JP2001238374A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 無効磁束を少なくするとともに、不快な音が
減じることができる車両用交流発電機を得る。 【解決手段】 スロット３５の数が、ステータコイル１
組、１相、１極当たり１であって、ステータコイルは２
組の三相コイル１２３ａ，１２３ｂが互いに位相差をも
って配置されているとともに、隣接するスロット３５開
口部の周方向空隙中心の間隔が不均等に形成される車両
用交流発電機において、ロータ６の爪状磁極は、対向す
るステータ３８のスロット３５相互間に形成されたティ
ース３４ａ，３４ｂの少なくとも細いものが、ロータ６
の回転方向に隣接する極性の異なる２つの爪状磁極１
９，２０に重なって位置するように形成されている。
減じることができる車両用交流発電機を得る。 【解決手段】 スロット３５の数が、ステータコイル１
組、１相、１極当たり１であって、ステータコイルは２
組の三相コイル１２３ａ，１２３ｂが互いに位相差をも
って配置されているとともに、隣接するスロット３５開
口部の周方向空隙中心の間隔が不均等に形成される車両
用交流発電機において、ロータ６の爪状磁極は、対向す
るステータ３８のスロット３５相互間に形成されたティ
ース３４ａ，３４ｂの少なくとも細いものが、ロータ６
の回転方向に隣接する極性の異なる２つの爪状磁極１
９，２０に重なって位置するように形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関
により駆動される交流発電機に関し、特に、乗用車、ト
ラック等の乗り物に搭載される車両用交流発電機の固定
子構造に関するものである。
により駆動される交流発電機に関し、特に、乗用車、ト
ラック等の乗り物に搭載される車両用交流発電機の固定
子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の車両用交流発電機の側断面
図である。図９は図８のロータの斜視図である。図１０
は従来の車両用交流発電機の固定子に適用されるステー
タコアの正面図である。図１１は従来の車両用交流発電
機の回路図である。図に示された従来の発電機は、アル
ミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット
２から構成されたケース３と、このケース３内に回転自
在に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト５
と、このシャフト５に固定されたランドル型のロータ６
と、このロータ６の両側に固定されたファン７と、ケー
ス３の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト５の
他端部に固定されロータ６に電流を供給するスリップリ
ング９と、スリップリング９に摺接するブラシ１０と、
このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステー
タ８と電気的に接続されステータ８で生じた交流を直流
に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着され
たヒートシンク１３と、ヒートシンク１３に接着されス
テータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレ
ータ１４とを備えている。
図である。図９は図８のロータの斜視図である。図１０
は従来の車両用交流発電機の固定子に適用されるステー
タコアの正面図である。図１１は従来の車両用交流発電
機の回路図である。図に示された従来の発電機は、アル
ミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット
２から構成されたケース３と、このケース３内に回転自
在に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト５
と、このシャフト５に固定されたランドル型のロータ６
と、このロータ６の両側に固定されたファン７と、ケー
ス３の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト５の
他端部に固定されロータ６に電流を供給するスリップリ
ング９と、スリップリング９に摺接するブラシ１０と、
このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステー
タ８と電気的に接続されステータ８で生じた交流を直流
に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着され
たヒートシンク１３と、ヒートシンク１３に接着されス
テータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレ
ータ１４とを備えている。
【０００３】ロータ６は、電流を流して磁束を発生する
ロータコイル１５と、このロータコイル１５を覆い磁束
によって磁極が形成されるポールコア１６を備えてい
る。ポールコア１６は、一対の交互に噛み合った第１の
ポールコア体１７及び第２のポールコア体１８を備えて
いる。第１のポールコア体１７及び第２のポールコア体
１８は鉄製であり、かつ端部に爪状磁極１９、２０を有
している。隣り合う爪状磁極１９、２０間には、爪状磁
極１９、２０間で磁束が漏れないように、またロータコ
イル１５を冷却するための冷却通路となる隙間が形成さ
れている。
ロータコイル１５と、このロータコイル１５を覆い磁束
によって磁極が形成されるポールコア１６を備えてい
る。ポールコア１６は、一対の交互に噛み合った第１の
ポールコア体１７及び第２のポールコア体１８を備えて
いる。第１のポールコア体１７及び第２のポールコア体
１８は鉄製であり、かつ端部に爪状磁極１９、２０を有
している。隣り合う爪状磁極１９、２０間には、爪状磁
極１９、２０間で磁束が漏れないように、またロータコ
イル１５を冷却するための冷却通路となる隙間が形成さ
れている。
【０００４】ステータ８は、ステータコア２２と、この
ステータコア２２に導線が電気角３０度の位相差で巻回
