JP2003204661A

JP2003204661A - 回転電機

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Publication number: JP2003204661A
Application number: JP2002299839A
Authority: JP
Inventors: Arata Kusase; 草瀬　　新
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP3985655B2

Abstract

(57)【要約】【課題】出力や効率などの性能を維持向上しつつ、界
磁の電気的応答性と機械的応答性を改善することができ
る回転電機を提供すること。【解決手段】車両用交流発電機は、多相巻線１ｂを有
する電機子１と、界磁鉄心３を構成するディスク部３ｂ
およびボス部３ａと、ボス部３ａに巻回された界磁巻線
４と、回転軸５とともに回転自在に取り付けられたロー
タ磁極積層体とを備えている。ロータ磁極積層体７は、
軸方向に沿って第１インダクタ積層鉄心８と第２インダ
クタ積層鉄心９にほぼ２分されており、それぞれには、
電気角２πのピッチで、径方向に沿って形成された複数
のスリットと、これらのスリットの間に形成されて永久
磁石を収納するスロットとを有する。この永久磁石は、
界磁巻線４の起磁力に対抗する向きであって径方向に着
磁されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やトラック
等に搭載される車両用に適した回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンが低回転化してアイドリ
ング回転時におけるトルクが低下する中で、補機類のト
ルク印加ショックやオートマチックトランスミッション
の連結ショックなどをいかにして緩和するかが重要な課
題となっている。例えば、従来の車両用発電機では、電
気負荷が急に印加された場合であっても発電量を徐々に
増加させる徐励発電などの対策がなされている。また、
特に最近では、電気ステアリングなどのように、瞬間消
費電力が大きく、かつ、その作動応答性やフィーリング
が重要視されるものが多くなっており、原動機であるエ
ンジンの駆動トルクの不足分を補うために、補機類の消
費トルクを瞬間的に開放するという技術課題が生じてい
る。このような技術課題に対しては、例えば、トランジ
スタ駆動の発電電動機を用いて電動トルクをベクトル制
御などで高速制御する方法が一般的である（例えば、特
許文献１参照。）。

【０００３】

【特許文献１】特開平４−２２２４３６号公報（第３−
５頁、図１−６）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、複雑な制御機構や大電流を流すことができるトラン
ジスタが必要になるためコストが高くなるという問題が
ある。また、このような発電電動機は、電動動作を兼ね
るためにどうしても機械時定数が大きくなるが、このよ
うな大きな機械時定数を有する部品を用いて瞬間的にト
ルク補償を行うためには、さらに大きなトランジスタや
バッテリ容量が必要になるなど充電システム全体に影響
を与えるという問題があった。そこで、例えば単に車両
用発電機の界磁電流を調整することにより高速トルクを
制御することができれば、大きな設計変更や高価な部品
を使用する必要もないため、有効な手段となる。このた
め、時定数減少をねらって界磁抵抗値を増したり、界磁
巻線の巻線数を減らすなどの方法も考えられるが、励磁
力の低下により出力や発電効率が低下してしまい、電気
負荷が増加している最近の傾向を考慮すると、採用は難
しい。

【０００５】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、出力や効率などの性能を維
持向上しつつ、界磁の電気的応答性と機械的応答性を改
善することができる回転電機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、三つの着眼
点で回転電機の基本構造を変更している。具体的には三
つの着眼点とは、（１）界磁の応答性を改善するため
に、基本構成として界磁起磁力を低下させたときに主磁
束を急速に消失できうる磁気回路とすること、（２）イ
ンダクタンスと回路磁気抵抗とが反比例関係にあること
から、回路磁気抵抗を増して界磁回路のインダクタンス
を下げること、（３）機械的慣性を極力小さくすること
である。

【０００７】上述した課題を解決するために、本発明の
回転電機は、多相巻線を有する電機子と、界磁鉄心を構
成するディスク部およびボス部と、ボス部に巻回された
界磁巻線と、界磁鉄心と電機子との間に配置されて回転
軸とともに回転自在に取り付けられたロータ磁極体とを
備えている。また、このロータ磁極体は、軸方向に沿っ
て第１インダクタ鉄心と第２インダクタ鉄心にほぼ２分
されている。これらの第１インダクタ鉄心および第２イ
ンダクタ鉄心のそれぞれは、電機子の電気角に関して周
期２πのピッチで径方向に着磁した第１の永久磁石を収
納し、この第１の永久磁石の着磁の向きは界磁巻線の起
磁力に対向する方向となっている。

