CN102326323A

CN102326323A - 车辆用交流发电机

Info

Publication number: CN102326323A
Application number: CN2009801572683A
Authority: CN
Inventors: 石川芳寿; 宫田健治; 小山贵之; 本间雅彦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2012-01-18
Also published as: JPWO2010103634A1; WO2010103634A1; DE112009004498T5; US20120038238A1

Abstract

本发明提供一种车辆用交流发电机，其具有在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极(113)，且具有励磁绕组(112)的转子(1)；与转子(1)经由空隙配置的定子(2)；通过对转子(1)的励磁绕组(112)通电，对由卷绕于定子(2)的线圈(105)感应的交流电流整流，并转换为直流电流的半导体元件，层叠电磁钢板形成定子(2)，将卷绕于定子(2)的线圈(105)的电阻值设为规定值以下。

Description

车辆用交流发电机

技术领域

本发明涉及车辆用交流发电机。

背景技术

车辆用交流发电机的定子线圈的构造公知的有，分布卷绕及集中卷绕等方式。例如，公知的线圈构造为具备如下构造的绕组构造：对于转子的磁极距，将分节重合卷绕于定子铁芯的齿上的三个定子线圈三相接线的第1三相接线线圈；对于第1三相接线线圈的各定子线圈，分别在电角内各错开π/3(rad)，在齿部分节重合卷绕三个定子线圈，与第1三相接线线圈同样接线的第2三相接线线圈(例如，专利文献1)

专利文献1：日本特开平6-165422号公报

但是，鉴于近来的能量问题，车辆用交流发电机也要求高效化，但在现有的技术中，效率高也停留在70％程度，已为最高点。

发明内容

本发明的第一方式的车辆用交流发电机，具有转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，并具有励磁绕组；定子，其与转子经由空隙配置；半导体元件，其通过对转子的励磁绕组通电，对由卷绕于定子的线圈感应的交流电流整流，并转换为直流电流，层叠电磁钢板形成定子，将卷绕于定子的线圈的电阻值设为规定值以下。

本发明的第二方式的车辆用交流发电机，具有：转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，并具有励磁绕组；定子，其与转子经由空隙配置；半导体元件，其通过对转子的励磁绕组通电，对由卷绕于定子的线圈感应的交流电流整流，并转换为直流电流，层叠电磁钢板形成定子，将半负荷时的定子铜损设为规定值以下。

本发明的第三方式的车辆用交流发电机，具有：转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，并具有励磁绕组；定子，其与转子经由空隙配置，具有与公称

的车辆用交流发电机的定子的直径相同的直径；二极管，其通过对转子的励磁绕组通电，对由卷绕于定子的线圈感应的交流电流整流，并转换为直流电流，层叠电磁钢板形成定子，使定子铜损小于二极管的整流损失和机械损和励磁铜损之和。

本发明的第四方式的车辆用交流发电机，具有：转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，并具有励磁绕组；定子，其与转子经由空隙配置，具有与公称

的车辆用交流发电机的定子的直径相同的直径；二极管，其通过对转子的励磁绕组通电，对由卷绕于定子的线圈感应的交流电流整流，并转换为直流电流，层叠电磁钢板形成定子，定子铜损和铁损之和比所述二极管的整流损失和机械损和励磁铜损之和小。

本发明的第五方式的车辆用交流发电机，具有：转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，并具有励磁绕组；定子，其与转子经由空隙配置；二极管，其通过对转子的励磁绕组通电，对由卷绕于定子的线圈感应的交流电流整流，并转换为直流电流，层叠旋转频率为50Hz、磁通密度为1.5T时的损失为2～3W/kg以下的厚度0.35mm的电磁钢板形成定子，以半负荷时的发电效率为76％以上的方式将定子铜损和铁损之和设为规定值以下。

本发明的第六方式的车辆用交流发电机，具有：转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，并具有励磁绕组；定子，其与转子经由空隙配置；MOSFET，其通过对转子的励磁绕组通电，对由卷绕于定子的线圈感应的交流电流整流，并转换为直流电流，层叠旋转频率为50Hz、磁通密度为1.5T时的损失为2～3W/kg以下的厚度0.35mm的电磁钢板形成定子，以半负荷时的发电效率为86％以上的方式将定子铜损和铁损之和设为规定值以下。

根据本发明，能够进一步使车辆用交流发电机的效率提高。

附图说明

图1是表示实施例1的车辆用交流发电机的概念图的图；

图2是表示实施例2的车辆用交流发电机的概念图的图；

图3是表示实施例3的旋转电机的线圈卷绕方式的例子的图；

图4是表示实施例4的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的图；

图5是表示实施例5的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的图；

图6是表示实施例6的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的图；

图7是表示实施例7的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的例子的图；

图8是表示实施例8的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的例子的图；

图9是表示实施例9的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的例子的图；

图10是表示实施例10的车辆用交流发电机的线圈的概念图的图；

图11是表示实施例11的车辆用交流发电机的线圈的概念图的图；

图12是表示图11的变形例的图；

图13是表示图11的其它变形例的图；

图14是表示实施例12的车辆用交流发电机的线圈的概念图的图；

图15是表示U相线圈的绕组图的图，(a)表示三相系A的U相线圈，(b)表示三相系B的U相线圈；

图16是U相线圈的拣选的磁通密度的向量图；

图17是表示实施例13的车辆用交流发电机的线圈的概念图的图；

图18是表示实施例13的U相线圈的绕组图的图；

图19是实施例13的U相线圈拣选的磁通密度的向量图；

图20是表示实施例14的车辆用交流发电机的线圈的概念图的图；

图21是表示实施例14的U相线圈的绕组图的图；

图22是实施例14的U相线圈拣选的磁通密度的向量图；

图23是表示实施例15的车辆用交流发电机的线圈的概念图的图；

图24是实施例15的U相线圈拣选的磁通密度的向量图；

图25是形成本发明的一实施例的空冷式车辆用交流发电机100的剖面图；

图26是表示三相整流电路，(a)表示单三相Y接线的情况，(b)是表示双三相Y接线的情况；

图27是图2的实施例的示意图；

图28是表示作为整流元件使用MOSFET二极管的情况的整流电路的图；

图29是表示扩大线圈的截面积的构成的第一例的图；

图30是表示扩大线圈的截面积的构成的第二例的图；

图31是表示样品A，B的实测值和分析结果的图；

图32是表示公称

交流发电机的分析结果的图

图33是表示公称

交流发电机的分析结果的图；

图34是说明斜面的图，(a)是转子1的立体图，(b)是爪形磁极113的平面图，(c)是爪形磁极113的剖面图；

图35是表示在公称

交流发电机中极数16的情况下的分析结果的图。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施方式。如上所述，为了实现车辆用交流发电机效率的进一步提高，需要进行更合理的损失解析，分开评价用于实现作为目标的效率的各损失值。首先，对本实施方式的损失的解析方法进行说明。

车辆用交流发电机(以下也有时称为交流发电机)的损失的种类划分为(1)整流损(整流造成的损失)、(2)机械损、(3)励磁铜损、(4)铁损(也包含转子的涡电流损)、(5)定子铜损。这五种损失之内，整流损、机械损、定子铜损、励磁铜损可以根据使用条件较正确地推定。另一方面，铁损即难实测，也难推定，不得不将从全部损失减去上述四种损失所得的损失推定为总体的铁损。