された２組の三相ステータコイル２３とを備えている
（図１０及び図１１参照）。ステータコア２２は、薄板
鋼板を等間隔に凹凸形状に打ち抜いて巻き重ね、あるい
は積層した後、円環形状に形成されて構成されている。
ステータコア２２の内周部には、軸線方向に延びたスロ
ット２５及びティース２４が形成されている。
ステータコア２２に導線が電気角３０度の位相差で巻回
された２組の三相ステータコイル２３とを備えている
（図１０及び図１１参照）。ステータコア２２は、薄板
鋼板を等間隔に凹凸形状に打ち抜いて巻き重ね、あるい
は積層した後、円環形状に形成されて構成されている。
ステータコア２２の内周部には、軸線方向に延びたスロ
ット２５及びティース２４が形成されている。
【０００５】この例の場合には、２組の三相ステータコ
イル２３を有しており、ロータ６の磁極数が１２極であ
り、１極につき２×三相分が対応し、スロット２５及び
ティース２４が７２個形成されている。円環状のステー
タコア２２は、機械角５度（３６０度／７２）の等間隔
でスロット２５が形成されている。このとき、１２極に
均等に７２スロットが対応するので、スロット２５は電
気角で３０度の均等間隔で形成されている。２組のＹ−
Ｙ結線した三相ステータコイル２３は、それぞれスロッ
ト２５内に電気角で３０度の位相差で設けられ、かつ整
流器１２と電気的に接続されている。
イル２３を有しており、ロータ６の磁極数が１２極であ
り、１極につき２×三相分が対応し、スロット２５及び
ティース２４が７２個形成されている。円環状のステー
タコア２２は、機械角５度（３６０度／７２）の等間隔
でスロット２５が形成されている。このとき、１２極に
均等に７２スロットが対応するので、スロット２５は電
気角で３０度の均等間隔で形成されている。２組のＹ−
Ｙ結線した三相ステータコイル２３は、それぞれスロッ
ト２５内に電気角で３０度の位相差で設けられ、かつ整
流器１２と電気的に接続されている。
【０００６】このような構成の車両用交流発電機では、
バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング
９を通じて、ロータコイル１５に電流が供給されて磁束
が発生し、第１のポールコア体１７の爪状磁極１９には
Ｎ極が着磁され、第２のポールコア体１８にはＳ極が着
磁される。
バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング
９を通じて、ロータコイル１５に電流が供給されて磁束
が発生し、第１のポールコア体１７の爪状磁極１９には
Ｎ極が着磁され、第２のポールコア体１８にはＳ極が着
磁される。
【０００７】一方、エンジンによってプーリ４は回転さ
れ、シャフト５とともにロータ６が回転する。このた
め、ステータコイル２３には回転磁界が与えられ、起電
力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って
直流に整流されるとともに、レギュレータ１４によって
その大きさが調整されて、バッテリに充電される。
れ、シャフト５とともにロータ６が回転する。このた
め、ステータコイル２３には回転磁界が与えられ、起電
力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って
直流に整流されるとともに、レギュレータ１４によって
その大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００８】この車両用交流発電機では、ステータコア
２２のスロット２５の数が、ステータコイル２３の組
数、相数及びロータ６の磁極の数について、１組、１
相、及び１磁極当たり１であり、スロット２５及びティ
ース２４が７２個形成されているのでティース２４の周
方向の幅が狭く、ロータ６の隣り合う爪状磁極１９、２
０間に形成される漏れ磁束が、同一のティース２４を介
して漏れることが少ない。
２２のスロット２５の数が、ステータコイル２３の組
数、相数及びロータ６の磁極の数について、１組、１
相、及び１磁極当たり１であり、スロット２５及びティ
ース２４が７２個形成されているのでティース２４の周
方向の幅が狭く、ロータ６の隣り合う爪状磁極１９、２
０間に形成される漏れ磁束が、同一のティース２４を介
して漏れることが少ない。
【０００９】図１２はティース２４及びスロット２５と
爪状磁極１９、２０の位置関係を説明する図である。図
中、（ａ）は、ティース２４が爪状磁極１９のみと重な
っている場合、（ｂ）は、ティース２４が爪状磁極１
９、２０と重なっている場合、（ｃ）は、ティース２４
が爪状磁極２０のみと重なっている場合を示している。
このように、従来の車両用交流発電機においては、ティ
ース２４の周方向の幅が狭くされ、ティース２４に磁束
が漏れる時間が短い。従って、漏れ磁束によって生じる
ステータコイル２３に対する有効磁束の減少量が少な
く、磁束の脈動が低減される。なお、上記車両用交流発
電機と同様の技術内容は、特開平４−２６３４５号公報
に示されている。
爪状磁極１９、２０の位置関係を説明する図である。図
中、（ａ）は、ティース２４が爪状磁極１９のみと重な
っている場合、（ｂ）は、ティース２４が爪状磁極１
９、２０と重なっている場合、（ｃ）は、ティース２４
が爪状磁極２０のみと重なっている場合を示している。
このように、従来の車両用交流発電機においては、ティ
ース２４の周方向の幅が狭くされ、ティース２４に磁束
が漏れる時間が短い。従って、漏れ磁束によって生じる
ステータコイル２３に対する有効磁束の減少量が少な
く、磁束の脈動が低減される。なお、上記車両用交流発
電機と同様の技術内容は、特開平４−２６３４５号公報
に示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の車両用交流発電機では、本願の発明者が電磁界解析し
て作成した図１３（横軸のスロット開口部間隔は、３０
度で電気角が等間隔であり、例えば２４度では２４度と
３６度を繰り返す不等間隔を意味する。縦軸は基本波に
対するステータ起磁力高調波の割合を示す。）に示すよ
うに、スロット開口部の間隔が均等で電気角３０度の場
