JP2006174606A - Vehicular dynamo-electric machine system - Google Patents

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Hiroyuki Kanazawa
宏至 金澤
Masahiko Honma
雅彦 本間
Sakae Ishida
栄 石田
Toshio Ishikawa
利夫 石川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular dynamo-electric machine system whose power-generating characteristics in a high speed are improved. <P>SOLUTION: A stator winding comprises two independent three-phase windings 3a, 3b. An inverter 101 is connected to the three-phase windings 3a, 3b. The inverter 101 consists of a group of semiconductor switching elements 101a connected to each of the three-phase windings and a group of rectifying elements 101b connected to the neutral point of the three-phase windings. When the dynamo-electric machine is driven as a motor, the inverter 101 converts a DC voltage into an AC voltage and supplies it to each three-phase winding. When the dynamo-electric machine is driven as a generator, an AC output voltage of the generator is converted into a DC voltage by synchronous rectification with the group of the semiconductor switches 101a of the inverter 101 or full-wave rectification with a flywheel diode and neutral point voltage rectification with the group of the rectifying elements 101b. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、車両用回転電機システムに係り、特に、車両用交流発電機に用いるに好適な車両用回転電機システムに関する。   The present invention relates to a vehicular rotating electrical machine system, and more particularly to a vehicular rotating electrical machine system suitable for use in a vehicular AC generator.

従来の車両用交流発電機を用いた車両用回転電機システムにおいては、例えば、特開2004−7964号公報に記載のように、3相インバータで3相巻線を持つ車両用交流発電機を駆動するシステムが知られている。   In a vehicular rotating electrical machine system using a conventional vehicular AC generator, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-7964, a vehicular AC generator having a three-phase winding is driven by a three-phase inverter. Systems that do this are known.

特開2004−7964号公報JP 2004-7964 A

しかしながら、特開2004−7964号公報記載の車両用回転電機システムでは、インバータは3相であるため発電時には3相の全波整流となり、高速域で第3高調波による発電エネルギーを利用することができないため、高速時の発電特性が悪化するという問題があった。   However, in the vehicular rotating electrical machine system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-7964, since the inverter has three phases, three-phase full-wave rectification occurs during power generation, and power generated by the third harmonic can be used in a high-speed region. Since this is not possible, there is a problem that power generation characteristics at high speed deteriorate.

本発明の目的は、高速時の発電特性の向上した車両用回転電機システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vehicular rotating electrical machine system with improved power generation characteristics at high speed.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、永久磁石を補助励磁として爪磁極間に配置した回転子と、少なくても2個以上の独立した3相巻線を有する固定子とからなる回転電機と、それぞれの前記3相巻線に接続されるインバータとを有する回転電機システムであって、前記インバータは、前記3相巻線のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子群と、前記3相巻線の中性点に接続された整流素子群とからなり、前記回転電機をモータとして駆動するときは、前記インバータは、直流電圧を交流電圧に変換して前記3相巻線のそれぞれに供給し、前記回転電機を発電機として駆動するときは、発電機の交流出力電圧を、前記インバータの半導体スイッチ群による同期整流若しくはフライホイルダイオードによる全波整流とし、前記整流素子群による中性点電圧整流とにより、直流電圧に変換するようにしたものである。
かかる構成により、高速時の発電特性を向上し得るものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention includes a rotor having permanent magnets arranged between the claw magnetic poles as auxiliary excitation, and a stator having at least two independent three-phase windings. A rotating electrical machine system, and an inverter connected to each of the three-phase windings, the inverter comprising: a semiconductor switching element group connected to each of the three-phase windings; When the rotary electric machine is driven as a motor, the inverter converts a DC voltage into an AC voltage to each of the three-phase windings. When supplying and driving the rotating electrical machine as a generator, the AC output voltage of the generator is set as synchronous rectification by a semiconductor switch group of the inverter or full-wave rectification by a flywheel diode, By a neutral point voltage rectification by flow element group, in which so as to convert into a DC voltage.
With this configuration, the power generation characteristics at high speed can be improved.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記回転子に設けた補助励磁用の永久磁石は、両端の厚みが中心部分よりも薄くしたものである。   (2) In the above (1), preferably, the auxiliary excitation permanent magnet provided in the rotor has a thickness at both ends thinner than that of the central portion.

(3)上記(1)において、好ましくは、前記独立した2個の3相巻線は、分数、分布巻きで構成したものである。   (3) In the above (1), preferably, the two independent three-phase windings are constituted by fractional and distributed windings.

(4)上記(3)において、好ましくは、前記独立した2個の3相巻線は、回転子の極数が12極で、スロット数が90で構成したものである。   (4) In the above (3), preferably, the two independent three-phase windings are configured so that the rotor has 12 poles and 90 slots.

(5)上記(1)において、好ましくは、前記回転子の爪磁極に施されたスキューピッチは回転子の回転前側に対して回転後ろ側のスキューピッチを小さくしたものである。   (5) In the above (1), the skew pitch applied to the claw magnetic poles of the rotor is preferably such that the skew pitch on the rear side of the rotor is smaller than that on the front side of the rotor.

(6)上記(5)において、好ましくは、前記回転子のスキューピッチは回転前側が3.0であり、回転後ろ側を2.0としたものである。   (6) In the above (5), preferably, the skew pitch of the rotor is 3.0 on the front side and 2.0 on the rear side.

(7)上記(1)において、好ましくは、前記整流素子群は、ツェナーダイオードからなる。   (7) In the above (1), preferably, the rectifying element group includes a Zener diode.

(8)また、上記目的を達成するために、本発明は、永久磁石を補助励磁として爪磁極間に配置した回転子と、少なくても2個以上の独立した3相巻線を有する回転子とからなる回転電機と、それぞれの前記3相巻線に接続されるインバータとを有する回転電機システムであって、前記インバータは、前記3相巻線のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子群と、前記3相巻線の中性点に接続された整流素子群とからなり、前記回転子の極数が12極、固定子のスロット数が90、ステータ巻線が分数分布巻きで構成され、前記回転電機をモータとして駆動するときは、前記インバータは、直流電圧を交流電圧に変換して前記3相巻線のそれぞれに供給し、前記回転電機を発電機として駆動するときは、発電機の交流出力電圧を、前記インバータの半導体スイッチ群による同期整流若しくはフライホイルダイオードによる全波整流と、前記整流素子群による中性点電圧整流とにより、直流電圧に変換するようにしたものである。
かかる構成により、高速時の発電特性を向上し得るものとなる。
(8) In order to achieve the above object, the present invention provides a rotor having permanent magnets arranged between the claw magnetic poles as auxiliary excitation, and a rotor having at least two independent three-phase windings. A rotating electrical machine system having an inverter connected to each of the three-phase windings, and the inverter includes a semiconductor switching element group connected to each of the three-phase windings; The rectifying element group is connected to the neutral point of the three-phase winding, the rotor has 12 poles, the stator has 90 slots, and the stator winding is configured by fractional distribution winding, When the rotary electric machine is driven as a motor, the inverter converts a DC voltage into an AC voltage and supplies the AC voltage to each of the three-phase windings. When the rotary electric machine is driven as a generator, the AC of the generator The output voltage is A full-wave rectified by the synchronous rectification or flywheel diode by a semiconductor switch group converter by a neutral point voltage rectified by the rectifying element groups, in which so as to convert into a DC voltage.
With this configuration, the power generation characteristics at high speed can be improved.

