JPH09154266A

JPH09154266A - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JPH09154266A
Application number: JP8243417A
Authority: JP
Inventors: Akichika Shichijiyou; 彰哉七條; Arata Kusase; 草瀬　　新
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: JP3351258B2; US5994802A

Abstract

(57)【要約】【課題】ランデル型鉄心の爪状磁極間に永久磁石を配
設した車両用交流発電機において、高調波起磁力を大幅
に低減した上に、基本波起磁力も低減することにより、
電気ノイズ及び磁気騒音を低減し、且つ磁石の永久減磁
を防止抑制可能とし、更に永久磁石の使用による過電圧
の発生を軽減して磁石による出力向上の効果を容易に得
られることを可能にすること。【解決手段】固定子のステータコイルは、２組の三相
結線コイル（第１三相結線コイルと第２三相結線コイ
ル）から成り、その第１三相結線コイル及び第２三相結
線コイルは、それぞれ３個の独立したコイルｘ1 、ｙ1
、ｚ1 及びｘ2 、ｙ2 、ｚ2 をＹ結線またはΔ結線し
てステータコア２１の各ティース２３に２π／３短節巻
により巻装されている。但し、第２三相結線コイルは、
各コイルｘ2 、ｙ2 、ｚ2 が第１三相結線コイルの各コ
イルｘ1 、ｙ1 、ｚ1 に対してそれぞれ電気角でπ／３
ラジアン、つまりティース２３の１個分だけずらして巻
装されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関の回転により
駆動されて三相交流電力を供給する車両用交流発電機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ランデル型鉄心に界磁巻線が
巻装された界磁回転子（ロータ）を有する車両用交流発
電機では、ランデル型鉄心の周方向に隣合う爪状磁極片
間に永久磁石を配設する技術が知られている（例えば、
米国特許４９５９５７７号公報参照）。永久磁石は、爪
状磁極片間の漏洩磁束と反対方向に着磁されることで、
その爪状磁極片間の漏洩磁束を低減するとともに、固定
子鉄心に磁束を鎖交させて発電に寄与する有効磁束を増
大することにより、発電機の出力向上を図ることができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の発電
機（隣合う爪状磁極片間に永久磁石を配設した発電機）
には以下の問題があった。第１には、磁石が磁極の両端
に配設されているため、磁石磁束の加算効果は磁極の回
転方向両端部より得られる。このため、固定子鉄心に対
する磁極表面の磁束分布が矩形状の分布、つまり図２３
に示す様な高調波成分を含んだ歪んだ分布となる。この
結果、固定子巻線に誘起される電流中の高調波成分も増
大して電気ノイズが発生し、更には電流中の高調波成分
により発生する高調波起磁力により磁気騒音の増大を招
くため、磁石併用ロータの使用の妨げになっていた。第
２には、前述の構成の磁石併用ロータでは、界磁巻線に
よる起磁力に加えてステータ反作用起磁力によって磁石
に減磁起磁力が作用するため、磁石の保磁力が低下する
問題があった。

【０００４】第３には、ランデル型鉄心の爪状磁極片間
に磁石を挟持する構造により、磁石がロータ外周に近い
ところに配置されるため、ステータからの起磁力変動、
つまり磁気嵐を受け易くなる（図２４参照）。その結
果、磁石に作用する起磁力変動つまり磁気嵐により、磁
石が永久減磁して発電機としての性能低下を招くおそれ
があった。さらに、磁気嵐により磁極が昇温することで
出力低下を招くという問題点があった。また、磁極に隣
接する磁石も昇温し、例えば、希土類系等の高性能磁石
材料を用いた場合に容易に永久減磁してしまうといった
問題があった。第４には、無励磁、無負荷状態において
も永久磁石の磁束が固定子鉄心に漏れることから、図２
５に示すように、磁石の強さが大きい程、発電機の高回
転時にバッテリ電圧を超過し、過充電となる所謂過電圧
を発生する問題があった。