【０００８】また、本発明の回転電機は、多相巻線を有
する電機子と、界磁鉄心を構成するディスク部およびボ
ス部と、ボス部に巻回された界磁巻線と、界磁鉄心と電
機子との間に配置されて回転軸とともに回転自在に取り
付けられたロータ磁極体とを備えている。また、このロ
ータ磁極体は、軸方向に沿って第１インダクタ鉄心と第
２インダクタ鉄心にほぼ２分されている。これら第１イ
ンダクタ鉄心および第２インダクタ鉄心のそれぞれは、
電機子の電気角に関して周期２πのピッチで、径方向に
沿って形成された複数のスリットと、これらのスリット
の間に形成されて第１の永久磁石を収納するスロットと
を有する。さらに、第１の永久磁石は、界磁巻線の起磁
力に対抗する向きであって径方向に着磁されている。

【０００９】第１の永久磁石の磁束が界磁巻線の磁束に
対して主磁気回路で対抗する位置関係に配置されている
ため、界磁巻線の起磁力が消失すると急速に界磁磁束が
消失する。これにより、界磁の電気的応答性を改善する
ことができる。また、ディスク部の一部がハウジングに
固定されてブラシレス磁気回路が形成されている場合
に、上述したスロットは、第１インダクタ鉄心あるいは
第２インダクタ鉄心の径方向に沿って電機子側に偏って
配置されることが望ましい。

【００１０】第１の永久磁石のＮＳ磁極の表面で漏洩す
る磁束が少なくなるとともに、隣の磁石のない領域に行
くために第１の永久磁石の内径裏面側を通る磁束通路が
絞られることがないため、総合的に電機子側に与える第
１の永久磁石の磁力を強めることができる。

【００１１】また、ブラシレス磁気回路とすることによ
り主磁気回路中に存在するエアギャップの数が増えると
ともに、第１の永久磁石を介在させることにより、界磁
回路の磁気抵抗を増やすことができるため、主磁気回路
のインダクタンスが非常に小さくなる。また、機械的に
も、回転部はロータ磁極体を含む最小限の構成で済み、
しかも磁束はディスク部側と電機子側との間で抜ける構
造となっているため、重い鉄心の量を減らすことが可能
になり、低慣性で高応答の機械特性が得られる。

【００１２】さらに、第１の永久磁石の偏在により、磁
路肉厚側であるディスク部と第１および第２インダクタ
鉄心との間の磁気抵抗が、界磁鉄心側からみて角度位置
的にぼかし効果を奏するかたちとなるため、第１の永久
磁石の起磁力の角度的ムラの発生が軽減され、ディスク
部とロータ磁極体との間の通磁性を向上させることがで
きる。このため、小型のロータ磁極体とすることがで
き、機械的慣性のさらなる低減が可能になる。

【００１３】また、上述した界磁鉄心は、ディスク部の
外径面に、ディスク部の軸方向肉厚よりも軸方向に長い
円筒部を備えることが望ましい。これにより、界磁鉄心
のディスク部から第１および第２インダクタ鉄心へ流れ
る磁束の通磁性がよくなるため、相対的に小型のロータ
磁極体とすることができ、機械的慣性の低減が可能とな
る。

【００１４】また、上述した第１インダクタ鉄心と第２
インダクタ鉄心の間に、界磁巻線の起磁力と対向する向
きに着磁した第２の永久磁石を配置することが望まし
い。これにより、第１インダクタ鉄心と第２インダクタ
鉄心の間に磁束の漏れが生じることを低減することがで
きるとともに、この第２の永久磁石の磁束を界磁磁束と
して加算して電機子に供給することができるので、出力
向上による高性能化が可能となる。すなわち、出力を維
持する場合には、相対的に小型のロータ磁極体を採用す
ることができ、機械的慣性の低減が可能となる。

【００１５】また、上述した界磁巻線とロータ磁極体の
間に、ディスク部間の漏れ磁束を減じる方向に着磁した
第３の永久磁石を配置することが望ましい。これによ
り、界磁鉄心のディスク部間の漏れを防止することがで
きるとともに、この第３の永久磁石の磁束を界磁磁束と
して加算して電機子に供給することができるので、出力
向上による高性能化や、相対的に小型のロータ磁極体の
採用が可能となり、機械的慣性の低減が可能となる。特
に、回転部でなく固定部に第３の永久磁石を配置するこ
とにより、エアギャップでの起磁力ロスもなく、また遠
心力対策のためのスペースと関連部品の必要性、磁石自
体の慣性増加などの数々の弊害要因を回避することがで
き、永久磁石を用いることによる高性能化、低慣性化効
果を高めることができる。

