JP2009005420A - 車両用交流発電機及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】
出力特性の優れた回転電機あるいは車載用交流発電機を提供する。
【解決手段】
交流電圧を出力する固定子２０２と、界磁巻線と回転子鉄心とを有する回転子３０２とを有しており、固定子２０２は、回転軸方向に配置され交流電圧をそれぞれ出力する複数の相固定子を有し、相固定子巻線の回転軸方向両外側の一方側から他方側へあるいは他方側から一方側へ交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有し、回転子３０２は界磁巻線と回転子鉄心を有し、界磁巻線の回転軸方向の両外側の一方側から他方側へあるいは回転軸方向の両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる回転子爪を周方向に偶数個設けており、各相固定子の相固定子鉄心は磁性材からなる板を複数枚積層して形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に搭載される交流発電機あるいは回転電機に関する。

車載用交流発電機あるいは回転電機は、固定子と回転自在に支持された回転子とを有している。固定子は、周方向に全周に渡って多数のスロットが形成された固定子鉄心と前記多数のスロット内に設けられた固定子巻線を有している。この構造は、固定子鉄心に成形された多数のスロット内に固定子巻線を挿入する工程が必要であるが、前記スロット内に固定子巻線を挿入する作業は簡単ではなく、生産性向上の点で大きな問題となっている。スロットを形成しないで、回転軸の周方向に固定子巻線を有する構造は作業性の点で優れている。

固定子鉄心のスロットに固定子巻線を巻回する構造ではなく、回転軸と垂直な面に固定子巻線を設ける構造は知られており、例えば特開２００５−１５１７８５号公報（特許文献１）や特開平２−１５９９４９号公報（特許文献２）に前記構造が記載されている。

例えば特許文献１に記載の同期発電機では、回転子はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の分割された３個の永久磁石を有しており、このＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３個の永久磁石と対になる固定子を有している。この同期発電機は例えば車両用交流発電機の如く、回転速度が大きく変動する状態では発電出力が大きく変動し、使用できない。

特許文献２には環状の発電コイルを有する車両用交流発電機が示されている。車両用の交流発電機では高出力が要求される。この文献に開示された車両用交流発電機では、高出力を得るための技術が示されていない。

特開２００５−１５１７８５号公報 特開平２−１５９９４９号公報

回転軸の周方向に固定子巻線を有する構造の回転電機は、現在、出力特性に対する要求が緩やかな非常に小型のモータで使用されている。高い出力特性の要求される回転電機には使用されていない。特に小型高効率の特性が要求される車用回転電機には未だ使用されていない。また回転速度が大きく変動し、しかも低速回転から高速回転まで高い性能が要求される自動車用交流発電機では実用化されていない。

本発明の目的は、出力特性の優れた回転電機あるいは車載用交流発電機を提供することにある。

本発明の回転電機あるいは交流発電機は、交流電圧を出力する固定子と、界磁巻線と回転子鉄心とを有する回転子とを有しており、前記固定子は、回転軸方向に配置され交流電圧をそれぞれ出力する複数の相固定子を有し、前記相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と、前記相固定子巻線に鎖交する磁気回路を形成するための相固定子鉄心を有し、前記相固定子鉄心は前記相固定子巻線の前記回転軸方向両外側の一方側から他方側へあるいは前記回転軸方向両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有し、前記回転子は界磁巻線と回転子鉄心を有し、前記回転子鉄心は、前記界磁巻線の前記回転軸方向の両外側の一方側から他方側へあるいは前記回転軸方向の両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる回転子爪を周方向に偶数個設けており、前記各回転子爪は、回転軸方向に配置されている複数の相固定子がそれぞれ有している固定子爪と対向する対向面を有しており、前記各相固定子の相固定子鉄心は磁性材からなる板を複数枚積層して形成されている。

また本発明の回転電機あるいは交流発電機は、交流電圧を出力する固定子と、界磁巻線と回転子鉄心とを有する回転子とを有しており、前記固定子は、回転軸方向に配置され交流電圧をそれぞれ出力する複数の相固定子を有し、前記相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と、前記相固定子巻線に鎖交する磁気回路を形成するためのを有し、前記相固定子鉄心は前記相固定子巻線の前記回転軸方向両外側の一方側から他方側へあるいは前記回転軸方向両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有し、前記回転子は界磁巻線と回転子鉄心を有し、前記回転子鉄心は、前記界磁巻線の前記回転軸方向の両外側の一方側から他方側へあるいは前記回転軸方向の両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる回転子爪を周方向に偶数個設けており、前記各回転子爪は、回転軸方向に配置されている複数の相固定子がそれぞれ有している固定子爪と対向する対向面を有しており、前記各相固定子の相固定子鉄心は磁性材からなる板を複数枚積層して形成されており、さらに前記相固定子の相固定子鉄心と隣り合う他の相固定子の相固定子鉄心との間に空隙あるいは非磁性材が設けられていることを特徴とする車載用交流発電機。

本発明の他の特徴は実施の形態の中で説明する。

本発明によれば、特性の優れた回転電機あるいは交流発電機を得ることができる。

以下に説明する実施の形態は、上述の発明の目的のみならず、前記の課題以外の幾つかの課題を解決することができ、上述の発明の効果のみならずそれ以外の効果を有している。従って実施形態の説明の前に、以下の実施の形態において解決される課題や効果について説明する。

〔電気的特性の改善〕
以下に説明する交流発電機に関する実施の形態では、固定子は回転軸の軸方向に配置されたＵ相Ｖ相Ｗ相の各相固定子を有しており、各相固定子は固定子巻線と固定子巻線の回転子側であって周方向に全周に渡って所定間隔で配置された固定子爪を有している。回転子は回転軸の周方向に巻回された界磁巻線と界磁巻線の外周側に設けられた回転子爪を有している。回転子爪は回転軸の軸方向に沿って交互伸びる形状しており、前記界磁巻線の発生する磁束により前記回転子爪は交互に逆極性に磁化されている。前記各回転子爪は、回転軸の軸方向に配置された前記Ｕ相Ｖ相Ｗ相の全ての相固定子に対向する形状となっている。前記一つの界磁巻線で回転軸の軸方向に配列された全ての相固定子の巻線と鎖交する磁束を発生する。

前記構造により、Ｕ相Ｖ相Ｗ相の相固定子に対し、前記界磁巻線が共通に使用される。このように全ての相固定子に界磁巻線を共通に使用する構造とすることにより、各相固定子毎に専用の界磁巻線を設ける構造に比べ、界磁巻線のターン数を多くできる、あるいは界磁巻線の断面を大きくして大きな電流を供給することが可能となり、本実施の形態の構造は発生する磁束量を多くできる。このため回転速度の低い領域での発電特性を改善できる。あるいは本実施の形態の構造は、界磁巻線を配置するのに必要とされる空間を、比較的小さくできる効果がある。

Ｕ相Ｖ相Ｗ相の前記相固定子を回転軸の軸方向に配置した構造で、Ｕ相Ｖ相Ｗ相の前記相固定子の各相固定子間を十分に広げて配置すると、回転子の爪が長くなり高速回転時の遠心力による影響が大きくなる。一方Ｕ相Ｖ相Ｗ相の前記相固定子を近づけて配置すると内側の相固定子の時期回路の漏洩磁束が多くなり、鎖交磁束の量が少なくなり、結果として交流発電機としてのＵ相Ｖ相Ｗ相の出力がアンバランスになる。あるいは機械的な制動トルクがアンバランスになる問題がある。特に車載用交流発電機では、内側に配置される相の出力が低下し、低速回転での発電特性が低下する恐れがある。

以下の実施の形態では、次のようにして、出力の低下やアンバランスを低減している。（１）軸方向に配置された相固定子の内側部分の磁束を永久磁石により強くする構造とし、Ｕ相Ｖ相Ｗ相が電気的にあるいは機械的にアンバランスになるのを防ぐ構造となっている。また（２）軸方向に配置された相固定子の内側部分の磁気回路の磁気抵抗を両サイドより小さくする構造として、Ｕ相Ｖ相Ｗ相が電気的にあるいは機械的にアンバランスになるのを防ぐ構造となっている。

また以下の実施の形態では、固定子鉄心に鉄粉ではなく、積層鋼板を使用して磁気特性を改善し、出力向上を図っている。さらに積層鋼板を使用した固定子鉄心の交流発電機は、鉄粉を圧縮して形成した鉄心構造を使用する交流発電機に比べ電気的な特性改善が得られるだけでなく、機械的な信頼性が向上し、さらに生産性の改善が合わせて可能となる。すなわち鉄粉を圧縮成形した交流発電機では、形状が大きくなり、鉄心内の鉄の密度を高めるのに限界があり、磁気特性が悪くなる。このため鉄粉を使用した場合には、特に交流発電機においては、低速回転時の発電特性が悪くなる。以下の実施の形態では、このような特性の劣化を低減できる効果がある。

各相固定子は回転軸方向に延びる固定子爪を有し、各固定子爪の根元は周方向に徐々に広がり、固定子外周部につながる形状をしている。また爪の根元と次の爪の根元との間は半径方向に大きく切り欠かれた形状で、半径方向に凹部形状を有している。このような形状とすることにより、磁束漏れを少なくでき、また時期回路の磁気抵抗を小さくできる効果がある。

〔生産性の向上〕
以上電気的な特性の改善に関する効果を説明したが、別の観点での効果として、生産性の向上に係る改善効果がある。以下に説明する実施の形態では、固定子鉄心として積層鉄心を使用しているので、鉄粉を大きな力で圧縮する装置が不要であり、生産性が優れている。

またＵ相とＶ相とＷ相との相固定子において、同じ形状の固定子鉄心を異なる相固定子の鉄心として使用でき、生産する積層鉄心の形状の種類を少なくすることができる。これにより生産性が向上する。

〔材料の有効利用〕
以下の実施の形態の中に、周方向につながった固定子鉄心を使用するのではなく、周方向に分割して形成された分割鉄心を周方向に繋いで相鉄心を形成する実施の形態が有る。この実施の形態は、周方向に分割された形状の鉄心辺を材料として使用するので、前記材料となる鉄心辺を板状の鋼板から成形する工程での材料の無駄を少なくできる。周方向に繋がった状態の固定子材料を板状の鋼板から成形しようとすると、回転子を設ける孔の部分の材料を切り落とすことが必要となり、この材料が無駄となる。周方向において分割された形状の鉄心辺を材料とし、この材料を周方向に繋ぐことにより、固定子鉄心を形成することにより、回転子部分に相当する材料の無駄が出ないように、前記鉄心辺の材料を板状の鋼板から成形することが可能となり、結果的に鋼板材料の無駄を少なくできる効果がある。

また固定子巻線の一方側における相固定子の鉄心に着目すると、周方向に隣接する爪間では磁気回路を形成しないので、つまり固定子巻線の一方側に設けられた一方の爪と固定子巻線の他方側に設けられた上記一方の爪に隣接する他方の爪との間で磁気回路を形成し、隣接する一方の爪間では磁気回路を形成しないので、これら一方の爪同士の間、あるいは他方の爪同士の間で分割し、これら一方の爪同士の間、あるいは他方の爪同士の間で溶接などにより一体化しても磁気的な特性劣化を招くことが無い。従って上記条件で分割すれば、磁気特性の劣化を招くことなく、鋼板材料の無駄を少なくできる効果がある。

他にも効果があるので、他の効果は以下の実施の形態の記載の中で説明する。

［第１実施例］
図１〜図１２を用いて本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は車両用交流発電機の側面断面図である。図２は車両用交流発電機を部分的に断面とした斜視図である。図４は、回転子と固定子を部分的に断面とした斜視図である。図５は、回転子の斜視図である。図６（ａ）は、固定子における１つの相を取り出した斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の部品毎の斜視図である。図６（ｃ）は、固定子鉄心構成部材における１つの固定子爪磁極の部分を切り取って斜視図で表したものである。図７（ａ）は、固定子のみを部分的に断面とした斜視図である。図７（ｂ）は、固定子を内周側から見た図である。図８は、固定子の各相毎の斜視図である。図９（ａ）は、固定子鉄心の周方向位置決め部分を拡大した図である。図９（ｂ）は、連結板の周方向位置決め部分を拡大した図である。図１０は、固定子巻線２０６の端末の這い回し状態を示した図である。図１１（ａ）は、固定子鉄心の第１の製造方法を示す図である。図１１（ｂ）は、固定子鉄心の第２の製造方法を示す図である。図１２（ａ）は、固定子鉄心構成部材の側面断面図であり、折曲部の曲げＲ比率について説明した図である。図１２（ｂ）は、出力電流と曲げＲと比率の関係を示したグラフである。図１３は、固定子鉄心構成部材の側面断面図であり、鋼板の積層枚数について説明した図である。

図１および図２に示す車両用交流発電機は、ハウジング１０２とハウジング１０２の内部に設けられた固定子２０２と前記固定子２０２の内側に設けられた回転子３０２を備えている。前記ハウジング１０２はフロントブラケット１０４とリアブラケット１０６とを有しており、前記フロントブラケット１０４とリアブラケット１０６とはそれぞれ車両用交流発電機を車両に固定するための前記固定部１０８を有しており、前記固定部１０８により交流発電機が車両のエンジン機構に固定される。

前記フロントブラケット１０４とリアブラケット１０６はおのおの軸受１２６Ｆと１２６Ｒとを有しており、これら軸受１２６Ｆと１２６Ｒとによりシャフト１２４が回転自在に保持されている。前記シャフト１２４には前記回転子３０２が固定されており、また前記シャフト１２４の端部にはナットによりプーリ１３２が固定されている。エンジンの回転がベルトによって前記プーリ１３２に伝達され、前記シャフト１２４がエンジンの回転速度に比例して回転する。この回転に基づき、回転子３０２が発生する磁束と固定子２０２が有する固定子巻線２０６との鎖交磁束量あるいは鎖交磁束の方向が変化し、交流電流が固定子巻線２０６に誘起される。エンジンの回転はベルトにより前記プーリ１３２に伝達されるが、このベルトにより前記プーリ１３２に回転変動など色々なトルク脈動が伝達されるので、フロントブラケット１０４に取り付けられている軸受１２６Ｆはリアブラケット１０６に取り付けられている軸受１２６Ｒより外径の大きなものが用いられている。

フロントブラケット１０４は前記プーリ１３２に加わる応力に耐え、また固定子を強固に保持し、さらに固定子に発生する熱を外部に放出する作用をする。フロントブラケット１０４の径方向の外周側部分の肉厚は、固定子２０２の側部の肉厚Ａとし、底面側すなわち固定子２０２の外周側の肉厚Ｂとすると、肉厚Ａの方が肉厚Ｂより厚い関係となっている。また、リアブラケット１０６側の端部外周にはリアブラケット１０６が嵌合可能な環状の段差からなる嵌合部１１２が形成されている。更にフロントブラケット１０４の軸方向の端面側の部分の肉厚Ｃとすると、肉厚Ａの方が肉厚Ｃより厚く、また肉厚Ｃの方が肉厚Ｂより厚い関係となっている。

また、リアブラケット１０６の径方向外周側部分においてもフロントブラケット１０４と同様にフロントブラケット１０４側の肉厚Ｄは底部側の肉厚Ｅより薄い関係となっていると共に、この肉厚Ｄ部分の端部内周には、フロントブラケット１０４の段差部１ａが嵌合可能な環状の段差からなる嵌合部２ａが形成されている。尚、リアブラケット１０６の厚肉Ｅ部分は、フロントブラケット１０４の肉厚Ｂよりも厚肉となっている。

前記シャフト１２４には回転子３０２と共にその両側にファン１２２が設けられている。またフロントブラケット１０４およびリアブラケット１０６には夫々その回転軸方向および径方向の外周側に開口１１４が形成されており、前記ファン１２２の回転に基づき軸方向の開口から空気をハウジング内に導入し、径方向に排出する。前記フロントブラケット１０４及びリアブラケット１０６は、アルミニウム合金によって成形されており、成形方法としてはダイキャストが用いられる。

この回転子３０２の両側にはファン１２２が取り付けられており、ファン１２２が回転子３０２と一体的に回転する。２つのファン１２２が回転することにより、遠心力によって空気が径方向の内側から外側に流れ、フロントブラケット１０４およびリアブラケット１０６の回転軸方向の開口１１４から空気を吸い込み、外周方向の開口１１４から排出する。この空気により、交流発電機の内部およびフロントブラケット１０４やリアブラケット１０６を冷却する。なおフロント側のファン１２２は、リア側のファン１２２よりも羽根が小さく、流通させる空気の流量も少ない。

リアブラケット１０６の軸方向端には、夫々のブラケットよりも薄肉のリアカバー１１６が複数の螺子１１８により取り付けられている。図１には複数個の螺子の内一部のみを示す。前記リアカバー１１６は樹脂製もしくはアルミニウム合金で作られている。前記リアカバー１１６にはバッテリ２２やエンジン制御装置などの外部車載機器と接続されるための端子１４２が設けられている。またリアカバー１１６には直流電流を端子１４２からの界磁電流にスリップリング１４６に伝えるためのブラシ１４４を保持しており、さらに前記界磁電流を制御するための制御装置１５０を有している。この実施例では前記リアカバー１１６に端子１４２および制御装置１５０が設けられており、電気的な回路の主要部が前記リアカバー１１６に集中している。このため生産ラインで電気回路関係の取り付けを行い、その後交流発電機のハウジングに前記リアカバー１１６を取り付ける作業を行うことができるので、生産性が向上する。また電気的な製造工程と固定子や回転子の組立工程とを分けることができるので、信頼性が向上する。さらに必要な検査を行ってから前記リアカバー１１６をハウジングに取り付けることが可能となるので、この点でも生産性が向上する。