【０００５】上述の各問題に対し、一般に電磁気騒音の
発生原因として起磁力分布中に含まれる高調波が問題で
あり、高調波起磁力の低減が重要となる。また、減磁の
問題に対しては、ステータ反作用起磁力の低減が重要で
ある上、磁気嵐を低減するためには、起磁力分布の変動
をも低減する必要がある。更に、過電圧の問題について
は、無負荷時の漏洩磁束による発生電圧を低減する目的
から、高調波を含めた誘起発生電圧の低減が必要であ
る。

【０００６】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、ランデル型鉄心の爪状磁極片間に永
久磁石を配設した車両用交流発電機において、高調波起
磁力を大幅に低減した上、基本波起磁力についても低減
することにより、電気ノイズ及び磁気騒音を低減するこ
とを目的とする。また、本発明の他の目的は、磁石の永
久減磁を防止抑制可能とすることである。更に、本発明
の他の目的は、永久磁石の使用による過電圧の発生を軽
減して磁石による出力向上の効果を容易に得られること
を可能にすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、固定子巻線ピッチが回転子の磁極ピッチより短い所
謂短節巻で固定子巻線が巻装されていることにより、誘
起電力中に含まれる高調波成分を低減できる。そのた
め、回転子からの磁束が高調波を含んだ歪んだもので
も、固定子巻線で得られる発生電流中の電気ノイズの低
減が可能となる。また、高調波電流の低減によって、磁
気騒音の原因となっている高調波起磁力を低減できるこ
とにより磁気騒音を低減できる。更には、高調波を含め
て固定子巻線に誘起される発生電力を低減できることに
より、回転子、特に磁石に作用する減磁起磁力を低減で
きるため、磁石の減磁を抑制防止することができる。ま
た、無負荷時においても、固定子巻線に誘起される発生
電圧を低減できるため、永久磁石の使用に伴う過電圧も
抑制防止できる。

【０００８】請求項２の発明によれば、固定子巻線を回
転子の磁極ピッチに対して２π／３の短節巻にしたこと
により、固定子巻線中に誘起される電力中の高調波成
分、中でもその第１主成分である基本波３次高調波成分
を大幅に低減可能（理論的には０）となり、電気ノイズ
を大幅に低減できる。また、請求項１と同様に、高調波
電流による高調波起磁力を低減することにより磁気騒音
の低減が可能である。更には、基本波のみならず高調波
成分、中でもその第１主成分である基本波３次高調波成
分を大幅に低減可能（理論的には０）となり、ステータ
反作用起磁力を大幅に低減できるため、磁石の減磁を大
幅に抑制防止可能となる。更に、前述の様に短節巻した
ことにより、無励磁、無負荷状態においても固定子巻線
に誘起される発生電圧を低減できる。特に高調波成分も
含めて全節巻の発生電圧と比較した場合、前述同様に第
１主成分である基本波３次高調波成分を大幅に低減可能
（理論的には０）となるため、永久磁石の使用に伴う過
電圧の問題を大幅に軽減できる。

【０００９】また、固定子巻線を短節巻で且つ重ね巻し
たことにより、磁極ピッチに対し全節巻したものに比べ
て、巻線長さが短くなり、固定子巻線の抵抗値が低減可
能になり温度上昇が抑えられる。また、同一のスロット
に挿入された２個の固定子コイルがコイルエンド部で反
対方向に分かれて巻装されるため、２個の固定子コイル
がコイルエンド部で重なることがない。この結果、低コ
イルエンド化が可能となり、作動時における固定子コイ
ルの温度上昇を更に抑えることができるため、回転子、
特に磁石への昇温の影響を低減できる。更には、短節巻
にした場合の固定子巻線に誘起される発電電圧の低下を
温度低減効果による固定子のインピーダンス低減で補う
ことができるため、固定子巻線の巻回数を増やすことな
く出力の維持向上を図ることができる。

