JP2005341739A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の車両用交流発電機よりも磁気騒音をさらに低減できる車両用交流発電機を提供する。
【解決手段】
上記課題は、車両用交流発電機において、回転子４の磁極数（正の整数）と、固定子鉄心２に設けられたスロット２ｃの個数（正の整数）とから決定されるトルクリップルの次数が、スロット２ｃの個数よりも大きくなるようにすることにより、解決できる。また、整流リップルの次数とトルクリップルの次数とスロット２ｃの個数とを異ならせ、整流リップルの次数，スロット２ｃの個数，トルクリップルの次数の順に大きくすることにより、さらに磁気騒音を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関によって駆動されて発電し、車載電気負荷や車載電源に電力を供給する車両用交流発電機に関する。

車両用交流発電機としては、例えば特許文献１に記載されたものが従来より知られている。特許文献１には、磁極数が１６極、スロット数が９６個のものであって、固定子巻線を、回転子のＮＳ磁極ピッチに対応して離間する複数の第１スロット群に収容された電気導体を電気的に直列接続して構成した第１の３相相巻線と、第１スロット群に隣接する複数の第２スロット群に収容された電気導体を電気的に直列接続して構成した第２の３相巻線から構成した車両用交流発電機が記載されている。

特開平１１−１５５２７０号公報

従来の車両交流発電機は、磁極数が１６極で、固定子巻線を２つの３相巻線から構成しているので、発電電力を整流器によって整流したときの整流リップルの次数を、磁極数が１２極で、固定子巻線を１つの３相巻線から構成した車両用交流発電機のものよりも大きくでき、磁極数が１２極で、固定子巻線を１つの３相巻線から構成した車両用交流発電機よりも磁気騒音を低減できる。

しかしながら、最近では、低騒音化によって車両の高級感をさらに向上するために、従来の車両用交流発電機よりもさらに磁気騒音を低減できる車両用交流回転電機の出現が望まれている。

本発明は、従来の車両用交流発電機よりも磁気騒音をさらに低減できる車両用交流発電機を提供する。

本発明の基本的な特徴は、回転子の磁極数（正の整数）と、固定子鉄心に設けられたスロットの個数（正の整数）とから決定されるトルクリップルの次数が、スロットの個数よりも大きくなるようにしたことにある。

本発明によれば、トルクリップルの次数が、スロットの個数よりも大きいので、従来の車両用交流発電機よりも磁気騒音をさらに低減できる。

本発明の最も代表的な最良の実施形態は次の通りである。

すなわち固定子と、該固定子に空隙を介して対向配置された回転子とを有し、前記固定子は、複数のスロットが形成された固定子鉄心と、該固定子鉄心に組み込まれた固定子巻線とを備えており、前記複数のスロットのそれぞれには複数の導体が収納されており、前記固定子巻線は、電気的に独立した複数の多相巻線から構成されており、前記複数の多相巻線のそれぞれは、対応する複数の相巻線が電気的に接続されることによって構成されており、前記複数の相巻線は、対応する複数の前記導体が電気的に接続されることによって構成されており、前記回転子は複数の磁極を備えており、前記複数の磁極は回転方向に極性が交互に異なるように配置されており、前記磁極の数（正の整数）と前記スロットの数（正の整数）との最小公倍数で決定されるトルクリプルの次数は前記スロットの数よりも大きい車両用交流発電機にある。

本発明の第１実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。図１乃至図３は本実施例の車両用交流発電機の構成を示す。車両用交流発電機１００は自動車に搭載されて自動車用電源システムを構成し、内燃機関（エンジン）によって駆動されて発電し、車載電源であるバッテリ４０や電気負荷５０に電力を供給する。

図において１は固定子である。固定子１は、固定子鉄心２と、これに装着された固定子巻線３とを有する。固定子鉄心２は、薄い鋼板（例えば珪素鋼板）を打ち抜いて得られた円環状の鉄心板が複数積層されて形成された円筒状の積層鉄心である。積層鉄心の軸方向両端部に積層された鉄心板の厚みは、軸方向中央部分に積層された鉄心板の厚みよりも厚い。固定子鉄心２の外周部にはコアバック（ヨーク）２ａが形成されている。コアバック２ａは、周方向に連続して形成された円筒状の鉄心部分であり、外周表面が外部に露出するように、軸方向両側からフロントブラケット９とリアブラケット１０によって挟持されている。これにより、固定子１はブラケットの内側に支持される。

固定子鉄心２の内周部であるコアバック２ａの内周側には複数のティース２ｂが形成されている。ティース２ｂは、コアバック２ａの内周面から径方向中心側に突出するように形成された歯状の鉄心部分であって、コアバック２ａの内周面に沿って軸方向に連続して形成されており、コアバック２ａの内周面に沿って周方向に所定の間隔をもって複数配置されている。隣接するティース２ｂ間にはティース２ｂと同じ数だけスロット２ｃが形成されている。スロット２ｃは、固定子巻線３を構成する巻線導体３４が収納される空間部分であって、ティース部２ｂと同様に軸方向に連続して形成されており、周方向に所定の間隔をもって複数配置されている。また、スロット２ｃは、コアバック２ａ側とは反対側が開口し、軸方向両端も開口している。

スロット２ｃのそれぞれには、固定子巻線３を構成する複数の巻線導体３４が収納されている。巻線導体３４のそれぞれは平角線から形成されたものであり、固定子鉄心２の軸方向両端から外方に突出し、所定の結線が得られるように他の巻線導体３４と溶接などによって接合され、他の巻線導体３４と電気的に接続されている。尚、固定子巻線３の詳細な構成については図面を用いて後述する。

固定子１の内周側には、空隙を介して対向配置された回転子４が回転可能に設けられている。回転子４の中心軸上には回転軸７が配置されている。回転軸７は、フロントブラケット９の中心部分に設けられた軸受１２によって軸方向一端側が、リアブラッケット１０の中心部分に設けられた軸受１３によって軸方向他端側がそれぞれ回転可能に支持されている。

固定子１の内周側と対向する回転軸７の部位には回転子鉄心５が嵌合されている。回転子鉄心５は、対をなす爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向するように設けられたものである。爪状磁極鉄心５ａ，５ｂのそれぞれには複数の爪状磁極が設けられている。ここで、爪状磁極は、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂの円筒状部分から径方向遠心側に延びて爪状磁極鉄心５ａ，５ｂの対向方向に直角に折れ曲がった部分である。爪状磁極の先端部分の外周表面は三角形状或いは台形状になっており、固定子鉄心２と対向している。爪状磁極鉄心５ａ，５ｂのそれぞれに設けられた爪状磁極は回転方向に所定の間隔をもって配置されていると共に、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向するように設けられた場合、対向する爪状磁極鉄心の爪状磁極間に配置されている。爪状磁極鉄心５ａはＮ極とＳ極のいずれか一方の磁極を形成している。爪状磁極鉄心５ｂはＮ極とＳ極のいずれか他方の磁極を形成している。爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向して回転軸７上に設けられることにより、回転子４には、回転方向に極性が交互に異なるように、すなわちＮ極とＳ極とが交互になるように複数の磁極が形成される。

爪状磁極の先端部の内周側と対向する爪状磁極鉄心５ａ，５ｂの円筒状部分の外周面上には界磁巻線６が装着されている。

回転軸７の軸方向一端部（フロントブラケット９側端部）は軸受１２よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸７の軸方向一端部の軸受１２よりもさらに軸方向外側に延びた部分の先端部分にはプーリ８が設けられている。プーリ８はベルト（図示省略）を介して内燃機関のプーリに接続されている。これにより、内燃機関の回転駆動力はベルトを介してプーリ８に伝達される。回転子４は、ベルトを介して伝達された内燃機関の回転駆動力によって回転する。

回転軸７の軸方向他端部（リアブラケット１０側端部）は軸受１３よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸７の軸方向他端部の軸受１３よりもさらに軸方向外側に延びた部分の外周表面にはスリップリング１８が設けられている。スリップリング１８には界磁巻線６が電気的に接続されている。スリップリング１８の外周表面にはブラシ１７が摺動接触している。ブラシ１７は、界磁巻線６に供給される界磁電力を、回転しているスリップリング１８に供給するものである。これにより、界磁電流供給源（バッテリ４０或いは自己発電によって得られた電力）から供給された界磁電力がブラシ１７及びスリップリング１８を介して界磁巻線６に供給される。

爪状磁極鉄心５ａの軸方向一端部（フロントブラケット９側端部）にはフロントファン１４が取り付けられている。爪状磁極鉄心５ｂの軸方向他端部（リアブラケット１０側端部）にはリアファン１５が取り付けられている。フロントファン１４及びリアファン１５は回転子４の回転と共に回転し、冷却媒体である外気を機外から機内に導入して機内を循環させると共に、冷却し終えた外気を機内から機外へ排出する。フロントブラケット９及びリアブラケット１０には、外気を機外から機内に導入及び外気を機内から機外に排出するための貫通孔が複数設けられている。

リアブラケット１０の側面の一方側（フロントブラケット９側とは反対側の側面）はリアカバー１１によって覆われている。これにより、リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間には空間が形成されている。リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間に形成された空間には、ブラシ１７を保持するブラシホルダ，ＩＣレギュレータ（図示省略）及び整流器１９が配置されている。リアカバー１１には複数の貫通孔が設けられている。リアカバー１１に設けられた複数の貫通孔は、リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間に形成された空間に機外から外気を導入するためのものである。

整流器１９は、固定子巻線３で発生した交流電力を全波整流して直流電力を出力するものであり、整流素子である６個のダイオードから構成された３相のブリッジ回路を構成している。本実施例の整流器１９は２つのブリッジ回路を構成しているので、１２個のダイオードを備えている。これは、後述するように、電気的に独立した２組の３相巻線で固定子巻線３が構成されているからである。整流器１９のブリッジ回路のそれぞれには、対応する３相巻線の各相巻線が電気的に接続されている。整流器１９の直流出力端子の正極側はターミナル１６と電気的に接続されている。ターミナル１６はバッテリ４０及び電気負荷５０の正極側と電気的に接続されている。整流器１９の直流出力端子の負極側はバッテリ４０及び電気負荷５０の負極側と共に自動車のボディーアースに電気的に接続されている。整流器１９によって得られた直流電力はターミナル１６を介してバッテリ４０及び電気負荷５０に供給される。