合、磁束密度波形の空間第５次、７次高調波は現れな
い。しかしながら、ステータ８の起磁力高調波は、空間
１１次及び１３次高調波が大きく、ロータ６の起磁力高
調波に１１次あるいは１３次高調波があると、それぞれ
が干渉することによって磁束の脈動抑制は十分ではな
く、発生電圧の変動抑制が十分ではなく、またロータ６
の爪状磁極１９、２０とステータ８との間で磁気吸引力
が生じ、ステータ８やケース３等が共振することや、ロ
ータ６の爪状磁極１９、２０が振動することで、乗員に
とって不快な音が生じるという問題点があった。また、
スロットが等ピッチの場合、スロット数に対応した同期
的な脈動が顕著となり、より不快な音を生じさせてい
た。
の車両用交流発電機では、本願の発明者が電磁界解析し
て作成した図１３（横軸のスロット開口部間隔は、３０
度で電気角が等間隔であり、例えば２４度では２４度と
３６度を繰り返す不等間隔を意味する。縦軸は基本波に
対するステータ起磁力高調波の割合を示す。）に示すよ
うに、スロット開口部の間隔が均等で電気角３０度の場
合、磁束密度波形の空間第５次、７次高調波は現れな
い。しかしながら、ステータ８の起磁力高調波は、空間
１１次及び１３次高調波が大きく、ロータ６の起磁力高
調波に１１次あるいは１３次高調波があると、それぞれ
が干渉することによって磁束の脈動抑制は十分ではな
く、発生電圧の変動抑制が十分ではなく、またロータ６
の爪状磁極１９、２０とステータ８との間で磁気吸引力
が生じ、ステータ８やケース３等が共振することや、ロ
ータ６の爪状磁極１９、２０が振動することで、乗員に
とって不快な音が生じるという問題点があった。また、
スロットが等ピッチの場合、スロット数に対応した同期
的な脈動が顕著となり、より不快な音を生じさせてい
た。
【００１１】また、隣り合う爪状磁極１９、２０の隙間
を小さくできる場合、それに合わせてティース２４を細
くすると、無効磁束を少なくすることができるが、主磁
束の低下も大きくなってしまうという問題点があった。
を小さくできる場合、それに合わせてティース２４を細
くすると、無効磁束を少なくすることができるが、主磁
束の低下も大きくなってしまうという問題点があった。
【００１２】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、無効磁束を少なくするととも
に、不快な音が減じることができる車両用交流発電機を
得ることを目的とする。
ためになされたもので、無効磁束を少なくするととも
に、不快な音が減じることができる車両用交流発電機を
得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用交
流発電機においては、内周側に開口し軸線方向に延びる
複数のスロットが形成されたステータコア及びスロット
に組み込まれた２組以上のステータコイルを有するステ
ータと、ステータの内側に回転自在に設けられ電流を流
して磁束を発生するロータコイル、及びこのコイルを覆
い磁束によって複数の爪状磁極が形成されるポールコア
を有するロータとを備え、スロットの数が、ステータコ
イル１組、１相、１極当たり１であって、ステータコイ
ルは２組の三相コイルが互いに位相差をもって配置され
ているとともに、隣接するスロット開口部の周方向空隙
中心の間隔が不均等に形成される車両用交流発電機にお
いて、ロータの爪状磁極は、対向するステータのスロッ
ト相互間に形成されたティースの少なくとも細いもの
が、ロータの回転方向に隣接する極性の異なる２つの爪
状磁極に重なって位置するように形成されている。
流発電機においては、内周側に開口し軸線方向に延びる
複数のスロットが形成されたステータコア及びスロット
に組み込まれた２組以上のステータコイルを有するステ
ータと、ステータの内側に回転自在に設けられ電流を流
して磁束を発生するロータコイル、及びこのコイルを覆
い磁束によって複数の爪状磁極が形成されるポールコア
を有するロータとを備え、スロットの数が、ステータコ
イル１組、１相、１極当たり１であって、ステータコイ
ルは２組の三相コイルが互いに位相差をもって配置され
ているとともに、隣接するスロット開口部の周方向空隙
中心の間隔が不均等に形成される車両用交流発電機にお
いて、ロータの爪状磁極は、対向するステータのスロッ
ト相互間に形成されたティースの少なくとも細いもの
が、ロータの回転方向に隣接する極性の異なる２つの爪
状磁極に重なって位置するように形成されている。
【００１４】また、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は１６度乃至２９度の範囲に
ある。
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は１６度乃至２９度の範囲に
ある。
【００１５】また、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は２２度乃至２４度の範囲に
ある。
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は２２度乃至２４度の範囲に
ある。
【００１６】また、ステータコアの各スロット間を区画
するティースは、先端部分からすくなくとも周方向片側
に延出する鍔を有し、隣接するスロット開口部の周方向
空隙中心の間隔が鍔の延出長さにより不均等に調整され
ている。
するティースは、先端部分からすくなくとも周方向片側
に延出する鍔を有し、隣接するスロット開口部の周方向
空隙中心の間隔が鍔の延出長さにより不均等に調整され
ている。
【００１７】また、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、ステータコアの各スロットを区画する
ティースの周方向幅により不均等に調整されている。
隙中心の間隔は、ステータコアの各スロットを区画する
ティースの周方向幅により不均等に調整されている。
【００１８】また、ステータコイルは、三相ステータコ
イルで、星型結線であり、星型結線された中性点は交流
出力を整流する整流器に電気的に接続されている。
イルで、星型結線であり、星型結線された中性点は交流