【００１０】請求項３の発明によれば、複数の巻線が所
定の位相差をもって巻装されているため、ステータ反作
用起磁力分布もまた所定の位相差をもって重なることに
なる。従って、複数の三相巻線の各々の電流中の高調波
成分が同一であり、これにより発生する高調波起磁力が
従来品と同一でも、複数の起磁力を合成した起磁力分布
の変動、所謂磁気嵐を低減できることで、磁気嵐に含ま
れる高調波を低減できることにより磁気騒音を低減でき
る。

【００１１】請求項４の発明によれば、短節巻した第１
三相結線コイルの各固定子コイルに対して、同じく短節
巻した第２三相結線コイルの各固定子コイルをそれぞれ
電気角でπ／３ラジアンずつずらして巻装したことによ
り、請求項２の効果に加えて、請求項３の効果をも同時
に得ることができる。特に、２π／３ピッチで固定子巻
線を巻装した場合は、その起磁力分布変動に２π／３周
期の高調波成分が第１主成分で発生するため、もう一組
の巻線をπ／３の位相差で巻装し、起磁力分布もπ／３
位相差で重ね合わせることで前述の２π／３の起磁力分
布変動を大幅に低減できる。

【００１２】また、二つの巻線の磁気嵐が位相差を持っ
て重なり打ち消し合うために、回転子磁極及び磁石が受
ける磁気嵐が低減されるとともに、磁気嵐による磁極の
昇温ひいては磁石の昇温を抑制することができる。ま
た、発電時に各固定子コイルが発生する反作用起磁力に
含まれる基本波３次以外の高調波成分が、二つの巻線が
位相差を持って重なり合うために打ち消されることで低
減できるため、発電時に生じる基本波３次以外の電気ノ
イズ及び磁気騒音や電磁気騒音も大幅に低減できる。

【００１３】請求項５の発明によれば、従来品である全
節巻の固定子の場合、起磁力分布の変動により発生する
高調波の第１成分は基本波６次成分であり、電気角でπ
／３周期であるために、電気角でπ／６位相差を有する
巻線を設けることにより前述の高調波を相殺することが
できる。また、磁気嵐を抑制する効果を得ることができ
るために、磁石の減磁を抑制防止することができる上、
磁気嵐による磁極及び磁石の昇温を抑制防止可能であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の車両用交流発電機
を図面に基づいて説明する。（第１実施例）本実施例の車両用交流発電機１（以下、
本発電機１と言う）は、図４に示すように、外殻を成す
フロントフレーム２とリヤフレーム３、このリヤフレー
ム３の外側を覆うリヤエンドカバー４、フロントフレー
ム２とリヤフレーム３とに内包して固定された回転子と
固定子等（共に後述する）から構成されている。フロン
トフレーム２とリヤフレーム３は、各々アルミダイカス
ト製で、互いの外周端面を向かい合わせて組合わされ、
複数のスタットボルト５とナット６の締結により軸方向
に固定されている。リヤエンドカバー４は、リヤフレー
ム３の外側に組付けられるブラシホルダ７、電圧調整装
置８、および整流装置９等の部品を覆ってリヤフレーム
３に組付けられている。

【００１５】回転子は、プーリ１０を介してエンジンの
回転動力が伝達される回転軸１１、この回転軸１１の外
周に圧入固定された一組のポールコア１２Ａ、１２Ｂか
ら成る界磁鉄心１２、この界磁鉄心１２に巻装された界
磁コイル１３、および界磁鉄心１２に組付けられた複数
の永久磁石１４等から構成されている。回転軸１１は、
２個のボールベアリング１５、１６を介してフロントフ
レーム２とリヤフレーム３とに回転自在に支持されてい
る。プーリ１０は、フロントフレーム２の外側に突出す
る回転軸１１の一方の端部外周に嵌め合わされて、ロッ
クナット１７によって回転軸１１に締め付け固定されて
いる。

【００１６】界磁鉄心１２を構成する一組のポールコア
１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ円筒状のボス部１２ａと、
このボス部１２ａの外周に形成された複数（本実施例で
は６個）の爪状磁極片１２ｂとを有し、互いのボス部１
２ａが円筒方向の両側から界磁コイル１３の内周に圧入
されて、それぞれの爪状磁極片１２ｂが界磁コイル１３
の外周で交互に噛み合わされている。各ポールコア１２
Ａ、１２Ｂの軸方向の端面には、それぞれ回転子と一体
に回転することで冷却風を発生する冷却ファン１８が溶
接またはビス止め等の方法により固定されている。