ＩＣレギュレータ（図示せず）は、ターミナル１６の端子電圧が常に一定電圧となるように、界磁電流供給源（バッテリ４０或いは自己発電によって得られた電力）から界磁巻線６に供給される界磁電力を制御するものである。

ＩＣレギュレータ（図示省略）によって制御された界磁電力がブラシ１７及びスリップリング１８を介して界磁巻線６に供給され、界磁巻線６に界磁電流が流れると、界磁巻線６は磁束を発生する。界磁巻線６に磁束が発生すると、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂの一方がＮ極の磁極、他方がＳ極の磁極になり、界磁巻線６に発生した磁束を、Ｎ極の磁極を形成する爪状磁極から空隙を介して固定子鉄心２に流し、固定子鉄心２から空隙を介して、Ｓ極の磁極を形成する爪状磁極に戻す磁気回路が形成される。そして、ベルトを介して伝達された内燃機関の回転駆動力によって回転子４が回転すると、磁気回路によって固定子鉄心２に流れた磁束が固定子巻線３の各相巻線と鎖交する。これにより、固定子巻線３には電圧が誘起され、３相の交流電力が発生する。固定子巻線３で発生した３相の交流電力は整流器１９によって全波整流されて直流電力に変換され、ターミナル１６を介してバッテリ４０及び電気負荷５０に供給される。この時、ターミナル１６の端子電圧はＩＣレギュレータ（図示省略）の界磁制御によって約１４.３Ｖ 程度の一定電圧になるように、制御されている。

近年、車両用交流発電機には、電気負荷の増加に伴う高出力化，高効率化，車室内の静粛性向上による低騒音化が要求されている。高効率化を図るためには各種損失を低減すればよい。特に損失の大きい銅損を低減することが好ましい。

そこで、本実施例では、固定子巻線３を構成する巻線導体３４をこれまでの丸線から平角線に変更し、スロット２ｃに対する巻線導体３４の占める割合、すなわち占積率を向上させている。

ところで、車両用交流発電機においては所望の発電特性が得られるように設計する必要がある。すなわち車両用交流発電機は、内燃機関のアイドル回転数に相当する回転数ｎ１のとき発電電流Ｉ１を出力し、内燃機関の通常走行回転数に相当する回転数ｎ２のとき発電電流Ｉ２を出力するような発電特性を満足させる必要がある。

ここで、回転子の磁極数を１２極、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を５として上記２つのポイントを満足させようとする場合、固定子巻線を構成する巻線導体を丸線から平角線に変更すると、１個のスロットに５本（５ターン）の巻線導体を収納することになる。しかし、平角線の場合、周期性の問題があるので、１個のスロットに収納される巻線導体の本数を偶数にする必要がある。このため、回転子の磁極数を１２極として巻線導体３４に平角線を用いる場合には、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を４又は６にする必要がある。

しかし、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が４の場合、内燃機関のアイドル回転数に相当する回転数ｎ１のときの発電電流Ｉ１は低下する。これは磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数の減少によって誘起電圧が低下するためである。また、内燃機関の通常走行回転数に相当する回転数ｎ２のときの発電電流Ｉ２は増加する。これは磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数の減少によって巻線のインダクタンスが低下するためである。これに対して磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が６の場合は、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が４の場合とは逆の特性を示す。従って、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が４又は６では要求値を満足できない。

この一解決手段としては、回転子の磁極数を１２極から１６極に増加させることが考えられる。回転子の磁極数を１６極として１２極と同じ回転数で回転させた場合、基本波の周波数は１.３３倍(＝１６極／１２極）になる。すなわち回転子を５０００ｒ／min で回転させた場合、回転子の磁極数が１２極の場合では基本周波数が５００Ｈｚとなるのに対し、１６極の場合では１.３３倍 の６６６Ｈｚになる。従って、回転子の磁極数を１６極とした場合では周波数が高くなった分、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を減らせる。すなわち回転子の磁極の極数が１２極の場合では、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が５であったのに対し、１６極の場合では、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を３.７５（＝５ターン／１.３３倍）にできる。実際には整数で決定されるので、回転子の磁極数が１６極の場合では、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数は４になる。

ところが、回転子の磁極数を１６極にすると鉄損が増加する。鉄損は一般的に渦電流損失とヒステリシス損失との総和で求められる。渦電流損失は、固定子鉄心を構成する鉄心板の板厚に大きく影響するので、鉄心板に薄い板を用いれば低減可能である。しかし、ヒステリシス損は周波数に比例して増加する。従って、回転子の磁極数が増加することで鉄損が増加する。鉄損の増加は効率の低下となる。このため、回転子の磁極数を１２極から１６極に変更することは効率の低下を招く。

そこで、本実施例では、回転子４の磁極数を１２、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を５、固定子巻線３の相数を３とし、平角線からなる巻線導体３４で固定子巻線３を構成している。また、１個のスロット２ｃにおける巻線導体３４（平角線）の数を偶数としなければならないことから、回転子４の磁極数、スロット２ｃの個数及び固定子巻線３の相数から決定される毎極毎相スロット数、すなわち磁極１極当たりの固定子巻線３の１相分の巻線導体３４が配置されるスロット数を２.５ としている。そして、上記関係からスロット２ｃの個数を９０としている。これにより、本実施例では、車両用交流発電機の高効率化及び低騒音化を図っている。また、本実施例では、固定子巻線３を２つの電気的に独立した３相巻線（スター結線）から構成し、車両用交流発電機の高出力化を図っている。

また、車両用交流発電機の高効率化は、回転子４に設けられたフロントファン１４及びリアファン１５の径並びにファンブレードの高さを抑え、風損を低減することでも達成できる。

さらに、車両用交流発電機の高効率化は、整流器１９の整流素子としてＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチッグ素子を採用してＭＯＳ整流を行い、ダイオード損を低減することでも達成できる。

次に、図１に基づいて固定子巻線３の構成を詳細に説明する。前述したように固定子鉄心２には９０個のスロット２ｃが形成され、それぞれに巻線導体３４が４本収納されている。本実施例の固定子巻線３は、電気的に独立した２つの３相巻線、すなわち第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２から構成されている。このため、第１の３相巻線３１の出力は整流器１９の１つの３相ブリッジ回路によって整流され、第２の３相巻線３２の出力は整流器１９のもう１つの３相ブリッジ回路よって整流されている。３相ブリッジ回路のそれぞれの出力は合成され、バッテリ４０及び電気負荷５０に供給されるようになっている。

第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２はそれぞれ３つの相巻線によって構成されている。すなわち第１の３相巻線３１はＵ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ及びＷ１相巻線３１Ｗによって構成されている。第２の３相巻線３２はＵ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗによって構成されている。前述したように各相巻線は、回転子４の磁極１極当たり５本の巻線導体３４によって構成されている。また、毎極毎相スロット数が２.５ である。このため、各相巻線を構成する５本の巻線導体３４は、隣接する２つのスロット２ｃに渡って連続して配置されている。また、各相巻線を構成する巻線導体３４は回転子４の各磁極に対応して配置されている。このため、各相巻線を構成する巻線導体３４は複数のスロット２ｃを跨ぎ、次の隣接する２つのスロット２ｃに渡って連続して配置されている。本実施例では、このような巻線導体３４の配置が回転子４の磁極に対応して１２回繰り返されると共に、このように配置された巻線導体３４が電気的に接続され各相巻線が構成されている。

Ｕ１相巻線３１Ｕは、隣接する２つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ１＋相巻線導体群３１Ｕ＋（Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋の巻線導体３４）と、隣接する２つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ１−相巻線導体群３１Ｕ−（Ｕ１１−〜Ｕ１５−の巻線導体３４）とが、回転子４の磁極に対応するように、スロット２ｃのいくつかを跨いで交互に配置され、各巻線導体３４が電気的に直列に接続されることによって構成されている。

具体的には第１スロット（スロット２ｃの開口部近傍に付けたスロット番号（１）のスロット２ｃを指す）にはＵ１１＋〜Ｕ１４＋が、第１スロットに隣接する第２スロットにはＵ１５＋がそれぞれ配置されている。第１スロットからスロット２ｃを６つ跨いだ第８スロット（第１スロットから７番目のスロット）にはＵ１２−，Ｕ１４−が、第８スロットに隣接し、第２スロットからスロット２ｃを６つ跨いだ第９スロット（第２スロットから７番目のスロット）にはＵ１１−，Ｕ１３−，Ｕ１５−がそれぞれ配置されている。第１６スロットには第１スロットと同様にＵ１１＋〜Ｕ１４＋が、第１６スロットに隣接する第１７スロットには第２スロットと同様にＵ１５＋がそれぞれ配置されている。第２３スロットには第８スロットと同様にＵ１２−，Ｕ１４−が、第２４スロットには第９スロットと同様にＵ１１−，Ｕ１３−，Ｕ１５−がそれぞれ配置されている。この後、上記配列パターンを回転子４の磁極に対応して繰り返すようになっている。

すなわち２つの隣接するスロット２ｃにＵ１１＋〜Ｕ１５＋が配置され、それらからスロット２ｃを６つ跨いだところにある２つの隣接するスロット２ｃにＵ１１−〜Ｕ１５−が配置され、それらからスロット２ｃを７つ跨いだところにある２つの隣接するスロット２ｃにＵ１１＋〜Ｕ１５＋が配置され、それらからスロット２ｃを６つ跨いだところにある２つの隣接するスロット２ｃにＵ１１−〜Ｕ１５−が配置され、・・・・・というように、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋の巻線導体３４とＵ１１−〜Ｕ１５−の巻線導体３４とが交互に配置されている。しかも、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋からＵ１１−〜Ｕ１５−に跨ぐ場合は７スロットピッチで、Ｕ１１−〜Ｕ１５−からＵ１１＋〜Ｕ１５＋に跨ぐ場合は８スロットピッチでそれぞれ行われている。つまり、回転子４の磁極２極（極性の異なるＮ極とＳ極の磁極一対）当たりにスロット２ｃが１５個配置されているということができる。言い換えれば、回転子の磁極ピッチ（極性の異なるＮ極とＳ極との間隔）が７.５ スロットであるということができる。