【００１６】また、上述した界磁巻線の通電方向を可変
に設定する制御手段をさらに備えることが望ましい。永
久磁石を用いる場合には、発電を要しないとき、すなわ
ち界磁巻線に通電しない無励磁のときにも、永久磁石の
磁束によって発電量が完全にゼロにならないが、上述し
た制御手段によって永久磁石の磁束による発電を抑制す
ることが可能になる。また、逆に界磁巻線に対して相対
的に永久磁石の強度を強めることが可能となり、永久磁
石による界磁磁束の急速な消失や、高性能化、低慣性化
効果のすべてに対応することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の回転電機を適用し
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。図１は、本実施形態の車両用
交流発電機の部分的な構成を示す断面図である。また、
図２は図１に示したＩＩ−ＩＩ線断面の部分的な展開図
である。図３は、図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の
部分的な展開図である。図４は、界磁ロータの側面の展
開図である。

【００１８】これらの図に示すように、本実施形態の車
両用交流発電機は、電機子１、ハウジング２、界磁鉄心
３、界磁巻線４、回転軸５、ロータホルダ６、ロータ磁
極積層体７、インダクタ積層鉄心８、９、永久磁石１
０、１１を含んで構成されている。

【００１９】電機子１は、電機子鉄心１ａと多相巻線１
ｂとを有する。電機子鉄心１ａには、内径側に開口した
複数のスロット（図示せず）が形成されている、各スロ
ットに所定の磁極ピッチで多相巻線１ｂが巻装されてい
る。界磁鉄心３は、ボス部３ａ、ディスク部３ｂ、円筒
部３ｃからなっている。ボス部３ａは、回転軸５の周囲
に配置された筒状部材である。ディスク部３ｂは、この
ボス部３ａの端面より半径方向に広がっており、さらに
このディスク部３ｂの外径面には、このディスク部３ｂ
よりも軸方向に長い円筒部３ｃが固設されている。

【００２０】ハウジング２には、電機子１、ディスク部
３ｂ、ボス部３ａが固設されている。また、このボス部
３ａには、界磁巻線４が巻装されている。ロータ磁極積
層体７は、磁気良導体を積層組み立てしたものであり、
電機子１とディスク部３ｂとの間に、ディスク部３ｂお
よびボス部３ａの電機子１に対するインダクタ（誘導
子）として配置されている。このロータ磁極積層体７
は、ハウジング２と回転自在に軸承された回転軸５に固
設されたロータホルダー６により回転駆動可能に保持さ
れている。これにより、ブラシレス磁気回路が形成され
ている。

【００２１】また、回転軸５、ロータホルダ６およびロ
ータ磁極積層体７によって界磁ロータが構成されてい
る。ロータ磁極積層体７は、軸方向において第１インダ
クタ積層鉄心８と第２インダクタ積層鉄心９にほぼ二分
されている。これらのインダクタ積層鉄心８、９には、
ともに電機子１の電気角２πのピッチで、半径方向に抜
開した複数のバリヤスリット８ａ、９ａが設けられてい
る。これらのバリヤスリット８ａ、９ａのそれぞれの群
間には、コアスロット８ｂ、９ｂと、このコアスロット
８ｂ、９ｂに収納された永久磁石１０あるいは１１とが
設けられている。

【００２２】永久磁石１０は、第１インダクタ積層鉄心
８において、半径方向であって、界磁巻線４の起磁力に
対向する方向に着磁されている。また、永久磁石１１
は、第２インダクタ積層鉄心９において、半径方向であ
って、界磁巻線４の起磁力に対向する方向に着磁されて
いる。

【００２３】具体的には、図２に示すように、第１イン
ダクタ積層鉄心８に収納された永久磁石１０は、外径側
がＳ極、内径側がＮ極となっている。また、図３に示す
ように、第２インダクタ積層鉄心９に収納された永久磁
石１１は、外径側がＮ極、内径側がＳ極となっている。
これらの永久磁石１０、１１の着磁の向きは、それぞれ
の内径側に配置されたディスク部３ｂの磁化方向に対し
て対向（逆方向）する関係にある。