本発明によれば、高速時の発電特性を向上することができる。   According to the present invention, power generation characteristics at high speed can be improved.

以下、図1〜図10を用いて、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムの構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による車両用回転電機システムの全体システム構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムのシステム構成図である。
Hereinafter, the configuration and operation of a vehicular rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall system configuration of the rotating electrical machine system for a vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicular rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention.

エンジン52には、スタータモータ53が取り付けられており、エンジン52を始動する場合に使用される。スタータモータ53の起動は、キースイッチ54を運転者が操作することで動作する。電源としては、バッテリー55の電力を使用する。   A starter motor 53 is attached to the engine 52 and is used when the engine 52 is started. The starter motor 53 is activated when the driver operates the key switch 54. The power of the battery 55 is used as the power source.

バッテリー55のプラス端子およびマイナス端子は、車両用交流発電機100にも電気的に接続されている。バッテリー55のマイナス側端子はアースとして車体に接続される。車両用交流発電機100は、エンジン52に対してクランクプーリ51とプーリ8をベルト50を介して動力の伝達を行うものである。ベルト50の回転方向は一定方向であり、エンジン52によって車両用交流発電機100を回す場合と、車両用交流発電機100がエンジン52を回す2通りの動作ができるようになっている。図中太線は電力線、細線は信号線を示している。   The positive terminal and the negative terminal of the battery 55 are also electrically connected to the vehicle alternator 100. The negative terminal of the battery 55 is connected to the vehicle body as a ground. The vehicular AC generator 100 transmits power to the engine 52 through the belt 50 through the crank pulley 51 and the pulley 8. The rotation direction of the belt 50 is a fixed direction, and the operation can be performed in two ways: when the vehicle alternator 100 is rotated by the engine 52 and when the vehicle alternator 100 rotates the engine 52. In the figure, thick lines indicate power lines and thin lines indicate signal lines.

車両用交流発電機100の内部には、インバータ回路を含んだ駆動部200が設けられている。駆動部200とECU(エンジンコントロールユニット)60間の信号には、エンジン始動信号61と、発電指令信号62と、回転数検出信号63とがある。ECU60にはアクセルペダル56の踏み込み量を検出するアクセル信号57とブレーキペダル58の踏み込み量を検出するブレーキ信号59が接続されている。   Inside the vehicle alternator 100, a drive unit 200 including an inverter circuit is provided. Signals between the drive unit 200 and the ECU (engine control unit) 60 include an engine start signal 61, a power generation command signal 62, and a rotation speed detection signal 63. The ECU 60 is connected with an accelerator signal 57 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal 56 and a brake signal 59 for detecting the amount of depression of the brake pedal 58.

次に、図2を用いて、本実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機100の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の構成を示すブロック図である。なお、図1と同一符号は同一部分を示している。
Next, the configuration of the vehicular AC generator 100 used in the vehicular rotating electrical machine system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a vehicle AC generator used in the vehicle rotating electrical machine system according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

交流発電機100は、2つの独立した3相巻線3a,3bから構成されている。この2つの3相巻線3a,3bは、中性点がお互い接続されておらず、3相巻線の同相コイルの位相が電気角で30度程度ずれているものである。図示したものは、3相巻線3aに対して3相巻線3bが30度遅れている様子を示している。   The AC generator 100 is composed of two independent three-phase windings 3a and 3b. The two three-phase windings 3a and 3b are not connected to each other at the neutral point, and the phase of the in-phase coil of the three-phase winding is shifted by about 30 degrees in electrical angle. The illustration shows that the three-phase winding 3b is delayed by 30 degrees with respect to the three-phase winding 3a.

車両用交流発電機100に内蔵した駆動部200には、車両用交流発電機の3相巻線にモータ動作が可能なインバータ部101と、界磁巻線電流を制御するレギュレータ102が搭載されている。   The drive unit 200 built in the vehicle alternator 100 is equipped with an inverter unit 101 capable of operating a motor in a three-phase winding of the vehicle alternator and a regulator 102 for controlling the field winding current. Yes.

インバータ部101は、12個のインバータ素子群(半導体スイッチング素子;図示の例では、MOS−FET;IGBTも使用可)101aと、4個の整流素子群(図示の例では、ダイオード)101bとから構成される。2つの3相巻線3a,3bの出力端子の数は6個となるため、インバータ部101のインバータ素子101aの数は、上アームと下アームで12素子となり、その中心に各相の端子が電気的に接続されている。また、2つの3相巻線3a,3bの中性点は、それぞれ2個の直列接続されたダイオードの接続点に接続されており、独立した3相巻線3a,3bの中性点電位を全波整流できるように構成している。整流素子101bとして、ダイオードの代わりにツェナーダイオードを用いた場合には、バッテリー電圧がツェナー電圧より高くならないように動作するため、バッテリーの端子外れによるダンプサージを吸収することが可能となり、電気負荷を保護することができる。   The inverter unit 101 includes 12 inverter element groups (semiconductor switching elements; in the illustrated example, MOS-FET; IGBT can also be used) 101a and four rectifying element groups (in the illustrated example, diodes) 101b. Composed. Since the number of output terminals of the two three-phase windings 3a and 3b is 6, the number of inverter elements 101a of the inverter unit 101 is 12 elements in the upper arm and the lower arm, and terminals of each phase are at the center. Electrically connected. Further, the neutral points of the two three-phase windings 3a and 3b are respectively connected to the connection points of two diodes connected in series, and the neutral point potentials of the independent three-phase windings 3a and 3b are obtained. It is configured to allow full-wave rectification. When a Zener diode is used instead of the diode as the rectifier element 101b, the operation is performed so that the battery voltage does not become higher than the Zener voltage. Can be protected.

レギュレータ102には、ECU60からエンジン始動信号61と、発電指令信号62とが入力し、ECU60には、回転数検出信号63が出力する。また、レギュレータ102には、バッテリ55の電圧を示すバッテリ電圧検出信号64と、インバータ部101に含まれるダイオードの両端電圧であるダイオード電圧信号66と、磁極位置センサ22によって検出された磁極位置信号とが入力し、インバータ部101には、インバータ素子を駆動するためのゲート信号65が出力する。また、レギュレータ102は、交流発電機100の界磁コイル6に流す界磁電流を制御する。   An engine start signal 61 and a power generation command signal 62 are input from the ECU 60 to the regulator 102, and a rotation speed detection signal 63 is output to the ECU 60. The regulator 102 also includes a battery voltage detection signal 64 indicating the voltage of the battery 55, a diode voltage signal 66 that is a voltage across the diode included in the inverter unit 101, and a magnetic pole position signal detected by the magnetic pole position sensor 22. Is input, and the inverter unit 101 outputs a gate signal 65 for driving the inverter element. The regulator 102 controls the field current that flows through the field coil 6 of the AC generator 100.