Ｕ１＋相巻線導体群３１Ｕ＋において、Ｕ１１＋の巻線導体３４は、対応するスロット内の最もコアバック２ａ側（１段目）に配置されている。Ｕ１２＋，Ｕ１５＋の巻線導体３４は、Ｕ１１＋の巻線導体３４の配置位置に対してスロット開口側（２段目）に配置されている。Ｕ１４＋の巻線導体３４は、対応するスロット内の最もスロット開口部側（４段目）に配置されている。Ｕ１３＋の巻線導体３４は、Ｕ１４＋の巻線導体３４の配置位置に対してコアバック２ａ側（３段目）に配置されている。

Ｕ１−相巻線導体群３１Ｕ−において、Ｕ１２−，Ｕ１５−の巻線導体３４は、対応するスロット内の最もコアバック２ａ側（１段目）に配置されている。Ｕ１１−の巻線導体３４は、Ｕ１５−の巻線導体３４の配置位置に対してスロット開口側（２段目）に配置されている。Ｕ１３−の巻線導体３４は、対応するスロット内の最もスロット開口部側（４段目）に配置されている。Ｕ１４−の巻線導体３４は、Ｕ１３−の巻線導体３４の配置位置に対してコアバック２ａ側（３段目）に配置されている。

このように、Ｕ１１＋の巻線導体３４がスロット２ｃの１段目に配置されると、これに接続されるＵ１１−の巻線導体３４はスロット２ｃの２段目に配置される。Ｕ１３＋の巻線導体３４がスロット２ｃの３段目に配置されると、これに接続されるＵ１３−の巻線導体３４はスロット２ｃの４段目に配置される。このような配置関係によれば、固定子鉄心２の軸方向端部においてなされる巻線導体３４間の接続を他の巻線導体３４間の接続に干渉されることなく行うことができる。従って、固定子巻線３のコイルエンドは規則正しい配列になり、冷却風が通り易くなる。

本実施例においては、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４が第１，第２，第８及び第９スロットに配置する場合について説明したが、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４は第１，第２，第８及び第９スロットから１５スロットおきに、上記配置構成と同様に配置されている。

また、本実施例においては、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成について説明したが、Ｖ１相巻線３１Ｖを構成する巻線導体３４（Ｖ１１＋〜Ｖ１５＋の巻線導体３４とＶ１１−〜Ｖ１５−の巻線導体３４）及びＷ１相巻線３１Ｗを構成する巻線導体（Ｗ１１＋〜Ｗ１５＋の巻線導体３４とＷ１１−〜Ｗ１５−の巻線導体３４）の配置構成も、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成と同様になっている。Ｖ１相巻線３１Ｖを構成する巻線導体３４は第６，第７，第１３及び第１４スロットから１５スロットおきに、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成と同様に配置されている。Ｗ１相巻線３１Ｗを構成する巻線導体３４は第３，第４，第１１及び第１２スロットから１５スロットおきに、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成と同様に配置されている。

Ｕ２相巻線３２Ｕは、隣接する２つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ２＋相巻線導体群３２Ｕ＋（Ｕ２１＋〜Ｕ２５＋の巻線導体３４）と、隣接する２つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ２−相巻線導体群３２Ｕ−（Ｕ２１−〜Ｕ２５−の巻線導体３４）とが、回転子４の磁極に対応するように、スロット２ｃのいくつかを跨いで交互に配置され、各巻線導体３４が電気的に直列に接続されることによって構成されている。

具体的には第２スロット（スロット２ｃの開口部近傍に付けたスロット番号（２）のスロット２ｃを指す）にはＵ２１＋〜Ｕ２３＋が、第１スロットに隣接する第２スロットにはＵ２４＋，Ｕ２５＋がそれぞれ配置されている。第２スロットからスロット２ｃを６つ跨いだ第９スロット（第２スロットから７番目のスロット）にはＵ２３−が、第９スロットに隣接し、第３スロットからスロット２ｃを６つ跨いだ第１０スロット（第３スロットから７番目のスロット）にはＵ２１−，Ｕ２２−，Ｕ２４−，Ｕ２５−がそれぞれ配置されている。第１７スロットには第２スロットと同様にＵ２１＋〜Ｕ２３＋が、第１７スロットに隣接する第１８スロットには第３スロットと同様にＵ２４＋，Ｕ２５＋がそれぞれ配置されている。第２４スロットには第９スロットと同様にＵ２３−が、第２５スロットには第１０スロットと同様にＵ２１−，Ｕ２２−，Ｕ２４−，Ｕ２５−がそれぞれ配置されている。この後、上記配列パターンを回転子４の磁極に対応して繰り返すようになっている。

すなわち２つの隣接するスロット２ｃにＵ２１＋〜Ｕ２５＋が配置され、それらからスロット２ｃを６つ跨いだところにある２つの隣接するスロット２ｃにＵ２１−〜Ｕ２５−が配置され、それらからスロット２ｃを７つ跨いだところにある２つの隣接するスロット２ｃにＵ２１＋〜Ｕ２５＋が配置され、それらからスロット２ｃを６つ跨いだところにある２つの隣接するスロット２ｃにＵ２１−〜Ｕ２５−が配置され、・・・・・というように、Ｕ２１＋〜Ｕ２５＋の巻線導体３４とＵ２１−〜Ｕ２５−の巻線導体３４とが交互に配置されている。しかも、Ｕ２１＋〜Ｕ２５＋からＵ１２−〜Ｕ２５−に跨ぐ場合は７スロットピッチで、Ｕ２１−〜Ｕ２５−からＵ２１＋〜Ｕ２５＋に跨ぐ場合は８スロットピッチでそれぞれ行われている。これからも、回転子４の磁極２極（極性の異なるＮ極とＳ極の磁極一対）当たりにスロット２ｃが１５個配置されているということができる。言い換えれば、回転子の磁極ピッチ（極性の異なるＮ極とＳ極との間隔）が７.５ スロットであるということができる。

Ｕ２＋相巻線導体群３２Ｕ＋において、Ｕ２１＋の巻線導体３４はスロット２ｃの１段目に、Ｕ２４＋の巻線導体３４はスロット２ｃの２段目に、Ｕ２２＋の巻線導体３４はスロット２ｃの３段目に、Ｕ２３＋，Ｕ２５＋の巻線導体３４はスロット２ｃの４段目にそれぞれ配置されている。

Ｕ２−相巻線導体群３２Ｕ−において、Ｕ２４−の巻線導体３４はスロット２ｃの１段目に、Ｕ２１−の巻線導体３４はスロット２ｃの２段目に、Ｕ２３−，Ｕ２５−の巻線導体３４はスロット２ｃの３段目に、Ｕ２２−の巻線導体３４はスロット２ｃの４段目にそれぞれ配置されている。

このように、Ｕ２１＋の巻線導体３４がスロット２ｃの１段目に配置されると、これに接続されるＵ２１−の巻線導体３４はスロット２ｃの２段目に配置される。Ｕ２２＋の巻線導体３４がスロット２ｃの３段目に配置されると、これに接続されるＵ２２−の巻線導体３４はスロット２ｃの４段目に配置される。このような配置関係によれば、固定子鉄心２の軸方向端部においてなされる巻線導体３４間の接続を他の巻線導体３４間の接続に干渉されることなく行うことができる。従って、固定子巻線３のコイルエンドは規則正しい配列になり、冷却風が通り易くなる。

本実施例においては、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４が第２，第３，第９及び第１０スロットに配置する場合について説明したが、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４は第２，第３，第９及び第１０スロットから１５スロットおきに、上記配置構成と同様に配置されている。

また、本実施例においては、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成について説明したが、Ｖ２相巻線３２Ｖを構成する巻線導体３４（Ｖ２１＋〜Ｖ２５＋の巻線導体３４とＶ２１−〜Ｖ２５−の巻線導体３４）及びＷ２相巻線３２Ｗを構成する巻線導体（Ｗ２１＋〜Ｗ２５＋の巻線導体３４とＷ２１−〜Ｗ２５−の巻線導体３４）の配置構成も、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成と同様になっている。Ｖ２相巻線３２Ｖを構成する巻線導体３４は第７，第８，第１４及び第１５スロットから１５スロットおきに、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成と同様に配置されている。Ｗ２相巻線３２Ｗを構成する巻線導体３４は第４，第５，第１２及び第１３スロットから１５スロットおきに、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４の配置構成と同様に配置されている。

尚、以上の説明で用いた符号を、例えばＵ１１＋，Ｕ１１−を例にとり説明すると、初めのＵ１は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４であることを示す。左から３番目の数字は、回転子４の磁極１極当たりにおけるＵ１相巻線３１Ｕの何本（何ターン）目の巻線導体３４であるかを示す（但し、巻線の組み込み順序を示すものではない）。例えば上記符号の数字は１であるから、上記符号の巻線導体３４は１本（１ターン）目であることを示す。左から４番目の記号は、どの方向の電流を流す巻線導体であるかを示すものである。ここで、記号＋は、スロット２ｃの手前からスロット２ｃの奥に向かって電流が流れる巻線導体３４を示す。記号−は、スロット２ｃの奥からスロット２ｃの手前に向かって電流が流れる巻線導体３４を示す。

また、本実施例では、図１において各巻線導体がどの相巻線を構成するものか明確になるように、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４を点線で囲んでいる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｖ２相巻線３２Ｖを構成する巻線導体３４は一点鎖線で囲んでいる。Ｗ１相巻線３１Ｗ，Ｗ２相巻線３２Ｗを構成する巻線導体３４は二点鎖線で囲んでいる。