首先，对本实施方式的铁损的分析方法进行简单地说明。另外，铁损之外的损失的算出方法后述。铁损包含定子铁损和转子侧的涡电流损。但是，如半负荷时，在施加负荷的状态下不能分开实测定子铁损和转子侧的涡电流损。因此，本实施方式中，如下述估算推测值。无负荷时，由于定子线圈中没有电流流动，所以无负荷时的损失(无负荷损)包含机械损和励磁引起的定子铁损。因此，通过从无负荷时实测的损失减去上述的机械损，得到无负荷时的铁损。

在实际半负荷时，利用在定子线圈内流通的电流(感应电压产生的电流)生成磁场。该磁场与转子磁场相比错开90度相位，受其影响，在转子的爪形磁极中产生磁场偏移。在不产生磁场偏移的情况下，爪形磁极的磁场为正弦波的分布，但在产生磁场偏移的情况下，以在爪形磁极的旋转方向下游侧产生磁场的峰值的方式产生磁场偏移。其结果是，在磁极表面附近产生涡电流而产生损失。因此，认为在产生磁场偏移时，包含转子的涡电流损的总体的铁损大于从无负荷损实测值减去机械损的值。

本发明者发现，通过进行各种对于交流发电机的损失分析，在转子爪形磁极的周向的两边缘形成被称为斜面的磁场偏移抑制形状来抑制磁场偏移，能够降低这种磁场偏移造成的损失。作为磁场偏移抑制形状有倒角及R形状等。

图34(a)是表示交流发电机的转子1的立体图。另外，交流发电机的整体构成后述。在转子1上，在周向交替设置有从一端面沿轴向延伸的爪形磁极113和从另一端面向反向延伸的爪形磁极113。如图34(b)所示，在相邻的爪形磁极的间隙设有永久磁铁116。另外，图34(a)省略了永久磁铁116的图示。在爪形磁极113的周向的两边缘设有斜面113a、113b。如图34(c)剖面图所示，相对于旋转方向，反方向侧的斜面113b的倒角幅度Bi设定得比旋转方向侧的斜面113a的倒角幅度Bd宽。这样，通过进一步增大旋转方向相反侧的斜面113b的倒角幅度Bi，可以提高对磁场偏移的抑制效果。另外，相比斜面虽然效果不大，但通过在转子表面形成多个槽，也能够降低涡电流。

图31是表示对两个样品进行损失分析的结果的图，表示实测值和分析值。图31的样品A，在转子上没有形成斜面，样品B形成有斜面。在形成有斜面的样品B的情况下，合计所推定的各损失而得到的值与实测的合计的损失大致一致。另一方面，在没有形成斜面的样品A的情况下，合计各推定损失得到的值与实测的合计损失有很大程度背离。即，通过形成斜面，铁损所包含的磁场偏移引起的损失减少，能够更正确地分析实测的合计损失明细。相反，根据这些结果，能够在某种程度估算斜面的效果，由该估算值和从无负荷实测值减去机械损的值可以推定合计的铁损。

在车辆用交流发电机的效率评价中，作为现在最高效率评价指标，作为明确的内容有VDA(Verband der Automobil industrie：德国汽车工业会)所示的评价方法。在该评价方法中，基于半负荷时的数据，对于1800rpm的值进行25％的加权，对于3000rpm的值进行40％的加权，对于6000rpm的值进行25％的加权，对于10000rpm的值进行10％的加权并进行评价。本实施方式中基于该评价方法进行损失的研究。

在此，对在公称交流发电机(输出180A)中实现效率76％的情况进行说明。在将半负荷时的输出电流设为90A，输出电压设为14V时，为了实现效率76％，需要满足下面的条件。另外，所谓公称

交流发电机即为利用外径尺寸称呼交流发电机的大小的作法。通常，在公称交流发电机中也包含外径尺寸

的发电机。另外，关于输出电压，实际上交流发电机在14±0.5V左右的幅度动作，不用说对于计算结果(后述的损失及电阻值)也具有与输出电力的幅度对应的规定的幅度，下面，按输出电力为14V进行计算。

输出：14V×90A＝1260W

输入：1260÷0.76≈1658W

损失：1658-1260＝398W

如上所述，损失的明细为(1)整流损(整流的损失)、(2)机械损、(3)励磁铜损、(4)铁损(含转子表面涡电流损)、(5)定子铜损。下面，关于现在最高效率的交流发电机(以下，称为实机)进行各损失的分析，基于其分析结果，求出用于实现所要求的效率的条件。即，求出合计的损失为398W以下的条件。

(1)整流损

整流损为用于整流电路的二极管的损失，其值依赖于二极管的顺向压降。在此，半负荷(90A)时的二极管顺向压降为0.84V。该值为以pn结二极管的实测值基础的值，难以比该值小。整流损失为

90A×0.84V×2≈151W。

只要整流元件使用pn结二极管，则就不能再降低该值。

(2)机械损

在使定子线圈的端子为开放状态的无负荷的情况下，在定子线圈上不通电流。因此，可以认为，在励磁电流为零、无负荷的情况下，没有产生涉及电流及磁场的损失(铜损、铁损)，所计测的损失只是机械损。因此，在本实施方式中，将励磁电流为零、无负荷时的损失设定为机械损。根据实际的计测数据，求出半负荷评价的各转速下的励磁电流为零且无负荷时的损失时，由于为8W(1800rpm)、18W(3000rpm)、56(6000rpm)、140(10000rpm)，因此半负荷时的机械损为

8W×0.25+18W×0.4+56W×0.25+140W×0.1≈37W。

(3)励磁铜损

半负荷(90A)时的励磁电流在3000rpm时为2.5A。在转速高于3000rpm的高旋转的情况下，励磁电流比2.5A小，因此，在励磁铜损变为最大情况的2.5A时考虑励磁铜损。考虑励磁绕组的温度为100℃，将励磁绕组的常温电阻值设定为2.0Ω时，励磁铜损为

2.0Ω×(234.5+100)/(234.5+20)×2.5²≈16W

(4)铁损

对铁损的分析方法已进行说明，如上述，通过从无负荷时实测的损失减去上述的机械损，得到无负荷时的铁损。在此，从3000rpm的无负荷损实测值减去3000rpm的机械损18W时，无负荷时的损失为11W。在本实施方式中使用的实机中，转子上加工有斜面，上述的11W为接近实测的值，个别求出的各损失的合计和实际合计的损失大致一致。

但是，将频率设为f，磁通密度设为Bm时，铁损一般用式“铁损∝f²×Bm²”表示。交流发电机的情况下，如果转速(频率)增加，则磁通密度成比例地减小，因此，不管转速如何认为铁损(包含转子涡电流损)固定。因此，可以认为在3000rpm得到的损失值11W是VDA基础的铁损。另外，本实施方式的车辆用交流发电机中，定子芯的材料使用厚度为0.35mm、在频率50Hz、磁通密度1.5T的情况下的损失为2.16W/kg的电磁钢板，由此实现降低铁损。在此，将磁通密度1.5T的情况下的损失设为2.16W/kg，但也可以使用2.15～3.0W/kg左右损失的钢板，另外，对于厚度不限于0.35mm，也可以是0.5mm。