次に、図1及び図2に示した車両用回転電機システムの動作について説明する。   Next, the operation of the vehicular rotating electrical machine system shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

図1は、エンジン52が冷えている場合には、エンジン内のエンジンオイルの粘性が高いためエンジンを駆動するために必要なトルクが大きいので、運転者がキースイッチ54を操作することで、スタータモータ53を駆動してエンジンを始動する。   FIG. 1 shows that when the engine 52 is cold, the torque of the engine oil in the engine is high, so that a large torque is required to drive the engine. The motor 53 is driven to start the engine.

一方、エンジンが十分暖まった場合には、エンジンオイルの粘性が下がるため、エンジンの摩擦抵抗が低減し、冷えた状態に比較して小さい力でエンジンを始動することができるので、アイドルストップ後の再始動時には交流発電機100よりエンジン52を始動する。例えば、運転者がアクセルペダル56から足を離してブレーキペダルを踏んだ場合、車速を検出して車速が零速度の場合にエンジンを停止するかアイドル状態を維持するかを、ECU60が決定する。例えば、ECU60が信号待ちや渋滞と判断した場合、エンジンを停止する。次に、運転者がブレーキペダル58から足を離して、アクセルペダル56を踏んだ場合、アクセル信号57がECU60に対して出力されるために、ECU60はエンジン始動信号61を車両用交流発電機100に内蔵した駆動部200に対して出力する。駆動部200は車両用交流発電機の3相巻線にモータ動作が可能なインバータ部101と界磁巻線電流を制御するレギュレータ102が搭載されており、ECU60からエンジン始動信号61がオンになった場合には、車両用交流発電機100をモータとして回転させる。このとき、エンジン52は車両用交流発電機100にプーリとベルトで接続されているため、交流発電機100によって回転させることができ、エンジンを始動させることができる。エンジンが始動した場合、駆動部200からは回転数検出信号63がECU60に戻されるため、ECU60ではエンジン始動信号61をオフすると共に、発電指令信号62をオンして車両用交流発電機100をモータ動作から発電機動作モードに切り替える。   On the other hand, when the engine is warmed up sufficiently, the viscosity of the engine oil decreases, so the frictional resistance of the engine is reduced and the engine can be started with a small force compared to the cold state. At the time of restart, the engine 52 is started from the AC generator 100. For example, when the driver removes his or her foot from the accelerator pedal 56 and depresses the brake pedal, the ECU 60 determines whether to stop the engine or maintain the idle state when the vehicle speed is zero and the vehicle speed is zero. For example, when the ECU 60 determines that there is a signal waiting or traffic jam, the engine is stopped. Next, when the driver removes his / her foot from the brake pedal 58 and steps on the accelerator pedal 56, the accelerator signal 57 is output to the ECU 60, so the ECU 60 sends the engine start signal 61 to the vehicle alternator 100. Is output to the drive unit 200 incorporated in the. The drive unit 200 includes an inverter unit 101 that can operate a motor and a regulator 102 that controls a field winding current in a three-phase winding of an AC generator for a vehicle, and an engine start signal 61 is turned on from the ECU 60. In such a case, the vehicle alternator 100 is rotated as a motor. At this time, since the engine 52 is connected to the vehicle alternator 100 with a pulley and a belt, the engine 52 can be rotated by the alternator 100 and the engine can be started. When the engine is started, the rotational speed detection signal 63 is returned from the drive unit 200 to the ECU 60, so the ECU 60 turns off the engine start signal 61 and turns on the power generation command signal 62 to drive the vehicle alternator 100 to the motor. Switch from operation to generator operation mode.

以上の動作により、車両用交流発電機は、モータとして動作する場合と、発電機として動作する場合の2通りに大別される。   With the above operation, the vehicular AC generator is roughly classified into two types: a case where it operates as a motor and a case where it operates as a generator.

次に、図3を用いて、本実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の構成について説明する。
図3は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の断面図である。
Next, the configuration of the vehicular AC generator used in the vehicular rotating electrical machine system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a vehicular AC generator used in a vehicular rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention.

図3に示した交流発電機は、前述したようにモータ駆動可能な車両用交流発電機であり、一般的な車両用交流発電機と違うのは、モータとして駆動する際に必要なインバータを内蔵したことである。   The AC generator shown in FIG. 3 is a vehicular AC generator that can be driven by a motor as described above. Unlike a general vehicular AC generator, an inverter required for driving as a motor is incorporated. It is that.

冷却方式としては、ステータ外周部をエンジン冷却水を用いた水冷方式と、内扇ファンによる空冷の2通りが有るが、ここでは空冷式のものについて説明する。また、性能を向上させるために、爪磁極間に永久磁石を配置してもよいものである。   There are two cooling methods, a water cooling method using engine cooling water on the outer periphery of the stator and an air cooling method using an internal fan. Here, an air cooling method will be described. In order to improve the performance, a permanent magnet may be arranged between the claw magnetic poles.

プーリ8には、回転部となるシャフト7を中心に爪磁極5a,5bから構成される回転子4が設けられている。回転子4には、爪磁極5の内周側に界磁巻線6が巻装されるとともに、軸方向の両端面に冷却ファン14,15が設けられている。   The pulley 8 is provided with a rotor 4 composed of claw magnetic poles 5a and 5b around a shaft 7 serving as a rotating part. The rotor 4 is provided with a field winding 6 wound on the inner peripheral side of the claw magnetic pole 5 and provided with cooling fans 14 and 15 on both end faces in the axial direction.

回転子4の外周側には、固定子2とその固定子2に先に説明した3相巻線3が2組巻かれている。固定子2はフロントブラケット9とリアブラケット10により前後から挟み込まれるように配置されている。各ブラケット9,10は、ベアリング12,13によりシャフト7を回転自由に支持している。   On the outer peripheral side of the rotor 4, two sets of the stator 2 and the three-phase winding 3 described above are wound around the stator 2. The stator 2 is disposed so as to be sandwiched from the front and rear by the front bracket 9 and the rear bracket 10. The brackets 9 and 10 support the shaft 7 by bearings 12 and 13 so as to freely rotate.

回転子4に配置された界磁巻線6には、シャフト7に設けられたスリップリング18とブラシ17から直流電流が供給され、軸方向に磁化を作る。ブラシ17にはバッテリ端子16を介して車載のバッテリから電力が供給される。よって、先に述べた爪磁極5aがN極の場合には、爪磁極5bがS極となる。この爪磁極5の励磁磁化の強さは、界磁電流の大きさに比例する。   A direct current is supplied from a slip ring 18 and a brush 17 provided on the shaft 7 to the field winding 6 disposed in the rotor 4 to generate magnetization in the axial direction. Electric power is supplied to the brush 17 from an in-vehicle battery via the battery terminal 16. Therefore, when the claw magnetic pole 5a described above is an N pole, the claw magnetic pole 5b is an S pole. The intensity of the excitation magnetization of the claw magnetic pole 5 is proportional to the magnitude of the field current.