図２に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１ＷはＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。これにより、第１の３相巻線３１が構成されている。尚、図２に示す結線図では各相巻線の＋相側を示し、各相巻線の−相側は省略している。Ｕ１相巻線３１Ｕを基準とすると、Ｖ１相巻線３１ＶはＵ１相巻線３１Ｕに対して電気角で１２０°ずれて接続されている。すなわちスロット２ｃの数が９０で、１スロットピッチの電気角が２４°（＝６×３６０／９０）で、Ｖ１相巻線３１ＶがＵ１相巻線３１Ｕに対して５スロットピッチずれて配置されていることから、Ｖ１相巻線３１ＶはＵ１相巻線３１Ｕに対して電気角で１２０°ずれて接続されている。Ｗ１相巻線３１ＷはＶ１相巻線３１Ｖに対して電気角で１２０°ずれて接続されている（Ｖ１相巻線３１Ｖに対して５スロットピッチずれて配置されている）。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２ＷもＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。これにより、第２の３相巻線３２が構成されている。各相巻線は電気角で１２０°ずつずれて接続されている。

Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻線図的にＵ１１＋〜Ｕ１５＋の巻線が電気的に直列に接続されて構成されている。Ｕ１１＋の巻線を基準とすると、Ｕ１２＋，Ｕ１３＋，Ｕ１４＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気的に同相（電気的なずれ（位相）が０）である。これはＵ１２＋〜Ｕ１４＋の巻線導体３４が、Ｕ１１＋の巻線導体３４と同じスロット２ｃ（図１に示す第１スロット）に配置されているからである。Ｕ１５＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で２４°ずれている。これは、Ｕ１１＋の巻線導体３４が配置されたスロット２ｃに隣接するスロット２ｃ（図１に示す第２スロット）にＵ１５＋の巻線導体３４が配置されているからである。尚、Ｕ１２−，Ｕ１４−の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で１６８°ずれている。Ｕ１１−，Ｕ１３−，Ｕ１５−の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で１９２°ずれている。このようは接続関係は、Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗにおいても同様になっている。

一方、Ｕ２相巻線３２Ｕは、巻線図的にＵ２１＋〜Ｕ２５＋の巻線が電気的に直列に接続されて構成されている。Ｕ２１＋の巻線を基準とすると、Ｕ２２＋，Ｕ２３＋の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気的に同相である。これはＵ２２＋，Ｕ２３＋の巻線導体３４が、Ｕ２１＋の巻線導体３４と同じスロット２ｃ（図１に示す第２スロット）に配置されているからである。Ｕ２４＋，Ｕ２５＋の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気角で２４°ずれている。これは、Ｕ２１＋の巻線導体３４が配置されたスロット２ｃに隣接するスロット２ｃ（図１に示す第３スロット）にＵ２４＋，Ｕ２５＋の巻線導体３４が配置されているからである。尚、Ｕ２３−の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気角で１６８°ずれている。Ｕ２１−，Ｕ２２−，Ｕ２４−，Ｕ２５−の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気角で１９２°ずれている。このような接続関係は、Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗにおいても同様になっている。

Ｕ１相巻線３１ＵとＵ２相巻線３２Ｕは電気的に位相がずれている。これは、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４（Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋の巻線導体３４）が第１及び第２スロットに配置され、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４（Ｕ２１＋〜Ｕ２５＋の巻線導体３４）が第２及び第３スロットに配置されているからである。従って、Ｕ１１＋の巻線を基準とすると、Ｕ２１＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で２４° ずれている。ここで、Ｕ１相巻線３１Ｕの位相の中心は電気角で４.８° 、Ｕ２相巻線３２Ｕの位相の中心は電気角で３３.６° である。従って、Ｕ１相巻線３１Ｕの位相中心とＵ２相巻線３２Ｕの位相中心との電気的な位相差は２８.８° である。このような関係は、
Ｖ１相巻線３１ＶとＶ２相巻線３２Ｖとの間、Ｗ１相巻線３１ＷとＷ２相巻線３２Ｗとの間でも同様になっている。

次に、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方について説明する。

Ｕ１相巻線３１Ｕの組み込み順序は次の通りである。巻始めから始まり、
第１スロットの４段目（Ｕ１４＋）→第８スロットの３段目（Ｕ１４−）→…
→第１スロットの２段目（Ｕ１２＋）→第８スロットの１段目（Ｕ１２−）→…
→第２スロットの２段目（Ｕ１５＋）→第９スロットの１段目（Ｕ１５−）→…
というように順次に組み込まれる。そして、接続線を介して組み込み方向が反転され、
第９スロットの４段目（Ｕ１３−）→第１スロットの３段目（Ｕ１３＋）→…
→第９スロットの２段目（Ｕ１１−）→第１スロットの１段目（Ｕ１１＋）
というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）で終了する。Ｖ１相巻線３１Ｖ及びＷ１相巻線３１Ｗにおいても、スロット２ｃの位置は異なるものの、組み込み順序はＵ１相巻線３１Ｕと同様になっている。

Ｕ２相巻線３２Ｕの組み込み順序は次の通りである。巻始めから始まり、
第３スロットの４段目（Ｕ２５＋）→第１０スロットの３段目（Ｕ２５−）→…
→第３スロットの２段目（Ｕ２４＋）→第１０スロットの１段目（Ｕ２４−）→…
→第２スロットの４段目（Ｕ２３＋）→第９スロットの３段目（Ｕ２３−）→…
というように順次に組み込まれる。そして、接続線を介して組み込み方向が反転され、
第１０スロットの２段目（Ｕ２１−）→第２スロットの１段目（Ｕ２１＋）→…
→第１０スロットの４段目（Ｕ２２−）→第２スロットの３段目（Ｕ２２＋）
というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）で終了する。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗにおいても、スロット２ｃの位置は異なるものの、組み込み順序はＵ２相巻線３２Ｕと同様になっている。

実際の固定子巻線３の組み込み作業では、まず、１本の平角線を折り曲げてＵ字状或いはＶ字状の巻線導体３４を形成する。ここで、巻線導体３４は、２つのスロット２ｃに固定子鉄心２の軸方向一方側端部から挿入できるように、２本の直線部（スロット２ｃ内に収納される部分）の一方側端部（スロット２ｃへの挿入側であり、コイルエンド部の一方側）が開放されている。巻線導体３４の２本の直線部間には、２つのスロット２ｃに挿入された際に、固定子鉄心２の径方向（スロット２ｃの深さ方向）の配置位置が異なるように、段差が付けられている。

巻線導体３４を形成後、前述した巻線の組み込み順序にしたがって巻線導体３４を、固定子鉄心２の軸方向一方端側から、対応する２つのスロット２ｃに挿入する。この時、対応する２つのスロット２ｃに挿入された巻線導体３４は、スロット２ｃのいくつかを跨ぐように挿入される。この行程を巻線導体３４の数だけ繰り返す。

巻線導体３４を挿入後、固定子鉄心２の軸方向他方側端部から突出した巻線導体３４の端部（開放端側のコイルエンド部）をスロット２ｃの跨り方向とは反対の方向（外側）に折り曲げる。これを、巻線導体３４の数だけ繰り返す。

巻線導体３４を折り曲げた後、対応する巻線導体３４同士を接続する。接続にあたってはかしめ或いは溶接を用いる。

このように、本実施例では、固定子巻線３を、分布巻（いくつかのスロット２ｃを跨ぐように、巻線導体３４を２つのスロット２ｃに挿入する巻方）と波巻（巻線導体３４をスロット２ｃの跨り方向とは逆の方向に折り曲げ、同様に折り曲げられた他の巻線導体３４と接続する巻方）とを併用して構成している。

尚、巻線導体３４をスロット２ｃに挿入して折り曲げた時、固定子鉄心２の軸方向端部には巻線導体３４の折り曲げによる応力が作用する。しかし、本実施例では、固定子鉄心２の軸方向両端部の鋼板の板厚が他の鋼板よりも厚いので、固定子鉄心２の軸方向両端部の強度が大きい。従って。本実施例では、巻線導体３４の折り曲げの応力による珪素鋼板の変形を抑制することができる。

第１の３相巻線３１の出力は整流器１９の３相ブリッジ回路の一方で、第２の３相巻線３２の出力は整流器１９の３相ブリッジ回路の他方でそれぞれ整流され、バッテリ４０や電気負荷５０に共に供給される。

第１の３相巻線３１と第２の３相巻線の出力電流は、スロット２ｃに収納された巻線導体３４の配置位置で変化する。これは、巻線導体３４のコアバック２ａに対する距離に起因する。すなわちコアバック２ａ側に配置された巻線導体３４は、コアバック２ａに対する距離が短いので、その分、磁気抵抗が小さくなり、インダクタンスが大きくなる。スロット開口部側に配置された巻線導体３４は、コアバック２ａに対する距離が長いので、その分、磁気抵抗が大きくなり、インダクタンスが小さくなる。従って、巻線導体３４の配置によっては、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線のインダクタスが偏り、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線の出力電流が偏る。

そこで、本実施例では、前述したように、各相巻線を構成する巻線導体３４がスロット２ｃのコアバック２ａ側とスロット開口部側に渡って配置されるように、巻線導体３４を配置し、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線の出力電流の偏りが小さくなるようにしている。

以上説明した本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨いで配置された各相巻線の複数の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、固定子巻線３の起磁力分布（ステップ状の波形）を滑らかにできる。すなわち第１の３相巻線３１の起磁力分布のステップ数と第２の３相巻線３２の起磁力分布のステップの数を、各相巻線の巻線導体が１つのスロットに配置された従来の起磁力分布よりも増加できる。これにより、本実施例では、従来の起磁力分布（方形波）よりも小刻みな起磁力分布（正弦波に近似するもの）にでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。

また、本実施例では、固定子巻線３の相数、スロット２ｃの個数及び回転子４の磁極数から決定される毎極毎相スロット数を２.５ としたので、毎極毎相スロット数を２或いは３の整数とした場合と比較し、回転子４の磁極数とスロット２ｃの個数（或いはティース２ｂの個数）から決定されるトルクリップルの次数（回転子４が１回転する間に生じるコギングトルクに相当するものであって、回転子４の磁極数とスロット２ｃの個数との最小公倍数で示される）を増加できる。これにより、本実施例では、磁気騒音の周波数を高くでき、トルクリップルの波高値を小さくできる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。