【００２４】また、永久磁石１０を収納した第１インダ
クタ積層鉄心８と永久磁石１１を収容した第２インダク
タ積層鉄心９は、図４に示すような周方向位置の関係を
有している。すなわち、永久磁石１２を挟んで、周方向
に沿って相互に配置されている。また、永久磁石１０、
１１により第１インダクタ積層鉄心８と第２インダクタ
積層鉄心９の外周にはＮ極とＳ極が形成されるが、図４
に示すように、それらの各極を、同極性のものがほぼ同
一周方向位置になるように、具体的には、第１インダク
タ積層鉄心８の外周に現れるＮＳ極を、第２インダクタ
積層鉄心９の外周に現れるＮＳ極よりも、電機子１の電
気角に関してπ／６（＝３０度）回転前進方向にずらし
て配置している。

【００２５】また、第１インダクタ積層鉄心８に設けら
れて永久磁石１０を収納するコアスロット８ｂは、この
第１インダクタ積層鉄心８自身の半径方向において電機
子１と近接しているとともに、ディスク部３ｂの外径面
からは大きく離間している。すなわち、コアスロット８
ｂおよび永久磁石１０は、第１インダクタ積層鉄心８内
において、中央よりも径外方向に偏って配置されてい
る。同様に、第２インダクタ積層鉄心９に設けられて永
久磁石１１を収納するコアスロット９ｂは、この第２イ
ンダクタ積層鉄心９自身の半径方向において電機子１と
近接しているとともに、ディスク部３ｂの外径面からは
大きく離間している。すなわち、コアスロット９ｂおよ
び永久磁石１１は、第２インダクタ積層鉄心９内におい
て、中央よりも径外方向に偏って配置されている。

【００２６】また、第１インダクタ積層鉄心８と第２イ
ンダクタ積層鉄心９との間に軸方向に沿って形成された
空間には、界磁巻線４の起磁力と対向する向きに着磁さ
れて、界磁巻線４に対して逆バイアス起磁力を与える界
磁逆バイアス用の永久磁石１２が配置されている。

【００２７】また、界磁巻線１には、発電制御を行う制
御手段としての界磁電流調整器が接続されている。図５
は、本実施形態の車両用交流発電機の回路図である。図
５に示すように、本実施形態の車両用交流発電機には、
発電制御を行う界磁電流調整器３０と、４つのスイッチ
ング用トランジスタからなるＨブリッジ回路３２が備わ
っている。界磁電流調整器３０によって、Ｈブリッジ回
路３２に含まれる各トランジスタのオンオフ状態を制御
することにより、界磁巻線４の両端に印加する電圧の極
性を反転させたり、電流値を調整することができる。こ
れにより、界磁電流の向き、すなわち界磁巻線４の通電
によって生じる界磁磁束の向きを必要に応じて反転させ
ることが可能になる。

【００２８】本実施形態の車両用交流発電機はこのよう
な構成を有しており、次にその動作を説明する。最初
に、三種類の磁束の流れについて説明する。第１の磁束
の流れ１７は、界磁巻線４の通電による発生する。図１
に示すように、ディスク部３ｂがＮＳ極を形成する。こ
のＮ極より出た磁束は、図２に示すように、第１インダ
クタ積層鉄心８のバリヤスリット８ａに阻害されること
もなく、この第１インダクタ積層鉄心８を通り、電機子
鉄心１ａのティース部、コアバック部、ティース部を貫
いて、Ｓ極に磁化された第２インダクタ積層鉄心９に入
り、さらにこの内径側に配置されたディスク部３ｂ、ボ
ス部３ａ、そしてもともとのディスク部３ｂへと戻る。

【００２９】また、このループとは別に、第２の磁束の
流れ１８が発生する。図１および図４に示す界磁逆バイ
アス用の永久磁石１２のＮ極より出た磁束は、第１イン
ダクタ積層鉄心８を通り、電機子１を経て、第２インダ
クタ積層鉄心９に戻り、元の永久磁石１２のＳ極に戻
る。