シャフト7の反プーリ側端部には磁極センサ22が配置されており、ロータの磁極位置を検出する手段として用いられる。リアブラケット10に接して、リアカバー11の内側には、ヒートシンク20が設けられている。ヒートシンク20には、図2に示した駆動部200に設けられたインバータ部101を構成するパワー素子21が実装されており、パワー素子21の損失をヒートシンク20に放熱できるような構成となっている。パワーモジュール19は、ヒートシンク20とパワー素子21で構成されている。   A magnetic pole sensor 22 is disposed at the end of the shaft 7 opposite to the pulley and is used as a means for detecting the magnetic pole position of the rotor. A heat sink 20 is provided on the inner side of the rear cover 11 in contact with the rear bracket 10. A power element 21 constituting the inverter unit 101 provided in the drive unit 200 shown in FIG. 2 is mounted on the heat sink 20, and the heat loss of the power element 21 can be radiated to the heat sink 20. . The power module 19 includes a heat sink 20 and a power element 21.

次に、図4及び図5を用いて、本実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の爪磁極の構成について説明する。図4は回転子4の爪磁極の2極分について示している。
図4は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の爪磁極の構成を示す斜視図である。図5は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機に用いる永久磁石の形状を示す斜視図である。なお、図3と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the claw magnetic poles of the vehicular AC generator used in the vehicular rotating electrical machine system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows two poles of the claw magnetic pole of the rotor 4.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the claw magnetic poles of the vehicular AC generator used in the vehicular rotating electrical machine system according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the shape of a permanent magnet used in a vehicle AC generator used in a vehicle rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol as FIG. 3 has shown the same part.

図4に示すように、爪磁極5aと爪磁極5bの極間には、永久磁石25が配置されている。永久磁石25の形状は、直方体としている。   As shown in FIG. 4, a permanent magnet 25 is disposed between the claw magnetic pole 5a and the claw magnetic pole 5b. The shape of the permanent magnet 25 is a rectangular parallelepiped.

なお、永久磁石25は、図5に示すように、永久磁石25a,25bのように、磁石中心部と磁石端部の厚みが異なっており、磁石端部の厚みが中心部よりも薄くすることができる。   As shown in FIG. 5, the permanent magnet 25 is different from the permanent magnets 25 a and 25 b in that the magnet center portion and the magnet end portion are different in thickness, and the magnet end portion is thinner than the center portion. Can do.

アイドルストッブ機能を持たせた12V系のシステムでは、電源電圧が低いためにモータ動作時の誘起電圧が電源電圧よりも低く設計しなければならないために、固定子巻線の巻数を少なく設計する必要がある。そのため、低速時のトルクが減少する。その対策として、爪磁極間に永久磁石を配置し、低速時のトルクを増加させている。しかし、爪磁極間に永久磁石を配置した場合、内周側に巻かれた界磁巻線の冷却が悪化するため、高速側で磁石を入れた場合発電特性が磁石の無い場合と比較して悪化することになる。   In a 12V system having an idle stove function, since the power supply voltage is low, the induced voltage during motor operation must be designed to be lower than the power supply voltage, so the number of stator windings is designed to be small. There is a need. Therefore, the torque at low speed is reduced. As a countermeasure, a permanent magnet is arranged between the claw magnetic poles to increase the torque at low speed. However, if a permanent magnet is placed between the claw magnetic poles, the field winding wound on the inner circumference side will deteriorate, so the power generation characteristics will be less when the magnet is inserted on the high speed side than when there is no magnet. It will get worse.

それに対して、上述のように、磁石端部の厚さを薄くすることで、磁石の爪先端部における加重を低減でき、遠心力による爪磁極の耐久性を向上できる。また、図3に示した回転電機は空冷方式により固定子巻線3や界磁巻線6を冷却する方式であるため、磁石端部の厚さを薄くすることで、永久磁石の内周側に配置される界磁巻線の冷却を促進することができる。したがって、高速時の発電特性の悪化を防止することができる。なお、この磁石の磁化方向としては、界磁巻線の作る磁化方向と同方向の極性となるように着磁したものを組み込むか、または着磁ヨークにより組み立てた後で着磁する。   On the other hand, as described above, by reducing the thickness of the magnet end, it is possible to reduce the load on the tip of the claw of the magnet and improve the durability of the claw magnetic pole due to centrifugal force. Further, since the rotating electrical machine shown in FIG. 3 is a system that cools the stator winding 3 and the field winding 6 by an air cooling method, the inner peripheral side of the permanent magnet is reduced by reducing the thickness of the magnet end. It is possible to promote cooling of the field winding disposed in the. Therefore, it is possible to prevent deterioration of power generation characteristics at high speed. As the magnetization direction of the magnet, a magnet magnetized to have the same polarity as the magnetization direction formed by the field winding is incorporated, or magnetized after being assembled by the magnetizing yoke.

図5(A)に示す永久磁石25aにおいては、例えば、中心部の厚みH1を8mmとするとき、端部の厚みH2を4mmとして、端部付近にRを付けた形状とする。この形状では、両側に接する爪磁極5a,5bとの接触面積を大きくすることができ、永久磁石の磁束を有効に利用できる。   In the permanent magnet 25a shown in FIG. 5A, for example, when the thickness H1 of the central portion is 8 mm, the thickness H2 of the end portion is 4 mm and the end portion is provided with an R. With this shape, the contact area with the claw magnetic poles 5a and 5b in contact with both sides can be increased, and the magnetic flux of the permanent magnet can be used effectively.

一方、図5(B)に示し永久磁石25bにおいては、例えば、中心部の厚みH1を8mmとするとき、端部の厚みH2を3mmとして、中心部から端部にかけて直線的に厚さを薄くする形状とする。この形状では、爪磁極5a,5bの自由端部側の厚さが、図5(A)に比べて薄くできるので、永久磁石25aに比べて冷却効率が高く、また、爪磁極5a,5bの耐久性を大きくできる。   On the other hand, in the permanent magnet 25b shown in FIG. 5B, for example, when the thickness H1 of the center portion is 8 mm, the thickness H2 of the end portion is 3 mm, and the thickness decreases linearly from the center portion to the end portion. Shape. In this shape, the thickness of the claw magnetic poles 5a and 5b on the free end side can be made thinner than that in FIG. 5A, so that the cooling efficiency is higher than that of the permanent magnet 25a, and the claw magnetic poles 5a and 5b Durability can be increased.

次に、図6及び図7を用いて、本実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の固定子巻線のコイルの結線について説明する。
図6は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の固定子巻線のコイル配置図である。図7は、本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の固定子巻線の結線図である。
Next, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, the connection of the coils of the stator winding of the vehicle alternator used in the vehicular rotating electrical machine system according to the present embodiment will be described.
FIG. 6 is a coil layout diagram of a stator winding of an automotive alternator used in a vehicular rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a connection diagram of a stator winding of a vehicular AC generator used in a vehicular rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention.