出力を整流する整流器に電気的に接続されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による車両用交流発電機のステータ１００
のステータコア３２の説明図で、平坦化して図示してあ
る。図２はステータ１００を示す斜視図である。図３は
この車両用交流発電機の電気回路図である。従来のもの
と同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
実施の形態１による車両用交流発電機のステータ１００
のステータコア３２の説明図で、平坦化して図示してあ
る。図２はステータ１００を示す斜視図である。図３は
この車両用交流発電機の電気回路図である。従来のもの
と同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
【００２０】このステータコア３２のスロット３５の数
は、１組、１相、及び１磁極当たり１である。つまり、
スロット３５の数は７２であるが、隣接したスロット３
５の開口部３６の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔が不
均等であり、電気角度（３２．５度−２７．５度）×３
６個のスロット３５が形成されている。第１の三相ステ
ータコイル１２３ａ、第２の三相ステータコイル１２３
ｂ間では電気角の位相差は、従来の３０度ではなく、２
７．５度である。
は、１組、１相、及び１磁極当たり１である。つまり、
スロット３５の数は７２であるが、隣接したスロット３
５の開口部３６の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔が不
均等であり、電気角度（３２．５度−２７．５度）×３
６個のスロット３５が形成されている。第１の三相ステ
ータコイル１２３ａ、第２の三相ステータコイル１２３
ｂ間では電気角の位相差は、従来の３０度ではなく、２
７．５度である。
【００２１】三相ステータコイル１２３ａ，１３２ｂ
は、各々、長尺の素線３０が、ステータコア３２の両端
面側のスロット３５外方で折り返されて所定スロット数
毎にスロット３５内でスロット３５の深さ方向に内層と
外層とを交互に採るように巻装された巻線を複数有して
いる。そして、ステータコア３２の両端面側のスロット
３５外方で折り返された素線のターン部３０ａは、周方
向に並んで成形されコイルエンド群を構成している。
は、各々、長尺の素線３０が、ステータコア３２の両端
面側のスロット３５外方で折り返されて所定スロット数
毎にスロット３５内でスロット３５の深さ方向に内層と
外層とを交互に採るように巻装された巻線を複数有して
いる。そして、ステータコア３２の両端面側のスロット
３５外方で折り返された素線のターン部３０ａは、周方
向に並んで成形されコイルエンド群を構成している。
【００２２】第１の三相ステータコイル１２３ａ、第２
のステータコイル１２３ｂは、星型結線であり、星型結
線された中性点Ｎは交流出力を整流する整流器１２ａ、
１２ｂに電気的に接続されている。
のステータコイル１２３ｂは、星型結線であり、星型結
線された中性点Ｎは交流出力を整流する整流器１２ａ、
１２ｂに電気的に接続されている。
【００２３】また、第１のステータコイル１２３ａには
第１のステータコイル１２３ａからの交流出力を整流す
る第１の整流器１２ｂが電気的に接続され、第２のステ
ータコイル１２３ｂには第２のステータコイル１２３ｂ
からの交流出力を整流する第２の整流器１２ｂが電気的
に接続されている。そして、それぞれの出力は整流後に
合成されるようになっている。
第１のステータコイル１２３ａからの交流出力を整流す
る第１の整流器１２ｂが電気的に接続され、第２のステ
ータコイル１２３ｂには第２のステータコイル１２３ｂ
からの交流出力を整流する第２の整流器１２ｂが電気的
に接続されている。そして、それぞれの出力は整流後に
合成されるようになっている。
【００２４】この実施の形態では、ティース３４の本体
の幅寸法、及び隣接したティース３４間の寸法は図１０
に示した従来のステータコア２２と同一であるが、ティ
ース３４の先端部の鍔３４ｃの周方向の長さ寸法を調整
することで、隣接したスロット３５の開口部３６の径方
向に延びた中心線Ａ間の寸法を不均等に構成している。
その結果として、幅小ティース３４ａと幅大ティース３
４ｂとが周方向に交互に形成されている。
の幅寸法、及び隣接したティース３４間の寸法は図１０
に示した従来のステータコア２２と同一であるが、ティ
ース３４の先端部の鍔３４ｃの周方向の長さ寸法を調整
することで、隣接したスロット３５の開口部３６の径方
向に延びた中心線Ａ間の寸法を不均等に構成している。
その結果として、幅小ティース３４ａと幅大ティース３
４ｂとが周方向に交互に形成されている。
【００２５】鍔３４ｃは、必ずしも薄板打ち抜きの際に
形成する必要はなく、三相ステータコイル１２３ａ、１
２３ｂをステータコア３２に組み入れた後、ティース３
４の先端部を加工して形成してもよい。また、ステータ
コア３２は薄板の巻き重ねで構成してもよいし、積層し
て構成してもよい。
形成する必要はなく、三相ステータコイル１２３ａ、１
２３ｂをステータコア３２に組み入れた後、ティース３
４の先端部を加工して形成してもよい。また、ステータ
コア３２は薄板の巻き重ねで構成してもよいし、積層し
て構成してもよい。
【００２６】図４は本実施の形態のティース３４及びス
ロット３５と爪状磁極１９、２０の位置関係を説明する
図である。図中、（ａ）は、幅小ティース３４ａが爪状
磁極１９のみと重なっている場合、（ｂ）は、幅小ティ
ース３４ａが爪状磁極１９、２０と重なっている場合、
（ｃ）は、幅小ティース３４ａが爪状磁極２０のみと重
なっている場合、（ｄ）は、幅大ティース３４ｂが爪状
磁極１９、２０と重なっている場合を示している。この
ように、本実施の形態においては、ティース３４ａおよ
び３４ｂの周方向の幅が従来と同じように狭くされ、テ
ィース３４ａおよび３４ｂに磁束が漏れる時間が短い。
従って、従来と同様に漏れ磁束によって生じるステータ
コイル１２３ａ，１２３ｂに対する有効磁束の減少量が
少なく、磁束の脈動が低減される。
ロット３５と爪状磁極１９、２０の位置関係を説明する