前記シャフト１２４にはスリップリング１４６が設けられており、前記制御装置１５０により制御される界磁電流がブラシ１４４を介して前記スリップリング１４６に供給され、前記スリップリング１４６から接続線により回転子の界磁コイルに供給される。

図３は図１と図２に記載の交流発電機の固定子２０２と回転子３０２の一部断面の斜視図であり、図４は回転子３０２の外観の斜視図である。３相交流電力が誘起される固定子２０２は、Ｕ相の電力を発生するためのＵ相固定子２０２ＵとＶ相の電力を発生するためのＶ相固定子２０２ＶとＷ相の電力を発生するためのＷ相固定子２０２Ｗとを備えている。また上記Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとはそれぞれ一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とを有しており、これら一方と他方の固定子鉄心は互いに後述する接合面（図７に開示する接合面２１８）を有し、上記一方と他方の固定子鉄心の接合面２１８がそれぞれ接触している。この接合面２１８が互いに接することで磁気回路が形成されるため磁気抵抗の少ない接合が望ましい。単に接合面２１８が接触していても良いが、強い圧力が加わるようにして接することで空隙による磁気抵抗の増加を低減できる。また溶接しても良いが、接合面２１８全体の溶接が困難な場合、接合面２１８が互いに接した状態で各相固定子の外周側の複数箇所を溶接し、一方と他方の固定子鉄心を互いに固定しても良い。

上記一方と他方の固定子鉄心の内部にそれぞれ相固定子巻線が設けられている。これらの相固定子巻線に鎖交する磁束が上記一方と他方の固定子鉄心で作る磁気回路を通る構造となっており、その磁束の方向が固定子２０２の内部に設けられた回転子３０２の回転に従って変化する。上記磁束の大きさおよび方向の変化に従い、上記各相の相固定子巻線に交流電圧が誘起される。上記一方と他方の固定子鉄心には以下で詳述する如く回転子の爪との間で磁束を送受するための固定子爪が設けられると共に漏洩自足を少なくするための固定子窪みが形成されている。図３ではＵ相固定子２０２Ｕの一方の固定子鉄心２３２の固定子窪み２４０が見えているが、他の固定子窪みは隠れており、見えない。更にＵ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２Ｖとの間およびＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとの間には非磁性材で形成された連結板２１６がそれぞれ設けられている。

前記固定子２０２の内側には空隙を介して界磁巻線を備えた回転子３０２が回転可能に設けられている。前記回転子３０２は磁性材料により成形された一方や他方の回転子鉄心３２２と３２４を有しており、前記一方の回転子鉄心３２２や前記他方の回転子鉄心３２４がシャフト１２４と一体に回転するように、それぞれセレーション結合でシャフト１２４に固定されている。前記一方と他方の回転子鉄心３２２や３２４は同一形状に加工されており、これら回転子鉄心は互いに向かい合った状態でシャフト１２４に固定されている。前記一方の回転子鉄心３２２には一方の回転子爪３２６が、また前記他方の回転子鉄心３２４には他方の回転子爪３２８がそれぞれ設けられており、各回転子鉄心３２２と３２４の内側には軸側部３４２が形成されている。前記一方の回転子鉄心３２２と前記他方の回転子鉄心３２４との各軸側部３４２は互いに対向し、回転子の回転軸に沿った中央部で互いに接した構造となっている。

上記一方および他方の回転子爪３２６や３２８と上記各回転子鉄心の各軸側部３４２との間である、回転子３０２の内部には、回転子の周方向に巻回された回転子巻線３６２が設けられている。

前記一方の回転子鉄心３２２と他方の回転子鉄心３２４のそれぞれの軸側部３４２の回転軸における外側の位置に上記一方の回転子爪３２６と上記他方の回転子爪３２８がそれぞれ設けられ、図３に示すように、径方向に沿った各爪の断面は略Ｌ字形状である。各回転子爪３２６と３２８は、その外周面が、後述する固定子爪の内周面と対向しており、互いの面間で磁束の送受が行われる。Ｕ相あるいはＶ相，Ｗ相の各相固定子が周方向にそれぞれ有している爪数と同じ数の回転子爪が回転子３０２に設けられている。即ち上記一方と他方の回転子爪３２６と３２８の合計と各相固定子の有する爪数とが一致している。

各回転子の爪の先端は、回転軸に沿って併設されている３相の相固定子の最も遠い相固定子の途中まで伸びている。即ち図３および図４に示す一方の回転子爪３２６はＵ相固定子とＶ相固定子の爪と対向する面を有し、更にＷ相固定子の爪の一部と対向する面を有しており、一方の回転子爪３２６の先端はＷ相固定子の爪の一部までのびている。

また他方の回転子爪３２８はＷ相固定子とＶ相固定子の爪と対向する面を有し、更にＵ相固定子の爪の一部と対向する面を有しており、他方の回転子爪３２８の先端はＵ相固定子の爪の一部まで伸びている。各相固定子の各相固定子巻線と鎖交する磁束を回転子３０２の一方あるいは他方の爪から供給するには、一方の回転子爪３２６の先端はＷ相固定子の爪全体と対向できる面を有することが望ましい。しかし磁束密度の状態に関するシミュレーションを行った結果、一方の回転子爪３２６の先端部３４６を通る磁束量は非常に少ないことが分った。同様に他方の回転子爪３２８の先端部３４６を通る磁束量は非常に少ないことが分った。従って一方および他方の爪の先端を、３相の固定子を構成する全ての相固定子の爪と対向できる位地まで延ばしても、固定子巻線に鎖交する磁束量はあまり増加しないことが分った。一方または他方の回転子爪を長くしてもそれほど発電出力が増加しないことがシミュレーションにより明らかになった。

車両用交流発電機では、回転子の停止状態から約１万８千回転／分の高速回転まで、回転速度が広く変化することが考えられ、上記高速回転にも対応できることが望ましい。１万５千回転／分あるいは１万８千回転／分の高速領域では、回転子の爪に発生する遠心力が大きくなり、各爪の先端部が固定子方向に変形する。この変形は爪の長さが大きくなるに従って大きくなる。このため、この実施の形態では、発電効率の低い部分の爪を無くして、爪の長さを短くし、上記遠心力による爪の変形を少なくしている。この変形を少なくすることで、回転子爪と固定子爪との空間の径方向長さを短くでき、磁気抵抗を小さくできる。従って爪の長さを短くすることで、固定子爪との対向面積は少なくなり、発電出力が低下するが、一方上記回転子と固定子間の空隙が短く抑えられ、磁気抵抗を抑えられる効果がある。これらの点を考慮し、本実施の形態では、爪の先端がＷ相固定子やＵ相固定子の各爪の途中までで終わる形状としている。

上述のとおり、回転子鉄心３２２と３２４の軸側部３４２と回転子爪との間には、回転子巻線である界磁巻線３６２が回転軸の周方向に巻回され、この界磁巻線３６２への電流を供給するため界磁巻線の両端部は、シャフト１２４に沿ってスリップリング１４６の方に伸びており前述界磁巻線の両端部は夫々接続されている。この構成で、ブラシ１４４からスリップリング１４６を介して界磁巻線３６２に直流電流が供給され、界磁巻線３６２により磁束が発生する。この磁束により、一方と他方の回転子鉄心３２２と３２４に設けられた一方と他方の回転子爪３２６と３２８がそれぞれ異なる極性に磁化される。尚、界磁巻線３６２に供給される電流は、固定子巻線２０６に誘起される３相電圧が所定の目標電圧になるように制御される。固定子巻線２０６に誘起される３相電圧は回転子３０２の回転速度に依存する一方、回転子３０２の回転速度は車両の運転状態に応じて頻繁に変化するので、界磁巻線３６２に供給される界磁電流を制御しない場合には固定子巻線２０６に誘起される３相電圧は上記回転子の回転速度に応じ頻繁に変化する。固定子巻線２０６に誘起される３相電圧を所定の目標電圧に維持するためには常に界磁巻線を制御することが必要である。前記界磁電流を制御するための制御回路および制御方法は後述する。

図４は図３に記載の回転子３０２の外観を示す斜視図である。回転子３０２を構成する一方の回転子鉄心３２２と他方の回転子鉄心３２４はそれぞれ８個ずつ、両方で１６個の回転子爪を有している。この実施の形態では一方と他方の回転子鉄心はそれぞれ８個ずつであるが、この数に限るものではなく、一方と他方の回転子鉄心はそれぞれ６個から１２個の間の数を有することで好ましい発電出力がえられる。この回転子爪の数は、上述のとおり、固定子を構成する各相固定子が有する爪の数に一致している。

前記一方の回転子鉄心３２２の根元部３４４には周方向における各一方の回転子爪３２６の間にそれぞれ一方の回転子窪み３３２が形成されている。前記他方の回転子鉄心３２４が有する他方の回転子爪３２８は前記他方の回転子鉄心３２４から回転軸に沿って一方の回転子鉄心３２２の方に向かって伸びており、他方の回転子爪３２８の先端部３４６はそれぞれ周方向において、一方の回転子窪み３３２の位置に配置される。図４には表れないが、同様に他方の回転子鉄心３２４の根元部３４４には周方向における各他方の回転子爪３２８の間にそれぞれ他方の回転子窪み３３４が形成されている。前記一方の回転子爪３２６の先端部３４６はそれぞれ周方向において、他方の回転子窪み３３４の位置に配置される。

図４に記載のように、前記一方の回転子鉄心３２２および前記他方の回転子鉄心３２４が有する一方の回転子爪３２６と他方の回転子爪３２８はそれぞれの爪の根元部３４４の周方向幅をＡとし、それぞれの爪の先端部３４６の周方向幅をＢとすると、幅Ｂは幅Ａより小さい。つまり、各回転子爪の固定子側の面の形状は先細りのテーパ形状となる、略台形状を呈している。また、図３に示すように回転子爪の径方向幅は、先端に向かって幅狭となるように内周側が傾斜している。このような形状に形成された一方と他方の夫々の回転子爪が周方向に交互に位置するように配置されており、回転子の周方向において各爪の周方向のセンタと各回転子窪みの周方向のセンタがそれぞれ略一致している。

次に図５〜図１０に基づいて固定子２０２の構造を説明する。図５はＵ相固定子２０２Ｕの外観を示す斜視図、図６は図５に示されたＵ相固定子２０２Ｕの展開図、図７は固定子爪の拡大図、図８は各相固定子の固定子爪の配置関係を示す図、図９は固定子２０２の展開図、図１０は相固定子の位置関係の調整を示す図である。

前述したとおり、固定子２０２は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相の交流電圧を発生するためのＵ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとを備えている。これらの各相固定子は構造および作用と効果が略同じであり、代表してＵ相固定子２０２Ｕに基づいて各相固定子の具体的構造を説明する。Ｕ相固定子２０２Ｕは、一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とを有し、内部に図６に示す如く固定子巻線２０６を有している。この固定子巻線２０６は出力端を省略して図示している。この実施の形態では固定子鉄心は、軸方向に一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とに２分割されている。分割された一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２は、それぞれ外周側に環状形状で径方向の断面がＬ字形状の一方の固定子鉄心外周部２３４と他方の固定子鉄心外周部２５４とを有する。この実施の形態では一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とが同じ形状で向きが異なるのみであり、同形状の固定子鉄心の生産で固定子２０２を作ることが可能なので、交流発電機の生産性が向上する。

一方の固定子鉄心２３２には、この実施の形態では、径方向断面Ｌ字形状の一方の固定子爪２３８を等しい間隔で８個備えており、他方の固定子鉄心２５２には他方の固定子爪２５８を等しい間隔で８個備えている。一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とは所定間隔で設けられた固定子爪の間に一方の固定子窪み２４０と他方の固定子窪み２６０とがそれぞれ設けられ、上記一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とが１８０°反転した状態で一体化された状態では、一方の固定子鉄心２３２が有する一方の固定子爪２３８は他方の固定子窪み２６０と周方向において一致した位置となり、また他方の固定子鉄心２５２が有する他方の固定子爪２５８は一方の固定子窪み２４０と周方向において一致した位置となる。このような構造により、一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２との間の磁束の漏洩を少なくでき、固定子コイルの鎖交磁束量を増加でき、発電効率が向上する。

一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とが有している上記固定子爪は、回転子に対向した面の形状が直角四辺形ではなく先端部が根元部よりやや狭い略台形形状をしており、回転子の爪との対向面積が回転子の回転に伴い徐々に増大し徐々に減少する状態となる。固定子巻線２０６に鎖交する磁束量が徐々に増加し徐々に減少するように変化するので、発電電圧が矩形波形状から正弦波により近づくようになり、高調波を少なくできる効果がある。

一方の固定子鉄心２３２と他方の固定子鉄心２５２とが有する一方と他方の固定子爪２３８と２５８は同じ形状であり、代表して他方の爪２５８の拡大図を図７に示す。他方の固定子鉄心２５２と他方の爪２５８とは一体であり、多数の鋼板例えば３枚から１７枚、好ましくは５枚〜１５枚の内の所定の枚数の鋼板を積層することで固定子鉄心と固定子爪を形成している。固定子鉄心を形成する材料は磁性材料からなる金属板であり、プレス加工性に優れている方が生産し易い。金属板の厚さが薄くなると加工性が悪くなる。また積層枚数が多くなる。このため０.２mmメータから１.０mmの厚さの鋼板を使用し、厚い金属板では３枚、薄い金属板では１５枚やそれ以上１７枚程度の積層構造とすることで渦電流を抑えるとともに磁気飽和し難い十分な磁気回路の断面を確保できる。また加工性にも優れている。材料としては磁性金属材料からなる金属板を使用可能である。金属板として電磁鋼板を使用することで更に発電機の特性を改善できる。例えは珪素を数パーセント、例えば２パーセント以上６パーセント以内の値で含む珪素鋼板が最適である。

本実施例では、鋼板として電磁鋼板を採用し、夫々の鋼板は他方の固定子鉄心外周部２５４が径方向の断面がＬ字形状となるように折り曲げられて形成されている。一方と他方の固定子爪は径方向断面Ｌ字形状となるように折り曲げられて形成されている。図７に示す如く、折り曲げられた鋼板が所定枚数、３枚から１７枚の間枚数が望ましい、積層されることで磁束を通す磁気回路の断面を確保できる。上記積層構造で固定子爪を有する一方あるいは他方の固定子鉄心２３２あるいは２５２が形成される。なお、積層された一方あるいは他方の固定子鉄心２３２あるいは２５２は、固定子の接合面２１８を互いに接触させ、溶接などにより一体的に固定する。

通常の車両用交流発電機の固定子鉄心２３２あるいは２５２に用いられる鋼板としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）が用いている。この鋼板を使用しても良いが、本実施の形態では、電磁鋼板（３５Ｈ３００）を使用する。この電磁鋼板（３５Ｈ３００）は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）に比べて電気抵抗が抵抗率で約３〜４倍大きい。このため渦電流を低減でき、効率を向上できる。ここで鋼板の厚さをｔ、周波数をｆ、最大磁束密度をＢｍ、電磁鋼板の抵抗率をρ、比例定数をｋｅとした場合、渦電流損失Ｐｅは、式（１）で表される。この式において電磁鋼板の抵抗率ρが大きくなるとそれに伴い、渦電流損失Ｐｅが小さくなるので、渦電流損失を低減できる、効率が向上することがわかる。また渦電流損失Ｐｅの低減は発熱の低減に繋がる。

図８（ａ）は固定子２０２の一部断面を示す斜視図であり、固定子２０２は相固定子２０２Ｕと２０２Ｖと２０２Ｗとを有し、相固定子２０２Ｕと２０２Ｖとの間には結合板２１６が設けられ、相固定子２０２Ｖと２０２Ｗとの間には結合板２１６が設けられている。各相固定子の内部には、絶縁被膜を有する導体を周方向に巻回された相固定子巻線が設けられ、各相固定子巻線は相固定子鉄心内部にワニス等の絶縁樹脂で固定されている。各相固定子巻線の巻線端部は取り出され、図１の制御装置１５０に導かれ、制御装置１５０の整流器で全波整流され、外部に出力される。本実施の形態では、固定子巻線２０６は、断面形状が円形の導体を使用しているが断面が長方形の角線を使用しても良い。尚、相固定子鉄心と固定子巻線２０６との間に、絶縁部材である絶縁紙を配置し、その上から絶縁樹脂で固めても良い。

図８（ｂ）は、固定子爪の配置を説明する図であり、Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗの各固定子爪が電気角で１２０度ずつ、ずれた状態となるように、Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗが一体化されている。