ここでは、固定子のスロット数が90のものとし、回転子の極数は12極であり、毎極毎相スロット数は2.5(=2+(1/2))の分数巻で、固定子巻線が分布巻の例について説明する。図6は、コイル配置の一例で、スロット数90の内1/6の15スロットについて示している。すなわち、回転子の2極分に相当する。ここでは、図面簡略化のために固定子2を直線的に延ばして図示している。図7(A)は、第1のコイル群である3相巻線3aを示し、図7(B)は、第2のコイル群である3相巻線3bを示している。   Here, the number of slots of the stator is 90, the number of poles of the rotor is 12, and the number of slots per phase per pole is 2.5 (= 2 + (1/2)) fractional windings and fixed. An example in which the child winding is a distributed winding will be described. FIG. 6 shows an example of the coil arrangement, and shows 15 slots that are 1/6 of 90 slots. That is, it corresponds to two poles of the rotor. Here, in order to simplify the drawing, the stator 2 is illustrated as being linearly extended. FIG. 7A shows the three-phase winding 3a that is the first coil group, and FIG. 7B shows the three-phase winding 3b that is the second coil group.

図6において、括弧付きの数字は、スロット番号を示している。固定子2は、複数のティース2Tと、これらのティース2Tの間に形成されるスロット2Sからなり、コイルは、スロット2Sの内部に配置される。   In FIG. 6, numbers in parentheses indicate slot numbers. The stator 2 includes a plurality of teeth 2T and a slot 2S formed between the teeth 2T, and the coil is disposed inside the slot 2S.

ロータ2極に対してスロット数が15個になるため、1スロットの電気的位相は24度となる。また、1スロット内に配置される巻線は4導体で示している。図4に示す第1コイル群のU相巻線は1U11〜1U15と、電流方向が逆になる1U11−〜1U15−の10導体で構成される。また、第2コイル群を構成するU相巻線は2U11〜2U15と2U11−〜2U15−の10導体で構成される。3相巻線が2組あることから、図示した全導体数は60導体となる。   Since the number of slots is 15 for two rotor poles, the electrical phase of one slot is 24 degrees. Further, the windings arranged in one slot are indicated by four conductors. The U-phase winding of the first coil group shown in FIG. 4 is composed of 10 conductors of 1U11 to 1U15 and 1U11-1 to 1U15- whose current directions are reversed. The U-phase winding constituting the second coil group is composed of 10 conductors 2U11 to 2U15 and 2U11− to 2U15−. Since there are two sets of three-phase windings, the total number of conductors shown is 60 conductors.

図7(A)に示すように、3相巻線の1U相と1V相および1W相は、それぞれそれぞれ電気角で120度の位相差で構成されている。また、図6(B)に示すように、2U相と2V相と2W相も、それぞれ120度の位相差で構成されている。図4に示したように、第1コイル群の1U相コイル1U11〜1U15はスロット番号(1)とスロット番号(2)に分かれて配置される。このとき、1U相コイル1U11〜1U14はスロット番号(1)に配置され、1U相コイル1U15はスロット番号(2)に配置される。従って、図7(A)に示すように、1U相コイル1U11〜1U14に対して、1U相コイル1U15は、24度位相がずれている。1U相コイル1U11〜1U15全体として位相は、1U相コイル1U11〜1U14を基準にすると、θ1(=4.8度)ずれている。   As shown in FIG. 7A, the 1U phase, 1V phase, and 1W phase of the three-phase winding are each configured with a phase difference of 120 degrees in electrical angle. In addition, as shown in FIG. 6B, the 2U phase, the 2V phase, and the 2W phase are each configured with a phase difference of 120 degrees. As shown in FIG. 4, the 1U-phase coils 1U11 to 1U15 of the first coil group are divided into a slot number (1) and a slot number (2). At this time, 1U phase coil 1U11-1U14 is arrange | positioned at slot number (1), and 1U phase coil 1U15 is arrange | positioned at slot number (2). Therefore, as shown in FIG. 7A, the 1U phase coil 1U15 is 24 degrees out of phase with respect to the 1U phase coils 1U11 to 1U14. The phase of the 1U phase coils 1U11 to 1U15 as a whole is shifted by θ1 (= 4.8 degrees) with reference to the 1U phase coils 1U11 to 1U14.

一方、図6に示したように、第2コイル群の2U相コイル2U11〜2U15はスロット番号(2)とスロット番号(3)に分かれて配置される。このとき、2U相コイル2U11〜2U13はスロット番号(2)に配置され、2U相コイル2U14,2U15はスロット番号(3)に配置される。従って、図7(B)に示すように、2U相コイル2U11〜2U13に対して、2U相コイル2U14,2U15は、24度位相がずれている。2U相コイル2U11〜2U15全体として位相は、2U相コイル1U11〜1U14を基準にすると、θ2(=9.6度)ずれている。したがって、1U相コイルと2U相コイルの位相差θ3は28.8度となる。   On the other hand, as shown in FIG. 6, the 2U-phase coils 2U11 to 2U15 of the second coil group are divided into the slot number (2) and the slot number (3). At this time, the 2U phase coils 2U11 to 2U13 are arranged in the slot number (2), and the 2U phase coils 2U14 and 2U15 are arranged in the slot number (3). Therefore, as shown in FIG. 7B, the 2U phase coils 2U14 and 2U15 are 24 degrees out of phase with respect to the 2U phase coils 2U11 to 2U13. The phase of the 2U phase coils 2U11 to 2U15 as a whole is shifted by θ2 (= 9.6 degrees) with reference to the 2U phase coils 1U11 to 1U14. Therefore, the phase difference θ3 between the 1U-phase coil and the 2U-phase coil is 28.8 degrees.

次に、図8を用いて、本実施形態による車両用駆動発電システムに用いる車両用交流発電機の固定子巻線3とインバータ部101の詳細構成について説明する。
図8は、本発明の一実施形態による車両用駆動発電システムに用いる車両用交流発電機のの固定子巻線とインバータ部の詳細構成を示す回路図である。なお、図1,図2と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the detailed configuration of the stator winding 3 and the inverter unit 101 of the vehicle AC generator used in the vehicle drive power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a stator winding and an inverter part of a vehicle alternator used in a vehicle drive power generation system according to an embodiment of the present invention. 1 and 2 indicate the same parts.

2個の独立した3相の固定子巻線は第一コイル群3aと、第一のコイル群3aに対して電気的に28.8度ずれた第ニコイル群3bから構成されている。独立した3相巻線の6相コイルは、12個のインバータ素子U1+,U1−,V1+,V1−,W1+,W1−,U2+,U2−,V2+,V2−,W2+,W2−に接続されている。図ではMOS−FETで示したが、他のスイッチング素子,例えば、IGBTでも良い。また、2つの独立した3相巻線3a,3bの中性点は、4個のダイオードY1+,Y1−,Y2+,Y2−に接続されている。MOSーFETのドレインD−ソースS間には、フライホイルダイオードが配置されている。   The two independent three-phase stator windings are composed of a first coil group 3a and a second coil group 3b that is electrically displaced by 28.8 degrees with respect to the first coil group 3a. The 6-phase coil of independent 3-phase winding is connected to 12 inverter elements U1 +, U1-, V1 +, V1-, W1 +, W1-, U2 +, U2-, V2 +, V2-, W2 +, W2-. Yes. In the figure, a MOS-FET is shown, but another switching element such as an IGBT may be used. The neutral points of the two independent three-phase windings 3a and 3b are connected to four diodes Y1 +, Y1-, Y2 +, and Y2-. A flywheel diode is arranged between the drain D and the source S of the MOS-FET.