図である。図中、（ａ）は、幅小ティース３４ａが爪状
磁極１９のみと重なっている場合、（ｂ）は、幅小ティ
ース３４ａが爪状磁極１９、２０と重なっている場合、
（ｃ）は、幅小ティース３４ａが爪状磁極２０のみと重
なっている場合、（ｄ）は、幅大ティース３４ｂが爪状
磁極１９、２０と重なっている場合を示している。この
ように、本実施の形態においては、ティース３４ａおよ
び３４ｂの周方向の幅が従来と同じように狭くされ、テ
ィース３４ａおよび３４ｂに磁束が漏れる時間が短い。
従って、従来と同様に漏れ磁束によって生じるステータ
コイル１２３ａ，１２３ｂに対する有効磁束の減少量が
少なく、磁束の脈動が低減される。
【００２７】さらに、本実施の形態の構成において、回
転子からみると、幅大、幅小のティース３４ａ，３４ｂ
の先端が交互に、２つの異なる極性の爪状磁界相互間を
介して行くので、均一形状ティースが均一ピッチで介す
るものと比較すると、数が半分で形状が異なるティース
先端が交互に磁極間を介することとなり、全体の発生電
圧の変動が分散される。つまり無効磁束を低減し、か
つ、変動も抑えたものが得られる。
転子からみると、幅大、幅小のティース３４ａ，３４ｂ
の先端が交互に、２つの異なる極性の爪状磁界相互間を
介して行くので、均一形状ティースが均一ピッチで介す
るものと比較すると、数が半分で形状が異なるティース
先端が交互に磁極間を介することとなり、全体の発生電
圧の変動が分散される。つまり無効磁束を低減し、か
つ、変動も抑えたものが得られる。
【００２８】一方、従来とは異なり、隣り合うティース
３４ａおよび３４ｂ空隙の中心間距離は、周方向の長さ
寸法が異なる鍔３４ｃによって、電気角で３２．５度と
２７．５度に交互に形成されており、これに巻装される
２組の三相コイルは位相差が２７．５度となる。この構
成のステータ３８では、図１３に示すように、従来の電
気角３０度の場合と比較して、磁束密度波形であるステ
ータ３８の起磁力高調波は、空間１１次及び１３次高調
波で小さくなり、ステータ３８の５次、７次起磁力高調
波で大きくなる。そのため、不快な音を減じることがで
きるとともに、よって発電機発生磁束の波動が低減され
て電圧変動が低減される。
３４ａおよび３４ｂ空隙の中心間距離は、周方向の長さ
寸法が異なる鍔３４ｃによって、電気角で３２．５度と
２７．５度に交互に形成されており、これに巻装される
２組の三相コイルは位相差が２７．５度となる。この構
成のステータ３８では、図１３に示すように、従来の電
気角３０度の場合と比較して、磁束密度波形であるステ
ータ３８の起磁力高調波は、空間１１次及び１３次高調
波で小さくなり、ステータ３８の５次、７次起磁力高調
波で大きくなる。そのため、不快な音を減じることがで
きるとともに、よって発電機発生磁束の波動が低減され
て電圧変動が低減される。
【００２９】尚、この高調波の許容上限値は、乗員にと
って不快な音を生じさせない為には、一般に１３％程度
とされることが望ましい、そのため、スロット３５開口
部の周方向空隙中心間隔は、１６度と４４度を繰り返す
不等間隔から、２９度と３１度を繰り返す不等間隔の範
囲であれば、概ね良好な結果を得ることができる。
って不快な音を生じさせない為には、一般に１３％程度
とされることが望ましい、そのため、スロット３５開口
部の周方向空隙中心間隔は、１６度と４４度を繰り返す
不等間隔から、２９度と３１度を繰り返す不等間隔の範
囲であれば、概ね良好な結果を得ることができる。
【００３０】尚、上記の鍔３４ｃは、薄板打抜きの際に
同時に構成しても、また、三相ステータコイル１２３
ａ，１２３ｂの挿入後ティース先端を加工することによ
り構成してもよい。
同時に構成しても、また、三相ステータコイル１２３
ａ，１２３ｂの挿入後ティース先端を加工することによ
り構成してもよい。
【００３１】さらに、本実施の形態においては、ステー
タコイル１２３ａ，１２３ｂは、上述の説明のように、
長尺の素線３０が、スロット３５外方で折り返されて所
定スロット数毎にスロット３５の深さ方向に内層と外層
とを交互に採るように巻装されたものであるが、これに
限定されるものではない。すなわち、図５に示すよう
な、複数の略Ｕ字状の短コイル片３１をステータコア３
２の軸方向一端側から挿入し、ステータコア３２軸端に
突出させたコイル片端３１ａを所定コイル片ごとに接続
して連続回路を構成するものでも良い。
タコイル１２３ａ，１２３ｂは、上述の説明のように、
長尺の素線３０が、スロット３５外方で折り返されて所
定スロット数毎にスロット３５の深さ方向に内層と外層
とを交互に採るように巻装されたものであるが、これに
限定されるものではない。すなわち、図５に示すよう
な、複数の略Ｕ字状の短コイル片３１をステータコア３
２の軸方向一端側から挿入し、ステータコア３２軸端に
突出させたコイル片端３１ａを所定コイル片ごとに接続
して連続回路を構成するものでも良い。
【００３２】長尺の素線３０をスロット３５外方で折り
返して所定スロット数毎にスロット３５の深さ方向に内
層と外層とを交互に採るように巻装されたステータコイ
ル１２３ａ，１２３ｂは、略Ｕ字状の短コイル片３１を
ステータコア３２の軸方向一端側から挿入し、ステータ
コア３２軸端に突出させたコイル片端３１ａを接続した
ものに対して、コイルの生産性が向上し、また、溶接箇
所がなくコイルの剛性が高いためステータ１００の振動
を抑制することができる。
返して所定スロット数毎にスロット３５の深さ方向に内
層と外層とを交互に採るように巻装されたステータコイ
ル１２３ａ，１２３ｂは、略Ｕ字状の短コイル片３１を
ステータコア３２の軸方向一端側から挿入し、ステータ
コア３２軸端に突出させたコイル片端３１ａを接続した
ものに対して、コイルの生産性が向上し、また、溶接箇
所がなくコイルの剛性が高いためステータ１００の振動
を抑制することができる。
【００３３】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２による車両用交流発電機のステータコア５２の説明
図であり、この図では平坦化して図示してある。この実
施の形態では、複数のスロットを区画するティース５４
ａ、５４ｂの本体幅が不均等である点と２組の三相コイ