図９は固定子２０２の展開図であり、Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２Ｖとの間には結合板２１６が設けられ、Ｖ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとの間に同様の結合板２１６が設けられている。この実施の形態では、上記結合板２１６を使用して、Ｕ相固定子２０２Ｕに対しＶ相固定子２０２Ｖを所定電気角だけ回転した位置関係に固定し、またＶ相固定子２０２Ｖに対してＷ相固定子２０２Ｗを所定電気角だけ回転した位置関係に固定している。この実施の形態では、所定電気角は電気角の１２０度である。上記所定位置関係にシフトした状態に結合板２１６を使用して位置決めしているので、非常に簡単かつ正確に位置決めでき、作業性が向上する。また特別な部品を必要としないので、コスト低減の観点でも効果がある。なお、結合板２１６は非磁性材で作られており、例えばアルミ板であるが、樹脂基板であっても良い。ただしアルミ基板の方が放熱性の点で優れている。

図９で、連結板２１６の周方向における所定位置において、一方の面に軸方向に突出する２つの突起２１６２と２１６４が設けられ、上記突起に対して所定電気角である１２０度ずれた位置の裏面すなわち他方の面に、図９では現れないが、２つの突起２１６６と２１６８が設けられている。この実施の形態では一方の面と他方の面にそれぞれ３個ずつ突起が設けられているが、一個でも良い。また周方向に更に多くの突起を設けても良い。

図１０は、結合板２１６の第１の突起２１６２と第２の突起２１６４とがＵ相固定子２０２Ｕの隙間に挿入され、Ｕ相固定子２０２Ｕに結合板２１６が位置決めされて固定された状態を示しており、Ｕ相固定子２０２Ｕ側の面から結合板２１６の方を見た図である。Ｕ相の一方の固定子鉄心２３２の一方の固定子窪み２４０の中央に形成された窪み２４０２に結合板２１６の第１の突起２１６２が挿入し、またＵ相固定子２０２Ｕの他方の固定子鉄心２５２に設けられた爪２５８と一方の固定子鉄心２３２との間に第２の突起２１６４が挿入されている。これにより、Ｕ相固定子２０２Ｕと結合板２１６とが位置決めされる。

図１１は結合板２１６の他方の面を見た図であり、一方の面における第１の突起２１６２に対して電気角で所定角である６０度回転した位置に他方の面の第１の突起２１６６が設けられ、一方の面における第２の突起２１６４に対して電気角で所定角である６０度回転した位置に他方の面の第２の突起２１６８が設けられている。上記Ｕ相固定子２０２Ｕと結合板２１６との位置決めと同様に、上記結合板２１６とＶ相の相固定子２０２Ｖとが固定されることで、上記Ｕ相固定子２０２Ｕに対して上記Ｖ相固定子２０２Ｖが電気角で６０度回転した位置に固定される。

同様にＶ相固定子２０２Ｖと他の結合板２１６とが固定され、上記他の結合板２１６とＷ相固定子２０２Ｗとが電気角で１２０度回転して固定される。このように同じ形状の結合板２１６を使用することにより、上記Ｕ相固定子２０２Ｕに対して上記Ｖ相固定子２０２Ｖが電気角で１２０度回転して固定され、上記Ｖ相固定子２０２Ｖに対してＷ相固定子２０２Ｗが電気角で１２０度回転して固定される。同形状の結合板２１６を使用することで生産性に優れている。また生産工程の機械化において同じ方法でＵ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２Ｖの位置決めおよびＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとの位置決めを行うことが可能となる。この点でも生産性が優れている。

図１２は回転軸方向に並んで配置された３相分の相固定子であるＵ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとに巻回された各固定子巻線２０６の端末線の引き出し状態を示す図で、回転子側から固定子爪を見た図である。実際は各固定子巻線２０６やそれぞれの端末線は樹脂で覆われて固定されており、見えないが、説明のために樹脂を取り除いた状態を示している。Ｗ相固定子２０２Ｗの固定子巻線２０６はＷ相固定子２０２Ｗの一方の固定子爪２３８と他方の固定子爪２５８の間を通ってリアカバー１１６側に伸び、リア側に設けられた図１に示す制御装置１５０に接続され、図示しない整流回路を介して端子１４２に接続されている。

またＶ相固定子２０２Ｖの固定子巻線２０６はＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとのそれぞれの一方と他方の固定子爪２３８と２５８の間を通ってリアカバー１１６側に伸び、リア側に設けられた図１に示す制御装置１５０に接続される。同様にＵ相固定子２０２Ｕの固定子巻線２０６は、Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗとのそれぞれの一方と他方の固定子爪２３８と２５８の間を通ってリアカバー１１６側に伸び、リア側に設けられた図１に示す制御装置１５０に接続される。上記Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗの固定子巻線２０６は、後述するようにスター結線されており、図１２で（中性点）と記載した各相の端末線は上記スター結線の中性点として電気的に接続される。各相の端末線の内上記（中性点）と記載した端末とは異なる方の端末は、全波整流回路に電気的に接続され、全波整流回路の出力端は図１端子１４２に接続されている。このように各爪の間の空隙を利用して各固定子巻線２０６の接続を行うことで、接続作業を簡単に行うことが可能である。最後に樹脂などを流すことで簡単に保持できる。また電流値は大きいが電圧値は低いので各固定子爪の間の空間を利用しても絶縁破壊の問題が生じ難い。

図１３に基づいて各相固定子の一方および他方の固定子鉄心２３２および２５２の製造方法について説明する。上記一方および他方の固定子鉄心２３２および２５２の製造する方法としては、２つの方法がある。その内の１つを、図１３（ａ）に示す方法で説明する。プレス加工やエッチング加工によって先ず平板状の積層された固定子鉄心部材２２６を形成する。図示内容を簡単にするため積層する枚数を４枚としているが、先に説明の如く３枚以上１７枚程度までの枚数から適宜選ぶことが考えられる。次に図６や図７に示す如く固定子鉄心の外周部２３４または２５４の形成および固定子爪２３８または２５８の部分を曲げにより形成する。曲げ加工では爪の部分や外周部の部分で内側金属板と外側金属板との間でズレが生じる。このため、折り曲げ加工の後に固定子爪２３８や２５８の先端面２２２をそろえるための切削加工を行う。同様に固定子鉄心外周部２３４や２５４の接合面２１８を揃えるための切削加工を行う。この方法では、一度に複数枚の鋼板を折り曲げるので容易に成形できるといった効果が得られる。一方多数の積層金属板を一度に折り曲げ加工するので、折曲部の各金属板間に隙間ができるなど、高度な加工技術が必要となる課題がある。固定子爪の回転側面２２０は回転子との磁束の授受に重要な面である。回転子の面と上記面２２０との間の空間の距離を短くすることは磁気抵抗を小さくする上で重要であり、折り曲げ部２６に大きな丸みが付いたり、折り曲げ部２６における各金属板間に空間が生じたりすると固定子爪の回転側面２２０の回転子との対向面積が少なくなり、発電機の効率低下に繋がる心配がある。

図１４に固定子２０２の他の製造方法を示す。先ず切削加工した平板の磁性材からなる金属板を一枚ずつまたは少ない積層枚数ごとに工程１で、折り曲げ加工する。図では１枚ごとに曲げ加工する例を記載している。工程２では曲げ加工された金属板を積層し、工程３で必要な枚数を積層しこれらを一体となるように固定する。固定方法としては溶接が生産性の点で優れている。この方法は、図示のように内周側に積層される金属板は必要な長さが短くてよくなり、外周側に積層される金属板の方が必要寸法が大きくなるので、最初の切削加工時にこの点を考慮し、寸法を変えて加工することが望ましい。もし長さを正確に決めることが困難であれば、一体形成の工程３で、一体化の前後に切断により長さを整える作業を加え、最終形状を整えるようにしても良い。このようにして一体化された各積層固定子鉄心は図１３で説明の最終の固定子鉄心と基本的に同じ構造である。図１４で図示した参照番号の各部や各面は図１３で説明の各部や各面と同じ構造あるいは同じ機能である。この方法を用いれば、折り曲げ部２６の形成が比較的容易であり、略直角に近い角度で各金属板を折り曲げることが可能となる。このように折曲部を直角に近づけることで、回転子の面と対向する固定子の爪の回転子側の面２２０の対向面積を大きくすることが可能となる。このため、回転子３０２と固定子２０２間で磁束が通過し易くなり、電気的な特性および効率を向上させることが可能となる。この方法では、複数の形状の鋼板を成形する必要があるため、型の種類が増加することとなるがその後の折り曲げ作業が容易となる効果がある。また金属板間の空間を少なくあるいはほとんどなくすことができ、振動などの影響が受け難い効果がある。

次に、図１５を用いて一方あるいは他方の固定子爪２３８／２５８の折曲部の曲げ比率と発電機の出力電流との関係について説明する。本実施例における折曲部の曲げ比率とは、図１５（ａ）に示す一方あるいは他方の固定子爪２３８／２５８の軸方向における最長をＬとし、折曲部の半径をＲとした状態での比Ｒ／Ｌのことで、長さＬは設計条件で決まる一定値として考えると、曲げ部に大きな局部が生じるほどこの比は大きな値を示し、逆に直角に近づくほど小さな値となる。曲げ部はきれいな円弧状ではないので正確に考えると半径Ｒとはならないが、概略円弧に近似しているとして計算したものである。この曲げ比率と出力電流との関係をシミュレーションしてみると、図１５（ｂ）に示す関係となる。回転子が６０００ｒ／min で回転している状態と、１８００ｒ／min で回転している状態は、ほぼ同様の傾向を示し、曲げ比率が０.１以上となると出力電流が低下し始め、曲げ比率が０.２以上となると出力電流が急激に低下する。このため、曲げ比率を０.２以下とすることが重要であり、好ましくは、曲げ比率を０.１以下とするとよい。このように曲げ比率が大きいと出力が低下する理由は、回転子の爪との対向面積が減少し、磁気抵抗が増大するためや漏れ磁束が増大するためと考えられる。

次に図１６を用いて積層枚数について説明する。誘起電圧（Ｖ）をＥ、磁束（ｗｂ）をΦ、固定子巻線２０６の巻数をＮ、固定子鉄心２３２／２５２の断面積（mm²）をＳ、磁束密度（Ｔ）をＢ、回転子３０２の回転数（ｒ／min ）をｎ、極数をＰとしたとき、誘起電圧は、式（２）で表される。この式（２）によれば、固定子鉄心２３２／２５２の断面積と誘起電圧が比例関係にあることがわかる。このため、積層枚数を増加させることで固定子鉄心２３２／２５２の断面積が増加できるので誘起電圧が上昇する。しかしながら、積層枚数が増加しすぎると積層面での磁気抵抗が増大し、内周層まで回転子からの磁束が届かなくなり、誘起電圧が上昇しなくなる。積層枚数については、積層間のギャップにもよるが実験を行ったところ、積層ｍ，積層合計厚みｈｓとすると積層比率ｍ／ｈｓ＝０.１以下になると誘起電圧が上昇しなくなることがわかった。このため、積層比率は、０.１以上の範囲で出来るだけ多く積層した方がよい。また、積層間ギャップは合計で０.２mm以下とした方がよい。

次に本実施例の作動について説明する。

エンジンの回転トルクがクランクシャフトからベルトを介してプーリ１３２に回転が伝達され、シャフト１２４を介して回転子３０２を回転させる。ここで回転子３０２に設けられた界磁巻線３６２にスリップリング１４６とブラシ１４４を介して直流電流を供給すると、界磁巻線３６２は供給された直流電流に応じた磁束を発生する。これにより回転子３０２が交互に有する一方および他方の回転子爪３２６と３２８をＮ極およびＳ極に磁化する。上記界磁巻線３６２（回転子巻線と同じ）による磁束は、一方の回転子鉄心３２２のＮ極に磁化された一方の回転子爪３２６から固定子２０２の一方の固定子爪２３８を通って固定子巻線２０６の周りを周回し、他方の固定子爪２５８を通り、更にこの磁束は他方の回転子鉄心３２４のＳ極に磁化された他方の回転子爪３２８に到達する。他の相固定子でも同様の磁気回路が生じる。回転子の回転に伴い回転子爪と固定子爪とが対抗する関係となる相手方の爪が変わるので、磁気回路を通る磁束の方向が回転に伴い交互に反転する。回転子３０２と固定子２０２を周回する磁気回路の磁束の方向が変化することで、回転子３０２に生じた磁束が固定子巻線２０６と鎖交する磁束が回転と共に変化し、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線２０６のそれぞれに交流電圧を誘起し、全体として３相の交流電圧が誘起される。

このようにして発生した交流電圧は、後述する全波整流回路で全波整流されて直流電圧として端子１４２から出力される。整流された直流電圧は所定の範囲の伝発で例えば約１４.３Ｖ 程度の所定電圧であり、エンジン回転速度の変化にかかわらず必要な所定電圧の直流が出力されるように制御回路により界磁巻線３６２に供給する電流が制御される。

上述の固定子の構成では、固定子鉄心を積層金属例えば積層珪素鋼板使用しているので、固定子鉄心の強度が強く、エンジンなどの振動源近くに存在する車両用として使用するのに耐えられる強度を備えている。また、積層方向には、電流が通過しづらくなる、つまり、電気抵抗が増大するので、発生する渦電流を低減することが可能となる。更に渦電流の低減によって発生する熱も減少させることが可能となる。

また、本実施例によれば、固定子鉄心を構成する鋼板を電磁鋼板とした。本実施例の固定子爪磁極における鋼板の積層方向は、内周側から外周側に向かって積層されているため、回転子との対向面には、積層面が形成されない。このため、固定子爪磁極の部分においては、電気抵抗があまり大きくならず、渦電流が発生し易くなってしまうが、本実施例では、鋼板を電磁鋼板として抵抗率を高くしているので渦電流損を低減させることができる。

また積層鋼板として珪素鋼板を使用すると良好な磁気特性が得られ、良好な発電特性が得られる。上記構造であれば、固定子巻線２０６の構造がシンプルであり、作業性が向上する。

また、本実施例によれば、固定子爪磁極は軸方向側面部分から回転子と対向する部分に渡って折曲部が形成されている。つまり、断面が略Ｌ字形状となっている固定子爪磁極を連続した鋼板を積層して構成しているので固定子爪磁極の強度を更に向上させることが可能となる。また、固定子鉄心を構成する鋼板の枚数を最小限に留めることができる。

また、本実施例によれば、固定子鉄心は、軸方向に分割された２つの固定子鉄心構成部材を接合して構成されている。このため、固定子巻線２０６を装着しやすく、また、鋼板の成形も容易となる。

また、本実施例によれば、固定子爪磁極における回転子と対向する面を平面としている。このため、固定子鉄心の成形が容易となるばかりでなく、固定子爪磁極において磁束が軸方向に流れやすくなるので効率を向上させることができる。

また、本実施例によれば、固定子は、非磁性体からなる連結板を介して軸方向に並んで配置された複数相の相固定子を備えており、連結板には、固定子鉄心における径方向の凹凸に当接して夫々の相固定子を周方向に位置決めする凸部が形成されている。このため、連結板によって各相の固定子間での磁束の漏れを低減でき、更に、各相の固定子を周方向に位置決めすることが可能となる。更に本実施例においては、固定子鉄心を一対の固定子鉄心構成部材によって構成しているが、夫々の固定子鉄心構成部材における周方向の位置決めも兼ねるようにしている。

また、本実施例によれば、各相の固定子巻線２０６を整流回路に接続する際、固定子爪磁極間の隙間を通しているので、固定子鉄心に穴を開けたりすることによる磁気回路への影響を低減できる。また形状が複雑によると音が出易くなる、上記構造はシンプルであり、音の発生を低減できる。尚、固定子爪磁極間の隙間には、非磁性体としての樹脂を充填しているので固定子巻線２０６を保持することもでき、各相の固定子同士及び固定子鉄心構成部材を固定することもできる。更には、この樹脂によって固定子爪磁極を含む固定子の強度を向上させることも可能である。加えて、本実施例では樹脂と固定子爪磁極をほぼ同一面とするようにしたため、回転子が回転することによる風切り音を低減することもできる。尚、固定子爪磁極の表面は、樹脂によって被覆されないようにした方が回転子との隙間を小さくできるので磁束を通しやすくできる。

［第２実施例］
次に第２実施例を図１７及び図１８に基づいて説明する。図１７（ａ）は、第１実施例における各固定子巻線２０６に誘起される電圧の出力波形である。図１７（ｂ）は、第２実施例における各相に誘起される電圧の出力波形である。図１８は、第２実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

先に説明したとおり、第１実施例の固定子２０２は、連結板２１６を介して複数相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２が隣り合って配置されているが、非磁性体の連結板２１６を介しても、隣り合う相固定子の一方と他方の固定子鉄心間に磁束が漏れてしまう。このように磁束が隣の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２に漏れることにより、軸方向両端に配置される相固定子（Ｕ相とＷ相）の間に配置されるその他の相固定子（Ｖ相）の固定子鉄心内の磁束が両端の相固定子の鉄心ないの磁束に比べ少なくなる。このため図１４（ａ）に示すように軸方向両端に配置される相固定子（Ｕ相とＷ相）に比べて出力される交流電圧が小さくなってしまうことがわかった。このため、整流回路１５によって整流した後の直流電圧に比較的大きな電圧変動であるリップル電圧発生する。さらに出力される発電電圧自身が低下する可能性がある。