車両用交流発電機をモータとして回す場合には、インバータ素子群101aからなるMOSインバータで磁極センサ22の信号を基にMOS−FETのスイッチングのタイミングを切り替えることで、バッテリー55の直流電圧を2組の3相交流電圧に変換して、コイル群3a,3bに供給する。このとき、4個のダイオードY1+,Y1−,Y2+,Y2−(整流素子群101b)は動作していない。   When the vehicle AC generator is operated as a motor, two sets of DC voltages of the battery 55 are switched by switching the switching timing of the MOS-FET based on the signal from the magnetic pole sensor 22 by a MOS inverter composed of the inverter element group 101a. Is then supplied to the coil groups 3a and 3b. At this time, the four diodes Y1 +, Y1-, Y2 +, Y2- (rectifier element group 101b) are not operating.

次に、発電機として動作させる場合には、インバータ素子U1+,U1−,V1+,V1−,W1+,W1−,U2+,U2−,V2+,V2−,W2+,W2−のゲート信号をオフとして、インバータ素子群101aを構成するMOS−FETのドレイン−ソース間のフライホイルダイオードにより、コイル群3a,3bに発生した誘起電圧を全波整流することで直流電圧を得て、発電させることができる。発電電圧は、図2に示した界磁巻線22に流す電流を増減することで制御される。新たに設けたダイオードY1+,Y1−,Y2+,Y2−は回転数が高い場合に、中性点電位が電源電圧よりも高くなった場合にその電位で整流するものである。よって、回転数が、例えば、3000r/min以上になるとその効果が現れてくる。また、MOS−FETのドレイン−ソース間に配置されたダイオードによる整流の代わりに、MOS−FETのゲート信号を誘起電圧に合わせてオン−オフして、整流損失の少ないMOS−FETによる同期整流とすることもできる。同期整流をすることで、損失を低減でき、整流効率を向上できる。   Next, when operating as a generator, the gate signals of the inverter elements U1 +, U1-, V1 +, V1-, W1 +, W1-, U2 +, U2-, V2 +, V2-, W2 +, W2- are turned off, A DC voltage is obtained by generating full-wave rectification of the induced voltage generated in the coil groups 3a and 3b by a flywheel diode between the drain and source of the MOS-FET constituting the inverter element group 101a, and power can be generated. The generated voltage is controlled by increasing or decreasing the current flowing through the field winding 22 shown in FIG. The newly provided diodes Y1 +, Y1-, Y2 +, Y2- are used to rectify at the potential when the neutral point potential is higher than the power supply voltage when the rotational speed is high. Therefore, the effect appears when the rotational speed is, for example, 3000 r / min or more. Also, instead of rectification by a diode arranged between the drain and source of a MOS-FET, the gate signal of the MOS-FET is turned on and off in accordance with the induced voltage, and synchronous rectification by the MOS-FET with a small rectification loss is performed. You can also By performing synchronous rectification, loss can be reduced and rectification efficiency can be improved.

次に、図9を用いて、本実施形態による車両用駆動発電システムにおける発電電特性について説明する。
図9は、本発明の一実施形態による車両用駆動発電システムにおける発電特性についての説明図である。図9(A),(B)の縦軸は発電電流(A)を示し、横軸は時間(s)を示している。
Next, the power generation characteristics in the vehicle drive power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of power generation characteristics in the vehicle drive power generation system according to the embodiment of the present invention. 9A and 9B, the vertical axis represents the generated current (A), and the horizontal axis represents time (s).

図9(A)は、回転数が5000r/min時における中性点ダイオードが無い場合,すなわち、図8のインバータ素子群101aのみによるMOS整流時の発電特性の計算結果を示している。   FIG. 9A shows a calculation result of power generation characteristics when there is no neutral point diode at a rotational speed of 5000 r / min, that is, only by the inverter element group 101a of FIG.

図9(B)は、回転数が5000r/min時における中性点ダイオードが有る場合,すなわち、図8のインバータ素子群101aによるMOS整流と整流素子群101bによる中性点電圧整流とによる整流時の発電特性の計算結果を示している。   FIG. 9B shows a case where there is a neutral point diode at a rotational speed of 5000 r / min, that is, rectification by MOS rectification by the inverter element group 101a and neutral point voltage rectification by the rectification element group 101b in FIG. The calculation results of the power generation characteristics are shown.

図9(A),(B)において、図の下側に図示されている3つの線は、U相,V相,W相の各相毎の発電電流を示している。上側に図示された線は、3相を合計した発電電流を示している。   9A and 9B, the three lines shown at the bottom of the figure indicate the generated current for each phase of the U phase, the V phase, and the W phase. The line shown on the upper side indicates the generated current that is the sum of the three phases.

図9(A)において、時間5s以降の3相合計の発電電流は、約280Aである。一方、図9(B)において、時間5s以降の3相合計の発電電流は、約310Aである。したがって、高回転時においては、約1割程度の出力が向上する。また、中性点整流は3相巻線が1つの場合では電圧リプルが大きく騒音の問題が生じるが、3相巻線を2個用い位相をずらして加え合わせることで、電圧リプル増大による騒音の問題は解消できる。そのために、中性点整流を行う場合には2つの独立したY結線が必須となる。   In FIG. 9A, the total generated current of the three phases after time 5 s is about 280 A. On the other hand, in FIG. 9B, the total generated current of the three phases after time 5 s is about 310 A. Therefore, the output of about 10% is improved at the time of high rotation. Neutral point rectification has a large voltage ripple when there is one three-phase winding, and causes noise problems. However, by adding two three-phase windings and shifting the phase, the noise caused by increased voltage ripple can be reduced. The problem can be solved. Therefore, two independent Y connections are essential when neutral point rectification is performed.

次に、図10を用いて、本実施形態による車両用駆動発電システムに用いる他の爪形磁極の形状について説明する。
図10は、本発明の一実施形態による車両用駆動発電システムにおける爪形磁極の形状を示す展開平面図である。なお、図3と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the shape of another claw-shaped magnetic pole used in the vehicle drive power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a developed plan view showing the shape of the claw-shaped magnetic pole in the vehicle drive power generation system according to the embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol as FIG. 3 has shown the same part.