(5)定子铜损

定子铜损在将一次定子的常温下的电阻值设为r，定子线圈的温度设为80℃时，定子铜损如下式。另外，在此的定子线圈的接线构造为双星形接线，电阻值r为关于双星形接线的一个相的线圈的值。另外，0.817是将直流电流变换为交流电流的系数。

rΩ×(234.5+80)/(234.5+20)×6个×(0.817×90A/2)²≈10022r

如上所述，在公称

的交流发电机(输出180A)中为了实现效率76％以上，需要使合计上述各损失后的值为398W以下。在上述的实机中，实现降低整流损、机械损、励磁铜损及铁损，以上述的损失值为前提时，以定子铜损满足下式的方式设计定子线圈是用于实现效率76％以上的有效的方法。

(定子铜损)≤398-(151W+37W+16W+11W)＝183W。

因此，如果以满足“10022r≤183W”的方式将定子线圈的电阻值r设定为“r≤0.018Ω”，则可以实现效率76％以上。在此，也要考虑上述的输出电压的幅度等而用两位有效数字表示电阻值r，在此的电阻值0.018Ω作为具有幅度如0.018*Ω或0.017*Ω(*为适当的数字)的电阻值考虑。以往，在研究交流发电机的合计的损失时，不能明确地分开研究这些损失，这样，通过使用本实施方式的分析方法，明确可知相对于所要求的效率，将定子铜损设定为何种程度即可。

将关于公称

交流发电机(输出180A)的以上的结果汇总于图32中表示的

的栏中。在公称交流发电机的情况下，通过将铜损设定为185W以下，能够实现大约76％的效率。另外，在双星形接线的情况下，如上所述，将一个相的线圈的电阻值设定为0.018Ω以下即可，因此，在单星形接线的情况下，线圈电阻值设定为其一半(0.009Ω以下)即可。同样，双Δ接线的情况下，设定为双星形接线的3倍，在单Δ接线的情况下，设定为单星形接线的3倍即可。另外，如上所述，根据现状的技术来某种程度地确定整流损、机械损及励磁铜损的下限值，因此，为了实现更高效率(76％以上)，作为标准，需要将定子铜损设定得比整流损和机械损以及励磁铜损之和小。作为其它设定方法，将定子铜损和铁损之和设定为能够满足所要求效率的规定值以下即可。

在上述的例子中，作为整流用二极管使用了pn结二极管，但通过使用比顺向压降更小的肖特基二极管，能够降低整流损。肖特基二极管的顺向压降约为pn结二极管的3/4，在温度Ta＝100℃、顺向电流＝30A的情况下，pn结二极管顺向压降＝0.84V，与之相对，肖特基二极管的情况下，顺向压降＝0.55V。因此，整流损为“90A×0.55V×2＝99W”，合计损失为346W，效率为79％。

另外，代替使用二极管的整流电路，通过采用作为整流元件使用接通电阻小的MOSFET的同步整流电路，能够进一步缩小损失比率较大的整流损，可以进一步提高效率(图32栏)。在使用MOSFET的情况下，能够使压降为0.1V左右。因此，整流损为90A×0.1V×2＝18W时，可以大幅度降低。其结果是，合计损失为265W(＝398W-151W+18W)，交流发电机的效率提高到82.6％。

另外，如后述，公知的构成为，将起到使励磁绕组磁通量增加的辅助励磁的作用的永久磁铁配置于爪形磁极间。对于该磁铁，通过使用钕磁铁，能够使感应电压增加，通过减少定子线圈匝数，能够实现定子铜损的降低。在图32的表示为“

(MOSFET+钕)”的栏中表示了采用MOSFET整流电路和钕磁铁，同时将定子线圈匝数从8匝减至6匝的情况下的损失、效率、定子线圈电阻值。其结果是可以降低整流损和定子铜损，效率提高到86.3％。该情况下，定子线圈的电阻值为0.012Ω。

上述观点中，不仅能够适用于公称

交流发电机，而且也同样适用于公称交流发电机。通常，公称

交流发电机的外径尺寸也包含有

尺寸。在图33的表示为

的栏中表示了适用于公称

交流发电机(输出140A)的情况下的损失、效率、定子线圈电阻值。

上述的图32、33所示的公称

公称

表示了关于定子极数为12的情况。在交流发电机中一般为16极，但在本实施方式中采用了极数12。将12极与16极比较的情况，具有匝数增加，铜损增加这种缺点，即使相同转数，因12极频率降低，所以能够进一步减小依赖于频率的铁损。另外，在该12极的交流发电机中通过采用后述的分散绕组，抑制匝数，能够降低定子铜损。即，在12极交流发电机的定子线圈中，通过采用分散绕组，能够将不依赖于频率的损失(定子铜损、整流损、机械损、励磁铜损)设为与16极的交流发电机为同等程度，进而，与16极的情况相比，可减少依赖于频率的铁损，能够使定子铜损和铁损之和降低，实现更高效率的交流发电机。

图33的公称

交流发电机也表示为双星形接线的情况，通过将定子铜损设定为140W以下，或者，将一个相的线圈的电阻值设定为0.022Ω以下，能够实现效率76％以上。

根据图33的内容可知，通过将定子铜损和铁损(包含定子侧的涡电流损)之和设定得比整流损和机械损以及励磁铜损之和小，能够实现效率76％以上。作为其它设定方法，以所要求效率为76％以上的方式，将定子铜损和铁损之和设定为规定值以下即可。

另一方面，在公称

交流发电机中极数16的情况下，因匝数少，所以能够降低铜损。但是，铁损增加。因此，可知，在公称交流发电机中极数16的情况下，通过将定子铜损和铁损之和设定在150W以下，实现效率76％以上。图35表示了公称

交流发电机中极数16的情况下的各损失。定子电阻设定为定子铜损和铁损之和形成为150W以下。

另外，和公称

交流发电机的情况一样，对于公称

交流发电机，也采用MOSFET或钕磁铁，由此能够进一步提高效率。该情况下的损失明细为图33的“

(MOSFET+钕)”栏记载。

作为用于实现这种电阻值或定子铜损的定子线圈构造，具有下面说明的线圈构造。

车辆用交流发电机利用线圈和铁芯构成定子或转子，通过对卷绕于转子的线圈通直流电流、或在转子上具备永久磁铁，对转子提供磁，使该转子旋转，从而在定子内产生旋转磁场，由此在卷绕于定子上的线圈得到励磁力而发电。

作为卷绕于形成定子磁极的齿部的方式，发电机的定子线圈上具有分布卷绕和集中卷绕。分布卷绕具有整节卷绕和短节卷绕，都在大致180电角范围内绕线，反向绕剩余的180度。在定子齿部卷绕全部的相的线圈的构造。分布卷绕的情况下，通过线圈的电流感应的磁通量因全部交链自身线圈，即由一匝线圈感应的磁通量一定交链相邻的同相线圈匝，所以线圈的电感变得较大。因此，发电机中发电电流变小，在电动机的情况下线圈电流的控制响应性恶化。

另一方面，对于集中卷绕来说，对于每个相，线圈完全分离，分别卷绕于齿部。在电角360度区域中各线圈从转子接受磁通量为大概相数之1。例如，在三相交流系中，大概为1/3。因此，为了提高交链磁通量，需要增加线圈的匝数，由此，线圈电感增加，即使在集中卷绕中，也与分布卷绕一样，在发电机中发电电流减小，在电动机中线圈电流的控制响应性恶化。

另外，在集中卷绕中，在定子线圈中流通的电流产生的电枢反作用造成的电磁力的高次谐波分量多，具有旋转中的噪音较大这种问题。为了削除噪音的主要原因之一即6次时间高次谐波分量，使用二个三相系，通过将其相位差φ设定为大概30度，能够消除6次时间高次谐波分量。因上述的现有技术的相位差φ为60度，所以难以降低噪音的主要原因之一即6次时间高次谐波分量。