図１８に示す第２実施例では、軸方向両端に配置される相固定子（Ｕ相とＷ相）の間に配置されるその他の相固定子（Ｖ相）の固定子鉄心内の磁束を、上記軸方向両端に配置される相固定子（Ｕ相とＷ相）の磁束より強くする構造である。上記他の相固定子（Ｖ相）の一方および他方の固定子爪２３８や２５８と対向する回転子の部分に永久磁石を設けることにより磁束密度を増やす構造である。この実施の形態では、Ｖ相固定子２０２Ｖの爪に対向する回転子の爪間に軸方向断面が略四角形の永久磁石２９２を固定している。この永久磁石２９２の極性は、界磁巻線３６２に励磁したときに回転子爪に形成される磁極と同極が向かい合うように着磁されている。このため、Ｖ相固定子２０２Ｖは、他の相に比べて、相固定子巻線に鎖交する磁束量を補強できるので、誘起電圧が図１７（ａ）に比べ増大し、図１７（ｂ）に示すように他の相に誘起される電圧と略等しくなる。このような永久磁石２９２によって各相固定子における出力の違いを是正することができる。上記出力の是正のために使用する磁石２９２としては、一般の永久磁石を使用できるが特にフェライト磁石が適している。フェライト磁石は内部の電気抵抗が大きく渦電流などの電流を押さえることができ、効率の向上や発熱低減の効果がある。希土類磁石は磁石の磁束密度がフェライト磁石に比べ大きいが、各相固定子の出力を合わせるためであれば、フェライト磁石の磁束密度で十分である。尚、この永久磁石２９２の軸方向長さは、Ｖ相固定子２０２Ｖの軸方向長さと略同じ長さとしてＶ相固定子２０２Ｖに対向する位地に保持するとよい。Ｖ相固定子２０２Ｖの軸方向長さと完全に同じとする必要はなく、あくまでＵ相固定子２０２ＵとＷ相固定子２０２Ｗに対して、Ｖ相固定子２０２Ｖの漏れ磁束増大分を補えればよい。

このように第２実施例では、各相固定子の固定子巻線２０６に誘起される電圧を略同じ大きさとすることにより、変換された直流のリップル電圧も小さくできる。また漏洩磁束を補えるので、発電機から出力される低速回転時の誘起電圧を大きくでき効果がある。

また、第２実施例の出力バランス手段として動作する上記磁石２９２は、回転子爪磁極間に設けられているので、軸方向両端に配置される相以外の相に対向して少なくとも設けられた永久磁石によって構成されているので、回転子と固定子の形状を大きく変更しなくてもバランス機能を持たせることができる。

また、第２実施例の永久磁石は、軸方向両端に配置される相以外の相と対向する部位に設けられているので、単純な形状の永久磁石によってバランス手段を構成することができる。このため、安価な方法により発電出力の変動を少なくすることができる。

［第３実施例］
図１９に基づいて第３実施例を説明する。図１９は、第３実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。第３実施例は、第２実施例に対比すると永久磁石２９２の形状が異なるが、他の部分は、第２実施例とほぼ同一である。第３実施例の永久磁石２９２は、軸方向断面が略Ｔ字形状となるようにＶ相固定子２０２Ｖに対応する部分が厚肉でＵ相固定子２０２ＵとＷ相固定子２０２Ｗに対応する部分が薄肉となっている。このため、Ｖ相固定子２０２Ｖの固定子巻線２０６と鎖交する磁束は、他の固定子巻線２０６と鎖交する磁束に比べて多くなる。上記永久磁石２９２により発電機全体の出力が増加する。特にＶ相固定子２０２Ｖの出力電圧が他の相の固定子巻線２０６より多くなり、各相の出力電圧の変動を抑制できる。

このように第３実施例では、永久磁石の形状を両端部より中央部の方が磁石量多い形状となっているので、軸方向両端に配置される相固定子巻線と鎖交する磁束量より、軸方向の内部の相固定子巻線と鎖交する磁束量が多くなり、各相の誘起電圧が等しくなる方向に作用する。具体的には、永久磁石を軸方向両端側が薄肉となるように構成したので夫々の回転子爪磁極間に１つずつの永久磁石を配置するだけでも誘起電圧を均一化の方向に作用し、かつ全体出力が増大する方向に作用する。

［第４実施例］
次に第４実施例を図２０に基づいて説明する。図２０は、第４実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。図２０に示す第４実施例は、第３実施例において永久磁石２９２の形状が異なる。他の部分は、第３実施例とほぼ同一である。第４実施例の永久磁石２９２は、軸方向断面が外周側に向かって幅広となるような略台形状となっており、Ｖ相固定子２０２Ｖに対応する部分が台形の内周側短辺と対応しており、この内周側短辺から外周側に向かって連続的に幅広となるようにテーパ状に軸方向幅が拡大している。図１９で説明の作用と同様、永久磁石２９２はＶ相固定子２０２Ｖの爪に対応する部分の磁石量が多く、Ｕ相固定子２０２ＵとＷ相固定子２０２Ｗに対応する部分の方が径方向の長さが短く、Ｕ相固定子２０２ＵとＷ相固定子２０２Ｗに対応する部分の磁石量少なくなっている。従ってＶ相固定子２０２Ｖの固定子巻線２０６と鎖交する磁束は、他の固定子巻線２０６と鎖交する磁束に比べて多くなる。上記永久磁石２９２により発電機全体の出力が増加し、さらにＶ相固定子２０２Ｖの出力電圧が他の相の固定子巻線２０６より多くなり、各相の出力電圧の変動を抑制できる。また第４実施例では、永久磁石２９２の磁石量は軸方向の両側に行くに従って連続的に減少しており、上述の如く各相の誘起電圧の変動を減少させると共に、第３実施例よりも漏洩磁束の量を少なくすることができる。また、永久磁石２９２が急激に減少する形状ではないので、永久磁石２９２の一部に応力が集中するのを防止でき、機械的強度が向上する効果がある。

［第５実施例］
次に第５実施例を図２１に基づいて説明する。図２１は、第５実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。第５実施例は、第１実施例において、第２実施例及び第３実施例とは異なり、回転子爪磁極間に永久磁石２９２を設けることでバランス手段を構成しているものではなく、Ｖ相固定子２０２ＶをＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの形状に対して異なる形状としている。具体的にはＶ相固定子２０２Ｖの一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の回転軸方向の長さＡ２をＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の軸方向の長さＢ２より長くして、Ｕ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２と回転子としての回転子３０２との間を通過する磁束量よりも、Ｖ相固定子２０２Ｖの一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２と回転子３０２との間を通過する磁束量が多くなる、つまり磁束を通り易くなる構造としたことである。尚、Ｖ相固定子２０２Ｖの一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２は、軸方向寸法がＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗに比べて長いだけではなく、固定子爪の長さおよび回転子との対向面積を大きくできる。即ちＶ相固定子２０２Ｖの爪の面積をＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの爪の面積に比べて大きくできる。

第５実施例では、軸方向における両端に配置される相固定子と回転子との間を通過する磁束よりも、それ以外の相固定子である中央部の相固定子と回転子との間を通過する磁束が通過し易い構造とすることで、各相の誘起電圧の差を抑えることができる。特に第５実施例では、軸方向両端に配置される固定子鉄心よりも、それ以外の固定子鉄心の軸方向長が長くなるようにする構成としたため、新たな部材を付加することなく各相の誘起電圧の差を減少させることができる。

［第６実施例］
次に第６実施例を図２２に基づいて説明する。図２２は回転子３０２及び固定子２０２の側面断面図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。第６実施例は、Ｖ相における固定子巻線２０６の巻数をＵ相及びＷ相における固定子巻線２０６の巻数よりも多くすることによって交流出力の変動を減少するための構成（以下バランス手段と記す）を備えている。このため、Ｖ相の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２には、Ｕ相及びＷ相に比べて固定子巻線２０６を多く巻回できるようになっているが、その他の構造は、上述の構造例えば第１実施例とほぼ同様であるため、説明を省略する。

このように、第６実施例のバランス手段は、軸方向両端に配置される相の固定子巻線よりも、それ以外の相における固定子巻線２０６の巻数を多くしたので、変更する箇所を極力少なくしつつ、各相の誘起電圧をバランスさせることができる。尚、各相の固定子鉄心を変更せず、固定子巻線２０６のみを変更してもよいが、出力させる誘起電圧をできるだけ大きくするには、図２２に示すように固定子鉄心における固定子巻線２０６が巻回される環状空間をＵ相及びＷ相に比べてＶ相の方を大きくし、この環状空間を利用して固定子巻線２０６を他の相より多くに巻回する。

［第７実施例］
次に第７実施例を図２３に基づいて説明する。図２３（ａ）は、第７実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。図２３（ｂ）は、第７実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

第７実施例は、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示すように回転子爪と各相の固定子２０２との径方向の隙間を、Ｖ相固定子２０２Ｖと対向する位置の隙間ａが狭く、Ｕ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗと対向する位置の隙間ｂを広くすることにより、各相間の出力の変動を押さえる構成（バランス手段）を有している。このバランス手段を構成するためにＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗと対向する全ての回転子爪の軸方向両端側をテーパ状に切り欠いているが、その他の部分は、第１実施例とほぼ同様であるので説明を省略する。この構造により、回転子爪の外周面の形状は、略台形状となるが、連続的な凸形状や、段付き状に凸形状としても構わない。

このように、第７実施例のバランス手段は、軸方向両端に配置される固定子鉄心の固定子爪磁極と回転子間の隙間よりも、それ以外の固定子鉄心の固定子爪磁極と回転子間の隙間の方を小さくし、軸方向両端に配置される相と回転子との隙間による磁気抵抗よりも、それ以外の相と回転子との隙間による磁気抵抗を小さくすることで磁束が通過しやすくなるので、全ての相の誘起電圧の相毎の変動を抑えることができる。また、従来の回転子爪磁極に加工を施すだけでバランス手段を構成することができるので部品点数が多くならず、新たに設計し直す必要もない。特に回転子爪磁極の外周面の形状をテーパ形状もしくは、連続的な凸形状とすれば、回転子爪磁極に段差が形成されないため、遠心力が作用したとしても強度を維持することができる。

［第８実施例］
次に第８実施例を図２４に基づいて説明する。図２４（ａ）は、第８実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。図２４（ｂ）は、第８実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。図２４（ｃ）は、第８実施例における固定子巻線２０６の結線の一例を示す図である。図２４（ｄ）は、第８実施例における固定子巻線２０６の結線の一例を示す図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

第８実施例は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相固定子２０２が一対ずつ設けられている。つまり、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように軸方向一端側から第１Ｕ相固定子２０２Ｕ１，第１Ｖ相固定子２０２Ｖ１，第１Ｗ相固定子２０２Ｗ１，第２Ｕ相固定子２０２Ｕ２，第２Ｖ相固定子２０２Ｖ２，第２Ｗ相固定子２０２Ｗ２の順で６つの固定子２０２が連結板２１６を介して並んでいる。また、これらの各相固定子２０２における同相の固定子巻線２０６は、図２４（ｃ）及び図２４（ｄ）に示すように直列に接続されており、更に夫々の相は、図２４（ｃ）に示すようなスター結線あるいは、図２４（ｄ）のようなデルタ（Δ）結線されている。第８実施例は、このようにして各相間での出力の変動を抑えている。

ここで前述したとおり、軸方向に配列された両端部に配置される相固定子よりも、それ以外即ち中央部の相固定子の方が誘起電圧は大きく、特に１つの相固定子が隣り合っているよりも、複数の相固定子が隣り合っているあるいは両方から他の相固定子により挟まれている相固定子の方が磁束の漏れが大きい。このため、第１Ｕ相固定子２０２Ｕ１と第２Ｗ相固定子２０２Ｗ２は、軸方向端部に位置しているため、誘起電圧が最も大きく、次に第１Ｖ相固定子２０２Ｖ１と第２Ｖ相固定子２０２Ｖ２は、一端側には隣り合った固定子２０２が１つしかなく、他端側は複数の固定子２０２が配置されているので第１Ｕ相固定子２０２Ｕ１と第２Ｗ相固定子２０２Ｗ２よりも誘起電圧が小さくなる。また、第１Ｗ相固定子２０２Ｗ１と第２Ｕ相固定子２０２Ｕ２は、両端に複数の固定子２０２が配置されているので第１Ｖ相固定子２０２Ｖ１と第２Ｖ相固定子２０２Ｖ２よりも更に誘起電圧が小さくなる。このように各相の誘起電圧は、第１Ｕ相と略等しい第２Ｗ相の誘起電圧はそれぞれ、第１Ｖ相あるいは第２Ｖ相より大きくなる。また第１Ｖ相あるいはこれと誘起電圧が略等しい第２Ｖ相は、第１Ｗ相やこれと誘起電圧が略等しい第２Ｕ相より誘起電圧が大きくなる。図の如く同相の相固定子巻線を直列に結線することにより各相の誘起電圧の大きさは略等しくなる。

このように第８実施例では各相間の出力の変動を押さえる構造（即ちバランス手段）は次のようになっている。固定子の各相は複数組設けられると共に、軸方向に沿うって配置された一端側から同じ相が同じ順序となるように配置され、同じ相となっている固定子巻線２０６は、直列に接続されるようにしたので、一部の相の固定子巻線２０６に誘起される電圧を低下させてバランスさせるのではなく、各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧を全体的に大きくした状態で上記変動を抑える、即ちバランスさせることができる。尚、この第８実施例においては、回転子爪の間の固定子と対向する全範囲に第２実施例〜第４実施例とは異なる同一の厚さの永久磁石を設けたり、固定子鉄心の内周面と回転子爪磁極の外周面の間の隙間を極限まで小さくすることで更なる誘起電圧の向上も図ることができる。

［第９実施例］
次に第９実施例を図２５に基づいて説明する。図２５（ａ）は、第９実施例の回転子３０２及び固定子２０２の側面断面図である。図２５（ｂ）は、各相固定子の軸方向の幅Ｂ１に対する各相固定子間の間隔Ｇ１との比すなわち相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）と誘起電圧の関係を示したグラフである。図２５（ｃ）は、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）と電圧振幅の関係を示したグラフである。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

第９実施例は、図２５（ａ）に示すように固定子２０２における軸方向の各相固定子間の隙間Ｇ１を第１実施例よりも大きくすることで上述のバランス手段と同様の作用を成す構成としており、連結板２１６の代わりに樹脂を充填している。このように固定子２０２における軸方向の各相間の隙間Ｇ１を大きくすることにより各相間の漏れ磁束を低減することができるが、回転子３０２の軸方向長が大きくなる。軸方向の長さが所定の長さに押さえられている場合には、隙間Ｇ１を大きくすると各相の固定子２０２の軸方向長Ｂ１が小さくなってしまう。

次に、上記隙間Ｇ１と固定子２０２の軸方向長Ｂ１の比となる相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）と誘起電圧の関係について、図２５（ｂ）及び図２５（ｃ）に示すような実験を行った。図２５（ｂ）は、横軸を相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）とし、縦軸を各相毎の誘起電圧を平均して合わせた電圧値としたグラフである。この図２５（ｂ）によれば相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）が略０.２ 以下で満足する誘起電圧を発生することが可能である。また、図２５（ｂ）の波形は、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）が０.１３から０.１５の間をピークの条件としてそれ以上では誘起電圧が下降し始める。以上のように相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）は、０.２以下で満足な電圧を誘起させることができ、０.１５以下とすることが好ましく、特に０.１３以下とすると更によい。

しかしながら、一方相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）を小さくし過ぎると、図１７（ａ）に示すように内側の相であるＶ相の誘起電圧が低下するので各相の誘起電圧を合計した電圧値が低下してしまう恐れがある。ここで図２５（ｃ）には、横軸を相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）とし、縦軸に直流電圧に変換した後の電圧変動であるリップル電圧を示したグラフを示す。図２５（ｃ）よれば、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）が０.０５以下では、リップル電圧が大きくなってしまい、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）が０.０５以上であれば、必要な誘起電圧を出力でき、リップル電圧も小さくすることができる。また、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）が０.０７ を超えたところからリップル電圧が安定し始め、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）が０.１付近でリップル電圧が安定する。

以上のように第９実施例は、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）を０.０５〜０.２とすることで、リップル電圧の少ない誘起電圧を十分に出力できる。また、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）を０.０７〜０.１５とすれば、誘起電圧を大きくすることができる。更には、相間ギャップ比率（Ｇ１／Ｂ１）を０.１〜０.１３とすることが望ましい。

［第１０実施例］
次に第１０実施例を図２６に基づいて説明する。図２６（ａ）は、第１０実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。図２６（ｂ）は、第１０実施例の回転子を外周側から見た図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