また、本実施例では、毎極毎相スロット数が２.５ となるように、回転子４の磁極数を１２、スロット２ｃの個数を９０、固定子巻線３の相数を３としたので、スロット２ｃの個数を１００以下に抑制できる。これにより、本実施例では、ティース２ｂの幅を大きくでき、固定子巻線３の組み込み作業性を向上できる。従って、本実施例では、製造時間を短縮でき、生産性を向上できる。

また、本実施例では、トルクリップルの次数を１８０とすることができ、同じ磁極数及び同じ固定子巻線の相数で毎極毎相スロット数が５のときと同じにできる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。しかも、毎極毎相スロット数が５のとき、スロット数は１８０になるが、本実施例ではその半分の９０にできる。スロット数を１８０にするには固定子鉄心２の径を大きくしなければ製造することができない。しかし、スロット数が９０であれば、従来と同体格の固定子鉄心２で対応できる。従って、本実施例では、大型化を招くことなく、磁気騒音の低減を達成できる。

また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線の各相巻線を構成する巻線導体３４を、スロット２ｃのコアバック２ａ側とスロット開口部側に渡るように、配置したので、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力電流を平均化できる。従って、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線の出力電流の偏りを小さくできる。

また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。

また、本実施例では、回転子４の磁極数を１２としたので、現行の１２極機で使用されている回転子などをそのまま採用できる。

また、本実施例では、固定子鉄心２の材質や板厚なども変更する必要がない。

また、本実施例では、１６極に比べて鉄損を少なくできるので、車両交流発電機の高効率化ができる。

また、本実施例では、固定子巻線３の接続処理に溶接を用いる場合、その接続箇所を少なくできる。

このように、本実施例では、高出力，高効率，低騒音の車両用交流発電機を低コストで提供できる。

本発明の第２実施例を図４に基づいて説明する。本実施例は、第１実施例と同様に第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の出力電流のバランスを調整している。また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の出力電流の偏りをさらに小さくしている。

第１実施例では、第１スロットから第１５スロットの巻線導体３４の配置構成が６回繰り返されることにより固定子巻線３が構成されている。しかし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の各相巻線は、回転子４の磁極１極当たり５本の巻線導体３４によって構成されている。このため、例えば第１の３相巻線３１のＵ１相巻線Ｕ１では巻線導体３４がスロット２ｃのコアバック２ａ側に３ターン、スロット開口部側に２ターン配置され、第２の３相巻線３２のＵ２相巻線Ｕ２では巻線導体３４がスロット２ｃのコアバック２ａ側に２ターン、スロット開口部側に３ターン配置され、というように、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間において巻線導体３４の配置に偏りが生じる。このような配置構成が繰り返されると、巻線導体３４の配置が偏ったまま同相の相巻線が構成される。

そこで、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを解消するために、第１スロットから第４５スロットにおける巻線導体３４の配置構成は第１実施例と同様にし、第４６スロットから第９０スロットでは、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを逆転させている。これにより、本実施例では、第１スロットから第４５スロットにおける巻線導体３４の配置構成の偏りを第４６スロットから第９０スロットにおける巻線導体３４の偏りによって相殺し、インダクタンスの偏りに起因する出力電流の偏りをさらに小さくしている。

以下、Ｕ１相巻線３１ＵとＵ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、第１スロットから第１５スロットまでと第４６スロットから第６０スロットまでの巻線導体３４の配置構成について説明する。第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成は第１実施例と同様である。第４６スロットから第６０スロットまでの巻線導体３４の配置構成は、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成と比較すると、次の通りになる。すなわち第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第２スロットの２段目にあったＵ１５＋の巻線導体３４が、第４６スロットから第６０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第４７スロットの４段目になり、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第２スロットの４段目にあったＵ２３＋の巻線導体３４が、第４６スロットから第６０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第４７スロットの２段目になる。このように、本実施例では、Ｕ１５＋の巻線導体３４とＵ２３＋の巻線導体３４が入れ替わっている。これに伴い、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第９スロットの１段目にあったＵ１５−の巻線導体３４が、第４６スロットから第６０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第
５４スロットの３段目になり、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第９スロットの３段目にあったＵ２３−の巻線導体３４が、第４６スロットから第６０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第５４スロットの１段目になる。

このように、本実施例では、第１スロットから第１５スロットまでは、Ｕ１相巻線Ｕ１を構成する巻線導体３４をスロット２ｃのコアバック２ａ側に３ターン、スロット開口部側に２ターン配置し、Ｕ２相巻線Ｕ２を構成する巻線導体３４をスロット２ｃのコアバック２ａ側に２ターン、スロット開口部側に３ターン配置し、第４６スロットから第６０スロットまでは、Ｕ１相巻線Ｕ１を構成する巻線導体３４をスロット２ｃのコアバック２ａ側に２ターン、スロット開口部側に３ターン配置し、Ｕ２相巻線Ｕ２を構成する巻線導体３４をスロット２ｃのコアバック２ａ側に３ターン、スロット開口部側に２ターン配置ししている。そして、第１６スロットから第３０スロットまでと第３１スロットから第４５スロットまでは第１スロットから第１５スロットまでの構成と同様にし、第６１スロットから第７５スロットまでと第７６スロットから第９０スロットまでは第４６スロットから第６０スロットまでの構成と同様にする。

尚、Ｖ相及びＷ相においても、スロット２ｃの位置は異なるものの、Ｕ相と同様に巻線導体３４を入れ替える構成になっている。また、巻線導体３４の組み込み順序はスロット２ｃの配置位置が異なっても変わることはなく、第１実施例と同様の組み込み順序になっている。

以上説明した本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを、回転子４の磁極に対応する初めの３つのスロット群に対して、回転子４の磁極に対応する後の３つのスロット群では逆転させたので、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを相互に相殺できる。従って、本実施例では、インダクタンスの偏りに起因する出力電流の偏りをさらに小さくできる。

尚、本実施例では、回転子４の磁極に対応する初めの３つのスロット群（第１スロットから第４５スロット）に対して、回転子４の磁極に対応する後の３つのスロット群（第
４６スロットから第９０スロット）で巻線導体３４の配置構成の偏りを相殺したが、回転子４の磁極に対応する複数のスロット群の間で交互に巻線導体３４の配置構成を変えるようにしてもよい。

この他の構成については第１実施例の構成と同様である。従って、前述した第１実施例と同様の効果も達成できる。

本発明の第３実施例を図５，図６に基づいて説明する。本実施例は、第１実施例と同様に固定子巻線３の起磁力分布を滑らかにするものであり、第１実施例よりもさらに滑らかにするものである。

第１実施例では、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線の各相巻線を構成する巻線導体３４を、隣接する２つのスロット２ｃに渡って配置したが、本実施例では、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線の各相巻線を構成する巻線導体３４を、隣接する３つのスロット２ｃに渡って配置している。これにより、本実施例では、第１の３相巻線３１の起磁力分布のステップ数と第２の３相巻線３２の起磁力分布のステップの数が第１実施例よりも増加するので、起磁力分布がより小刻みなものになり、起磁力分布に含まれる高調波成分をさらに低減できる。従って、本実施例では、第１実施例よりもさらに磁気騒音を低減できる。

以下、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線の各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を具体的に説明する。ここでは、Ｕ相を例に挙げ説明するが、Ｖ相及びＷ相においても、スロット２ｃの位置は異なるものの、巻線導体３４の配置構成はＵ相と同様になっている。

まず、Ｕ１相巻線Ｕ１の構成について説明する。第１スロットにはＵ１１＋，Ｕ１２＋が、第１スロットに隣接する第２スロットにはＵ１３＋，Ｕ１４＋が、第２スロットに隣接する第３スロットにはＵ１５＋がそれぞれ配置されている。第８スロットにはＵ１２−が、第８スロットに隣接する第９スロットにはＵ１１−，Ｕ１４−が、第９スロットに隣接する第１０スロットにはＵ１３−，Ｕ１５−がそれぞれ配置されている。

また、Ｕ１３＋，Ｕ１４−，Ｕ１５−の巻線導体３４は、対応するスロットの１段目に配置されている。Ｕ１４＋，Ｕ１５＋，Ｕ１３−の巻線導体３４は、対応するスロットの２段目に配置されている。Ｕ１１＋，Ｕ１２−の巻線導体３４は、対応するスロットの３段目に配置されている。Ｕ１２＋，Ｕ１１−の巻線導体３４は、対応するスロットの４段目に配置されている。

次に、Ｕ２相巻線Ｕ２の構成について説明する。第２スロットにはＵ２１＋，Ｕ２２＋が、第２スロットに隣接する第３スロットにはＵ２３＋，Ｕ２４＋が、第３スロットに隣接する第４スロットにはＵ２５＋がそれぞれ配置されている。第９スロットにはＵ２２−が、第９スロットに隣接する第１０スロットにはＵ２１−，Ｕ２４−が、第１０スロットに隣接する第１１スロットにはＵ２３−，Ｕ２５−がそれぞれ配置されている。

また、Ｕ２３＋，Ｕ２５−の巻線導体３４は、対応するスロットの１段目に配置されている。Ｕ２５＋，Ｕ２３−の巻線導体３４は、対応するスロットの２段目に配置されている。Ｕ２１＋，Ｕ２２−，Ｕ２４−の巻線導体３４は、対応するスロットの３段目に配置されている。Ｕ２２＋，Ｕ２４＋，Ｕ２１−の巻線導体３４は、対応するスロットの４段目に配置されている。

図６に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１ＷはＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ，
Ｗ２相巻線３２ＷもＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。各相巻線は電気角で１２０°ずつずれて接続されている。これにより、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が構成されている。尚、図６に示す結線図では各相巻線の＋相側を示し、各相巻線の−相側は省略している。

Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻線図的にＵ１１＋〜Ｕ１５＋の巻線が電気的に直列に接続されて構成されている。Ｕ１１＋の巻線を基準とすると、Ｕ１２＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気的に同相（電気的なずれ（位相）が０）である。Ｕ１３＋，Ｕ１４＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で２４°ずれている。Ｕ１５＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で４８°ずれている。このような接続関係は、Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗにおいても同様になっている。