另外，上述的现有技术原理上是集中卷绕，所以在发电机的情况下，一相量的定子线圈在由转子供给的交链磁通量中只有在120度电角区域的交链磁通量可以使用。相对于分布卷绕在遍布360度电角区域使用，三相系集中卷绕只有部分可使用。

根据以下的实施方式，通过抑制配置于定子端部的线圈回弯的肥大，能够将铜损抑制得很低，所以能够提高旋转电机的运转效率。

另外，根据以下的实施方式，与集中卷绕相比，能够将高次谐波分量的电磁力成分抑制得很低，所以得到低噪音的效果。

另外，根据下面的实施方式，在得到相同感应电压的体系、即与旋转侧的相互电感相同的体系中，与分布卷绕或集中卷绕相比，能够将线圈自身电感抑制得很低。这是因为，和全区域绕线的分布卷绕不同，在下面的实施方式中，一相量的线圈仅使用360度电角中的一部分，所以仅线圈自身形成的交链磁通量的一部分与线圈自身交链。另外，在集中卷绕中，定子线圈和转子磁极对置面积是本发明的一半，所以为了提高感应电压，需要增加线圈匝数，由于线圈电感以线圈匝数的2次幂增大，因此线圈电感必然增大。在本实施方式中因能够将线圈自身电感抑制得很低，所以作为电动机使用的情况下，能够提高线圈电流的控制特性，另外，作为发电机使用的情况下，发电特性也能够提高。

另外，根据下面的实施方式，能够在2000rpm以下的低旋转区域至15000rpm以上的高旋转区域的大范围内使用的汽车用交流发电机中得到非常好的电气特性。汽车用交流发电机基于用于汽车行驶的内燃机的旋转能量产生电力。所使用的旋转区域非常大，所以在高速旋转域中基于定子线圈电感的阻抗的增大，具有抑制输出电流的问题。该减少也与效率降低密切关联。在下面的实施方式中抑制电感的增加，在高速旋转区域中改善电流的输出特性。

在上述说明中，对于电制造的改善进行了说明，但在下面的实施方式中还可解决与上述不同的课题，起到与上述不同的效果。根据下面的实施方式，定子绕组的圈数少，适用于汽车用交流发电机的情况下生产性提高。即，因汽车用交流发电机装载于车辆，所以强烈要求其小型化。在下面的实施方式中可以减小定子的圈数，所以即是按照小型化要求使定子小型化的情况下，生产性也优异。另外，与现有的方式相比，因可减小定子圈数，所以易遵循小型化的需要。

在下面的实施方式中因没有增加定子绕组连接点数量，所以生产性优异，另外，能够得到高的可靠性。特别是，在汽车用交流发电机中，在车身的振动及内燃机的振动易传递的环境下使用。另外，在从负温度至高温变化的温度变化急剧的环境下使用。因此，优选焊接等连接点少。另外，线圈匝数少，线圈露出面积大，所以易回避线圈埋于其它的线圈而产生的热量过热等，耐热性方面也优异。从这种观点看，下面的实施方式特别适于汽车用交流发电机。

(实施例1)

图1是表示实施例1的车辆用交流发电机的概念图的图，是直线状展开表示交流发电机的一部分即转子1及定子2的图。在转子1上装有多个转子磁极11。与转子1经由空隙对置的定子2内装备有形成定子2的磁极的多个齿部21。多个齿部21上卷绕U相线圈31、V相线圈32、W相线圈33。在此，所谓V相线圈即定义为相对于通过U相线圈的交流电流，相位滞后120度(提前240度)的交流电流通过的线圈。另外，所谓W相线圈即定义为相对于通过U相线圈的交流电流，相位滞后240度(提前120度)的交流电流通过的线圈。

实线意思是线圈正卷绕(从内径侧观察齿部，顺时针方向卷绕)，虚线意思是与此相反的卷绕(从内径侧观察齿部，逆时针方向卷绕)。图1表示将正卷绕的线圈卷绕在远离转子的位置的情况，但也可以在离转子近的位置卷绕。如图1所示，本实施例的定子线圈构造为将两个集中卷绕线圈双重配置在电角相互偏离180度的位置，并构成串联连接各U相线圈、V相线圈、W相线圈彼此的构造。

换言之，该旋转电机是，定子2与转子1经由空隙配置，以在360度电角幅度区域内配置有由同相的线圈匝形成的两个定子磁极91、92的方式卷绕线圈，并且形成定子磁极91、92的各自的线圈匝以周向角度幅度比180度电角小，且形成两个定子磁极91、92的线圈匝相互不重叠的方式设置，并且以各定子磁极91、92相互形成反磁性的方式卷绕线圈匝。

在此，形成两个定子磁极91、92的线圈匝相互错开180度电角设置。而且，构成U、V、W三相的定子磁极，分别各错开60度电角配置。另外，V相线圈与U相线圈相反卷绕。由此，形成为+60度-180度＝-120度，V相线圈与U相线圈相比，相位滞后120度。另外，W相线圈向与U相线圈相同方向卷绕，所以比U相线圈提前2×60度＝120度相位。另外，在该实施例中，一个线圈匝形成的电角幅度为120度，同相时在以两个线圈匝卷绕在240度的区域即整体的2/3数的齿部。下面，将这种线圈卷绕方式称为“分散卷绕”。

因此，本实施例的定子线圈与在电角360度以内设计一个集中卷绕线圈的集中卷绕构造相比，与转子的磁通量交链的各线圈匝的电路面积为2倍，线圈利用效率为集中卷绕的2倍。为了得到与集中卷绕相同的交链磁通量，在着眼于某一个齿部的情况下，卷绕于齿部的线圈匝数在本实施例中与集中卷绕相比为一半。U相、V相、W相各线圈与集中卷绕相比分散成2倍，另外，不是如分布卷绕那样在全部齿部卷绕有线圈的构造，而是仅在整体的2/3数的齿部卷绕。因此，相比集中卷绕及分布卷绕，能够将线圈电感抑制得较低。

另外，本实施例中，与集中卷绕相比，线圈2倍分散配置，U相线圈、V相线圈及W相线圈一半左右重复并卷绕，所以与集中卷绕相比，电枢反作用在周向上较平滑地分布，成为降低高次的电磁力高次谐波分量的构造。因此，与集中卷绕相比较时，可以作为更安静的旋转电机发挥功能。

另外，图1的示例为每60度电角配置一个定子齿部，线圈匝在120度电角幅度内卷绕的构造，但形成每30度电角配置一个定子齿部，以电角度幅度90度、或120度、或150度卷绕线圈匝的构造，也能够具有同样的效果。另外，下面所示的图2～图9所示的单一三相系的实施例也为每60度电角配置一个定子齿部，线圈匝在120度电角度幅度内卷绕的构造，但形成每30度电角配置一个定子齿部，以电角度幅度90度、或120度、或150卷绕的构造也可以具有同样的效果。

(实施例2)