図10は、固定子及び回転子を周方向に展開して示している。細い線が固定子2を示し、幅の広いティース2tと幅の狭いスロット2sが交互に位置している。太い線が回転子の爪形磁極5a,5bを示している。   FIG. 10 shows the stator and the rotor developed in the circumferential direction. A thin line indicates the stator 2, and the wide teeth 2t and the narrow slots 2s are alternately positioned. The thick lines indicate the claw-shaped magnetic poles 5a and 5b of the rotor.

図10(A)では、爪磁極5の回転方向(図中矢印方向)の前側と後ろ側のスキューピッチを等しくし、回転前側と回転後ろ側では同じ2.5のスキューピッチとしたものである。   10A, the front and rear skew pitches of the claw magnetic pole 5 in the rotation direction (arrow direction in the figure) are made equal, and the same skew pitch of 2.5 is set on the front and rear sides of the rotation. .

それに対して、図10(B)では、回転後ろ側に相当するスキューピッチを2スロット、回転前側のスキューピッチを3スロットとしており、回転後ろ側のスキューピッチを回転前側のスキューピッチよりも大きくするような不等スキューとすることで、約5%発電電流を増加することができる。ただし、このような不等スキューとした場合には回転方向を逆にすると発電出力は低下するが、本システムの車両用交流発電機は一方向にしか回転しないため問題はない。   On the other hand, in FIG. 10B, the skew pitch corresponding to the rear side of the rotation is 2 slots, the skew pitch of the front side of the rotation is 3 slots, and the skew pitch of the rear side of the rotation is made larger than the skew pitch of the front side of the rotation. By using such an unequal skew, the generated current can be increased by about 5%. However, in the case of such an unequal skew, the power generation output decreases when the rotation direction is reversed, but there is no problem because the vehicle AC generator of this system rotates only in one direction.

上記内容は、車両用交流発電機をモータ駆動させる機能を備えたものについて説明したが、MOS−FETを省略し全てをダイオード素子とした場合にも同様の効果が有る。この場合にも、使用するダイオードをツェナーダイオードとすることで、ツェナー電圧以上に電源電圧が上昇しないため電気負荷の保護を実現できる。   In the above description, the vehicle AC generator having the function of driving the motor has been described. However, the same effect can be obtained when the MOS-FET is omitted and all the diode elements are used. Also in this case, by using a Zener diode as the diode to be used, the power supply voltage does not rise above the Zener voltage, so that the protection of the electric load can be realized.

以上説明したように、本実施形態では、車両用交流発電機を用いたアイドルストッブ機能を備えた回転電機システムにおいて、従来の駆動用MOSインバータに加え、独立した2個のY結線で構成される巻線の中性点に新たに設けたダイオードに接続することで、高速時に発電時の出力を向上することができる。また、爪磁極間には補助励磁用の永久磁石を配置することで、低速時の出力を増大することができる。よって、爪磁極間に補助励磁用の永久磁石を配置し、3相の中性点を整流できるようにダイオードを設けることで、低速域から高速域まで全速域で発電出力を向上することができる。
As described above, in this embodiment, in the rotating electrical machine system having the idle stove function using the vehicle alternator, in addition to the conventional driving MOS inverter, it is configured by two independent Y connections. By connecting to the diode newly provided at the neutral point of the winding, the output during power generation can be improved at high speed. Further, by arranging a permanent magnet for auxiliary excitation between the claw magnetic poles, the output at low speed can be increased. Therefore, by arranging a permanent magnet for auxiliary excitation between the claw magnetic poles and providing a diode so that the neutral point of the three phases can be rectified, the power generation output can be improved in all speed ranges from the low speed range to the high speed range. .

本発明の一実施形態による車両用回転電機システムのシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of a vehicular rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the alternating current generator for vehicles used for the rotary electric machine system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の断面図である。It is sectional drawing of the alternating current generator for vehicles used for the rotary electric machine system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の爪磁極の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nail | claw magnetic pole of the alternating current generator for vehicles used for the rotary electric machine system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機に用いる永久磁石の形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the permanent magnet used for the alternating current generator for vehicles used for the rotary electric machine system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の固定子巻線のコイル配置図である。It is a coil arrangement | positioning figure of the stator winding | coil of the alternating current generator for vehicles used for the rotary electric machine system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用回転電機システムに用いる車両用交流発電機の固定子巻線の結線図である。It is a connection diagram of the stator winding | coil of the alternating current generator for vehicles used for the rotary electric machine system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用駆動発電システムに用いる車両用交流発電機のの固定子巻線とインバータ部の詳細構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the stator winding | coil and inverter part of the alternating current generator for vehicles used for the drive power generation system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用駆動発電システムにおける発電特性についての説明図である。It is explanatory drawing about the electric power generation characteristic in the drive electric power generation system for vehicles by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による車両用駆動発電システムにおける爪形磁極の形状を示す展開平面図である。It is an expansion | deployment top view which shows the shape of the claw-shaped magnetic pole in the vehicle drive power generation system by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100…車両用交流発電機
2…固定子
2t…ティース
2s…スロット
3…固定子巻線
3a…第一コイル群
3b…第ニコイル群
4…回転子
5…爪磁極
6…界磁巻線
7…シャフト
8…プーリ
9…フロントブラケット
10…リアブラケット
11…リアカバー
12,13…ベアリング
14,15…冷却ファン
16…バッテリ端子
17…ブラシ
18…スリップリング
19…パワーモジュール
20…ヒートシンク
21…パワー素子
22…磁極センサ
50…ベルト
51…クランクプーリ
52…エンジン
53…スタータモータ
54…キースイッチ
55…バッテリ
56…アクセルペダル
57…アクセル信号
58…ブレーキペダル
59…ブレーキ信号
60…エンジンコントロールユニット
61…エンジン始動信号
62…発電指令信号
63…回転数検出信号
64…電圧検出信号
65…ゲート信号
66…相電圧信号
102…レギュレータ
200…駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Vehicle alternator 2 ... Stator 2t ... Teeth 2s ... Slot 3 ... Stator winding 3a ... First coil group 3b ... Second coil group 4 ... Rotor 5 ... Claw magnetic pole 6 ... Field winding 7 ... Shaft 8 ... Pulley 9 ... Front bracket 10 ... Rear bracket 11 ... Rear cover 12, 13 ... Bearing 14,15 ... Cooling fan 16 ... Battery terminal 17 ... Brush 18 ... Slip ring 19 ... Power module 20 ... Heat sink 21 ... Power element 22 ... Magnetic pole sensor 50 ... Belt 51 ... Crank pulley 52 ... Engine 53 ... Starter motor 54 ... Key switch 55 ... Battery 56 ... Accelerator pedal 57 ... Accelerator signal 58 ... Brake pedal 59 ... Brake signal 60 ... Engine control unit 61 ... Engine start signal 62 ... Power generation command signal 63 ... Rotational speed detection signal 64 ... Voltage detection signal 65 ... Gate signal 66 ... Phase voltage signal 102 ... Regulator 200 ... Driver

Claims (8)