Ｕ２相巻線３２Ｕは、巻線図的にＵ２１＋〜Ｕ２５＋の巻線が電気的に直列に接続されて構成されている。Ｕ２１＋の巻線を基準とすると、Ｕ２２＋の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気的に同相（電気的なずれ（位相）が０）である。Ｕ２３＋，Ｕ２４＋の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気角で２４°ずれている。Ｕ２５＋の巻線はＵ２１＋の巻線に対して電気角で４８°ずれている。このようは接続関係は、Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗにおいても同様になっている。

Ｕ１相巻線３１ＵとＵ２相巻線３２Ｕは電気的に位相がずれている。従って、Ｕ１１＋の巻線を基準とすると、Ｕ２１＋の巻線はＵ１１＋の巻線に対して電気角で２４°ずれている。Ｕ１相巻線３１Ｕの位相中心とＵ２相巻線３２Ｕの位相中心との電気的な位相差は２８.８°であり、Ｖ１相巻線３１ＶとＶ２相巻線３２Ｖとの間、Ｗ１相巻線３１Ｗと
Ｗ２相巻線３２Ｗとの間でも同様になっている。

次に、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方について説明する。

Ｕ１相巻線３１Ｕの組み込み順序は次の通りである。巻始めから始まり、
第１スロットの４段目（Ｕ１２＋）→第８スロットの３段目（Ｕ１２−）→…
→第２スロットの２段目（Ｕ１４＋）→第９スロットの１段目（Ｕ１４−）→…
→第３スロットの２段目（Ｕ１５＋）→第１０スロットの１段目（Ｕ１５−）→…
というように順次に組み込まれる。そして、接続線を介して組み込み方向が反転され、
第９スロットの４段目（Ｕ１１−）→第１スロットの３段目（Ｕ１１＋）→…
→第１０スロットの２段目（Ｕ１３−）→第２スロットの１段目（Ｕ１３＋）
というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）で終了する。Ｖ１相巻線３１Ｖ及びＷ１相巻線３１Ｗにおいても、スロット２ｃの位置は異なるものの、組み込み順序はＵ１相巻線３１Ｕと同様になっている。

Ｕ２相巻線３２Ｕの組み込み順序は次の通りである。巻始めから始まり、
第３スロットの４段目（Ｕ２４＋）→第１０スロットの３段目（Ｕ２４−）→…
→第４スロットの２段目（Ｕ２５＋）→第１１スロットの１段目（Ｕ２５−）→…
→第２スロットの４段目（Ｕ２２＋）→第９スロットの３段目（Ｕ２２−）→…
というように順次に組み込まれる。そして、接続線を介して組み込み方向が反転され、
第１１スロットの２段目（Ｕ２３−）→第３スロットの１段目（Ｕ２３＋）→…
→第１０スロットの４段目（Ｕ２１−）→第２スロットの３段目（Ｕ２１＋）
というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）で終了する。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗにおいても、スロット２ｃの位置は異なるものの、組み込み順序はＵ２相巻線３２Ｕと同様になっている。

第１の３相巻線３１の出力は整流器１９の３相ブリッジ回路の一方で、第２の３相巻線３２の出力は整流器１９の３相ブリッジ回路の他方でそれぞれ整流され、バッテリ４０や電気負荷５０に共に供給される。

尚、本実施例では、第１スロットから第１５スロットの巻線導体３４の配置構成が６回繰り返されることにより固定子巻線３が構成される場合について説明した。しかし、第２実施例で説明したように、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間において巻線導体３４の配置に偏りが生じる。このため、本実施例の構成においても第２実施例の構成と同様に、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを、回転子４の磁極に対応する初めのスロット群に対して、回転子４の磁極に対応する次のスロット群では逆転させ、これらの配置構成を回転子４の磁極に対応して交互に繰り返すようにし、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを相互に相殺してもよい。

この場合、第１６スロットから第３０スロットまでの巻線導体３４の配置構成は、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成と比較すると、次の通りになる。すなわち第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第３スロットの２段目にあったＵ１５＋の巻線導体３４が、第１６スロットから第３０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第１７スロットの４段目になり、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第２スロットの４段目にあったＵ２２＋の巻線導体３４が、第１６スロットから第３０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第１８スロットの２段目になる。つまり、Ｕ１５＋の巻線導体３４とＵ２２＋の巻線導体３４が入れ替わる。これに伴い、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第１０スロットの１段目にあったＵ１５−の巻線導体３４が、第１６スロットから第３０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第２４スロットの３段目になり、第１スロットから第１５スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第９スロットの３段目にあったＵ２２−の巻線導体３４が、第１６スロットから第３０スロットまでの巻線導体３４の配置構成では第２５スロットの１段目になる。これにより、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２との同相の相巻線同士間における巻線導体３４の配置構成の偏りを相互に相殺でき、インダクタンスの偏りに起因する出力電流の偏りをさらに小さくできる。

尚、Ｖ相及びＷ相においても、スロット２ｃの位置は異なるものの、Ｕ相と同様に巻線導体３４を入れ替える構成になっている。また、巻線導体３４の組み込み順序はスロット２ｃの配置位置が異なっても変わることはない。

以上説明した本実施例では、前述したように、固定子巻線３の起磁力分布がより小刻みなものになり、起磁力分布に含まれる高調波成分をさらに低減できる。従って、本実施例では、第１実施例よりもさらに磁気騒音を低減できる。

この他の構成については第１実施例の構成と同様である。従って、前述した第１実施例と同様の効果も達成できる。

本発明の第４実施例を図７，図８に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の改良例である。本実施例では、第１の３相巻線３１を第３実施例と同様にＵ１相巻線Ｕ１，Ｖ１相巻線Ｖ１及びＷ１相巻線Ｗ１をＹ結線で電気的に接続しているが、第２の３相巻線３２をＵ２相巻線Ｕ２，Ｖ２相巻線Ｖ２及びＷ２相巻線をΔ（デルタ）結線で電気的に接続している。

図７に示すように、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２は共に各相巻線の巻数が同じである。ここで、△結線である第２の３相巻線３２の各相巻線の巻数をＹ結線の巻数に換算すると１／√３になる。従って、Ｙ結線である第１の３相巻線３１の各相巻線の巻数が５ターンであるのに対して、△結線である第１の３相巻線３１の各相巻線のＹ結線換算巻数は２.８９ターンになる。

車両用交流発電機の発電特性は固定子巻線の巻数で大幅に変化する。すなわち１４ｖ系の電源に用いられる車両用交流発電機の固定子巻線の巻数は、体格にもよって多少変動するが、通常４〜８ターン程度である。ここで、固定子巻線の巻数が例えば５ターンの場合において、内燃機関のアイドル相当回転数における発電電流が９０Ａ、内燃機関の通常走行時相当回転数における発電電流が１３０Ａの特性であった時、同体格の車両用交流発電機で内燃機関の通常走行時相当回転数における発電電流を１６０Ａにするためには、磁気回路の見直しだけでは実現できない。このような場合、通常は車両用交流発電機の体格を大きくするか、固定子巻線の巻数を減らすかのどちらかで対応する。しかし、同体格の車両用交流発電機で巻数を減らした場合、高速（高回転数）側では、巻数の減少によるインダクタンスの減少により発電電流が増加するが、低速（低回転数）側では発電電流が大幅に減少する。

車両用交流発電機の発電特性の一例を図８に示す。図８に示す特性は、電気的に独立した２つの３相巻線の各相巻線の巻数を同じとした場合であって、それぞれの結線方式を変えた場合における発電特性を現したものである。ここで、横軸は車両用交流発電機の回転数、縦軸は車両用交流発電機の発電電流、Ｎ１は内燃機関のアイドル相当回転数、Ｎ２は内燃機関の通常走行時相当回転数、Ｉ１は内燃機関のアイドル相当回転数における車両用交流発電機の発電電流、Ｉ２は内燃機関の通常走行時相当回転数における車両用交流発電機の発電電流をそれぞれ示す。

２つの３相巻線をＹ−Ｙ結線とし、２つの３相巻線の出力をそれぞれ整流した後に合成して出力することにより、Ｎ１−Ｉ１，Ｎ２−Ｉ２のポイントを満足している場合において、高速（高回転数）側を同体格の車両用交流発電機で増加させる場合、図８の特性から明らかなように、２つの３相巻線を△−△結線では、Ｎ２における発電電流は増加するものの、Ｎ１における発電電流は０（ゼロ）になり、低速（低回転数）側で仕様を満足できなくなる。

一方、本実施例のように、２つの３相巻線をＹ−△結線の複合結線にした場合は、Ｎ１における発電電流が若干低下するが、車両用交流発電機としての発電可能回転数（カットイン回転数とも呼ぶ）がＹ−Ｙ結線の場合と変わることがなく、Ｎ２における発電電流を増加できる。

以上説明したように本実施例によれば、２つの３相巻線の各相巻線の巻数を変えることなく、高速（高回転数）側の発電電流を増加できる。

尚、本実施例の上記構成は、２つの３相巻線の各相巻線を構成する巻線導体のスロット内における配置構成を変えることなく、各相巻線間の接続を変更することで対応可能である。従って、上記構成以外の構成は第３実施例と同様である。また、２つの３相巻線の各相巻線を構成する巻線導体のスロット内における配置構成は第１或いは第２実施例のものと同様でもよい。

また、本実施例では、自動車用の電源システムに適用される車両用交流発電機に上記構成を適用する場合について説明したが、電動機として動作可能な車両用交流発電機に上記構成を適用してもよい。この場合、整流器は、ダイオードによって構成された３相ブリッジ回路から、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によって構成された３相ブリッジ回路（インバータ回路）に変わり、車両用交流発電機に内蔵或いは別体になる。この他の構成は、前述した車両用交流発電機と同様になる。