图2表示实施例2的车辆用交流发电机的概念图。除下面所述的事项与上述实施例1一样。

相对于实施例1，本实施例的定子线圈的卷绕方式有所不同。全部的定子线圈相对于齿部21分别在槽的接近转子的位置和远离转子的位置的两层上倾斜卷绕，线圈半径方向位置相对于全部的线圈平等地卷绕。即，各线圈匝的两个槽插入部中，将一方配置于槽的接近转子的位置，将另一方配置于槽的远离转子的位置，使各相的线圈电感均等。在实施例1中各相的线圈通过串联连接，关于齿部21的半径方向的线圈配置变得平等。但在本实施例中，关于串联连接前的所有线圈变得平等。图27表示其示意图。以顺循环的方式配置全周期的各1/3的区域的线圈的位置，在全周期看，以相对于各线圈平等的方式配置。

关于齿部21的半径方向的线圈配置，各相的线圈形成平等在构成均等的三相交流系方面特别优选。

(实施例3)

图3是表示实施例3的图，表示旋转电机的线圈的卷绕方式的例子。图3是从半径方向内侧观察配置于转子1的外侧的定子2的图，是在上段、中段及下段分别表示U相线圈31、V相线圈32及W相线圈33的卷绕方式的图。图3表示为了易于理解线圈的卷绕方式而忽略线圈的粗细，在线圈间空出间隙明确卷绕方式的概略。图面横向相当于定子2的周向。在此，对于360度电角设有六个槽(六个齿部)。因此，相邻的槽(齿部)在电角内具有60度相位差。

在图3的例子中，U相、V相及W相线圈31、32、33对于线圈卷绕方式为同样的构成。下面，举例说明一相。首先，以周向角度幅度形成120度电角(在此，两个齿部21)的方式卷绕两匝线圈，形成一个定子磁极91。将此时的线圈卷绕方向称为正卷绕。接着，在从定子磁极91最后插入的槽相距180度电角(在此，三个齿部21的量)的槽插入该线圈，从该槽与构成定子磁极91的线圈匝反向卷绕两匝线圈，形成定子磁极92。将这时的线圈卷绕方向称为反卷绕。在此，所谓卷绕两匝即意思是在卷绕线圈的两个槽的各槽内分别插入两个线圈。同样交替形成正卷绕的定子磁极91、反卷绕的定子磁极92的这些定子磁极91、92由一根线圈线形成，并串联地连接。由此，能够使线圈的全长最短，所以可以大大降低铜损。

另外，以插入形成于多个齿部21间的槽的三相线圈的根数的合计在各槽内相同的方式卷绕。这样，在各槽内只要线圈根数相同，就能够均等地配置线圈，由于没有线圈的集中，所以线圈易卷绕，在线圈的通风冷却中，具有可以均等地冷却这种效果。另外，不用说即使不是相同的根数也可以采用本实施方式的分散卷绕的构造。

在实施例3中，将合计四根线圈插入一个槽。另外，插入一个槽的线圈的合计根数为偶数的情况可应用该实施例。

(实施例4)

图4表示实施例4的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式。除接着所示的事项以外与上述实施例3一样，在上段、中段及下段分别表示U相线圈31、V相线圈32及W相线圈33的卷绕方式。

在上述的实施例3中，线圈匝数为2，但在实施例4中线圈匝数为2.5。即，为了构成定子磁极91，以周向角度幅度形成120度电角(在此，两个齿部21)的方式卷绕2.5匝线圈，形成第一定子磁极91。接着，将该线圈插入距离最后插入的槽180度电角(在此，三个齿部21的量)的槽，从该槽与定子磁极91的线圈匝反向卷绕2.5匝线圈，形成定子磁极92。在此，所谓卷绕2.5匝即表示在插入线圈的两个槽的一方插入两根线圈，另一方插入三根线圈。在实施例4中可以在两侧均等地配置各相全部的线圈的线圈端部，所以能够防止线圈端部的肥大。在此，表示了2.5匝的例子，但只要是半整数圈的匝数，可适用本实施例。

另外，实施例4在一个槽插入合计5根线圈。一个槽内插入的线圈合计匝数为奇数的情况下，可应用该实施例。

(实施例5)

图5表示实施例5的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式。除接着所示的事项外与上述实施例同样，在上段、中段及下段分别显示了U相线圈31、V相线圈32及W相线圈33的卷绕方式。图5中施加于线圈的箭头表示各相中两相线圈系的电流某时刻的方向。

在上述的实施例3、4中，用一根线圈线形成正卷绕线圈(定子磁极91和反卷绕线圈(定子磁极92)，但在实施例5中，将正卷绕线圈和反卷绕线圈用单独的线圈线形成，各自分开而构成。即，U相线圈31由正卷绕线圈311和反卷绕线圈312构成，V相线圈32由正卷绕线圈321和反卷绕线圈322构成，W相线圈33由正卷绕线圈331和反卷绕线圈332构成。另外，关于卷绕方式，U、V、W相线圈31、32、33为相同的构成。

为了构成正卷绕的定子磁极91，将线圈以其周向角度幅度形成120电角(在此，两个齿部21)的方式卷绕，形成第一定子磁极91。接着，将该线圈插入距离该线圈最后插入的槽240度电角(在此，四个齿部21)的槽，从该槽将线圈向与第一定子磁极91的线圈匝相同方向卷绕两匝，形成第二定子磁极91。下面同样，形成全部的定子磁极91。

同样，为了形成反卷绕的定子磁极92，在上述正卷绕的线圈越过的240度电角内以和定子磁极91错开180度相位的方式，将线圈跨越周向角度幅度120度电角(在此，两个齿部)与定子磁极91反向卷绕线圈，形成第一个反卷绕的定子磁极92。接着，距最后插入的槽240度电角(在此，四个齿部21)的槽内插入该线圈，从该槽向与第一定子磁极92的线圈匝相同的方向卷绕线圈，形成第二定子磁极92。下面同样，形成全部的定子磁极92。

优选正卷绕线圈和反卷绕线圈串联连接。由此，可以两侧均等配置各相全部的线圈的线圈端部，所以能够防止线圈端部的肥大，此外易卷绕线圈，批产性优异。

另外，实施例5在一个槽内插入合计四根线圈。插入一个槽的线圈合计根数为偶数的情况下，可应用该实施例。

(实施例6)

图6表示实施例6的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式。除接着所示的事项外，与上述实施例一样，在上段、中段及下段分别显示了U相线圈31、V相线圈32及W相线圈33的卷绕方式。图6中施加于线圈的箭头表示各相中两个线圈系的电流某时刻的方向。

实施例6中，不仅设置图5的实施例5的构成，而且设置用虚线所示的第三线圈即U相线圈313、V相线圈323、W相线圈333。这些线圈以形成180度的相位差的波状卷绕而在插入有各正卷绕及反卷绕线圈匝的两个槽的任一方卷绕。譬如说，形成为分散卷绕构造和分布卷绕构造的混合，形成为稍微提高分布卷绕的优点即降低高次谐波的特性。

另外，实施例6在一个槽插入合计5根线圈。一个槽内插入的线圈合计根数为奇数的情况下，可应用该实施例。

(实施例7)

图7是表示实施例7的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的例子。除接着所示的事项外，与上述实施例同样，在上段、中段及下段分别显示了U相线圈31、V相线圈32及W相线圈33的卷绕方式。图7中施加于线圈的箭头表示各相中两个线圈系的电流某时刻的方向。

在实施例7中，也分开构成正卷绕线圈和反卷绕线圈。为了构成正卷绕的定子磁极91，将两个线圈以其周向角度幅度形成120度电角(在此两个齿部21)的方式波状卷绕。另外，插入距该线圈最后插入的槽240度电角(在此四个齿部21)的槽，从该槽向与构成定子磁极91的线圈匝相同方向波状卷绕两个线圈。

