を比較した図である。It is the figure which compared the characteristic of the aluminum material.

符号の説明Explanation of symbols

1 車両用交流発電機
2 回転子
3 固定子
4 フレーム
5 整流器
11 レギュレータ
20 プーリ
30 セグメント導体(固定子巻線の大部分を構成)
30’ セグメント導体(固定子巻線の引出し線を構成)
31 固定子鉄心
32 固定子巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle AC generator 2 Rotor 3 Stator 4 Frame 5 Rectifier 11 Regulator 20 Pulley 30 Segment conductor (Most part of stator winding)
30 'segment conductor (constituting the lead wire of the stator winding)
31 Stator core 32 Stator winding

Claims (6)

回転駆動される回転子と、前記回転子と対向配置される固定子鉄心とこの固定子鉄心に装備された固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子および前記固定子を支持するフレームとを備える車両用回転電機において、
前記固定子巻線は、複数のセグメント導体を接合することにより形成されており、
前記固定子巻線と他の部品との接続に用いられる引出し線としての前記セグメント導体と、それ以外の前記セグメント導体とをともにアルミニウム材で形成するとともに、それらの材質を異ならせることを特徴とする車両用回転電機。
A stator having a rotor to be driven to rotate, a stator core disposed opposite to the rotor, and a stator winding mounted on the stator core, and a frame for supporting the rotor and the stator In a vehicular rotating electrical machine comprising:
The stator winding is formed by joining a plurality of segment conductors,
The segment conductor as a lead wire used for connection between the stator winding and other components and the other segment conductor are both formed of an aluminum material, and the materials thereof are different. Rotating electric machine for vehicles.
請求項1において、
前記引出し線としての前記セグメント導体の材料強度を、それ以外の前記セグメント導体よりも高くすることを特徴とする車両用回転電機。
In claim 1,
A rotating electrical machine for a vehicle, wherein the material strength of the segment conductor as the lead wire is higher than that of the other segment conductors.
請求項1または2において、
前記引出し線としての前記セグメント導体よりも、それ以外の前記セグメント導体の導電率を低くすることを特徴とする車両用回転電機。
In claim 1 or 2,
A rotating electrical machine for a vehicle, wherein the electrical conductivity of the other segment conductors is lower than that of the segment conductors as the lead wires.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記引出し線としての前記セグメント導体を1000系のアルミニウム材により形成し、それ以外の前記セグメント導体を5000系あるいは6000系のアルミニウム材で形成することを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-3,
A vehicular rotating electrical machine characterized in that the segment conductor as the lead wire is formed of a 1000 series aluminum material, and the other segment conductors are formed of a 5000 series or 6000 series aluminum material.
請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記他の部品は、前記固定子巻線から出力される交流電流を整流する整流器であることを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-4,
The other component is a rectifier that rectifies an alternating current output from the stator winding.
請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記引出し線としての前記セグメント導体は、前記固定子鉄心に形成されたスロット内に一部が配置されており、前記固定子鉄心を挟んで前記他の部品と反対側の端部が、他の前記セグメント導体に接合されることを特徴とする車両用回転電機。
In any one of Claims 1-5,
A part of the segment conductor as the lead-out wire is disposed in a slot formed in the stator core, and an end portion on the opposite side to the other components across the stator core is other A rotating electrical machine for a vehicle characterized by being joined to the segment conductor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103283123A (en) * 2010-12-28 2013-09-04 日立汽车系统株式会社 Rotating electrical machine
US10910891B2 (en) 2018-08-03 2021-02-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric motor having conductors of different materials

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