ルの位相差が２４度である点が実施の形態１と異なり、
他の構成は同一である。この実施の形態では、幅小ティ
ース５４ａを通る磁束が増えると磁気飽和が促進される
が、隣接した幅大ティース５４ｂでは逆に磁気飽和が緩
和されることになり、この結果発電機の出力が増大す
る。
態２による車両用交流発電機のステータコア５２の説明
図であり、この図では平坦化して図示してある。この実
施の形態では、複数のスロットを区画するティース５４
ａ、５４ｂの本体幅が不均等である点と２組の三相コイ
ルの位相差が２４度である点が実施の形態１と異なり、
他の構成は同一である。この実施の形態では、幅小ティ
ース５４ａを通る磁束が増えると磁気飽和が促進される
が、隣接した幅大ティース５４ｂでは逆に磁気飽和が緩
和されることになり、この結果発電機の出力が増大す
る。
【００３４】また、スロット３５開口部の周方向空隙中
心間隔を、２２度と３８度を繰り返す不等間隔から、２
４度と３６度を繰り返す不等間隔の範囲とすれば、高調
波の上限値を８％程度とすることができ、すなわち、５
次、７次、１１次及び１３次の高調波をバランス良く低
減することができる。
心間隔を、２２度と３８度を繰り返す不等間隔から、２
４度と３６度を繰り返す不等間隔の範囲とすれば、高調
波の上限値を８％程度とすることができ、すなわち、５
次、７次、１１次及び１３次の高調波をバランス良く低
減することができる。
【００３５】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３による車両用交流発電機の電気回路図である。この
実施の形態では、三相ステータコイル１２３ａ、１２３
ｂの中性点Ｎは整流器１２ａ、１２ｂにそれぞれ電気的
に接続されている。そのため、発電機が高速回転してい
る場合、中線点電圧より出力を取り出すことができ、出
力を向上させることができる。
態３による車両用交流発電機の電気回路図である。この
実施の形態では、三相ステータコイル１２３ａ、１２３
ｂの中性点Ｎは整流器１２ａ、１２ｂにそれぞれ電気的
に接続されている。そのため、発電機が高速回転してい
る場合、中線点電圧より出力を取り出すことができ、出
力を向上させることができる。
【００３６】また、第１のステータコイル１２３ａに第
１の整流器１２ａが電気的に接続され、第２のステータ
コイル１２３ｂには第２の整流器１２ｂが電気的に接続
されており、それぞれは整流後に合成されるようになっ
ているので、互いのステータコイル１２３ａ、１２３ｂ
の出力に影響を与えることなく、安定して出力される。
なお、中性点からの出力電流によって脈動は増加するも
のの、不等ピッチとなっているため、上記実施の形態の
効果同様、不快音が抑制される。
１の整流器１２ａが電気的に接続され、第２のステータ
コイル１２３ｂには第２の整流器１２ｂが電気的に接続
されており、それぞれは整流後に合成されるようになっ
ているので、互いのステータコイル１２３ａ、１２３ｂ
の出力に影響を与えることなく、安定して出力される。
なお、中性点からの出力電流によって脈動は増加するも
のの、不等ピッチとなっているため、上記実施の形態の
効果同様、不快音が抑制される。
【００３７】尚、上記各実施の形態では、スロットの総
数が７２、爪状磁極の総数が１２の場合の車両用交流発
電機について説明したが、この発明はスロットの総数が
９６で爪状磁極の総数が１６である場合、スロットの総
数が１２０で爪状磁極の総数が２０である車両用交流発
電機にも適用することができるのは勿論である。また、
各実施の形態では、界磁コイルはロータ内に包含されて
いたが、界磁コイルをブラケットに固定し、エアギャッ
プを介してロータのポールコアに磁束を供給して磁極を
形成するタイプの交流発電機にも適用できる。また、こ
の発明は車両用交流発電機のみに限定されるものではな
い。
数が７２、爪状磁極の総数が１２の場合の車両用交流発
電機について説明したが、この発明はスロットの総数が
９６で爪状磁極の総数が１６である場合、スロットの総
数が１２０で爪状磁極の総数が２０である車両用交流発
電機にも適用することができるのは勿論である。また、
各実施の形態では、界磁コイルはロータ内に包含されて
いたが、界磁コイルをブラケットに固定し、エアギャッ
プを介してロータのポールコアに磁束を供給して磁極を
形成するタイプの交流発電機にも適用できる。また、こ
の発明は車両用交流発電機のみに限定されるものではな
い。
【００３８】
【発明の効果】この発明に係る車両用交流発電機におい
ては、内周側に開口し軸線方向に延びる複数のスロット
が形成されたステータコア及びスロットに組み込まれた
２組以上のステータコイルを有するステータと、ステー
タの内側に回転自在に設けられ電流を流して磁束を発生
するロータコイル、及びこのコイルを覆い磁束によって
複数の爪状磁極が形成されるポールコアを有するロータ
とを備え、スロットの数が、ステータコイル１組、１
相、１極当たり１であって、ステータコイルは２組の三
相コイルが互いに位相差をもって配置されているととも
に、隣接するスロット開口部の周方向空隙中心の間隔が
不均等に形成される車両用交流発電機において、ロータ
の爪状磁極は、対向するステータのスロット相互間に形
成されたティースの少なくとも細いものが、ロータの回
転方向に隣接する極性の異なる２つの爪状磁極に重なっ
て位置するように形成されている。そのため、周方向に
複数形成されたティースが、周方向幅を不均等に形成さ
れることで周方向に細い幅のティースを有しても、所定
のティースと、隣り合う爪状磁極とが重なる状態を有す
ることで、磁束密度を低下させることがなく、これに比
例する出力の効率を向上できる。また、回転子からみる
と、幅大、幅小のティースの先端が交互に、２つの異な
る極性の爪状磁界相互間を介して行くので、均一形状テ
ィースが均一ピッチで介するものと比較すると、数が半
分で形状が異なるティース先端が交互に磁極間を介する
こととなり、全体の発生電圧の変動が分散される。つま
り無効磁束を低減し、かつ、変動も抑えたものが得られ
る。
ては、内周側に開口し軸線方向に延びる複数のスロット
が形成されたステータコア及びスロットに組み込まれた