第１０実施例は、回転子３０２における夫々の回転子爪３２６あるいは３２８の外周側表面に周方向に延びる絶縁溝２０を設け、この絶縁溝２０内に樹脂等の非磁性体を充填している。この絶縁溝２０は例えば断面が矩形状である。この絶縁溝２０は、Ｕ相固定子２０２ＵとＶ相固定子２０２Ｖの間の連結板２１６と対向する部分と、Ｖ相固定子２０２ＶとＷ相固定子２０２Ｗの間の連結板２１６と対向する部分に設けられており、連結板２１６の板厚よりも若干幅広に形成されている。尚、他の部分は、第１実施例とほぼ同様であるので説明を省略する。上記絶縁溝２０の幅は１mm程度が好ましく、０.５mmから３mmの間である。

このように回転子３０２における回転子爪３２６あるいは３２８において、各相の相固定子２０２間と対向する位置に絶縁溝２０を設けているので、固定子２０２から回転子３０２の表面を経路として他の固定子に漏れてしまう磁束を低減することができ、各相の固定子２０２から界磁巻線３６２の周りを磁束が周回するようにすることができる。このため、各相間での誘起電圧の変動を小さくでき、全体の発電出力を増大できる。また、この絶縁溝２０は、回転子爪３２６あるいは３２８の表面に生じる渦電流を低減する作用を有し、発電効率の向上効果がある。

第１０実施例においては、絶縁溝２０内に非磁性体を充填したが、回転子爪の強度が十分確保できるならば、絶縁溝２０内に何も充填しなくても、空気が非磁性体の代わりとなるため、漏れ磁束を少なくでき、非磁性体を充填しない分、安価となるといった作用効果を得ることができる。

［第１１実施例］
次に第１１実施例を図２７に基づいて説明する。図２７（ａ）は、第１１実施例の回転子３０２及び固定子２０２の側面断面図である。図２４（ｂ）は、第１１実施例の回転子爪３２６あるいは３２８及び固定子爪２３８あるいは２５８の配置を示す図である。図２４（ｃ）は、第１１実施例の回転子爪３２６あるいは３２８及び固定子爪２３８あるいは２５８の配置を示す他の態様図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

第１１実施例は、回転子３０２をＵ相固定子２０２Ｕ，Ｖ相固定子２０２Ｖ，Ｗ相固定子２０２Ｗに対応させて３つに分割している。分割された各回転子は、図１から図１６に記載した第１実施例における回転子３０２の軸方向の長さの１／３の長さとしたものである。回転子爪３２６や３２８の軸方向の長さも第１実施例に比べて１／３程度に形成され、界磁巻線３６２の巻数も第１実施例の巻数より少なくなっている。このように構成された３つの分割回転子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが隣り合った状態で回転子３０２を構成する。

図２７（ｂ）に示すように固定子爪２３８や２５８は、第１実施例と同様にＵ相固定子２０２Ｕ，Ｖ相固定子２０２Ｖ，Ｗ相固定子２０２Ｗの各固定子爪がそれぞれ電気角で１２０度ずつ周方向にずれた状態で配置される。一方回転子爪は、夫々の分割回転子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが電気角でずれのない状態、周方向に同一に配置される。

このように回転子３０２を固定子２０２の相毎に分割したので磁束は、夫々が独立した状態で周回することになり、誘起電圧をバランスさせることができる。しかし回転子巻線が分割されているため十分な巻線数を確保し難い問題があり、第１の実施例に比べて低速回転時の出力特性が低下する問題が有る。

図２７（ｂ）では、各相の固定子爪を電気角で１２０度ずれた状態で配置し、分割回転子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの回転子爪を電気角でずれのない状態で配置するようにしたが、図２７（ｃ）のように各相の固定子爪を電気角でずれのない状態に配置し、分割回転子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの回転子爪を電気角で１２０度ずれた状態で配置しても良い。上述の如く図２７（ｂ）や図２７（ｃ）に記載の実施例は各相の出力を制御するには優れているが、一方回転子巻線が分割されているため十分な巻線数を確保し難い問題があり、第１の実施例に比べて低速回転時の出力特性が低下する問題が有る。

［第１２実施例］
第１の実施例で、固定子爪のスキュー状態と出力特性の関係を、第１２実施例として、図２８に基づいて説明する。図２８（ａ）は、第１の実施例における固定子爪の具体例を示す図である。図２８（ｂ）は、固定子爪の間のギャップ比率と誘起電圧との関係を示したグラフである。図２８（ｃ）は、固定子爪の間のギャップ比率と出力電流との関係を示したグラフである。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

図２８（ｂ）に示すように、固定子２０２における各相固定子の各爪の間の隙間Ｇｓと、固定子爪の軸方向略中間位置の周方向幅Ｂｓとの比を固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）とし、この値をパラメータとして変更することによって、出力される誘起電圧の変化の関係を調べた。尚、図２８（ｂ）は、相固定子の各爪のスキュー角度を一定とし、回転子は変更していない。図２８（ｂ）によれば固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）を０.０５〜０.３の範囲に選んだ場合に誘起電圧が大きくなり、特に固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）が０.１５付近でピークとなり、０.１５付近から固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）を大きくしても、小さくしても誘起電圧が下がる傾向を示す。このように、図２８（ｂ）によれば、固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）を０.１〜０.２の範囲とすること誘起電圧を大きくすることができる。

次に固定子巻線の有するインダクタンスの影響について考慮する。固定子巻線の有するインダクタンスが出力電流に関係するため、インダクタンスと固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）の関係を検討する。１相分の固定子巻線２０６のインダクタンスをＬ（Ｈ）、磁極間の対向する面積をＳ（mm²）とすると、インダクタンスと固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）の関係は、式（３）となる。この式（３）から固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）が狭くなるとインダクタンスが増加する。

１相の出力電流をＩ（Ａ）、１相分の無負荷誘起電圧をＥ₀（Ｖ）、バッテリー電圧をＶｂ（Ｖ）、１相分の電機子抵抗をｒ（Ω）、回転子の角速度をω（rad／ｓ）、とすると、１相分の出力電流は式（４）で表される。この式（４）によれば、１相の出力電流は、インダクタンスと角速度の積に反比例することがわかる。このため、固定子爪２３８や２５８の間の隙間Ｇｓと出力電流の関係は、回転子の回転数によって変動することから、高速で回転子が回転している状態と、低速で回転子が回転している状態を考慮する必要がある。

図２８（ｃ）において、回転子３０２が６０００ｒ／min で回転している状態と、回転子３０２が１８００ｒ／min で回転している状態の固定子爪磁極間ギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）と出力電流の関係を示している。図２８（ｃ）によれば、１８００ｒ／min ではギャップ比率０.２〜０.３がよく、６０００ｒ／min では０.８以上で出力電流が大となる傾向である。回転数が大きくなるにつれてギャップ比率は大きい方がインダクタンスの低減につながり、出力電流が大きくなる傾向にある。両回転域で使用できる固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）は、０.３〜０.７の範囲が比較的良い。この領域では低速回転域でも高速回転でも良好な出力が得られる範囲であり、適している。特に固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）をほぼ０.４〜０.５とすると低速での出力電流が大きく、さらに高速でも良好な特性が得られる。

以上説明したごとく、図２８（ｂ）における良好な範囲と図２８（ｃ）における良好な範囲を考慮すると固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）が０.１〜０.３とすると大きな誘起電圧が得られるが、出力電流では回転子の回転域によって最適域からやや外れる。モータ等の回転電機としては誘起電圧が高い範囲の方が良いが、実施例である車両用交流発電機は出力電流が重要であるため、より大きな出力電流が得られる範囲としては、０.３〜０.７となる。特に固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）をほぼ０.４〜０.５とするとさらに良い電流出力特性が得られる。

［第１３実施例］
次に図２９に基づいて第１実施例の回転子爪間の間隔と出力との関係を第１３実施例として説明する。図２９（ａ）は、回転子爪の固定子側面の形状を示す図であり、各爪はそれぞれ同じ形状であり、一方の回転子爪３２６と他方の回転子爪３２８との関係は、他方の回転子爪３２８と一方の回転子爪３２６との関係と同じである。図２９（ｂ）は、回転子爪間のギャップ比率と誘起電圧との関係を示したグラフである。図２９（ｃ）は、回転子爪間のギャップ比率と出力電流との関係を示したグラフである。他の構成は第１の実施例と共通するので、これらの構成についての説明は省略する。

図２９（ｂ）により、回転子３０２における回転子爪の間の隙間Ｇｒと、回転子爪における軸方向の略中間位置の周方向の幅Ｂｒとの比である回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）をパラメータとして変更した場合の、出力される誘起電圧の変化の状態を説明する。尚、図２９（ｂ）は、固定子２０２の状態を一定としている。

図２９（ｂ）で、回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）を０.２〜０.７５の範囲とする良好な出力が得られる。さらに上記ギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）を０.３〜０.６の範囲とするとより良好な誘起電圧を出力することができる。特に誘起電圧は、回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）が０.４付近でピークとなり、０.４付近から回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）を大きくしても、小さくしても誘起電圧は下がる傾向を示す。図２９（ｂ）から明らかなように回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）を０.３５〜０.４５とすることで、非常に良好な電圧を誘起させることができる。

尚、第１３実施例では、固定子２０２側を変更せずに回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）をパラメータとして変更した場合の誘起電圧を測定したが、第１２実施例のように固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）の変更があったとしても回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）と誘起電圧の傾向はほとんど変わらない。絶対値が変わるのみで傾向が変わらないため、回転子のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）の影響を検討することが可能である。すなわち、固定子２０２のギャップ比率が変更されたとしても回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）を前記数値範囲とすることで誘起電圧を向上させることができる。このことは第１２実施例についても同様であり、回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）が変更されても固定子爪間のギャップ比率（Ｇｓ／Ｂｓ）と誘起電圧の傾向はほとんど変わらない。以上のことから第１２実施例と第１３実施例の両方の条件を満たした方がより誘起電圧などを向上につなげることができる。

次に回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）においても第１２実施例における固定子爪間のギャップ比率の検討と同様に、インダクタンス及び回転子の回転速度による出力電流の変動の関係を検討した方がより望ましい。

図２９（ｃ）に回転子３０２が６０００ｒ／min で回転している状態と、回転子３０２が１８００ｒ／min で回転している状態での、回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）をパラメータとして場合の出力電流の関係を示している。この図２９（ｃ）によれば、両回転速度域で良好となる条件は、回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）は、０.１〜０.８であり、０.２〜０.７が更に良く、０.３〜０.６の範囲がもっと良い。

図２９（ｂ）における良好な範囲と図２９（ｃ）における最適範囲を考慮すると、回転子爪間のギャップ比率（Ｇｒ／Ｂｒ）が０.２〜０.７の範囲が良好な範囲となる。大きな誘起電圧が得られ、かつ、回転子１２の回転域によってバランスのとれた出力電流が得られる。

［第１４実施例］
第１４実施例は第１実施例における固定子のスキューの状況と発電特性との関係を示している。図３０（ａ）は、第１４実施例における固定子爪を示す図である。図３０（ｂ）は、固定子爪のスキュー角度と誘起電圧との関係を示したグラフである。図３０（ｃ）は、固定子爪のスキュー角度とリップル電圧との関係を示したグラフである。第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

図３０（ｂ）に示すように、固定子２０２における固定子爪２３８や２５８のスキュー角度をθ１とし、このスキュー角度θ１をパラメータとして変更した場合の出力される誘起電圧の変化を説明する。尚、図３０（ｂ）は、固定子爪の回転軸方向の中央付近の周方向の幅Ｂｓ及び固定子爪間の隙間Ｇｓを一定とすると共に回転子３０２は変更しないものとする。図３０（ｂ）として示すように固定子爪のスキュー角度θ１を０度〜３８度の範囲に選定することで、良好な誘起電圧を出力することができる。特に誘起電圧は、スキュー角度θ１が２５度付近でピークとなり、２５度付近からスキュー角度θ１を大きくしても、小さくしても誘起電圧は下がる傾向を示す。図３０（ｂ）から明らかなように、スキュー角度θ１を６度〜３５度とすることで、より大きな電圧を誘起させることができ、さらにスキュー角度θ１を１０度〜３０とすることで非常に良好な特性が得られる。

また図３０（ｃ）によれば、固定子爪のスキュー角度θ１が１０度以上となるとリップル電圧が小さくなる傾向を示す。本実施例では、固定子爪のスキュー角度θ１を１０度〜３８度の範囲とすればリプルを押さえると共に大変良好な出力を得ることができる。特に上記スキュー角度θ１を１０度〜３０度の反意図することでたいへん良好な出力を得ることができる。

［第１５実施例］
次に第１５実施例を図３１に基づいて説明する。図３１（ａ）は、第１実施例の回転子爪のスキューの状態と出力特性とを示すための、第１５実施例における、回転子爪を示す図である。図３１（ｂ）は、回転子爪磁極のスキュー角度と出力電流との関係を示したグラフである。図３１（ｃ）は、回転子爪のスキュー角度と誘起電圧との関係を示したグラフである。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。図３１（ｂ）に示すように、回転子３０２における回転子爪のスキュー角度θ１をパラメータとして変更した場合の、出力電流の変化について説明する。尚、図３１（ｂ）は、回転子爪の軸方向の略中間部分の周方向の幅Ｂｓ及び回転子爪間の隙間Ｇｓを一定とし、固定子２０２は変更していない。

図３１（ｂ）によれば回転子爪のスキュー角度θ１を５度〜１３度とすることで良好な電流を出力することができる。特に出力電流は、スキュー角度θ１が１１度付近でピークとなり、１１度付近からスキュー角度θ１を大きくしても、小さくしても出力電流は下がる傾向を示す。図３１（ｂ）から明らかなようにスキュー角度θ１を５度〜１１度とすることでさらに良好な電流を出力することができる。尚、図３１（ｂ）は、回転子３０２の回転数が６０００rpm の状態と１８００rpm の状態を両方示しているが、回転数が変更されても同様の傾向を示す。

図３１（ｃ）に、各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧と、各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧の平均電圧を示している。図３１（ｃ）によれば、回転子爪のスキュー角度θ１が大きくなるほどＶ相の固定子巻線２０６に誘起される電圧は大きくなるが、Ｕ相とＷ相の固定子巻線２０６に誘起される電圧は低下する傾向となっている。これは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子２０２が軸方向に並んでいるため、回転子爪と対向する面積が変化することが影響していると考えられる。このため、各相の誘起電圧のバランスを考慮すると、スキュー角度θ１は、５度〜１３度の範囲が良好で、５度〜１３度の範囲がより良好である。

以上のことから、本実施例では、回転子爪のスキュー角度θ１を５度〜１３度とすることで良好な電圧を出力でき、特にスキュー角度θ１を５〜１１度とすることで非常に良好となる。

［第１６実施例］
次に第１実施例に置ける爪数と出力特性との関係を第１６実施例として、図３２に基づいて説明する。図３２（ａ）は、固定子爪及び回転子爪の数すなわち極数と誘起電圧との関係を示したグラフである。図３２（ｂ）は、固定子爪及び回転子爪の極数と出力電流との関係を示したグラフである。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。図３２（ｂ）によれば固定子爪及び回転子爪の極数を多くすれば多いほど誘起電圧が上昇することがわかる。これは誘起電圧と極数が比例関係にあるためである。しかしながら、図３２（ｃ）に示されているように、回転子３０２の磁極数を多くなり過ぎると磁極間が近づくこととなり、漏洩磁束が大きくなる問題が生じる。さらにインダクタンスの増加や鉄損の増加ともなり、出力電流及び効率が下がってしまう。図３２（ｃ）によれば、固定子爪及び回転子爪の極数が２０極以上となったところで出力電圧が下がり始める。従って２４極以下とすることが望ましい。本実施例では、固定子爪及び回転子爪の極数を１２〜２４極の間に設定することが望ましい。特に１６〜２０極が適している、なお各相固定子と回転子との爪数すなわち極数を一致させることが望ましい。

［第１７実施例］
次に第１実施例における固定子の爪形状を変えた実施例を第１７実施例として、図３３に基づいて説明する。図３３（ａ）は、第１７実施例の固定子爪の形状を示す図である。図３３（ｂ）は、第１７実施例の固定子爪の形状を示す他の実施形態を示す図である。尚、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。Ｖ相固定子２０２Ｖの固定子爪の形状をＵ相固定子２０２ＵとＷ相固定子２０２Ｗの固定子爪の形状と異ならせている。具体的には、図３３（ａ）に示すようにＶ相固定子２０２Ｖの固定子爪の表面積Ｓｖが、Ｕ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの固定子爪の表面積Ｓよりも大きくなるように構成している。このように構成することによりＶ相固定子２０２Ｖの誘起電圧を向上させてＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの誘起電圧との差を少なくすることができる。

また、図３３（ｂ）に示すようにＶ相固定子２０２Ｖの固定子爪のスキュー角度θｖが、Ｕ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの固定子爪のスキュー角度θよりも大きくなるように構成している。第１４実施例で示したように固定子爪のスキュー角度は、大きくなるに従って誘起電圧が大きくなる傾向にあるため、Ｖ相固定子２０２Ｖの誘起電圧を向上させてＵ相固定子２０２Ｕ及びＷ相固定子２０２Ｗの出力電圧との差を少なくできる。