永久磁石を補助励磁として爪磁極間に配置した回転子と、少なくても2個以上の独立した3相巻線を有する固定子とからなる回転電機と、それぞれの前記3相巻線に接続されるインバータとを有する回転電機システムであって、
前記インバータは、前記3相巻線のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子群と、前記3相巻線の中性点に接続された整流素子群とからなり、
前記回転電機をモータとして駆動するときは、前記インバータは、直流電圧を交流電圧に変換して前記3相巻線のそれぞれに供給し、
前記回転電機を発電機として駆動するときは、発電機の交流出力電圧を、前記インバータの半導体スイッチ群による同期整流若しくはフライホイルダイオードによる全波整流とし、前記整流素子群による中性点電圧整流とにより、直流電圧に変換することを特徴とする回転電機システム。
Connected to each of the three-phase windings, and a rotating electric machine comprising a rotor having permanent magnets as auxiliary excitation disposed between the claw poles and a stator having at least two independent three-phase windings. A rotating electrical machine system having an inverter,
The inverter includes a semiconductor switching element group connected to each of the three-phase windings and a rectifying element group connected to a neutral point of the three-phase windings,
When driving the rotating electrical machine as a motor, the inverter converts a DC voltage to an AC voltage and supplies the AC voltage to each of the three-phase windings.
When driving the rotating electrical machine as a generator, the AC output voltage of the generator is set to synchronous rectification by a semiconductor switch group of the inverter or full-wave rectification by a flywheel diode, and neutral point voltage rectification by the rectifying element group; The rotating electrical machine system is characterized in that it is converted to a direct current voltage.
請求項1記載の回転電機システムにおいて、
前記回転子に設けた補助励磁用の永久磁石は、両端の厚みが中心部分よりも薄いことを特徴とする車両用回転電機システム。
In the rotating electrical machine system according to claim 1,
A vehicular rotating electrical machine system, wherein the auxiliary excitation permanent magnet provided in the rotor has a thickness at both ends thinner than that of a central portion.
請求項1記載の回転電機システムにおいて、
前記独立した2個の3相巻線は、分数、分布巻きで構成されていることを特徴とする車両用回転電機システム。
In the rotating electrical machine system according to claim 1,
The two independent three-phase windings are constituted by fractional and distributed windings.
請求項3記載の回転電機システムにおいて、
前記独立した2個の3相巻線は、回転子の極数が12極で、スロット数が90で構成されることを特徴とする車両用回転電機システム。
In the rotating electrical machine system according to claim 3,
The two independent three-phase windings have a rotor pole number of 12 and a slot number of 90.
請求項1記載の回転電機システムにおいて、
前記回転子の爪磁極に施されたスキューピッチは回転子の回転前側に対して回転後ろ側のスキューピッチが小さいことを特徴とする車両用回転電機システム。
In the rotating electrical machine system according to claim 1,
The vehicular rotating electrical machine system according to claim 1, wherein the skew pitch applied to the claw magnetic poles of the rotor is smaller in the skew pitch on the rear side of the rotor than on the front side of the rotor.
請求項5記載の回転電機システムにおいて、
前記回転子のスキューピッチは回転前側が3.0であり、回転後ろ側が2.0であることを特徴とする車両用回転電機システム。
In the rotating electrical machine system according to claim 5,
A rotating electrical machine system for a vehicle, wherein a skew pitch of the rotor is 3.0 on the front side and 2.0 on the rear side.
請求項1記載の回転電機システムにおいて、
前記整流素子群は、ツェナーダイオードからなることを特徴とする車両用回転電機システム。
In the rotating electrical machine system according to claim 1,
The vehicular rotating electrical machine system according to claim 1, wherein the rectifying element group includes a zener diode.
永久磁石を補助励磁として爪磁極間に配置した回転子と、少なくても2個以上の独立した3相巻線を有する回転子とからなる回転電機と、それぞれの前記3相巻線に接続されるインバータとを有する回転電機システムであって、
前記インバータは、前記3相巻線のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子群と、前記3相巻線の中性点に接続された整流素子群とからなり、
前記回転子の極数が12極、固定子のスロット数が90、ステータ巻線が分数分布巻きで構成され、
前記回転電機をモータとして駆動するときは、前記インバータは、直流電圧を交流電圧に変換して前記3相巻線のそれぞれに供給し、
前記回転電機を発電機として駆動するときは、発電機の交流出力電圧を、前記インバータの半導体スイッチ群による同期整流若しくはフライホイルダイオードによる全波整流と、前記整流素子群による中性点電圧整流とにより、直流電圧に変換することを特徴とする回転電機システム。
A rotating electrical machine composed of a rotor having permanent magnets as auxiliary excitation disposed between the claw magnetic poles and a rotor having at least two independent three-phase windings, and connected to each of the three-phase windings. A rotating electrical machine system having an inverter,
The inverter includes a semiconductor switching element group connected to each of the three-phase windings and a rectifying element group connected to a neutral point of the three-phase windings,
The rotor has 12 poles, the stator has 90 slots, and the stator winding is composed of fractional distribution windings;
When driving the rotating electrical machine as a motor, the inverter converts a DC voltage to an AC voltage and supplies the AC voltage to each of the three-phase windings.
When the rotating electrical machine is driven as a generator, the AC output voltage of the generator is set to synchronous rectification by a semiconductor switch group of the inverter or full-wave rectification by a flywheel diode, and neutral point voltage rectification by the rectifying element group. The rotating electrical machine system is characterized in that it is converted to a direct current voltage.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2031749A2 (en) 2007-08-31 2009-03-04 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
JP2009268233A (en) * 2008-04-24 2009-11-12 Mitsubishi Electric Corp Electric motor and power supply controller
JP2010508802A (en) * 2006-10-27 2010-03-18 ダイレクト、ドライヴ、システィムズ、インク Electromechanical energy conversion system
JP2010130821A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Hitachi Ltd Winding structure of rotary electric machine, and drive system of the rotary electric machine
JP2012503966A (en) * 2008-09-25 2012-02-09 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Synchronous rectifier drive control
JP2012125006A (en) * 2010-12-07 2012-06-28 Denso Corp Motor device
CN110450645A (en) * 2019-09-10 2019-11-15 长沙牛米驱动科技有限公司 A kind of drive system of electric automobile and electric car

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010508802A (en) * 2006-10-27 2010-03-18 ダイレクト、ドライヴ、システィムズ、インク Electromechanical energy conversion system
EP2031749A2 (en) 2007-08-31 2009-03-04 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
EP2031749A3 (en) * 2007-08-31 2010-09-29 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
US8053915B2 (en) 2007-08-31 2011-11-08 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
JP2009268233A (en) * 2008-04-24 2009-11-12 Mitsubishi Electric Corp Electric motor and power supply controller
JP2012503966A (en) * 2008-09-25 2012-02-09 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Synchronous rectifier drive control
JP2010130821A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Hitachi Ltd Winding structure of rotary electric machine, and drive system of the rotary electric machine
JP2012125006A (en) * 2010-12-07 2012-06-28 Denso Corp Motor device
CN110450645A (en) * 2019-09-10 2019-11-15 长沙牛米驱动科技有限公司 A kind of drive system of electric automobile and electric car

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