【００１７】界磁コイル１３は、回転軸１１の他方の端
部に設けられたスリップリング１９と電気的に接続され
て、そのスリップリング１９の外周面に摺接するブラシ
２０を通じてバッテリ（図示しない）から励磁電流が供
給される。この界磁コイル１３に励磁電流が流れると、
一方のポールコア（例えば１２Ａ）の各爪状磁極片１２
ｂが全てＳ極に磁化されて、他方のポールコア（例えば
１２Ｂ）の各爪状磁極片１２ｂが全てＮ極に磁化され
る。永久磁石１４は、図５および図６に示すように、回
転方向に隣合う各爪状磁極片１２ｂの対向する側面間に
配設されて接着材等により固定され、隣接する爪状磁極
片１２ｂと同極となるように着磁されている（なお、図
３では永久磁石１４を省略している）。

【００１８】固定子は、フロントフレーム２の内周面に
圧入固定されたステータコア２１と、このステータコア
２１に巻装されたステータコイル２２とで構成される。
ステータコア２１は、例えば薄い鋼板を複数枚重ね合わ
せて円環状に形成したもので、各爪状磁極片１２ｂの外
周に対向して配置されている。ステータコア２１の内周
側には、図１〜３に示す様に、界磁鉄心１２の２磁極ピ
ッチにつき６個のティース２３（２３ａ〜２３ｆ）が等
角度間隔で円環状に形成されている。

【００１９】ステータコイル２２は、２組の三相結線コ
イル（第１三相結線コイル２２ａと第２三相結線コイル
２２ｂ）から成り、その第１三相結線コイル２２ａ及び
第２三相結線コイル２２ｂは、それぞれ３個の独立した
コイルｘ1 、ｙ1 、ｚ1 及びｘ2 、ｙ2 、ｚ2 をＹ結線
またはΔ結線してステータコア２１の各ティース２３に
２π／３短節巻にて巻装されている。例えば、Ｙ結線と
Ｙ結線との組み合わせ、又はΔ結線とΔ結線との組み合
わせを１組の整流ブリッジ回路の下で用いることがで
き、Ｙ結線とΔ結線との組み合わせを２組の整流ブリッ
ジ回路を用いて実現することができる。第１三相結線コ
イル２２ａは、第１相コイルｘ1 を連続する４個のティ
ース２３ｃ〜２３ｆを飛び越しながら２個のティース２
３ａ、２３ｂの周囲に順次巻装していく。次に、第１相
コイルｘ1 と同様に第２相コイルｙ1 を連続する４個の
ティース２３ｅ、２３ｆ、２３ａ、２３ｂを飛び越しな
がら２個のティース２３ｃ、２３ｄの周囲に順次巻装し
ていく。最後に、第３相コイルｚ1 を連続する４個のテ
ィース２３ａ〜ｄを飛び越しながら２個のティース２３
ｅ、２３ｆの周囲に順次巻装していく。

【００２０】第２三相結線コイル２２ｂは、各コイルｘ
2 、ｙ2 、ｚ2 が第１三相結線コイル２２ａの各コイル
ｘ1 、ｙ1 、ｚ1 に対してそれぞれ電気角でπ／３ラジ
アン、つまりティース２３の１個分だけずらして巻装さ
れる。具体的には、第１相コイルｘ2 を連続する４個の
ティース２３ｄ〜ｆ、２３ａを飛び越しながら２個のテ
ィース２３ｂ、２３ｃの周囲に順次巻装していく。次
に、第２相コイルｙ2 を連続する４個のティース２３
ｆ、２３ａ〜ｃを飛び越しながら２個のティース２３
ｄ、２３ｅの周囲に順次巻装していく。最後に、第３相
コイルｚ2 を連続する４個のティース２３ｂ〜ｅを飛び
越しながら２個のティース２３ｆ、２３ａの周囲に順次
巻装していく。