２組以上のステータコイルを有するステータと、ステー
タの内側に回転自在に設けられ電流を流して磁束を発生
するロータコイル、及びこのコイルを覆い磁束によって
複数の爪状磁極が形成されるポールコアを有するロータ
とを備え、スロットの数が、ステータコイル１組、１
相、１極当たり１であって、ステータコイルは２組の三
相コイルが互いに位相差をもって配置されているととも
に、隣接するスロット開口部の周方向空隙中心の間隔が
不均等に形成される車両用交流発電機において、ロータ
の爪状磁極は、対向するステータのスロット相互間に形
成されたティースの少なくとも細いものが、ロータの回
転方向に隣接する極性の異なる２つの爪状磁極に重なっ
て位置するように形成されている。そのため、周方向に
複数形成されたティースが、周方向幅を不均等に形成さ
れることで周方向に細い幅のティースを有しても、所定
のティースと、隣り合う爪状磁極とが重なる状態を有す
ることで、磁束密度を低下させることがなく、これに比
例する出力の効率を向上できる。また、回転子からみる
と、幅大、幅小のティースの先端が交互に、２つの異な
る極性の爪状磁界相互間を介して行くので、均一形状テ
ィースが均一ピッチで介するものと比較すると、数が半
分で形状が異なるティース先端が交互に磁極間を介する
こととなり、全体の発生電圧の変動が分散される。つま
り無効磁束を低減し、かつ、変動も抑えたものが得られ
る。
【００３９】また、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は１６度乃至２９度の範囲に
ある。そのため、２組の三相コイルが形成されるので、
それぞれの三相コイル内の相間位相差を変えることな
く、すなわち、出力を低下させないまま、互いには位相
差を持たせるようにスロット開口部の径方向に延びた中
心線間の間隔の電気角を不均等に出来き、電磁騒音の原
因となる空隙磁束高調波の次数成分を低減することが出
来る。
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は１６度乃至２９度の範囲に
ある。そのため、２組の三相コイルが形成されるので、
それぞれの三相コイル内の相間位相差を変えることな
く、すなわち、出力を低下させないまま、互いには位相
差を持たせるようにスロット開口部の径方向に延びた中
心線間の間隔の電気角を不均等に出来き、電磁騒音の原
因となる空隙磁束高調波の次数成分を低減することが出
来る。
【００４０】また、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は２２度乃至２４度の範囲に
ある。そのため、５次、７次、１１次及び１３次の高調
波をバランス良く低減することができる。
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、α度は２２度乃至２４度の範囲に
ある。そのため、５次、７次、１１次及び１３次の高調
波をバランス良く低減することができる。
【００４１】また、ステータコアの各スロット間を区画
するティースは、先端部分から少なくとも周方向片側に
延出する鍔を有し、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔が鍔の延出長さにより不均等に調整されて
いる。そのため、鍔の長さにより隣接したスロット開口
部の空隙中心の間隔を調整するので簡単に間隔を調整す
ることができる。
するティースは、先端部分から少なくとも周方向片側に
延出する鍔を有し、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔が鍔の延出長さにより不均等に調整されて
いる。そのため、鍔の長さにより隣接したスロット開口
部の空隙中心の間隔を調整するので簡単に間隔を調整す
ることができる。
【００４２】また、隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、ステータコアの各スロットを区画する
ティースの周方向幅により不均等に調整されている。そ
のため、ティースの周方向幅が不均等であるので、幅小
のティースを通る磁束が増えると磁気飽和が促進される
が、隣接した幅大のティースでは逆に磁気飽和が緩和さ
れることになり、出力が増大する。
隙中心の間隔は、ステータコアの各スロットを区画する
ティースの周方向幅により不均等に調整されている。そ
のため、ティースの周方向幅が不均等であるので、幅小
のティースを通る磁束が増えると磁気飽和が促進される
が、隣接した幅大のティースでは逆に磁気飽和が緩和さ
れることになり、出力が増大する。
【００４３】また、ステータコイルは、三相ステータコ
イルで、星型結線であり、星型結線された中性点は交流
出力を整流する整流器に電気的に接続されている。その
ため、発電機が高速回転している場合、中線点電圧より
出力を取り出すことができ、出力を向上させることがで
きる。
イルで、星型結線であり、星型結線された中性点は交流
出力を整流する整流器に電気的に接続されている。その
ため、発電機が高速回転している場合、中線点電圧より
出力を取り出すことができ、出力を向上させることがで
きる。
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用交流発
電機のステータコアの説明図である。
電機のステータコアの説明図である。
【図２】 ステータを示す斜視図である。
【図３】 この車両用交流発電機の電気回路図である。
【図４】 この発明のティース及びスロットと爪状磁極
の位置関係を説明する図である。
の位置関係を説明する図である。
【図５】 他の構成のステータを示す斜視図である。
【図６】 この発明の実施の形態２による車両用交流発
電機のステータコアの説明図である。
電機のステータコアの説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による車両用交流発
電機の電気回路図である。
電機の電気回路図である。
【図８】 従来の車両用交流発電機の側断面図である。
【図９】 図８のロータの斜視図である。
【図１０】 従来の車両用交流発電機の固定子に適用さ
れるステータコアの正面図である。