以上のように軸方向両端に配置される各相固定子とそれ以外の即ち中央部に配置されている相固定子における固定子爪の形状を異ならせたことによって、各相固定子の出力の差を少なくすることが可能であり、これにより直流出力の脈動を低減できる。また特に低速回転時の出力自体を大きくできる。

［第１８実施例］
次に第１８実施例を図３４に基づいて説明する。第１の実施例と同じ符号は同じ構成および同じ作用を為し、説明を省略する。図３４（ａ）は、第１８実施例における車両用交流発電機の側面断面図である。図３４（ｂ）は、第１８実施例における固定子爪磁極を示す図である。上述のとおり、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。第１８実施例は、第１実施例に対して、フロントブラケット１０４及びリアブラケット１０６と固定子２０２が異なるが、その他の部位は第１実施例とほぼ同様であるので説明を省略する。

図３４（ａ）に示すように第１８実施例のフロントブラケット１０４は、径方向外周側部分の肉厚と底面側の肉厚がほぼ同じ肉厚となっており、外周側の風穴３が形成されていない点が異なる。また、このフロントブラケット１０４及びリアブラケット１０６は、夫々が嵌合しておらず、相手側のブラケットの方まで延びていない。このため、フロントブラケット１０４は、Ｕ相固定子２０２Ｕのところが開口端縁となっており、リアブラケット１０６はＷ相固定子２０２Ｗのところが開口端縁となっている。

第１８実施例の固定子２０２は、固定子爪間に形成される隙間に樹脂を充填しておらずフロントブラケット１０４及びリアブラケット１０６によって軸方向に挟持されることで各相の固定子２０２を連結固定している。また、図３４（ｂ）に示すように固定子爪にスキューが設けられているため、固定子爪間の隙間は、Ｕ相固定子２０２Ｕ，Ｖ相固定子２０２Ｖ，Ｗ相固定子２０２Ｗに渡って軸方向に連続することになる。このように構成することにより、図３４（ａ）の破線矢印で示すようにフロントファン１２２の回転によって、フロントブラケット１０４の内周側の風穴３から導入された空気は、遠心力によって外周側に流れるが、フロントブラケット１０４における外周側の風穴３は封止されているので外周側に流れることはできない。このため、空気は、固定子爪間に形成された軸方向に連続する隙間を流れ、リアファン１２２の回転によって外周側に流れる空気を合流してリアブラケット１０６における外周側の風穴３から排出される。このように、固定子爪間に形成された隙間を流れる空気量が増大するため、固定子２０２及び回転子３０２の冷却効果を増大することができる。尚、第１８実施例のフロントファン１２２は、第１実施例と同様にリアファン１２２より羽根が小さく、流れる空気量も少ないので、より固定子爪間の隙間を流れる空気量を増やすことができる。

［第１９実施例］
次に第１９実施例を図３５に基づいて説明する。図３５は、第１９実施例における車両用交流発電機の側面断面図である。第１９実施例は、第１８実施例に対して、フロントファン１２２が設けられおらず、リアファン１２２の外径が固定子２０２内周よりも外周側となるように大径となっている点が異なるが、その他の構成は第１８実施例とほぼ同様であるので説明を省略する。図３５に示すように第１９実施例には、フロントファン１２２が設けられていないため、リアファン１２２のみによって空気の流れが生じる。このリアファン１２２は、羽根の外周端が固定子２０２内周よりも外周側となっているため、破線矢印で示すように遠心力によって内周側から外周側に空気を流動させる際、羽根と対向する固定子２０２と回転子３０２の間の隙間を通して、フロントブラケット１０４側からも空気を吸い込むことになる。このため、リアファン１２２のみであっても固定子２０２を十分冷却することができ、フロントファン１２２を省略した分だけ安価な装置とすることも可能になる。また小型にもなる。

以上、第１８実施例及び第１９実施例は、夫々の該固定子爪磁極間には空気が流通する隙間が設けられ、該隙間は、固定子鉄心の軸方向一端側から他端側に連続しているので、軸方向両端にコイルエンドが存在しなくとも固定子を十分に冷却することができる。また、この隙間に対して、軸方向に空気を流通させる通風手段を備えることによって、より効果的に固定子を冷却することが可能となる。

［第２０実施例］
次に第２０実施例を図３６に基づいて説明する。図３６は、回転子３０２及び固定子２０２の側面断面図である。尚、この実施例は第１実施例の一部改良であり、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。第１７実施例及び第１８実施例における各相の固定子２０２は、フロントブラケット１０４及びリアブラケット１０６によって軸方向から挟持することで固定しているが、第２０実施例では、図３６に示すように各相の相固定子２０２の外周にアルミニウム合金等からなる非磁性体の補強リング２１を設けることで各相の相固定子２０２を一体化している。この補強リング２１は、軸方向一端側が内周側に延びる断面略Ｌ字形状のリングを固定子２０２の外周に嵌合させ、他端側を加締ることで他端側も内周側に折曲する。このため、補強リング２１は、固定子２０２に固定された状態では、断面が略コの字形状となる。尚、補強リング２１は非磁性体に限らず磁性体を採用することも可能であるが、非磁性体の方が磁束の漏洩のそれが無く、良好である。このように補強リング２１を設けることにより、各相の固定子２０２をフロントブラケット１０４とリアブラケット１０６の間に挟持する前にユニット化することができ、組み付けが容易になる。

［第２１実施例］
次に第２１実施例を図３７〜図４０に基づいて説明する。図３７（ａ）は、固定子鉄心における磁束の流れを示した図である。一方のあるいは他方の固定子鉄心２３２あるいは２５２における渦電流の流れを説明する。これらの作用効果は同じであり、以下代表して図３７（ｂ）に示す他方の固定子鉄心２５２により説明する。図３８（ａ）は、第２１実施例の固定子鉄心の構成部材における１つの固定子爪の部分を切り取って斜視図で表したものであり、ここでは代表して他方の固定子爪２５８で説明している。図３８（ｂ）は、第２１実施例の固定子鉄心の構成部材を説明するための側面断面図である。図３９は、第２１実施例の他の実施形態を示す図である。図３９（ａ）は、第２１実施例の他の実施形態における固定子鉄心の構成部材を説明するための側面断面図である。図３９（ｂ）〜図３９（ｄ）は、一枚の鋼板における固定子爪の先端側から見た正面図であり、様々な溝形状を示している。図４０（ａ）〜図４０（ｅ）は、固定子爪を内周側からみた図であり、固定子爪の回転子側面２２０に設けられたスリットもしくは溝の構造や様々な配置を示す図である。尚、この実施例は第１実施例の一部改良であり、第１実施例と共通する構成については、同一称呼，同一の符号で表すとともに、共通する構成の説明は省略する。

前記第１実施例〜第２０実施例の一方及び他方の固定子鉄心２３２や２５２は、積層された鋼板を軸方向断面で略コの字形状となるように折り曲げて構成している。このように固定子鉄心を構成することで、図３７（ａ）における矢印で示すように夫々の鋼板の形状に沿って磁束が流れるため、磁気抵抗を少なくすることができる。しかしながら、図３７（ｂ）に示すように、固定子爪における回転子３０２との対向面２２０には、渦巻き状に渦電流が発生してしまうため、渦電流損が発生する。図３７（ｂ）に示すような構成では、固定子爪における回転子３０２との対向面２２０が積層面となっていないため、電気抵抗が大きくならず渦電流の低減効果が少ない。

本実施例では、図３８（ａ）に示すように固定子爪に軸方向に延びる複数のスリット２３を形成している。これらのスリット２３は、図３８（ｂ）に示すように夫々鋼板の両面を貫通するように設けられており、磁束が通過する面積をできるだけ減少させないようにスリット幅は小さければ小さいほどよい。尚、このスリット２３は、固定子爪における軸方向側面部の略中間部分まで形成されている。このため、プレスによる打ち抜きでスリット２３を成形しても良いが、エッチング加工を用いてスリット２３を成形した方がスリット幅を小さくでき更に好ましい形状となる。このように固定子爪にスリット２３を設けることにより、渦電流が流れづらくなるため、渦電流を低減することができる。これらのスリット２３は、全ての鋼板に形成する必要はなく、少なくとも回転子３０２と対向する側の所定枚数にスリット２３が設けられていればよい。また、スリット２３を設けた鋼板とスリット２３を設けない鋼板を交互に積層しても構わない。

図３８（ａ）及び図３８（ｂ）では、夫々の鋼板の両面を貫通するようにスリット２３を形成したが、図３９（ａ）に示すように夫々鋼板の両面を貫通させず回転子３０２側に開口した溝２４を形成しても構わない。このように構成することでスリット２３を設けるよりも固定子爪の強度を確保することができ、磁束が通過する面積も大きくすることができる。尚、溝２４を形成する方法としては、プレス成形や機械加工，エッチング加工が望ましい。また、スリット２３と同様に全ての鋼板に溝２４を形成する必要はなく、少なくとも回転子３０２と対向する面２２０の所定枚数に溝２４が設けられていればよい。更に、溝２４を設けた鋼板と溝２４を設けない鋼板を交互に積層しても構わない。この実施形態においても溝２４は、固定子爪における軸方向側面部の略中間部分まで形成されている。

このような溝２４は、鋼板の板厚をｔとすると、この板厚ｔに対して０.４〜０.８ｔとなる深さに形成されているとよいことが実験からわかった。尚、スリットと同様に溝幅は小さければ小さいほどよい。

図３９（ｂ）〜図３９（ｄ）には、様々な溝２４の断面形状を示している。図３９（ｂ）の溝２４は断面形状が略半円形状としたものを示しており、図３９（ｃ）の溝２４は断面形状が略四角形状としている。また、図３９（ｄ）の溝２４は断面形状が略三角形状としたものを示している。このように溝２４の断面形状を略三角形状とすることによって溝２４を成形しやすいといった利点がある。

図４０（ａ）〜図４０（ｅ）には、様々なスリット２３もしくは溝２４の配置パターンを示している。図４０（ａ）は、略軸方向、つまり、固定子爪の延びる方向に配置された配置パターンを示しており、スリット２３でも溝２４でも設けることが可能である。このように溝２４を配置するとスリット２３もしくは溝２４を成形し易いといった作用効果が得られる。図４０（ｂ）は、周方向、つまり、固定子爪の幅方向に配置された配置パターンを示しており、このように配置すると図４０（ａ）と同様に成形し易いといった利点があるが固定子爪が脱落してしまわぬよう溝２４でしか形成できない。図４０（ｃ）は、固定子爪の略中心位置から放射状に配置した配置パターンを示しており、溝２４のみ設けることが可能となる。渦電流は、図３７（ｂ）に示すよう、固定子爪の外表面に渦を描くように流れるため、放射状とすると渦電流を好適に低減させることができる。図４０（ｄ）は、図４０（ｃ）の配置パターンにおいて、放射状の中心部分に何も形成しない配置パターンを示している。この配置パターンを採用すれば、固定子爪が別れてしまうことがないので溝２４以外にスリット２３を適用することも可能である。図４０（ｅ）は、固定子爪における折曲部側のみに略軸方向、つまり、固定子爪の延びる方向に配置した配置パターンを示しており、スリット２３でも溝２４でも設けることが可能である。このように溝２４を配置すると固定子爪の先端における各鋼板同士が離間しずらくなるので、磁気音を低減させることができるといった作用効果が得られる。図４０（ｆ）は、網目状にした配置パターンを示しており、溝２４のみ設けることが可能となる。このように溝２４を配置することで、より細か溝が配置されるので渦電流の抵抗を更に向上させることができるといった作用効果が得られる。

［第２２実施例］
次に第２２実施例を図４１に基づいて説明する。図４１（ａ）は、第２２実施例の固定子鉄心における１つの固定子爪の部分を切り取って斜視図で表したものである。図４１（ｂ）は、第２２実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図である。図４１（ｃ）は、第２２実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図であって、その製造方法について説明した図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。

第２２実施例における固定子爪は、鋼板を折り曲げるようなことはしておらず、図４１（ａ）及び図４１（ｂ）に示すように、略平面の鋼板を軸方向に積層することで構成している。このように構成することによって固定子爪における回転子３０２との対向面は積層面となる。このため、第２１実施例のスリット２３と同様に電気抵抗が大きくなるので渦電流を低減する作用効果が得られる。また、固定子爪における角部分が略直角となるため、回転子３０２に近づいた部分の対向面積を増大させることができる。

図４１（ｃ）には、第２２実施例における固定子鉄心の製造方法を示している。第２２実施例における固定子鉄心を製造するには、まず、外周部と、側面部と、固定子爪とを別々の形状の鋼板を積層することで別々に構成する。このとき、各鋼板同士は、溶接や接着剤，ビョウによる連結及び加締め、または、ダボ形状による加締め成形，非磁性体である樹脂等によるモールドで一体化する。このように構成された外周部と側面部とを溶接等で接合すると共に、各固定子爪を側面部に溶接等で接合することによって第２２実施例における固定子鉄心が製造される。

［第２３実施例］
次に第２３実施例を図４２に基づいて説明する。図４２（ａ）は、第２３実施例の固定子鉄心における１つの固定子爪の部分を切り取って斜視図で表したものである。図４２（ｂ）は、第２３実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図である。図４２（ｃ）は、第２３実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図であって、その製造方法について説明した図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。第２３実施例は、図４２（ａ）及び図４２（ｂ）に示すように、第１実施例と第２２実施例を組み合わせたものであって、固定子爪の部分は、第１実施例と同様に折り曲げて成形しているが、外周部は、第２２実施例と同様に略平面の鋼板を積層することで構成している。

第２２実施例では、回転子３０２と対向する固定子爪の回転子側面２２０において発生する渦電流を低減させる作用効果を有しているが、固定子爪及び外周部にて鋼板の積層方向に磁束が流れるため、磁気抵抗が大きくなってしまうと共に、その部分で渦電流が発生するといった問題も残されている。これに対して、この第２３実施例では、固定子爪の部分で渦電流が発生しやすくなるが、磁束の流れる方向に固定子爪が折り曲げられているので磁気抵抗を低減することができる。このように渦電流の影響が少ない仕様によっては第２３実施例を採用することで効率を向上させることが可能となる。また、複数の固定子爪を準備する必要がないため、第２２実施例に比べて製造し易く、固定子爪の機械的強度も向上する効果がある。

図４２（ｃ）には、第２３実施例における固定子鉄心の製造方法を示している。第２３実施例における固定子鉄心を製造するには、まず、外周部を略平面の鋼板を積層することで構成すると共に、側面部から折り曲げて軸方向断面が略Ｌ字形状となるような折曲部を形成した固定子爪を別々に準備する。これらを第２２実施例と同じように溶接等で接合することによって第２３実施例における固定子鉄心が製造される。

［第２４実施例］
次に第２４実施例を図４３に基づいて説明する。図４３（ａ）は、第２４実施例の固定子鉄心における側面断面図であって、幾つかの製造方法のうちの一例としての実施形態を示した図である。図４３（ｂ）は、第２４実施例の固定子鉄心における側面断面図であって、他の実施形態を示した図である。図４３（ｃ）は、第２４実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図であって、その製造方法について説明した図である。尚、他の実施例と共通する構造については、同一称呼，同一の符号で表し、共通する部分の説明を省略する。第２４実施例は、渦電流の低減及び磁気抵抗の低減を両立させた実施例であって、そのうちの１つの実施形態を図４３（ａ）に示す。図４３（ａ）における実線矢印にて磁束の流れを示しているが、磁束は、鋼板の形状に沿って流れるため、第２２実施例及び第２３実施例に比べて磁気抵抗を低減させることができる。また、固定子爪の先端が回転子３０２側に折り曲げられているので、固定子爪の先端には積層面が形成される。このため、積層面での電気抵抗が増大し、回転子３０２からの磁束によって生じる渦電流を低減する作用効果が得られる。

図４３（ｂ）には、本実施例における他の実施形態について説明する。この実施形態は、図４３（ａ）の実施形態における最も外側の鋼板に、更に軸方向断面略コの字形状に成形された鋼板を積層させている。この実施形態では、回転子３０２と最も短い距離で対向する部分の面積を増大させることができる。このため、図４３（ａ）の実施形態よりも回転子からの磁束量を多く得ることができる。

図４３（ｃ）には、第２４実施例における固定子鉄心の製造方法を示している。第２４実施例における固定子鉄心を製造するには、第１実施例と同様に夫々の鋼板を積層した状態で折り曲げるか、夫々の鋼板を折り曲げた後に積層することで、３箇所を折り曲げる。このようにして、図４３（ａ）に示した固定子鉄心が構成される。更に、図４３（ｂ）に示した固定子鉄心を製造するには、軸方向断面略コの字形状に鋼板を成形し、この軸方向断面略コの字形状の鋼板を外側にかぶせるように外側からあてて積層することで製造される。

［第２５実施例］
次に第２５実施例を図４４に基づいて説明する。図４４は、第２５実施例の固定子鉄心における側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、同様の作用効果であり、また重複する説明を省略する。第２５実施例は、外側に積層される鋼板と内側に積層される鋼板の材料を変更している。例えば、外側に積層される鋼板を剛性の高い材料とし、内側に積層される鋼板を外側の鋼板よりも剛性の低い材料とすることで固定子爪の機械的強度の維持と、成形作業を容易にすることが可能となる。