また、電動機として動作可能な車両用交流発電機が適用される自動車用システムとしては、アイドルストップシステム車用の電機システムがある。この場合、電動機として動作可能な車両用交流発電機は、内燃機関のアイドルストップの後、バッテリからインバータを介して電力の供給を受けて電動機として動作し、これによって、内燃機関を駆動して内燃機関を再始動し、その後、内燃機関から駆動されて発電機として動作し、発電によって得られた電力をインバータを介してバッテリや車載負荷に電力を供給する。電動機としての動作モードとしては、内燃機関の再始動のみならず、車両の加速運転時、内燃機関の駆動をアシストするモードもあってよい。また、発電機としての動作モードとしては、内燃機関の駆動力を受けて行う発電モードのみならず、車両の減速或いは制動時、車両の運動エネルギーを受けて行う発電モードもあってもよい。

また、自動車用システムとしては、前後輪の一方を内燃機関によって駆動し、前後輪の他方を電動力によって駆動する電動式四輪駆動車用の電機システムがある。このシステムでは、電動機として動作可能な車両用交流発電機を前後輪の他方の駆動源とする。この場合、電動機として動作可能な車両用交流発電機は、車両の発進時や加速時などの高負荷走行時、さらには車両のスリップ時（前輪と後輪に速度さが生じた時）には、内燃機関によって駆動される発電機から供給された電力をインバータを介して受けて電動機として動作し、これによって、内燃機関の駆動をアシストし、車両の減速或いは制動時には、車両の運動エネルギーを受けて発電機として動作し、発電によって得られた電力をインバータを介してバッテリに供給する。また、車両の低負荷走行時には、電動機として動作可能な車両用交流発電機をクラッチによって前後輪の他方の駆動系から切り離してもよい。すなわち部分的なアシストであってよい。

本発明の第５実施例を図９に基づいて説明する。本実施例は第４実施例と同様に、電気的に独立した２つの３相巻線のうち、第１の３相巻線３１をＹ結線で構成し、第２の３相巻線３２をΔ結線で構成している。また、電気的に独立した２つの３相巻線の出力をそれぞれ整流した後に合成していた第４実施例に対して本実施例では、電気的に独立した２つの３相巻線の出力をそれぞれ整流した後、それぞれ異なる電源系に出力するようにしている。

第１の３相巻線３１の出力は整流器１９ａのブリッジ回路で整流された後、４２Ｖ系電源のバッテリ４０ｂ（バッテリ電圧３６ｖ）及びそれ用の電気負荷５０ｂに供給されている。

一方、第２の３相巻線３２の出力は整流器１９ｂのブリッジ回路で整流されている。ここで、第２の３相巻線３２の各相巻線の巻数は第１の３相巻線３１の各相巻線の巻数と同数である。また、界磁巻線に供給される界磁電流は、第１の３相巻線３１の整流後の出力がバッテリ４０ｂ（バッテリ電圧３６ｖ）の充電電圧（４２ｖの一定電圧）となるように制御されている。従って、第２の３相巻線３２の整流後の出力は２４ｖ程度（≒４２ｖ／√３）となる。このため、本実施例では、第２の３相巻線３２の出力を整流器１９ｂのブリッジ回路で整流した後、２４ｖ系電源の電気負荷５０ｃに供給している。また、本実施例では、第２の３相巻線３２の出力を整流器１９ｂのブリッジ回路で整流した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０に供給している。ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は２４ｖの出力を１４ｖの出力に降圧し、１４ｖ系電源のバッテリ４０ａ（バッテリ電圧１２ｖ）や電気負荷５０ａに供給している。

尚、本実施例では、４２ｖ系電源，２４ｖ系電源，１２ｖ系電源のグランド電位を同じにした場合について説明したが、片側のグランドを浮かすこともできる。また、４２ｖ系電源からＤＣ／ＤＣコンバータを用いて１２ｖ系電源のバッテリ５０ａを充電するようにしてもよい。この他の構成は第４実施例と同様である。

以上説明した本実施例によれば、第１の３相巻線３１をＹ結線で構成し、第２の３相巻線３２をΔ結線で構成したので、１台の車両用交流発電機で、電圧の異なる少なくとも２種の電源系に対応できる。

また、本実施例によれば、電圧によって電源系を分けることができるので、電源電圧の変動による影響などを相互に受け難くできる。

また、本実施例の車両用交流発電機は、前例と同様に、前述した自動車用システムに適用してもよい。

本発明の第６実施例を図１０乃至図１６に基づいて説明する。本実施例は、第１乃至第５実施例における車両用交流発電機の磁気騒音の低減効果が、第１乃至第５実施例以外の仕様でも達成できることを検討した結果である。

車両用交流発電機の騒音特性を図１０に示す。横軸は車両用交流発電機の回転数、縦軸は騒音レベル、太線は騒音のオーバーオール値、細線はオーバーオール値を持ち上げている次数をそれぞれ示す。図１０に示す特性から明らかなように、車両交流発電機の回転数が４,０００ｒ／min以下の低速（低回転数）の場合、スロット数に起因する磁気音の騒音次数が、騒音のオーバーオール値に近づく。また、一般に車両用交流発電機の全波整流の電流リプル（整流器の全波整流動作によって得られた出力に含まれる整流リプル）の次数は３相２極で６個の脈動となるので、固定子巻線の相数が３、回転子の磁極数が１２、固定子鉄心のスロット数が３６、毎極毎相スロット数が１従来の車両用交流発電機では全波整流の電流リプルの次数が３６次成分となり、スロット数及び回転子の磁極数とスロット数との最小公倍数である３６と揃う。このため、従来の車両用交流発電機では、３６次成分の磁気音が顕著になる。

磁気騒音を低減するためには、前述した実施例のように、電気的に独立した２つの３相巻線で固定子巻線を構成し、整流時の電流リプルの位相を電気角で１８０度ずらして２倍の周波数にし、３６次の電流リップルを低減することが考えられる。また、固定子巻線の相数を増加して３６次の電流リプルを低減することが考えられる。図１１には、固定子巻線３を７相の相巻線から構成した例を示している。この場合、各相における電気的な位相は５１.４ 度となり、１回転で４２次の電流リプルとなる。さらに、スロット数と同じ次数を低減するために、回転子の磁極数とスロット数の最小公倍数で決定されるトルクリプルの次数をスロット数とずらすことも考えられる。前述した実施例では、第１及び第３の手段を採用し磁気騒音を低減している。

図１２は、前述した第３の手段の関係を車両用交流発電機の各種仕様毎に纏めたものである。ここで、（ａ）は磁極数が１２の回転子、１組のＹ結線の３相巻線から構成された固定子巻線がスロット数３６の固定子鉄心に組み込まれた固定子を有する車両用交流発電機の関係を示す。（ｂ）は磁極数が１２の回転子、２組のＹ結線の３相巻線から構成された固定子巻線がスロット数７２の固定子鉄心に組み込まれた固定子を有する車両用交流発電機の関係を示す。（ｃ）は磁極数が１６の回転子、２組のＹ結線の３相巻線から構成された固定子巻線がスロット数９６の固定子鉄心に組み込まれた固定子を有する車両用交流発電機の関係を示す。（ｄ）は磁極数が１２の回転子、２組のＹ結線の３相巻線から構成された固定子巻線がスロット数９０の固定子鉄心に組み込まれた固定子を有する車両用交流発電機の関係を示し、前述した実施例に相当する。

（ａ）の仕様の車両用交流発電機では、前述したように、電流リプル次数，スロット数及びトルクリップル次数が３６次である。これに対して、（ｂ）の仕様の車両用交流発電機では、各次数が３６次から７２次に高次化されているので、磁気騒音は（ａ）の仕様の車両用交流発電機よりも改善される。しかし、（ｂ）の仕様の車両用交流発電機では、各次数が揃っている。（ｃ）の仕様の車両用交流発電機では、各次数が９６次とさらに高次化されているので、磁気騒音は（ｂ）の仕様の車両用交流発電機よりも改善される。しかし、（ｃ）の仕様の車両用交流発電機では、各次数が揃っている。（ｄ）の仕様の車両用交流発電機では、各次数が高次化され、かつ電流リプル次数が７２次，スロット数が９０及びトルクリプル次数が１８０というように、各次数が分散されているので、磁気騒音は最も改善される。

このため、前述した実施例では、（ｄ）の仕様に基づいて車両用交流発電機を構成している。

そこで、本発明者らは、（ｄ）の仕様と同様の効果をもたらす他の仕様についても検討を行った。その結果、図１３に示す表の結果が得られた。

図１３に示す表は、回転子の磁極数，回転子の磁極１極当たりの固定子巻線の各相巻線の巻数，固定子鉄心のスロット数，回転子の磁極数とスロット数の最小公倍数で決定されるトルクリプルの次数との関係をまとめたものである。

尚、本検討結果では、固定子巻線の相数が３、並列回路数（電気的に独立した３相巻線の数）が２、１つのスロット内に配置される巻線導体の数が４である。また、電流リプル次数は７２である。また、スロット数Ｔは、固定子巻線の相数をＡ、並列回路数（３相巻線の数）をＢ、相巻線の巻数をＣ、回転子の磁極数をＤ、１スロットに配置される巻線導体の数をＥとしたとき、以下の数式から算出できる。

Ｔ＝Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｄ／Ｅ
また、表の右端の枠外の○×は、得られた検討結果に対する評価である。電流リプル次数の７２次を避け、スロット数とトルクリプル次数が異なるもので、前述した（ｄ）の仕様と同様の効果をもたらす仕様のものを示す。×は、○の評価の条件を満足するが、スロット数が小数になり、車両交流発電機の製作上、困難なものを示す。また、空欄になっているものは、スロット数とトルクリプルの次数が一致するものを示す。従って、○が付された仕様を採用することにより、車両用交流発電機の磁気騒音を、前述した（ｄ）の仕様と同等に低減できる。

また、１つのスロット内に配置される巻線導体の数を変えて検討したものを図１４乃至図１６に示す。図１４は、１つのスロット内に配置される巻線導体の数が２の場合、図
１５は、１つのスロット内に配置される巻線導体の数が６の場合、図１６は、１つのスロット内に配置される巻線導体の数が８の場合をそれぞれ示す。尚、その他の条件及び評価は図１３に示す検討結果と同様である。

巻線導体としては、平角線及び丸線のどちらを採用してもよいが、車両用交流発電機の性能を向上させるためには平角線を用いることが好ましい。尚、○が付された仕様の中には、平角線では固定子巻線の組み込みが困難なものものある。このような場合は丸線を用いればよい。