【００２１】次に、本発電機１の作動を説明する。エン
ジンの回転動力がＶベルト（図示しない）を介してプー
リ１０に伝達されることにより、回転軸１１と一体に回
転子が回転する。この回転子に対してバッテリからブラ
シ２０およびスリップリング１９を通じて界磁コイル１
３に励磁電流が流れることにより、一方のポールコア
（例えば１２Ａ）の各爪状磁極片１２ｂがＳ極に磁化さ
れて、他方のポールコア（例えば１２Ｂ）の各爪状磁極
片１２ｂがＮ極に磁化される。これにより、回転子と相
対回転するステータコア２１に回転磁界が発生してステ
ータコイル２２に三相交流電圧が発生する。ステータコ
イル２２からの出力電圧は、整流装置９によって直流に
変換されてバッテリの充電に使用されるとともに車両の
電気負荷に供給される。本発電機１においては、界磁鉄
心１２の回転方向に隣合う爪状磁極片１２ｂ間に永久磁
石１４が配設されていることから、隣接する爪状磁極片
１２ｂ間の漏洩磁束を大幅に低減でき、その分あるいは
それ以上に各爪状磁極片１２ｂの外周面１２ｃ（図５、
６参照）からステータコア２１側へ流れる有効磁束量が
増加するため、最大出力電流が増大する。

【００２２】（本発電機１の特徴および効果）本実施例
では、ステータコイル２２を回転子の磁極ピッチに対し
て２π／３短節巻にしたことにより、短節巻の高調波成
分の低減効果により、ステータコイル２２に誘起される
電流中の高調波成分、特に第１主成分である基本波３次
高調波成分を大幅に低減可能（理論的には０）となる
上、二組の巻線が位相差を持って巻装されていること
で、発電時にステータコイル２２から発生する反作用起
磁力に含まれる振幅の大きな第２次及び第４次高調波成
分が回転子の回転に対して回転１８次の変動となる高調
波も打ち消すことができる。その結果、電気ノイズ及び
磁気騒音の大幅な低減が可能である。

【００２３】また、ステータコイル２２の起磁力ピッチ
が磁極ピッチと異なり、ステータ反作用起磁力の高調波
成分、特に第１主成分である基本波３次高調波成分を大
幅に低減可能（理論的には０）なため、回転子、特に永
久磁石１４に作用する起磁力を低減できる。その結果、
永久磁石１４の減磁を抑制防止することができる。更
に、二組の巻線による磁気嵐が位相差を持って重なり合
うため、永久磁石１４に作用する合成の磁気嵐を低減で
きる（図７参照）。これにより、永久磁石１４に作用す
る減磁起磁力を大幅に低減することができ、磁気嵐によ
る回転子磁極及び永久磁石１４の昇温を低減できる。

【００２４】本発電機１では、ステータコイル２２の巻
線ピッチが界磁鉄心１２の２／３磁極ピッチとなるた
め、図８〜１０に示す巻線ピッチが１磁極ピッチであっ
た従来の発電機と比較して、１相当たりのコイル全長の
抵抗値が２／３に低減される。このため、同一負荷電流
を流した場合に発生する損失は、（電流Ｉ）²×（抵抗
Ｒ）の関係から約６７％に減少し、発熱量が減ってステ
ータコイル２２の温度上昇割合が低減される。また、同
一のスロットに挿入された２個のコイルｘ1 とｙ1 、ｙ
1 とｚ1 、ｚ1 とｘ1 及びコイルｘ2 とｙ2 、ｙ2 とｚ
2 、ｚ2 とｘ2 がそれぞれコイルエンド部で反対方向に
分かれて巻装されているため、低コイルエンド化が可能
となって作動時におけるステータコイル２２の温度上昇
を抑えることができる。以上の結果より、ステータコイ
ル２２の発熱が低減されることで永久磁石１４がステー
タコイル２２からの輻射熱による温度上昇を抑制防止
し、希土類系等の好物性材料の磁石使用が容易となる。