また、他の実施形態としては、外側に積層される鋼板の材料を電磁鋼板等の高抵抗材とし、内側に積層される鋼板を冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）等の低抵抗材料とすることもできる。つまり、高価な電磁鋼板を渦電流が生じやすい外側だけに用い、渦電流の影響が少ない内側には安価な冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を用いることができる。このため、性能を維持したまま、コストを低減させることが可能となる。尚、変更する材料は２種類である必要はなく、また、夫々の材料からなる鋼板の枚数は仕様によって適宜設定することができる。

［第２６実施例］
次に第２６実施例を図４５に基づいて説明する。図４５（ａ）は、第２６実施例の固定子鉄心における側面断面図であって、１つの実施形態を示した図である。図４５（ｂ）は、第２６実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図であって、他の実施形態を示した図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、説明の重複を避けるため説明を省略する。第２６実施例は、外側に積層される鋼板と内側に積層される鋼板の板厚を変更している。例えば、図４５（ａ）に示すように外側に積層される鋼板の板厚を内側に積層される鋼板の板厚より大きくすることができる。このように構成すれば、固定子爪の剛性を高めることができる。

また、図４５（ｂ）に示すように内側に積層される鋼板の板厚よりも外側に積層される鋼板の板厚より小さくすることもできる。鋼板の板厚を小さくすることで電気抵抗が上がり渦電流を低減することができるが、渦電流は回転子と対向する固定子爪の表面側で生じやすい。この実施形態では、外側に積層される鋼板の板厚を小さくすることで渦電流を低減させることができ、内側はもともと磁束量が少ないため、渦電流の影響が少なく、内側に積層される鋼板の板厚を大きくすることで積層枚数を少なくすることができる。このため、全体的な鋼板の枚数を低減させることで安価とすることが可能となる。

［第２７実施例］
次に第２７実施例を図４６に基づいて説明する。図４６（ａ）は、第２７実施例の固定子の側面断面図であって、１つの実施形態を示した図である。図４６（ｂ）は、第２７実施例の固定子の側面断面図であって、他の実施形態を示した図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、重複する説明を省略する。図４６（ａ）には、折り曲げ部２６の折り曲げ半径Ｒ１を固定子巻線２０６の断面における半径Ｒ２以下としたものを示している。本実施形態では、外周側の折り曲げ部２６と固定子爪の部分における折り曲げ部２６があるが、両方共、折り曲げ半径Ｒ１を固定子巻線２０６の断面における半径Ｒ２以下としている。このようにすることによって一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２と固定子巻線２０６の間の隙間を出来るだけ少なくすることができ、占積率を向上させることができる。

図４６（ｂ）には、固定子巻線２０６を断面が略矩角形状の平角線を用いたものを示している。もともと、平角線は、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２内での占積率を向上させるために採用するものであるが、本実施形態のように折り曲げ部２６の折り曲げ半径Ｒ１を平角線の角における半径Ｒ２以下とすれば、更に占積率を向上させることができる。尚、この実施形態においても、図４６（ａ）の実施形態と同様に外周側の折り曲げ部２６と固定子爪の部分における折り曲げ部２６があるが、両方共、折り曲げにおける半径Ｒ１を平角線の角における半径Ｒ２以下としている。

［第２８実施例］
次に第２８実施例を図４７〜図４９に基づいて説明する。図４７（ａ）は、第２８実施例の固定子鉄心における１つの実施形態の斜視図である。図４７（ｂ）は、第２８実施例の固定子２０２及び回転子３０２を、一方あるいは他方の固定子爪２３８または２５８、及び回転子爪の先端側から見た正面図である。図４７（ｃ）は、１つの実施形態における１相分の相固定子の斜視図である。図４８（ａ）は、相固定子鉄心の１つの製造方法を説明するための図であって、相固定子鉄心の成形前の状態を斜視図で示したものである。図４８（ｂ）は、相固定子鉄心の他の製造方法を説明するための図であって、相固定子鉄心の各構成部品を斜視図で示したものである。図４９（ａ）は、他方の相固定子鉄心における他の実施形態の斜視図である。図４９（ｂ）は、他の実施形態における１相分の固定子の斜視図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、重複説明を省略する。

上述の実施形態では、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の内周面及び外周面を略円筒形状としたが、第２８実施例は、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の内周面及び外周面を多角形状としている。図４７（ａ）には、内周面及び外周面を固定子爪の数に合わせた多面体とし、ここでは８角形とした。まず、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２における内周側を一方および他方の固定子爪２３８や２５８の数に合わせ、８角形とすることによって、一方および他方の固定子爪２３８や２５８は、略平面に近い形状となる。回転子爪の外周面、つまり、固定子爪と対向する面は、回転子３０２の外周が略円筒となるような曲面が形成されている。固定子爪の回転子側面の極率が回転子爪の固定子側曲面より大きいので、図４７（ｂ）に示すように、固定子爪と回転子爪の隙間は外周に向かってθ度で徐々に広がるようになる。このような構成によって、磁束の変動が緩やかになり磁気加振力を低減することが可能となる。結果的には、磁気音を低減することができる。極数が多くなると固定子爪の回転子面がだんだん平面に近づくので、極数が多い場合は上記固定子爪の回転子側面を平面としても良い。

更に固定子鉄心の外周を爪数に合わせた多角形、ここでは８角形とすると、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２とを組み合わせたときに図４７（ｃ）に示す構造となる。この構造では、一方と他方の固定子鉄心の外周形状が合致しない。固定子爪磁極間に設けられた一方の窪み２４０の最外周部分が他方の固定子鉄心２５２の外周よりも外側に位置するようになる。磁気的な関係では問題ない。この構造では、冷却風が通過する通路が固定子巻線２０６の外周側にできるので、固定子２０２の冷却性を向上させることが可能となる。

次に第２８実施例における一方及び他方の固定子鉄心２３２や２５２の製造方法について説明する。製造方法の１つとしては、図４８（ａ）に示すように長手方向に直線状に延びる固定子鉄心の積層体３２を先ず製造する。次に円環状に折り曲げ、環状形状とすることによって一方および他方の固定子鉄心２３２や２５２を製造することができる。以下に説明する図４９（ａ）に示す形状である一方あるいは他方の固定子鉄心２３２または２５２を作ることができる。尚、直線状に延びる積層体は、固定子爪単位として各固定子窪み部２４０または２６０で曲げ易く切り下記を入れておくことが望ましい。また固定子鉄心の各爪および固定子鉄心の外周部を予め形成するために、固定子鉄心を予め断面略コの字形状に折り曲げておくことが望ましい。
〔０１８３〕に示す
更に、他の製造方法としては、図４８（ｂ）に示すように各固定子爪単位で各窪み部分、つまり多角形である８角形の１辺毎に固定子鉄心を分割し、次に夫々を溶接等で分割された積層鉄心３４を接合して環状とする方法である。この製造方法において、分割された積層鉄心３４を予め形成しておくことが望ましく、まず図４９（ａ）に示す固定子鉄心の積層体３２を製造し、この製造された積層体３２を各一方あるいは他方の固定子窪みで分割し、次に環状に固定する。この方法固定子鉄心の製造においてプレス加工などで材料の無駄を少なくできる。例えば円筒形状の鉄心をプレス加工すると円筒の内側や外側の材料における無駄部分が多くなる。上記２つの方法は材料の無駄を少なくできる。

次に第２８実施例における他の実施形態を図４９に基づいて説明する。図４９（ａ）の実施形態は、図４７（ａ）の実施形態と比べると外周の角数が異なるが、それ以外はほぼ同様である。この実施形態は、相固定子の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２における固定子爪数を１６とし、固定子鉄心を１６角形の多角形とした例である。図４７（ａ）の実施形態の２倍の角数となっている。このように適当な画数を選択すると、一方と他方の固定子鉄心２３２や２５２を組み合わせた場合、図４９（ｂ）に示すように、一方と他方の固定子鉄心は互いに外周部の形状が一致する。このため、各固定子鉄心の組み立てる際の位置決めが容易となり、作業性が向上する。また各固定子爪の回転子側の面が平面に近くなり、回転子爪の対向面とのギャップが小さくなる。また爪面が平坦に近くなると折り曲げなどの作業が容易となる。

以上、第２８実施例について説明したが、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の内周と外周を両方共、多角形にする必要はなく、内周側のみを多角形とし、外周側を円筒形のままとしても磁気加振力を低減効果は得られ、逆に内周側を円筒形のままとして、外周側のみを多角形としても冷却性、もしくは、組み付け性の効果を得ることができる。

［第２９実施例］
次に第２９実施例を図５０に基づいて説明する。図５０は、第２９実施例の固定子２０２及び回転子３０２を固定子爪及び回転子爪の先端側から見た正面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、重複するので説明を省略する。第２９実施例は、図５０に示すように積層した夫々の鋼板を周方向にθ度ずつずらしている。このように周方向に夫々の鋼板をずらすことで一方あるいは他方の固定子爪２３８や２５８と回転子爪との間の隙間が周方向に少しずつ広がるようになるため、第２８実施例と同様に磁束の変動が緩やかになり磁気加振力を低減することが可能となる。このため、磁気音を低減することができる。尚、回転子爪との間の隙間が周方向に少しずつ広がるのは、周方向一方側だけであり、他方側の隙間は広がることがないが、回転子３０２の回転方向が一方向であるため、回転子３０２の回転方向に対して反対側で隙間が広がるようにしておけばよい。更に、鋼板をずらす角度θは、０.５ 〜３度の範囲が望ましく、所定枚数毎にずらすことも可能である。

［第３０実施例］
第３０実施例を図５１に基づいて説明する。図５１（ａ）は、第３０実施例における固定子爪の部分の斜視図である。図５１（ｂ）は、第３０実施例の固定子鉄心における側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、重複する説明を省略する。第３０実施例は、図５１（ａ）に示すように固定子爪の折り曲げ部２６において、夫々の鋼板同士の間に隙間２５を設けている。この隙間２５には、図５１（ｂ）に示すように冷却風を流通させることが可能であり、冷却風が通過することで固定子爪を冷却することができる。

［第３１実施例］
第３１実施例を図５２に基づいて説明する。図５２（ａ）は、第３１実施例における一方あるいは他方の固定子鉄心２３２又は２５２の正面図である。図５２（ｂ）は、第３１実施例の一方あるいは他方の固定子鉄心２３２又は２５２の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、重複する説明を省略する。第３０実施例では、一方あるいは他方の固定子鉄心２３２又は２５２における積層面を溶接して、積層された各鋼板同士を固定している。図４９（ａ）からわかるように本実施例では、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の先端を夫々２箇所ずつ、積層方向に溶接しており、更に、外周側の積層面において、各一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の周方向中心部分及び各一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間の周方向中心部分を同様に積層方向に溶接している。溶接方法としては、レーザー溶接を用いており、レーザー溶接を用いることで溶け込みが少なく、ビードの高さを低く抑えることができる。このため、磁気特性の劣化を極力抑えることができる。

このように本実施例は、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８における積層面を溶接することによって鋼板同士を固定しているので、回転子３０２から一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８に磁束が流れる際にはたらく吸引力によって回転子３０２側の鋼板が吸引されてしまうのを抑えることができ、磁束が変化することによって鋼板同士がばたつくような磁気音を低減することもできる。尚、溶接する箇所は、磁束ができるだけ通過しない箇所を選ぶ必要がある。一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の溶接箇所としては、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の周方向側面を溶接することも可能である。

［第３２実施例］
次に第３２実施例を図５３に基づいて説明する。図５３（ａ）は、第３２実施例における１相分の固定子の斜視図である。図５３（ｂ）は、図５３（ａ）の一部を断面とした図である。図５３（ｃ）は、固定子巻線２０６及びそのボビン２８を断面とした斜視図である。図５３（ｄ）は、ボビン２８の周方向一部の正面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表し、重複する説明を省略する。第１実施例においては、固定子巻線２０６と一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の間に絶縁紙を介在させるものであったが、第３２実施例は、絶縁紙の代わりに非磁性体からなるボビン２８を用いている。このボビン２８は、樹脂製であり、図５３（ｃ）に示すように固定子巻線２０６を囲むように構成されている。また、ボビン２８の外周には、重なり合う部分が設けられており、この重なり合う部分から固定子巻線２０６を挿入することができる。

図５３（ａ）に示すように回転軸方向両端面には、夫々２つずつの位置決め用の突起の内の一つの突起２１８２がボビン２８と一体に設けられている。また、ボビン２８の軸方向一側面に設けられる２つの位置決め用突起２１８２は、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２における周方向の所定の位置、つまり、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２における機械角で１８０度離れた位置に夫々設けられている。図５３（ｄ）に示すようにボビン２８の軸方向一側面に設けられた位置決め用突起２１８２と軸方向他側面に設けられた位置決め用突起２１８４は、電気角で１８０度ずれた位置に設けられている。この位置決め用突起２１８２は、図５３（ｂ）に示すように夫々の固定子爪の間に設けられた一方又は他方の固定子窪み２４０又は２６０に嵌合するようになっており、一対の一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２の夫々に位置決め用突起２１８２又は２１８４を嵌合させることで、一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２はそれぞれ周方向の位置決めができるようになっている。尚、位置決め用突起２１８２又は２１８４は、少なくともボビン２８の軸方向両側面に１つずつ設けられていればよく、２つ以上設けられていても構わない。

［第３３実施例］
次に第３３実施例を図５４及び図５５に基づいて説明する。図５４（ａ）は、回転子３０２の斜視図であり、渦電流について説明する図である。図５４（ｂ）は、第３３実施例における回転子３０２の斜視図である。図５４（ｃ）〜図５４（ｆ）は、回転子爪の軸方向断面図であり、溝２４の様々な形態について説明した図である。図５５（ａ）は、一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の軸方向断面図である。図５５（ｂ）は、溝ピッチと溝幅の比と渦電流損失及び誘起電圧の関係を示すグラフである。図５５（ｃ）は、溝深さと溝幅の比と渦電流損失及び誘起電圧の関係を示すグラフである。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２に発生する渦電流については、上述したとおりであるが、回転子３０２においても渦電流は発生する。図５４（ａ）における矢印は回転子爪に発生した渦電流の流れを示している。この図に示すように、渦電流は回転子爪の外表面を周回するように流れる。

本実施例では、図５４（ｂ）に示すように回転子爪の外表面に周方向に延びる複数の溝２４を回転軸方向に略等間隔に形成している。このように回転子爪の外表面に複数の溝２４を形成することで電気抵抗が大きくなり、渦電流が流れづらくなる。

図５４（ｃ）〜図５４（ｆ）には、様々な溝断面の形状を示している。図５４（ｃ）に示す溝２４は、断面が略四角形状となっており、図５４（ｄ）に示す溝２４は、断面が略三角形状となっている。また、図５４（ｅ）に示す溝２４は、断面が略半円形状となっており、図５４（ｆ）に示す溝２４は、断面が略台形状となっている。このように溝２４の断面は様々な形状とすることが可能である。

次に図５５に基づいて、溝深さ，溝幅，溝ピッチと渦電流損失及び誘起電圧の関係について説明する。図５５（ａ）に示すように溝深さをｈ、溝幅をＢ、溝ピッチをＬとしたとき、Ｂ／Ｌと渦電流損失及び誘起電圧の関係を図５５（ｂ）に示す。図５５（ｂ）によれば、Ｂ／Ｌが０.２以上となる付近で渦電流損失の傾斜が緩やかになり、渦電流損失の低下が少なくなっていることがわかる。また、誘起電圧については、Ｂ／Ｌが０.３以上となると低下量が多くなり始めるのがわかる。ここで、実際に使用する際には、渦電流損失と誘起電圧が使用条件を満たす範囲として、Ｂ／Ｌが０.１〜０.６であるとよく、更には、上述したとおり、Ｂ／Ｌが０.２〜０.３であることが望ましい。

図５５（ｃ）には、ｈ／Ｂと渦電流損失及び誘起電圧の関係を示している。図５５（ｃ）によればｈ／Ｂが２以上となる付近で渦電流損失の傾斜が緩やかになり、渦電流損失の低下が少なくなっていることがわかる。また、誘起電圧については、ｈ／Ｂが大きくなるにつれて電圧が低下する。ここで、実際に使用する際には、渦電流損失と誘起電圧が使用条件を満たす範囲として、ｈ／Ｂが２〜５であるとよく、更には、上述したとおり、ｈ／Ｂが２〜３であることが望ましい。