同样，为了构成反卷绕的定子磁极92，在正卷绕线圈上越过的240度电角度内，以与正卷绕定子磁极91相位错开180度的方式，将两个线圈以其周向角度幅度形成120电角的方式以反卷方式绕波状卷绕。接着，将该两个线圈插入相距240度电角(在此四个齿部21)的槽，从该槽，将两个线圈以其周向角度幅度形成电角120度的方式以反卷绕方式波状卷绕。反复这种卷绕方式，构成反卷绕的定子磁极92。两个线圈即可以并列连接，也可以串联连接，但优选正卷绕线圈和反卷绕线圈串联连接。由此，可以两侧均等地配置各相全部的线圈的线圈端部，所以能够防止线圈端部的肥大。另外，不是缠绕线圈，而以波状卷绕构成，所以线圈卷绕容易，批产性优异。

另外，在实施例7中，一个槽内插入合计四根线圈。插入一个槽内的线圈合计根数为偶数的情况下，可应用该实施例。

(实施例8)

图8表示实施例8的车辆用交流发电机的线圈的卷绕方式的例子。除接着所示的事项外，与上述实施例同样。图8中施加在线圈上的箭头表示在各相中两个线圈系的电流的某时刻的方向。

在实施例8中，不仅设置图7的实施例7的构成，而且将第三线圈即U相线圈313、V相线圈323、W相线圈333在插入有各正卷绕及反卷绕线圈匝的两个槽的任一方上卷绕成形成180度相位差的波状卷绕。譬如说，形成为分散卷绕构造和分布卷绕构造的混合，形成为稍提高分布卷绕的优点即降低高次谐波的特性。

另外，实施例8在一个槽插入合计5个线圈。一个槽内插入的线圈合计根数为奇数的情况下，可应用该实施例。

(实施例9)

图9表示实施例9的车辆用交流发电机的线圈卷绕方式的例子。除接着所示的事项外，与上述实施例一样。在图9中施加于线圈的箭头表示在各相中两个线圈系的电流的某时刻的方向。

实施例9为图7的实施例7变形的实施例。构成定子磁极92的线圈是将构成定子磁极91的线圈错开180电角(在此，三个齿部21)的线圈，使电流方向与定子磁极91相反。由此，可构成包围两个齿部21的环电流。

另外，在实施例9中，一个槽内插入合计四根线圈。插入一个槽内的线圈合计根数为偶数的情况下，可应用该实施例。

(实施例10)

图10表示实施例10的车辆用交流发电机的线圈的概念图。除下面所述的事项外，与上述实施例一样。

本实施例中具备组合上述分散卷绕构造和双三相构造的构造。即，设置两个图1所示的绕组组，相互错开相位配置。另外，如图10所示，每360度电角将齿部21的个数形成为12个，相邻的齿部21间的电角相位差为30度。在齿部21中，在半径方向外侧的部分配置分散卷绕构造的三相交流系线圈(三相系A)，在半径方向内侧的部分配置分散卷绕构造的三相交流系线圈(三相系B)。相对于三相系A，三相系B配置于电角错开30度的位置，并列地连接。与三相系A，B一起各线圈例如以捆扎四个齿部的方式卷绕。

(实施例11)

图11表示实施例11的车辆用交流发电机的线圈的概念图。除下面叙述的事项外与上述实施例一样。

在实施例11中也具备三相系A的绕组组和三相系B的绕组组。三相系A的绕组组和三相系B的绕组组作为电气电路元件优选为同等。这样以来，高次谐波电磁力能够显著降低，另外，作为发电机时的输出电流均等，能够将合成的输出电流中的涌流抑制得很小。

因此，如图11所示，将周向卷绕的线圈以半径方向错开并倾斜的方式配线。即，三相系A的绕组组和三相系B的绕组组分别构成三个相的定子磁极，相互错开30度电角的相的绕组，该相的绕组彼此在相互相邻的槽卷绕，并且在线圈尾部以相互不交叉的方式分别插入槽的接近转子的位置和远离转子的位置。这样，两个三相系A、B具有相互平等的电气电路特性。

图11表示了各线圈匝卷绕四个齿部、即以周向形成120度电角的方式卷绕的例子，但如图12所示，也可以卷绕三个齿部、即以周向形成90度电角的方式卷绕。另外，如图13所示，也可以卷绕五个齿部，即以周向形成150度电角的方式卷绕。

如本实施例，构成分散卷绕构造的双重三相系，通过将两个三相系A、B电角相位差设定为30度或其近边，能高效地降低关于电磁力的六次的时间高次谐波分量，可大幅度降低发电机的噪音。

(实施例12)

图14表示实施例12的车辆用交流发电机的线圈的概念图。除下面讲述的事项外，与上述实施例同样。因图11采用双三相构造，所以将齿部的数量形成为2倍，但本实施例是齿部数量保持原样，即，转子每1磁极的齿部保持3个而实现双三相构造的实施例。

图14表示其一例。在此，将基本的分散卷绕构造进行一部分变更。在图14的三相系A的U相线圈中实线所示的正卷绕线圈以跨三个齿部间的方式卷绕，虚线所示的反卷绕线圈以跨两个齿部间的方式卷绕。另一方面，在三相系B的U相线圈中实线所示的正卷绕线圈以跨两个齿部间的方式卷绕，虚线所示的反卷绕线圈以跨三个齿部间的方式卷绕。任何情况下，正卷绕线圈和反卷绕线圈都共有相同的槽，其位置在三相系A和三相系B中为相同的部位。

图15表示这时的U相线圈的绕组图。在图15中，(a)表示三相系A的U相线圈，(b)表示三相系B的U相线圈。如图15所示，三相系A的正卷绕线圈314和反卷绕线圈315及三相系B的正卷绕线圈317和反卷绕线圈316分别卷绕成波状卷绕。这时的正卷绕线圈和反卷绕线圈的卷绕数为相同数量。图16表示考虑相位，用向量图表示这时的U相线圈拣选的磁通量。图中的数值6和2是表示使正卷绕线圈和反卷绕线圈的卷绕数设为2的情况的磁通量的向量的相对的大小的量，利用向量运算，三相系A和三相系B的U相线圈拣选的磁通量的向量的电角相位差为27.8度。从30度稍稍错开，但这时的六次时间高次谐波加电磁加振力分量的降低率由(1+cos(6×27.8deg))/2＝0.013得到为1.3％，得到充分降低效果，能够实现静音。

这样，在由U相线圈、V相线圈及W相线圈形成的三相线圈系中，正卷绕线圈和反卷绕线圈卷绕的齿部的数量不同。根据本实施例，不用将齿部数量增加到2倍即可，所以具有线圈易卷绕这种效果。

在此，双三相系的相对角度为20度的情况下，(1+cos(6×20deg))/2＝0.25，在40度的情况下，(1+cos(6×20deg))/2＝0.25，六次时间高次谐波的加振力分量的降低率都可以为25％。因此，只要双三相系的相对角设定在20～40度区域内，则能够将六次时间高次谐波电磁加振力分量的降低率抑制在25％以下。

(实施例13)

图17～图19是说明实施例13的图。实施例13是基于与上述实施例12同样的考虑的实施例，是在图15的例子上增加了辅助线圈的例子。图17表示线圈的概念图，图18表示线圈的卷绕方式，图19是与图16一样的向量图。如图18所示，线圈全部波状卷绕。该情况下，六次时间高次谐波的电磁加振力分量的降低率也得到同样的值，得到与上述实施例12同样的效果。