【００２５】また、ステータコイル２２の温度上昇を抑
えることにより、作動時のステータインピーダンスを低
減できるため、短節巻としたことによる発生電圧の低下
を補い、ステータコイル２２の巻数を増やすことなく出
力向上が可能となる。更に、上記巻線ピッチとしたこと
により、無励磁、無負荷状態においてもステータコイル
２２に誘起される発生電圧を低減できる。特に高調波成
分も含めて全節巻の発生電圧と比較した場合、第１主成
分である基本波３次高調波成分を大幅に低減可能（理論
的には０）となるため、永久磁石１４の使用に伴う過電
圧の問題を大幅に軽減できる。更に、本発電機１は、回
転方向に隣合う爪状磁極片１２ｂ間にそれぞれ永久磁石
１４が配設されているため、ポールコア１２Ａ、１２Ｂ
の肩部および連続する爪状磁極片１２ｂ間に形成される
Ｕ溝部でのファン効果が増大するとともに、界磁鉄心１
２が略円筒形状となることからスロット風切り音を低減
できるといった効果もある。

【００２６】次に、第１三相結線コイル２２ａと第２三
相結線コイル２２ｂとの整流装置９との接続関係につい
て説明する。この第１実施例では、図１１に図示するよ
うに、第１整流ブリッジ回路９１と、第２整流ブリッジ
回路９２とを用いて２組の三相結線コイル２２ａ、２２
ｂからの３相交流を直流に整流する。この場合、２組の
三相結線コイル２２ａ、２２ｂは、図１１に示される３
相出力端子に合致するようにＹ結線又はΔ結線を用いる
ことができる。例えば、図１２（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）のものを組み合わせることができる。ま
た、第１実施例では、図１３に図示するように、単一の
整流ブリッジ回路９０を用いてステータコイル２２を構
成する６個のコイルからの交流出力を直流に整流しても
よい。この場合、６個のコイルのうち同位相の出力を生
じる２つのコイルを図１４（Ａ）、（Ｂ）のように直列
接続してＹ結線又はΔ結線とすることができる。また、
同位相の出力を生じる２つのコイルを図１４（Ｃ）のよ
うに対角位置に配置してもよい。

【００２７】（第２実施例）本実施例では、三相結線さ
れた複数の固定子コイルｘ1 、ｙ1 、ｚ1 をステータコ
ア２１に全節巻した第１三相結線コイル２２ｃと、この
第１三相結線コイル２２ｃと同一の結線態様で結線した
複数の固定子コイルｘ2 、ｙ2 、ｚ2 から成り、その各
固定子コイルｘ2 、ｙ2 、ｚ2 が第１三相結線コイル２
２ｃの各固定子コイルｘ1 、ｙ1 、ｚ1 に対してそれぞ
れ電気角でπ／６ラジアンずつずらしてステータコア２
１に全節巻された第２三相結線コイル２２ｄとから成る
様に巻装されている（図１５参照）。これにより、図１
６に示す様に、起磁力変動、即ち磁気嵐を略無くすこと
ができるため、その起磁力変動（磁気嵐）により発生す
る高調波成分を低減することができ、その結果、磁気騒
音を低減できる。また、高調波成分の低減により、減磁
の問題と過電圧発生の問題を抑制低減できる。

【００２８】次に、この第２実施例のコイルと整流装置
９との接続関係について説明する。この第２実施例で
は、図１７に図示するように、第１整流ブリッジ回路９
１と第２整流ブリッジ回路９２とを用いて２組の三相結
線コイル２２ｃ、２２ｄからの３相交流を直流に整流す
る。この場合、２組の三相結線コイル２２ｃ、２２ｄ
は、図１７に示される３相出力端子に合致するようにＹ
結線又はΔ結線を用いることができる。例えば、図１８
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）のものを組み合わせる
ことができる。また、第２実施例では、図１３に図示す
るように、単一の整流ブリッジ回路９０を用いてステー
タコイル２２を構成する６個のコイルからの交流出力を
直流に整流してもよい。この場合、図１９のように、三
相結線コイルの一方をＹ結線とし、他方をΔ結線として
構成することができる。