【００３０】また、上述した第１および第２の磁束のル
ープとは別に、第３の磁束の流れ１９が発生する。図２
に示すように、第１インダクタ積層鉄心８に収納された
永久磁石１０のＮ極より出た磁束は、第１インダクタ積
層鉄心８の内部でＵターンして、上述した第１の磁束１
７の流れと平行して電機子鉄心１ａに向い、他の磁束の
流れと同様に電機子鉄心１ａで多相巻線１ｂに鎖交した
後、再び第１インダクタ積層鉄心８に入り、元の永久磁
石１０のＳ極に戻る。以上の第１、第２および第３の磁
束１７、１８、１９の流れを受けた状態で、周方向に沿
ってＮＳ磁極が形成された第１および第２インダクタ積
層鉄心８、９が回転することにより発電が行われ、電機
子１の多相巻線１ｂに誘導電圧が発生する。この多相巻
線１ｂに誘導された交流電圧は、図５に示す整流器４０
によって整流されて直流電圧に変換される。

【００３１】次に、界磁電流がないときの磁束の流れを
説明する。まず、上述した第１の磁束の流れ１７は、界
磁起磁力がゼロのため発生しない。また、上述した第３
の磁束の流れ１９は、電機子反作用をもたらす電機子１
に向うのではなく、界磁起磁力がゼロであることと、界
磁鉄心３の円筒部３ｃなどが存在することにより、より
低磁気抵抗のディスク部３ｂおよびボス部３ａ側へ回
り、元に戻る短絡回路が形成される。このため、この第
３の磁束の流れ１９の発電への寄与は無視できる程度と
なる。

【００３２】また、第２の磁束の流れ１８は、界磁電流
の変化に影響を受けることなく、上述した界磁電流が流
れているときと同様に、界磁逆バイアス用の永久磁石１
２のＮ極より出た磁束は、第１インダクタ積層鉄心８を
通り、電機子１を経て、第２インダクタ積層鉄心９に戻
り、元の永久磁石１２のＳ極に戻る。この残留磁束によ
り、界磁電流をゼロとしても発電はゼロにできないが、
界磁電流調整器３０によって制御するＨブリッジ回路３
２を用いて界磁電流を逆方向に流すことにより、電機子
１への鎖交磁束の方向という視点でみると、第１の磁束
の流れ１７は、第２の磁束の流れ１８と逆方向となるの
で、発電電圧を消滅させて発電量をゼロにすることがで
きる。

【００３３】次に、本発明の第１の特徴となる永久磁石
による界磁磁束の急速な消滅の動作について説明する。
上述したように、永久磁石によって発生する磁束を、発
電を行う界磁磁束の一部として利用しているということ
は、界磁巻線４の通電によって発生する磁束はその分だ
け少なくなっているということである。したがって、界
磁巻線４の起磁力が消滅すると、磁束が少ない分電機子
磁束も速く消滅する。また、第１インダクタ積層鉄心
８、第２インダクタ積層鉄心９に収納された永久磁石１
０、１１によって、界磁巻線４の起磁力に対して逆方向
の起磁力をかけている。このため、界磁起磁力が消滅す
ると、直ちに、流れていた磁石磁束はディスク部３ｂ内
の磁束と逆方向に界磁鉄心３内を逆流する作用をし、そ
れ以前に流れていた界磁鉄心３から電機子１に向かって
いた磁束の消滅を早くすることができる。また、このよ
うにして第１インダクタ積層鉄心８および第２インダク
タ積層鉄心９では、内蔵された永久磁石１０、１１の磁
束が流れるだけの低飽和傾向となるので、永久磁石１
０、１１によって発生する磁束は、これらのインダクタ
積層鉄心８、９内で漏れる量が多くなり、電機子反作用
に打ち勝ってまで電機子１を貫こうとしなくなる。すな
わち、この部分から電機子１側に行く磁束も少なくな
る。このようにして、界磁電流が低下すると、界磁の全
体について電機子１に与える磁束を急速に低減すること
ができる。

【００３４】次に、本発明の第２の特徴となる界磁ロー
タのインダクタンスの低減について説明する。界磁ロー
タのインダクタンスは、その磁気回路の磁気抵抗に反比
例する。空気に近くきわめて高い透磁率を有する永久磁
石１０、１１が磁気回路に直列に入っているので、磁気
抵抗が大きくなってインダクタンスは小さくなる。さら
に、本実施形態の車両用交流発電機は、通常の車両用交
流発電機と異なり、ブラシレス構造、すなわち磁気回路
に直列に入ったエアギャップが１磁極対ループについて
従来構造の２箇所から４箇所に増加している。このた
め、磁気抵抗が大幅に増え、インダクタンスが低下して
いる。さらに、界磁ロータは、電機子１と向き合う磁極
の大部分が積層体（第１インダクタ積層鉄心８、第２イ
ンダクタ積層鉄心９）となっているため、磁束が変化し
たときに内部に磁気誘導による渦電流とそれによる自己
磁束保持の作用が生じにくくなっている。すなわち、界
磁のインダクタンスを小さくすることにより、動的に磁
束慣性を少なくして界磁ロータの動特性を良くすること
ができる。