(实施例14)

图20～图22是说明实施例14的图，图20表示线圈的概念图，图21表示线圈的卷绕方式，图22表示向量图。实施例14是变更上述图17的三相系B的例子。如图21所示，线圈全部卷绕成波状卷绕。该情况下的六次时间高次谐波的电磁加振力分量的降低率根据(1+cos(6×32.2deg))/2＝0.013，得到与上述的实施例相同的值，得到和上述的实施例相同的效果。

(实施例15)

图23是表示实施例15的线圈配置的概念图的图。通过稍微移动三相系A和三相系B的线圈的位置，能够使三相系A和三相系B间的电角相位差带来近30度。在本实施例中，根据图24的向量图，三相系A和三相系B间的电角相位差为43.9-16.1＝27.8deg。该情况的六次时间高次谐波的加振力分量的降低率为(1+cos(6×27.8deg))/2＝0.013，具有与上述的实施例相同的效果。图23的线圈配置表示概念图，适宜地向半径方向移动线圈，不用说即易卷绕，六次时间高次谐波的电磁加振力分量也能够高效地降低。

上述的任一实施例可应用于广泛地使用于电力电机用、工业用、家电用、汽车用等的电动机、发电机等旋转电机中。能够在大范围各种领域中应用，大的方面可适用于风力发电机、汽车驱动用、发电用旋转电机、工业用旋转电机，中型机中可适用于在工业用、汽车用辅机等中使用的旋转电机，小的方面可适用于在家电用、OA用设备等中使用的旋转电机。

例如，表示在发电机中使用的情况的实施例。通过构成上述的双重三相系，能够得到涌流少的发电电流。

图25表示形成本发明一实施例的空冷式的车辆用交流发电机100的剖面图。在转子1上，在轴中心部配置有爪形磁极113和其中心部配置有励磁绕组112。轴的前端安装有带轮101，其相反侧设置有用于向上述励磁绕组供电的汇流环109。另外，在转子1的爪形磁极113的两端面，与旋转同步旋转的冷却风扇由前风扇107F和后风扇107R构成。另外，在爪形磁极113上配置有永久磁铁116，起到使励磁绕组磁通量增加的辅助励磁的作用。另一方面，定子2由定子磁极91、92和定子线圈构成，与转子经由少量的间隙对置配置。定子2由前托架114和后托架115保持，两托架和转子1由轴承102F及102R可旋转地支承。前述的汇流环109为与电刷108接触并供给电力的构成。定子线圈如上述实施例由三相绕组构成，各绕组的引出线与整流电路111连接。整流电路111由二极管等整流元件构成，构成全波整流电路。例如，整流电路由二极管构成的情况下，阴极端子与接头106连接。另外，阳极侧端子与车辆用交流发电机主体电连接。后罩起到整流电路111的保护罩的作用。

接着，对发电动作进行说明。发动机(未图示)和车辆用交流发电机100一般用带连接。车辆用交流发电机100在带轮101上用带与发动机侧连接，转子1与发动机的旋转一起旋转。通过对设置于转子1的爪形磁极113的中心部的励磁绕组112通电流，磁化该爪形磁极113，通过该转子1旋转，在定子线圈上产生三相感应电力。其电压在先前讲述的整流电路111内全波整流，产生直流电压。该直流电压的正极侧与接头106连接，另外，与蓄电池(未图示)连接。详细省略，励磁电流以整流后的直流电压适合对蓄电池充电的电压的方式进行控制。

图26表示由图25所示的绕组构成的三相整流电路。图26(a)与图1～图9的实施例对应，图26(b)与图10以后的实施例对应。各相绕组以三相Y接线来连接。三相线圈的反中性点侧的端子如图示与六个二极管D1+～D3-连接。另外，正极侧的二极管的阴极为共用，与蓄电池的正极侧连接。负极侧的二极管端子的阳极侧同样与蓄电池的负极端子连接。

在图26(b)中，电独立的三相线圈的U1绕组和U2绕组的电压相等，电相位错开30度，所以电位的大小可选择，最终为30度幅度的涌流。

另外，在此显示了星形接线的例子，但也可以采用三角接线。采用三角接线的情况下，与星形接线的情况相比，可以得到能够提高11.5％的线圈感应电压的效果。

另外，换言之，上述的实施例在由单一三相交流系的电流流通的定子线圈、卷绕它们的齿部、使流过齿部的磁通量回流的铁芯背部构成的定子、及具有与齿部对置的磁极的转子构成的发电机中，卷绕于各齿部的定子线圈仅为U相线圈和V相线圈、或V相线圈和W相线圈、或W相线圈和U相线圈的发电机。

另外，由单一三相交流系的电流流通的定子线圈、卷绕它们的齿部、使通过齿部的磁通量回流的铁芯背部构成的定子及具有与齿部对置的磁极的转子构成的发电机中，在齿部将U相线圈、V相线圈及W相线圈的集中卷绕线圈系配置于半径方向外侧的位置，另外，将与先讲述的集中卷绕线圈系反卷绕的U相线圈、V相线圈及W相线圈的集中卷绕线圈系配置在半径方向内侧的位置，对每个相串联连接这两组集中卷绕线圈系。

另外，是具有两组由U相线圈、V相线圈及W相线圈形成的三相线圈系，将各线圈系统的电角相位差设定在大致30度、或20度～40度的范围内的发电机。

图26表示作为整流元件使用二极管的情况的电路，但在代替二极管使用MOSFET的同步整流电路的情况下为如图28所示的电路。图28是表示与图26(a)对应的单星形接线的定子线圈Y1的情况的图，与图26(a)的二极管D1+、D2+、D3+、D1-、D2-、D3-对应设有MOSFT401a、402a、403a、401b、402b、403b。MOS控制电路404根据U、V、W相电压的正负，控制各MOSFET401a～403b的接通断开，进行整流动作。

减小定子线圈的电阻降低铜损的对策除变更上述的绕线方法外，有效的是扩大槽内的线圈的截面面积。图29、30表示这种对策的例子。

图29所示的例子通过扩大槽的截面面积，实现定子线圈电阻的降低。图29是表示定子铁芯500的剖面的一部分的图。图29的左侧一半表示改善前的芯形状，图29的右侧一半表示改善后的芯形状。定子芯500周向交替形成齿部501和槽502。定子线圈(未图示)收纳于槽502内，在规定的齿部501和其他齿部501之间卷绕。右侧所示的改善后，如用箭头表示，通过在铁芯背部方向扩大槽502，将槽502的截面面积比改善前的面积A1大面积A2。由此，能够增大定子线圈的截面面积，能够实现线圈电阻及铜损的降低。

图30所示的第二例是制作在关闭一半插入线圈的入口的半闭槽型的槽602中可使用线径更大的线圈线的构造，实现线圈占有率提高的例子。图29(b)表示在槽602内收纳定子线圈603的状态的剖面的图。半闭槽的情况下，在齿部601的前端部分形成有向周向的突起(以下，称为凸部)601a，槽入口窄。因此，在现有的构造的情况下，只能使用径向尺寸比该入口的宽度H小的线圈线。