以上説明したように、本実施例では、回転子の磁極数とスロット数の最小公倍数で決定されるトルクリプルの次数がスロット数よりも大きくなるように、回転子の磁極数とスロット数とを設定し、車両用交流発電機の磁気騒音を低減している。尚、スロット数は、前述した数式で決定されるので、スロット数を設定するということは、回転子の磁極数の他に、固定子巻線の相数，並列回路数（３相巻線の数），相巻線の巻数と、１スロットに配置される巻線導体の数を設定するということになる。

本発明の第１実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する巻線導体の第１スロットから第１５スロットまでの配置構成を示す平面図である。 本発明の第１実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する各相巻線の電気的な位相関係，結線方式，整流器との接続関係及び車両電源系統との接続関係の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、車両用交流発電機の全体構成を示す断面図である。 本発明の第２実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する巻線導体の第１スロットから第３０スロットまでの配置構成を示す平面図である。 本発明の第３実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する巻線導体の第１スロットから第１５スロットまでの配置構成を示す平面図である。 本発明の第３実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する各相巻線の電気的な位相関係，結線方式，整流器との接続関係及び車両電源系統との接続関係の構成を示す回路図である。 本発明の第４実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する各相巻線の結線方式，整流器との接続関係及び車両電源系統との接続関係の構成を示す回路図である。 車両用交流発電機の特性を示す図面であって、車両用交流発電機の回転数に対する車両用交流発電機の発電電流の関係を示す発電特性図である。 本発明の第５実施例である車両用交流発電機の構成を示す図面であって、固定子巻線を構成する各相巻線の結線方式，整流器との接続関係及び車両電源系統との接続関係の構成を示す回路図である。 車両用交流発電機の特性を示す図面であって、車両用交流発電機の回転数に対する車両用交流発電機の騒音レベルの関係を示す騒音特性図である。 磁気騒音を低減する手法の一つを説明するための図面であって、固定子巻線を構成する各相巻線の結線方式，整流器との接続関係及び車両電源系統との接続関係の構成を示す回路図である。 車両用交流発電機の各種仕様における電流リプル次数，スロット数，トルクリプル次数の関係を示す図面であって、（ａ）〜（ｄ）の仕様を比較するための比較図である。 車両用交流発電機の磁気騒音を低減するために行った検討結果を示す表であって、１つのスロットに配置される巻線導体の数が４の場合における回転子の磁極数，回転子の磁極１極あたりの相巻線の巻数，スロット数，トルクリプルの次数との関係をまとめた一覧表である。 車両用交流発電機の磁気騒音を低減するために行った検討結果を示す表であって、１つのスロットに配置される巻線導体の数が２の場合における回転子の磁極数，回転子の磁極１極あたりの相巻線の巻数，スロット数，トルクリプルの次数との関係をまとめた一覧表である。 車両用交流発電機の磁気騒音を低減するために行った検討結果を示す表であって、１つのスロットに配置される巻線導体の数が６の場合における回転子の磁極数，回転子の磁極１極あたりの相巻線の巻数，スロット数，トルクリプルの次数との関係をまとめた一覧表である。 車両用交流発電機の磁気騒音を低減するために行った検討結果を示す表であって、１つのスロットに配置される巻線導体の数が８の場合における回転子の磁極数，回転子の磁極１極あたりの相巻線の巻数，スロット数，トルクリプルの次数との関係をまとめた一覧表である。

符号の説明

１…固定子、２…固定子鉄心、２ｃ…スロット、３…固定子巻線、４…回転子、３１…第１の３相巻線、３２…第２の３相巻線、３３…第３の３相巻線、３４…巻線導体、31Ｕ…Ｕ１相巻線、３１Ｖ…Ｖ１相巻線、３１Ｗ…Ｗ１相巻線、３２Ｕ…Ｕ２相巻線、３２Ｖ…Ｖ２相巻線、３２Ｗ…Ｗ２相巻線、３３Ｕ…Ｕ３相巻線、３３Ｖ…Ｖ３相巻線、３３Ｗ…Ｗ３相巻線、１００…車両用交流発電機。

Claims (11)

1. 固定子と、
   該固定子に空隙を介して対向配置された回転子と
   を有し、
   前記固定子は、
   複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   該固定子鉄心に組み込まれた固定子巻線と
   を備えており、
   前記複数のスロットのそれぞれには複数の導体が収納されており、
   前記固定子巻線は、電気的に独立した複数の多相巻線から構成されており、
   前記複数の多相巻線のそれぞれは、対応する複数の相巻線が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記複数の相巻線は、対応する複数の前記導体が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記回転子は複数の磁極を備えており、
   前記複数の磁極は回転方向に極性が交互に異なるように配置されており、
   前記磁極の数（正の整数）と前記スロットの数（正の整数）との最小公倍数で決定されるトルクリプルの次数は前記スロットの数よりも大きい
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 固定子と、
   該固定子に空隙を介して対向配置された回転子と、
   整流器と
   を有し、
   前記固定子は、
   複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   該固定子鉄心に組み込まれた固定子巻線と
   を備えており、
   前記複数のスロットのそれぞれには複数の導体が収納されており、
   前記固定子巻線は、電気的に独立した複数の多相巻線から構成されており、
   前記複数の多相巻線のそれぞれは、対応する複数の相巻線が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記複数の相巻線は、対応する複数の前記導体が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記回転子は複数の磁極を備えており、
   前記複数の磁極は回転方向に極性が交互に異なるように配置されており、
   前記整流器は、前記固定子巻線から出力された発電電力を整流して、車載電源に供給しており、
   前記磁極の数（正の整数）と前記スロットの数（正の整数）の最小公倍数で決まるトルクリプルの次数と、前記整流器で前記固定子巻線の出力を整流したときの整流リプルの次数と、前記スロットの数はそれぞれ異なっており、
   前記整流リプルの次数，前記スロットの数，前記トルクリプルの次数の大きさは、前記整流リプルの次数，前記スロットの数，前記トルクリプルの次数の順番に大きくなっている
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
3. 車両の駆動源である内燃機関の駆動力を受けて発電し、得られた電力を車載電源に供給する車両用交流発電機において、
   外被と、
   該外被に固定された固定子と、
   該固定子に空隙を介して対向配置された回転子と
   を有し、
   前記固定子は、
   複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   該固定子鉄心に組み込まれた固定子巻線と
   を備えており、
   前記固定子鉄心は、外周表面が前記外被から外部に露出するように、前記外被に固定されており、
   前記複数のスロットのそれぞれには複数の導体が収納されており、
   前記固定子巻線は、電気的に独立した複数の多相巻線から構成されており、
   前記複数の多相巻線のそれぞれは、対応する複数の相巻線が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記複数の相巻線は、対応する複数の前記導体が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記回転子は複数の爪形磁極を備えており、
   前記複数の爪形磁極は回転方向に極性が交互に異なるように配置されており、
   前記磁極の数（正の整数）と前記スロットの数（正の整数）との最小公倍数で決まるトルクリプルの次数は前記スロットの数よりも大きい
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
4. 車両の駆動源である内燃機関の駆動力を受けて発電し、得られた電力を車載電源に供給する車両用交流発電機において、
   外被と、
   該外被に固定された固定子と、
   該固定子に空隙を介して対向配置された回転子と、
   整流器と
   を有し、
   前記固定子は、
   複数のスロットが形成された固定子鉄心と、
   該固定子鉄心に組み込まれた固定子巻線と
   を備えており、
   前記固定子鉄心は、外周表面が前記外被から外部に露出するように、前記外被に固定されており、
   前記複数のスロットのそれぞれには複数の導体が収納されており、
   前記固定子巻線は、電気的に独立した複数の多相巻線から構成されており、
   前記複数の多相巻線のそれぞれは、対応する複数の相巻線が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記複数の相巻線は、対応する複数の前記導体が電気的に接続されることによって構成されており、
   前記回転子は複数の爪形磁極を備えており、
   前記複数の爪形磁極は回転方向に極性が交互に異なるように配置されており、
   前記整流器は、前記固定子巻線から出力された発電電力を整流して、車載電源に供給しており、
   前記磁極の数（正の整数）と前記スロットの数（正の整数）の最小公倍数で決まるトルクリプルの次数と、前記整流器で前記固定子巻線の出力を整流したときの整流リプルの次数と、前記スロットの数はそれぞれ異なっており、
   前記整流リプルの次数，前記スロットの数，前記トルクリプルの次数の大きさは、前記整流リプルの次数，前記スロットの数，前記トルクリプルの次数の順番に大きくなっている
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
   前記複数の相巻線のそれぞれに対応する複数の導体は、
   前記複数の磁極に対応して複数の前記スロットを跨いで配置されており、
   かつ隣接する複数の前記スロットに渡って配置されている
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
   前記固定子巻線の相数，前記スロットの個数及び前記磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数が２.５ である
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
   前記磁極の極数が１２、前記スロットの個数が９０、前記固定子巻線の相数が３であることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
   前記複数の多相巻線における同相の前記相巻線同士は電気的な位相がずれている
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
9. 請求項８に記載の車両用交流発電機において、
   前記電気的な位相のずれは電気角で２８.８° である
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
10. 請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
    前記複数のスロットは、前記磁極に対応して複数のスロット群を構成しており、
    前記スロット群のいくつかにおける前記複数の導体の配置構成は、前記スロット群の残りにおける前記複数の導体の配置構成に対して部分的に変更されており、
    前記部分的な変更は、前記多相巻線の１つと前記多相巻線の他の１つの同相の前記相巻線間で、同相の前記相巻線のそれぞれを構成する複数の前記導体の少なくとも１つの配置位置を入れ替えることにより行われている
    ことを特徴とする車両用交流発電機。
11. 請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
    前記複数の多相巻線は２つの前記多相巻線で構成されており、
    前記２つの多相巻線の１つはスター結線で、前記２つの多相巻線の他の１つはデルタ結線でそれぞれ構成されている
    ことを特徴とする車両用交流発電機。
    
    

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