【００３５】このように、本実施形態の車両用交流発電
機では、発電量の調整を行うことができるとともに、界
磁磁束を急速に消滅させることができる。また、界磁の
インダクタンスを小さくし、永久磁石の追加による高性
能化で相対的に小型ロータを採用することができること
から、界磁の電気的応答性と機械的応答性を改善するこ
とができる。また、電機子と対向する第１インダクタ積
層鉄心８および第２インダクタ積層鉄心９は積層体であ
るため、渦電流の発生による鉄損を少なくすることがで
き、しかも脈動を含む磁束の通りがよいことも、ロータ
の小型化に寄与していることはいうまでもない。

【００３６】実際に、電機子１の外径が１２８ｍｍで、
定格電圧１４Ｖ、定格電流１５０Ａの車両用交流発電機
を組み立てて確かめたところ、従来の界磁時定数が１８
０ｍｓであったのに対し、本実施形態の車両用交流発電
機では約１／２０の１０ｍｓにすることができた。ま
た、機械的時定数と比例関係にある慣性は、従来構造の
２８ｋｇｃｍ²に対し、本実施形態の車両用交流発電機
では１／２以下の１２ｋｇｃｍ²にすることができた。
また、このように小さい界磁時定数および機械時定数な
がら、出力電圧が１４Ｖのときに出力電流が１８０Ａと
なって、約２０％の出力向上を実現できた。さらに、発
電効率では、従来構造では最高７０％であったのに対
し、本実施形態の車両用交流発電機では、約８％上昇し
て７８％に改善することができた。

【００３７】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。図６は、変形例の車両用交流発電
機の部分的な構成を示す断面図である。この車両用交流
発電機では、界磁巻線４とロータ磁極積層体７の間に、
ディスク部３ｂ間および円筒部３ｃ間の漏れ磁束を防止
する方向に着磁した固定磁石２０が配置されている。ま
た、第１インダクタ積層鉄心８と第２インダクタ積層鉄
心９の間には、通気ファンとなる開口部を有する環状の
アルミセパレータ２１が備わっている。これにより、デ
ィスク部３ｂ間における磁束の漏れを防止することがで
きるとともに、この永久磁石２０の磁束を界磁磁束とし
て加算して電機子１に供給することできるため、その分
だけ界磁ロータを小型化することができる。特に、上述
した実施形態のように、永久磁石１２を回転部に装着す
るのではなく、固定部に配置することができるため、エ
アギャップでの起磁力ロスも生じない。さらに、永久磁
石の遠心力対策のためのスペースと関連部品の確保の必
要性や永久磁石自体の慣性増加などの数々の欠点を回避
することができ、永久磁石による高性能化、低慣性化効
果を高めることができるという格別な効果がある。

【００３８】図７および図８は、さらに他の変形例を示
す図である。上述した実施形態では第１インダクタ積層
鉄心８と第２インダクタ積層鉄心９とを、図４に示すよ
うにπ／６の位相差を与えて配置したが、図７に示すよ
うに位相差がないように配置してもよい。また、上述し
た実施形態では第１インダクタ積層鉄心８と第２インダ
クタ積層鉄心９に図２、図３に示すようなバリヤスリッ
ト８ａ、９ａを設けているが、図８に示すようにこれら
のバリヤスリットを設けない磁極構成方法を採用しても
よい。特に、回転機をインバータを用いて駆動する場合
には電流ベクトル制御が可能であり、この場合にはスリ
ットを設けない方がいわゆるｑ軸磁束が増加するため、
逆突極特性によるリラクタンストルクによる電動力や発
電力をより高めることができるという効果がある。

【００３９】なお、上述した実施形態では、界磁鉄心３
や界磁巻線４を固定しているが、これらを回転軸５に一
体固設した回転子を用いるようにしてもよい。この場合
には、効果の程度は少なくなるが、永久磁石を用いるこ
とによる効果は得られるため、従来構造の車両用交流発
電機よりも有利となる。