れるステータコアの正面図である。
【図１１】 従来の車両用交流発電機の回路図である。
【図１２】 従来の発明のティース及びスロットと爪状
磁極の位置関係を説明する図である。
磁極の位置関係を説明する図である。
【図１３】ステータ起磁力高調波の変化を示す図であ
る。
る。
６ ロータ、１２ａ 第１の整流器、１２ｂ 第２の整
流器、１５ ロータコイル、１６ ポールコア、１９，
２０ 爪状磁極、３２ ステータコア、３４ａ幅小ティ
ース、３４ｂ 幅大ティース、３４ｃ 鍔、３５ スロ
ット、３８ステータ、１２３ａ 第１のステータコイ
ル、１２３ｂ 第２のステータコイル、Ｎ 中性点。
流器、１５ ロータコイル、１６ ポールコア、１９，
２０ 爪状磁極、３２ ステータコア、３４ａ幅小ティ
ース、３４ｂ 幅大ティース、３４ｃ 鍔、３５ スロ
ット、３８ステータ、１２３ａ 第１のステータコイ
ル、１２３ｂ 第２のステータコイル、Ｎ 中性点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 克己 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AA04 AB04 AE01 AE07 5H619 AA01 AA10 BB02 BB06 BB17 PP01 PP05
Claims (6)
- 【請求項１】 内周側に開口し軸線方向に延びる複数の
スロットが形成されたステータコア及び上記スロットに
組み込まれた２組以上のステータコイルを有するステー
タと、上記ステータの内側に回転自在に設けられ電流を
流して磁束を発生するロータコイル、及びこのコイルを
覆い上記磁束によって複数の爪状磁極が形成されるポー
ルコアを有するロータとを備え、 上記スロットの数が、ステータコイル１組、１相、１極
当たり１であって、ステータコイルは２組の三相コイル
が互いに位相差をもって配置されているとともに、隣接
するスロット開口部の周方向空隙中心の間隔が不均等に
形成される車両用交流発電機において、 上記ロータの上記爪状磁極は、対向する上記ステータの
上記スロット相互間に形成されたティースの少なくとも
細いものが、上記ロータの回転方向に隣接する極性の異
なる２つの上記爪状磁極に重なって位置するように形成
されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項２】 上記隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、該α度は１６度乃至２９度の範囲
にあることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電
機。 - 【請求項３】 上記隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、電気角で、α度と（６０−α）度との
繰り返しに形成され、該α度は２２度乃至２４度の範囲
にあることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電
機。 - 【請求項４】 上記ステータコアの上記各スロット間を
区画するティースは、先端部分から少なくとも周方向片
側に延出する鍔を有し、上記隣接するスロット開口部の
周方向空隙中心の間隔が該鍔の延出長さにより不均等に
調整されていることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか記載の車両用交流発電機。 - 【請求項５】 上記隣接するスロット開口部の周方向空
隙中心の間隔は、上記ステータコアの上記各スロットを
区画するティースの周方向幅により不均等に調整されて
いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の
車両用交流発電機。 - 【請求項６】 上記ステータコイルは、三相ステータコ
イルで、星型結線であり、星型結線された中性点は交流
出力を整流する整流器に電気的に接続されていることを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の車両用交流
発電機。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000047781A JP3474824B2 (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 車両用交流発電機 |
| US09/699,395 US6433456B1 (en) | 2000-02-24 | 2000-10-31 | Automotive alternator |
| KR10-2000-0070933A KR100376754B1 (ko) | 2000-02-24 | 2000-11-27 | 차량용 교류발전기 |
| EP04011071A EP1445848B1 (en) | 2000-02-24 | 2001-02-23 | Alternator |
| DE2001624023 DE60124023T2 (de) | 2000-02-24 | 2001-02-23 | Wechselstromgenerator mit ungleichförmigen Nutenöffnungen |
| DE2001626160 DE60126160T2 (de) | 2000-02-24 | 2001-02-23 | Wechselstromgenerator |
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| JP2000047781A JP3474824B2 (ja) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | 車両用交流発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001238374A true JP2001238374A (ja) | 2001-08-31 |
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