图30所示的定子铁芯600，将齿部601的前端的凸部601a形成图29(a)所示的打开的形状，使槽入口的宽度与槽602内的宽度大体相等。通过形成这种形状，可使用具有与槽宽度程度相同的线径的线圈线。在此，作为线圈线使用方线，可最大限度地增加线圈截面面积。另外，方线不限定截面形状为严格的矩形，角部为圆的线也称为方线。另外，604为绝缘纸等绝缘材料。

如图29(a)所示，如果是将线圈603插入槽602内，之后，如用图29(b)的箭头所示，通过对凸部601a挤缝，将齿部前端的形状变形为大体T字形状，形成与现有的半闭槽同样的形状。通过制作这种构成，能够使用线径更粗的线圈线，能够降低定子线圈电阻。

上述的各实施方式各单独使用，或也可以组合使用。是因为能够单独或成倍起到在各实施方式的效果。另外，只要不损害本发明的特征，本发明不会在上述实施方式中作任何限定。

Claims

1.一种车辆用交流发电机，其具有：

转子，其在周向设有多个具有抑制磁场偏移的形状的磁极，且具有励磁绕组；

定子，其与所述转子经由空隙配置；

半导体元件，其通过对所述转子的励磁绕组通电，对由卷绕于所述定子的线圈感应生成的交流电流进行整流，并转换为直流电流，

层叠电磁钢板形成所述定子，

将卷绕于所述定子的线圈的电阻值设为规定值以下。

2.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其中，

所述半导体元件使用二极管，

所述定子的直径与公称

的车辆用交流发电机中的定子的直径相同，且所述定子通过层叠厚度0.35mm的电磁钢板而形成，所述电磁钢板在旋转频率为50Hz、磁通密度为1.5T时的损失为2～3W/kg以下，

所述定子线圈通过双星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.018Ω以下。

3.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其中，

所述半导体元件使用二极管，

所述定子的直径与公称

所述定子线圈通过单星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.009Ω以下。

4.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其中，

所述半导体元件使用MOSFET，

所述定子的直径与公称

5.如权利要求4所述的车辆用交流发电机，其中，

在所述转子上设有由钕磁铁构成的爪形磁极间磁铁，

所述定子线圈通过双星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.012Ω以下。

6.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其中，

所述半导体元件使用MOSFET，

所述定子的直径与公称的车辆用交流发电机中的定子的直径相同，且所述定子通过层叠厚度0.35mm的电磁钢板而形成，所述电磁钢板在旋转频率为50Hz、磁通密度为1.5T时的损失为2～3W/kg以下，

7.如权利要求6所述的车辆用交流发电机，其中，

在所述转子上设有由钕磁铁构成的爪形磁极间磁铁，

所述定子线圈通过单星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.006Ω以下。

8.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其中，

所述半导体元件使用MOSFET，

所述定子的直径与公称

所述定子线圈通过双星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.022Ω以下。

9.如权利要求8所述的车辆用交流发电机，其中，

在所述转子上设有由钕磁铁构成的爪形磁极间磁铁，

所述定子线圈通过双星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.015Ω以下。

10.如权利要求1所述的车辆用交流发电机，其中，

所述半导体元件使用MOSFET，

所述定子的直径与公称

所述定子线圈通过单星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.011Ω以下。

11.如权利要求10所述的车辆用交流发电机，其中，

在所述转子上设有由钕磁铁构成的爪形磁极间磁铁，

所述定子线圈通过单星形接线法接线，周围温度为20℃～25℃时的每一相的线圈电阻值为0.0075Ω以下。

12.一种车辆用交流发电机，其具有：

定子，其与所述转子经由空隙配置；

层叠电磁钢板而形成所述定子，

将半负荷时的定子铜损设为规定值以下。

13.如权利要求12所述的车辆用交流发电机，其中，

将从假想要求效率的半负荷时的发电机的损失减去半负荷时的所述半导体元件的整流损失、由无负荷无励磁损失定义的机械损、半负荷且规定转速下的包括转子的涡电流损的铁损、半负荷且规定转速下的励磁铜损后的剩余的损失值设定为所述规定值。

14.如权利要求13所述的车辆用交流发电机，其中，

所述定子的直径与公称

线圈温度在大致80℃时的所述定子铜损为185W以下。

15.如权利要求13所述的车辆用交流发电机，其中，

极数为12，

所述定子的直径与公称

线圈温度在大致80℃时的所述定子铜损为140W以下。

16.如权利要求13所述的车辆用交流发电机，其中，

极数为16，

所述定子的直径与公称

线圈温度在大致80℃时的所述定子铜损和所述铁损之和为150W以下。

17.如权利要求13所述的车辆用交流发电机，其中，

所述定子的直径与公称

使所述定子铜损小于所述整流损失、所述机械损和所述励磁铜损之和。

18.如权利要求13所述的车辆用交流发电机，其中，

使所述定子铜损和所述铁损之和小于所述整流损失、所述机械损和所述励磁铜损之和。

19.一种车辆用交流发电机，其具有：

定子，其与所述转子经由空隙配置，且具有与公称的车辆用交流发电机中的定子的直径相同的直径；

二极管，其通过对所述转子的励磁绕组通电，对由卷绕于所述定子的线圈感应生成的交流电流进行整流，并转换为直流电流，

层叠电磁钢板而形成所述定子，

使定子铜损小于所述二极管的整流损失和机械损以及励磁铜损之和。

20.一种车辆用交流发电机，其具有：

定子，其与所述转子经由空隙配置，具有与公称

的车辆用交流发电机中的定子的直径相同的直径；

层叠电磁钢板而形成所述定子，

定子铜损和铁损之和比所述二极管的整流损失和机械损以及励磁铜损之和小。

21.如权利要求19或20所述的车辆用交流发电机，其中，

层叠厚度0.35mm的电磁钢板形成所述定子，所述电磁钢板在旋转频率为50Hz、磁通密度为1.5T时的损失为2～3W/kg以下。

22.一种车辆用交流发电机，其具有：

定子，其与所述转子经由空隙配置；

层叠厚度0.35mm的电磁钢板形成所述定子，所述电磁钢板在旋转频率为50Hz、磁通密度为1.5T时的损失为2～3W/kg以下，

将定子铜损和铁损之和设为规定值以下，以使半负荷时的发电效率为76％以上。

23.一种车辆用交流发电机，其具有：

定子，其与所述转子经由空隙配置；

MOSFET，其通过对所述转子的励磁绕组通电，对由卷绕于所述定子的线圈感应生成的交流电流进行整流，并转换为直流电流，

将定子铜损和铁损之和设为规定值以下，以使半负荷时的发电效率为86％以上。

24.如权利要求1～23中任一项所述的车辆用交流发电机，其中，

在所述转子的磁极上形成有用于降低涡电流的槽。

25.如权利要求2或3所述的车辆用交流发电机，其中，

所述二极管使用了肖特基二极管。

26.如权利要求1～25中任一项所述的车辆用交流发电机，其中，

所述定子卷绕有圆线的线圈。

27.如权利要求1～25中任一项所述的车辆用交流发电机，其中，

所述定子卷绕有方线的线圈。

28.如权利要求1～27中任一项所述的车辆用交流发电机，其中，

所述定子以在所述转子的磁极形成的电角360度内配置两个由同相的线圈匝及定子铁芯形成的定子磁极的方式卷绕有定子线圈，形成各定子磁极的所述线圈匝为周向角度幅度比电角180度小的线圈匝，形成两个所述定子磁极的所述线圈匝以不相互重叠的方式设置，并且以相邻的所述定子磁极形成相互反极性的方式卷绕所述线圈匝。