【００２９】さらに、第２実施例における一方の三相結
線コイルの各相コイルを２組の固定子コイルに分割し、
図２０に図示されるように、他方の三相結線コイルの対
応する各相コイルに対してπ／６ラジアンずらしてステ
ータコア２１に全節巻きし、千鳥状になるよう直列に結
線してもよい。この結線図を図２１に示す。この図２１
の例では、第２三相結線コイル２２ｄの各相コイルを、
それぞれ（ｘ2a、ｘ2b）、（ｙ2a、ｙ2b）、（ｚ2a、ｚ
2b）に分割している。そして、このように結線されたス
テータコイル２２は、図１３のようにして整流装置に接
続される。なお、中性点は別々に独立していてもよい。
さらに、第２実施例における２組の三相結線コイル２２
ｃ、２２ｄの各相コイルを直列に接続し、全体として３
相交流出力を出力するように図２２のように結線しても
よい。

【００３０】ここで、磁気嵐（ステータからの起磁力変
動）について説明する。図２４は従来例を示すもので、
図２４（Ａ）は電流波形図、図２４（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）は、それぞれ電流波形上の時刻ｔ＝ｔ1 、ｔ2 、
ｔ3 、つまり電気角で０度、３０度、６０度の時の起磁
力分布を示す。図２４（Ａ）に示す様な電流位相差を発
生するように三相巻線が配置されている場合、各相のス
テータコイルが発生する起磁力分布をモデル化して矩形
歯状とすると、例えば時刻ｔ＝ｔ1 には、ロータのＮＳ
磁極一対に対し、図２４（Ｂ）のようにステータからの
三相巻線の合成起磁力が分布する。これを電流波形上の
時刻ｔ＝ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 、つまり電気角で０度、３０
度、６０度の状態を見ると、時刻によりロータに対する
ステータの起磁力分布が変化していることが判る。更
に、この起磁力分布の変化は、時刻ｔ＝ｔ1 からｔ3 、
つまり電気角で６０度の周期で変動していることにな
る。

【００３１】これに対し、第１実施例の巻線の起磁力変
動（＝磁気嵐）の様子を表したものが図７である。図７
（Ａ）は電流波形図、図７（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、
それぞれ電流波形上の時刻ｔ＝ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 、つま
り電気角で０度、３０度、６０度の時の起磁力分布を示
す。この場合、起磁力変動（＝磁気嵐）は、図２４
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す従来例に対し、そのレベ
ルが８７％に低減されている。一方、第２実施例の巻線
の起磁力変動（＝磁気嵐）の様子を表したものが図１６
である。図１６（Ａ）は電流波形図、図１６（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）は、それぞれ電流波形上の時刻ｔ＝ｔ1
、ｔ2 、ｔ3 、つまり電気角で０度、３０度、６０度
の時の起磁力分布を示す。この場合、起磁力の分布形状
は、時刻ｔ＝ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 での起磁力分布がいずれ
も同一形状になっている。つまりロータに対する起磁力
変動が無いことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステータコイルの巻線状態を示す概略図であ
る。