【００４０】また、上述した実施形態では、第１および
第２インダクタ積層鉄心８、９に永久磁石１０、１１を
完全に埋没させているが、第１および第２インダクタ積
層鉄心８、９のそれぞれの端部にオープンスロットを設
けて、永久磁石１０、１１を楔形状効果や接着などで固
定するようにしてもよい。

【００４１】また、上述した実施形態では、第１および
第２インダクタ積層鉄心８、９を用いているが、これら
の代わりに塊状体の鉄心を用いるようにしてもよい。ま
た、各部の鉄心やエアギャップの仕様、電機子仕様、そ
れら組み合わせや永久磁石の特性やその態様の細部など
は、適宜変更することができ、また、相互に関連する各
部の設計要素同士や、目標値との関係で態様を適宜変え
て本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の車両用交流発電機の部分的な構成
を示す断面図である。

【図２】図１に示したＩＩ−ＩＩ線断面の部分的な展開
図である。

【図３】図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の部分的な
展開図である。

【図４】界磁ロータの側面の展開図である。

【図５】本実施形態の車両用交流発電機の回路図であ
る。

【図６】変形例の車両用交流発電機の部分的な構成を示
す断面図である。

【図７】他の変形例の界磁ロータの側面の展開図であ
る。

【図８】他の変形例を界磁ロータの縦断面図を示す図７
のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【符号の説明】

１電機子２ハウジング３界磁鉄心３ａボス部３ｂディスク部３ｃ円筒部４界磁巻線５回転軸６ロータホルダ７ロータ磁極積層体８第１インダクタ積層鉄心９第２インダクタ積層鉄心１０、１１、１２、２０永久磁石２１アルミセパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多相巻線を有する電機子と、界磁鉄心を
構成するディスク部およびボス部と、前記ボス部に巻回
された界磁巻線と、前記界磁鉄心と前記電機子との間に
配置されて回転軸とともに回転自在に取り付けられたロ
ータ磁極体とを備え、前記ロータ磁極体は、軸方向に沿って第１インダクタ鉄
心と第２インダクタ鉄心にほぼ２分されており、前記第１インダクタ鉄心および前記第２インダクタ鉄心
のそれぞれは、前記電機子の電気角に関して周期２πの
ピッチで径方向に着磁した第１の永久磁石を収納し、こ
の第１の永久磁石の着磁の向きは前記界磁巻線の起磁力
に対向する方向であることを特徴とする回転電機。
【請求項２】多相巻線を有する電機子と、界磁鉄心を
構成するディスク部およびボス部と、前記ボス部に巻回
された界磁巻線と、前記界磁鉄心と前記電機子との間に
配置されて回転軸とともに回転自在に取り付けられたロ
ータ磁極体とを備え、前記ロータ磁極体は、軸方向に沿って第１インダクタ鉄
心と第２インダクタ鉄心にほぼ２分されており、前記第１インダクタ鉄心および前記第２インダクタ鉄心
のそれぞれは、前記電機子の電気角に関して周期２πの
ピッチで、径方向に沿って形成された複数のスリット
と、これらのスリットの間に形成されて第１の永久磁石
を収納するスロットとを有し、前記第１の永久磁石は、前記界磁巻線の起磁力に対抗す
る向きであって径方向に着磁されていることを特徴とす
る回転電機。
【請求項３】請求項２において、前記ディスク部の一部はハウジングに固定されてブラシ
レス磁気回路が形成されており、前記スロットは、前記第１インダクタ鉄心あるいは前記
第２インダクタ鉄心の径方向に沿って前記電機子側に偏
って配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記界磁鉄心は、前記ディスク部の外径面に、前記ディ
スク部の軸方向肉厚よりも軸方向に長い円筒部を備える
ことを特徴とする回転電機。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記第１インダクタ鉄心と前記第２インダクタ鉄心の間
に、前記界磁巻線の起磁力と対向する向きに着磁した第
２の永久磁石を配置することを特徴とする回転電機。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記界磁巻線と前記ロータ磁極体の間に、前記ディスク
部間の漏れ磁束を減じる方向に着磁した第３の永久磁石
を配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記界磁巻線の通電方向を可変に設定する制御手段をさ
らに備えることを特徴とする回転電機。