【図２】ステータコイルの巻線状態を示す側面図であ
る。

【図３】ステータコイルの巻線構造を示す説明図であ
る。

【図４】車両用交流発電機の断面図である。

【図５】界磁鉄心の側面断面図である。

【図６】爪状磁極片の外周面の展開図である。

【図７】磁気嵐の大きさを示す説明図である。

【図８】ステータコイルの巻線状態を示す概略図である
（従来例）。

【図９】ステータコイルの巻線状態を示す側面図である
（従来例）。

【図１０】ステータコイルの巻線構造を示す説明図であ
る（従来例）。

【図１１】コイルと整流装置との接続を示す回路図であ
る。

【図１２】コイルの結線図である。

【図１３】コイルと整流装置との接続を示す回路図であ
る。

【図１４】コイルの結線図である。

【図１５】ステータコイルの巻線状態を示す概略図であ
る（第２実施例）。

【図１６】磁気嵐の大きさを示す説明図である（第２実
施例）。

【図１７】コイルと整流装置との接続を示す回路図であ
る（第２実施例）。

【図１８】コイルの結線図である（第２実施例）。

【図１９】コイルの結線図である（第２実施例）。

【図２０】ステータコイルの巻線状態を示す概略図であ
る（第２実施例）。

【図２１】コイルの結線図である（第２実施例）。

【図２２】コイルの結線図である（第２実施例）。

【図２３】高調波成分を示すグラフである（従来例）。

【図２４】磁気嵐の大きさを示す説明図である（従来
例）。

【図２５】無負荷時の過電圧を説明するグラフである
（従来例）。

【符号の説明】

１車両用交流発電機１２Ａポールコア（ランデル型鉄心）１２Ｂポールコア（ランデル型鉄心）１２ｂ爪状磁極片１４永久磁石２１ステータコア（固定子鉄心）２２ステータコイル（固定子巻線）ｘ1 第１三相結線コイルの第１相コイル（固定子コイ
ル）ｙ1 第１三相結線コイルの第２相コイル（固定子コイ
ル）ｚ1 第１三相結線コイルの第３相コイル（固定子コイ
ル）ｘ2 第２三相結線コイルの第１相コイル（固定子コイ
ル）ｙ2 第２三相結線コイルの第２相コイル（固定子コイ
ル）ｚ2 第２三相結線コイルの第３相コイル（固定子コイ
ル）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周に複数の爪状磁極片を有するランデル
型鉄心を備えた回転子と、この回転子の外周に対向して配置され、内周に複数のス
ロットが形成された固定子鉄心、および前記スロットに
挿入されて前記固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有
する固定子と、回転方向に隣合う前記爪状磁極片同士の対向する側面間
に配設されて、その隣合う爪状磁極片間の漏洩磁束を低
減する向きに着磁された永久磁石とを備え、前記固定子の１相の巻線ピッチが前記回転子の磁極ピッ
チより短いことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】請求項１記載の車両用交流発電機におい
て、前記固定子巻線は、前記回転子の磁極ピッチに対して２
π／３の短節巻で且つ重ね巻にて巻装されていることを
特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】外周に複数の爪状磁極片を有するランデル
型鉄心を備えた回転子と、この回転子の外周に対向して配置され、内周に複数のス
ロットが形成された固定子鉄心、および前記スロットに
挿入されて前記固定子鉄心に巻装された固定子巻線を有
する固定子と、回転方向に隣合う前記爪状磁極片同士の対向する側面間
に配設されて、その隣合う爪状磁極片間の漏洩磁束を低
減する向きに着磁された永久磁石とを備え、前記固定子巻線は、複数の三相巻線により形成され、且
つその複数の三相巻線の対応する各相が所定の位相差を
もって前記スロットに巻装されていることを特徴とする
車両用交流発電機。
【請求項４】請求項３記載の車両用交流発電機におい
て、前記固定子巻線は、三相結線された複数の固定子コイル
を前記固定子鉄心に短節重ね巻した第１三相結線コイル
と、この第１三相結線コイルの前記各固定子コイルに対
してそれぞれ電気角でπ／３ラジアンずつずらして複数
の固定子コイルを前記固定子鉄心に短節重ね巻した第２
三相結線コイルとから成ることを特徴とする車両用交流
発電機。
【請求項５】請求項３記載の車両用交流発電機におい
て、前記固定子巻線は、三相結線された複数の固定子コイル
を前記固定子鉄心に全節巻した第１三相結線コイルと、
各固定子コイルが前記第１三相結線コイルの前記各固定
子コイルに対してそれぞれ電気角でπ／６ラジアンずつ
ずらして前記固定子鉄心に全節巻された第２三相結線コ
イルとから成ることを特徴とする車両用交流発電機。