［第３４実施例］
次に第３４実施例を図５６に基づいて説明する。図５６（ａ）は、回転子３０２と固定子２０２の側面断面図であって、本実施例における第１の実施形態を示す。図５６（ｂ）は、回転子３０２と固定子２０２の側面断面図であって、本実施例における第２の実施形態を示す。図５６（ｃ）は、回転子３０２と固定子２０２の側面断面図であって、本実施例における第３の実施形態を示す。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。図５６（ａ）に示す第３４実施例の第１の実施形態は、第３３実施例にて説明した回転子爪の溝２４を場所によって変えたものを示している。第２実施例において説明したとおり、固定子２０２の各相固定子をＵ相，Ｖ相，Ｗ相の順に回転軸方向に並べると回転軸方向の中央に配置されるＶ相の相固定子２０２Ｖは、回転軸に沿った方向の両側の相固定子によってＶ相の相固定子２０２Ｖの磁束が漏れるため、Ｕ相及びＷ相に比べて対策を施さなければ誘起電圧が低くなってしまう。これに対して、図５６（ａ）に示す実施形態は、Ｖ相の固定子２０２と対向する部分の溝深さｈ１をＵ相及びＷ相の相固定子２０２Ｕや２０２Ｗと対向する部分の溝深さより浅くすることで、回転子との間の等価エアギャップが短くなり、Ｖ相の誘起電圧を増加することができる。このため、各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧を等しい大きさに近づけることが可能となる。

図５６（ｂ）には、第３４実施例の第２の実施形態を示す。この実施形態では、Ｖ相の固定子２０２と対向する部分に溝２４を設けていない。このようにＶ相の固定子２０２と対向する部分に溝２４を設けなくても、図５６（ａ）の実施形態と同様に各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧を等しくなる方向に改善することが可能となる。

図５６（ｃ）には、第３４実施例の第３の実施形態を示す。この実施形態では、Ｖ相の固定子２０２と対向する部分の溝数ＮＶをＵ相及びＷ相の相固定子と対向する部分の溝数ＮＵ，ＮＷより少なくしている。尚、Ｕ相の相固定子２０２Ｕと対向する部分の溝数ＮＵとＷ相の相固定子２０２Ｗと対向する部分の溝数ＮＷは、同数となっている。このように構成することで、回転子爪の表面の有効面積が変わり、各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧が等しくなる方向に改善できる。

以上、各実施形態について説明したが第３４実施例では、一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の外表面に設けた溝２４の深さ、または、溝数を場所によって変更することで各相の固定子巻線２０６に誘起される電圧が等しくなる方向に改善できる。

［第３５実施例］
次に第３５実施例を図５７に基づいて説明する。図５７は、一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。第３３実施例及び第３４実施例では、回転子爪の外表面に複数溝を設けることで渦電流を低減していたが第３５実施例では、回転子爪の外表面に抵抗率の高い材料を蒸着したり、もしくは、一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の外表面を浸炭処理することで高抵抗層３６を形成している。このような方法であっても渦電流を低減する作用効果が得られる。

［第３６実施例］
次に第３６実施例を図５８に基づいて説明する。図５８（ａ）は、第３６実施例の固定子爪磁極を内周側から見た図である。図５８（ｂ）は、スター結線の実施形態を示した回路図である。図５８（ｃ）は、デルタ結線の実施形態を示した回路図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。前述実施例の固定子２０２は、図１２に示すように回転軸方向にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の順で相固定子が配置され、夫々の相固定子の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８を、電気角で１２０度ずつずらしていた。このように配置すると、隣り合う相間において一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の先端同士が周方向にずれるが、このずれ幅を大きく取れない。このため、各相の固定子巻線２０６の端末線を通過させる作業が難しくなってしまうといった問題があった。また各相固定子間の漏れ磁束が大きくなる恐れがあった。

本実施例は、図５８（ｂ）に示すようにＷ相の固定子巻線２０６における端末線の結線を前記実施例とは逆に結線すると共に、Ｕ相とＷ相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８を電気角で６０度ずらし、Ｗ相とＶ相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８を電気角で６０度ずらすことで、前記実施例のようにＵ相，Ｖ相，Ｗ相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８を電気角で１２０度ずつずらしたものと同様の結線状態となる。このとき、固定子２０２を軸方向に配置する順序は、図５８（ａ）に示すようにＵ相，Ｗ相，Ｖ相の順となる。この方式では、各相固定子の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８が周方向にずれる幅は小さくなる、つまり、隣り合う相固定子間において一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の先端同士が周方向にずれる幅を大きくすることができる。このように構成すれば、各相の固定子巻線２０６の端末線を通過させる部分の幅が大きくなるため、各相の固定子巻線２０６の端末線を固定子２０２の外側に引出す作業を容易にすることができる。更に、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間に樹脂等の部材を充填しなければ、冷却風が軸方向に通過しやすくなるため、冷却性を向上させることもできる。また隣り合う相固定子間において一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の先端同士が周方向にずれる幅を大きくすることができるので、隣り合う相固定子間での漏れ磁束が減少する。この漏れ磁束の減少により、効率が向上し、低回転時の発電電力が増大する。尚、図５８（ｂ）では、スター結線について説明したが、図５９（ｃ）に示すようにデルタ結線を採用することも可能である。

［第３７実施例］
次に第３７実施例を図５９に基づいて説明する。図５９（ａ）は、第３７実施例の固定子爪磁極を内周側から見た図である。図５９（ｂ）は、図５９（ａ）の固定子に位置決め部材を取り付けた図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。第３７実施例は、第３６実施例と同様に、固定子巻線２０６の端末線を結線すると共に、固定子２０２を軸方向にＵ相，Ｗ相，Ｖ相の順に配置しているが、各相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間の隙間が略直線となるように一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８のスキュー角度θを変更している。一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８のスキュー角度θは、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の内径（mm）をＤ_i 、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の極数をＰ、固定子２０２の１相分の軸方向長さ（mm）をＬ₁ 、連結板の厚さ（各相の固定子２０２間の軸方向長さ（mm））をＬ₂ とした場合、式（５）のように求めることができる。尚、製造上のばらつき等を考慮すると、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８のスキュー角度θは、θ±１０度とするとよい。

本実施例では、各相固定子の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間の隙間が略直線となっているので、第３６実施例よりも更に各相の固定子巻線２０６の端末線を固定子２０２の外側に引出す作業を容易にすることができる。また、冷却風についても第３６実施例より通過しやすくなるため、冷却性を向上させることもできる。

更に、図５９（ｂ）のように各相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間の隙間に非磁性体である樹脂材料等で構成された位置決め部材３８を被せてもよい。この位置決め部材３８は、各相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間の隙間に沿うように傾斜した略平行四辺形状に構成されており、軸方向両端には、軸方向に抜けるのを防止するために鍔部４０が設けられている。このように各相の一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８間の隙間に位置決め部材３８を被せることで、各相の固定子巻線２０６の端末線を保護および絶縁すると共に、各相の固定子２０２の周方向位置決めを行うこともできる。尚、位置決め部材３８は平面の板状や、断面略コの字形状等にすることができるが、断面略コの字形状にする場合には、固定子巻線２０６の端末線が内部を通るようにすることが望ましい。

［第３８実施例］
次に第３８実施例を図６０に基づいて説明する。図６０（ａ）は、第３８実施例の固定子の斜視図である。図６０（ｂ）は、第３８実施例の固定子２０２及び回転子３０２の回転軸方向の断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。前記実施例では、各相の固定子巻線２０６の端末線を一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の間を縫って軸方向一端側に出すようにしていたが、第３８実施例は、一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２同士の対向面に凹部４２を設け、この凹部４２から固定子巻線２０６の両端末線を一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の外周側に引出すようにしている。

具体的には、図６０（ａ）に示すように各相固定子の一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２同士が当接する面の周方向に複数の凹凸を設けている。一方の固定子鉄心構成部材に設けられた全ての凹部４２のうち、１つの凹部を除く凹部４２には、他方の固定子鉄心構成部材に設けられた凸部４４が嵌合するように構成されており、他方の一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２に設けられた全ての凹部４２のうち、１つの凹部を除く凹部４２には、一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２に設けられた凸部４４が嵌合するように構成されている。このため、夫々の一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２には、凸部４４が嵌合しない凹部４２が設けられており、それらの凹部４２に図６０（ｂ）に示すように固定子巻線２０６の両端末線が通るようになっている。このように固定子巻線２０６の両端末線を一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の外周側に引出すことで作業性が向上できるばかりか、回転子３０２と固定子２０２との間の隙間に固定子巻線２０６の端末線が突出してしまうのを考慮しなくてもよい。このため、回転子３０２と固定子２０２間の隙間を更に小さくすることが可能となる。

また、本実施例では、一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２の軸方向外側面にも周方向に複数の第２の凹部４６を設けており、更に各相の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２間に配置される連結板２１６の回転軸方向の両側面に第２の凸部４８を設けている。この第２の凹部４６と第２の凸部４８を嵌合させることで各相の固定子２０２を周方向に位置決めすることができる。

［第３９実施例］
次に第３９実施例を図６１に基づいて説明する。図６１（ａ）は、第３９実施例の固定子の斜視図である。図６１（ｂ）は、第３９実施例の固定子及び回転子の回転軸方向の断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。第３８実施例は、一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２間から固定子巻線２０６の両端末線を引出していたが、第３９実施例では、図６１（ａ）及び図６１（ｂ）に示すように各相固定子の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２間から固定子巻線２０６の両端末線を引出している。上述したとおり、各相固定子間には、連結板２１６が介在しているが、この連結板２１６の周方向２箇所に外周側に延びる切り欠き５０を設け、この切り欠き５０に固定子巻線２０６の両端末線を通すと共に、この切り欠き５０に対応した夫々の一方又は他方の固定子鉄心２３２又は２５２の軸方向外側面には、第３の凹部５２が設けられている。このように本実施例では、磁気絶縁するための距離が必要な場所を利用して、固定子巻線２０６の両端末線を通しているのでスペースを有効に活用することができる。つまり、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２に余分な切り欠きを設ける必要がないので磁気特性が悪化するのを極力防止することができる。尚、図６１（ｂ）におけるＷ相は、Ｖ相との間に固定子巻線２０６を通すのではなく、Ｗ相固定子２０２Ｗの軸方向外側からＷ相の固定子巻線２０６の端末線を引出している。

［第４０実施例］
次に第４０実施例を図６２に基づいて説明する。図６２（ａ）は、第４０実施例の固定子の斜視図である。図６２（ｂ）は、第４０実施例の固定子及び回転子の軸方向断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。

第４０実施例は、各相固定子の一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２の軸方向側面に第４の凹部５４を設け、この第４の凹部５４から固定子巻線２０６の両端末線を引出している。この第４の凹部５４は、相固定子鉄心において磁束密度が低い箇所に設けているので誘起電圧を低下させることがほとんどない。尚、一方と他方の固定子鉄心２３２と２５２における磁束密度が低い箇所とは、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の先端部と対抗する固定子の外周部の箇所で、この部分が最も磁束密度が低い箇所となる。本実施例では、このような位置に第４の凹部５４を設けているので誘起電圧を低下させるのを極力少なくすることができる。

［第４１実施例］
次に第４１実施例を図６３〜図６５に基づいて説明する。図６３（ａ）は、第４１実施例の回転子における一実施形態の側面図である。図６３（ｂ）は、第４１実施例の回転子における他の実施形態の側面図である。図６４（ａ）は、第４１実施例の回転子における一実施形態の斜視図である。図６４（ｂ）は、図６４（ａ）の一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の側面図である。図６４（ｃ）は、図６４（ａ）の一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の正面断面図である。図６５は、一方又は他方の回転子爪３２６又は３２８の正面断面図であり、各部の寸法について説明した図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。前記実施例の回転子爪は、周方向に対象となるように先端に向かって先細り形状となるように構成されていた。この回転子爪の根元部３４４は、磁気飽和が生じやすく、出来るだけ大きな断面積とすることが望ましい。しかしながら、第２実施例〜第４実施例のように永久磁石２９２を回転子爪間に装着するような仕様においては、隣り合う回転子爪間の隙間に対して両側の根元部３４４を広げると永久磁石２９２が挿入出来なくなってしまう。

本実施例では、回転子爪の根元部３４４において磁束が多く通る、回転子３０２の回転方向に対して反対方向側だけを周方向に広げることで磁束が通る面積を確保している。このように周方向一方向側だけを周方向に幅広とすれば、図６３（ａ）に示すように幅広の根元部３４４が形成されていない軸方向側から永久磁石２９２を装着することができる。尚、回転子３０２の回転方向に対して反対方向側だけを周方向に広げるといった技術思想は、図６３（ｂ）に示すように回転子爪が軸方向に略同一幅となるように構成された回転子３０２においても適用することができ、このように構成することで磁束が通る断面積を確保しつつ永久磁石２９２を装着することが可能となる。

更に、これらの回転子爪の周方向の両縁には、ベベル３４８と呼ばれる面取りを設けるとよい。図６４（ａ）及び図６４（ｂ）にベベル３４８を設けた回転子爪を示している。これらの図を見てわかるように回転子３０２の回転方向に対して反対方向側、つまり、根元部３４４が幅広となっている側の面取り幅Ｂｉを、回転子３０２の回転方向側の面取り幅Ｂｄより広くしており、図６４（ｃ）に示すように回転子３０２の回転方向に対して反対方向側の面取り角度θ１を回転子３０２の回転方向側の面取り角度θ２より小さくしている。尚、回転子爪の周方向幅をＢｏとした場合、Ｂｄ／Ｂｏは０.０３〜０.３の範囲に設定するとよく、Ｂｉ／Ｂｏは、０.２〜０.５５の範囲に設定するとよい。また、面取り角度θ１は、６度〜２５度の範囲に設定するとよく、面取り角度θ２は、６度〜４５度の範囲に設定するとよい。

このようなベベル３４８を設けることによって、固定子爪の間の磁気変動を滑らかにでき、磁気騒音を低減することができる。尚、本実施例では、回転子３０２の回転方向に対して反対方向側の面取り幅を大きくしているので、回転子爪の表面の磁束密度分布を平均化して磁束損失による出力低下を生じることなく、磁気騒音を低減させることができる。また、永久磁石２９２は、回転子爪の周方向両縁側に延びた爪鍔部５６によって、径方向の移動を阻止しているが、図６５に示すように爪の爪鍔部５６は、回転子爪間の漏れ磁束と強度の関係から周方向幅を０.８mm〜４mmとするのがよく、機械的強度の面から径方向の厚みを０.８mm〜３mmとするのがよい。

［第４２実施例］
次に第４２実施例を図６６に基づいて説明する。図６６（ａ）は、第４２実施例における相固定子の斜視図である。図６６（ｂ）は、第４２実施例における相固定子を内周から見た側面図である。図６６（ｃ）は、第４２実施例における１つの固定子爪磁極の正面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。第４２実施例は、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８にベベル３４８を設けている。このベベル３４８は、回転子爪と同様に回転子３０２の回転方向に対して反対方向側の面取り幅Ｂｉを、回転子３０２の回転方向側の面取り幅Ｂｄより広くしており、図６６（ｃ）に示すように回転子３０２の回転方向に対して反対方向側の面取り角度θ１を回転子３０２の回転方向側の面取り角度θ２より小さくしている。尚、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の周方向幅をＢｏとした場合、Ｂｄ／Ｂｏは０.０３〜０.３の範囲に設定するとよく、Ｂｉ／Ｂｏは、０.２〜０.５５の範囲に設定するとよい。また、面取り角度θ１は、６度〜２５度の範囲に設定するとよく、面取り角度θ２は、６度〜４５度の範囲に設定するとよい。

このようなベベル３４８を設けることによって、回転子爪との間の磁気変動を滑らかにでき、磁気騒音を低減することができる。尚、本実施例では、回転子３０２の回転方向に対して反対方向側の面取り幅を大きくしているので、一方あるいは他方の固定子爪２３８又は２５８の表面の磁束密度分布を平均化して磁束損失による出力低下を生じることなく、磁気騒音を低減させることができる。

尚、上述の複数の実施例のなかには、回転子の爪の先端が、回転軸方向において一番遠い相固定子の途中で終わっている例を示した。この理由は、オルタネータの回転子の磁束密度の分布（図６７）を見た場合、爪先端部は、磁束密度が非常に低い傾向があり、オルタネータとしての性能として寄与しない部分であり、先端の磁束密度の低い部分を排除しても出力の低下等の影響が少ないと考えられる。回転子で発生する磁束が爪先端部までに届くまでにステータ側に磁束が吸い上げられているからであると考えられる。一方、この低速から高速回転域まで幅広く回転速度が変化し、高速回転において回転子の爪の先端に強い遠心力が作用する。そのため、爪先端部が固定子側に近づく心配がある。そこで、固定子と回転子との空隙を狭くできない問題が生じる。そこで、上記のように爪の先端を相固定子の途中で終わらせることによって、これらの課題が解決できる。

車両用交流発電機の側面断面図である。 車両用交流発電機を部分的に断面とした斜視図である。 回転子と固定子を部分的に断面とした斜視図である。 回転子の斜視図である。 １相分の固定子を説明した図である。 １相分の固定子を説明した図である。 １相分の固定子を説明した図である。 ３相分の固定子を説明した図である。 固定子の各相毎の斜視図である。 連結板の位置決め構造について説明した図である。 連結板の位置決め構造について説明した図である。 固定子巻線２０６の端末の這い回し状態を示した図である。 固定子鉄心の製造方法を示す図である。 固定子鉄心の製造方法を示す図である。 出力電流と曲げＲと比率の関係を示した図である。 固定子鉄心構成部材の側面断面図であり、鋼板の積層枚数について説明した図である。 各相に誘起される電圧の出力波形である。 第２実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。 第３実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。 第４実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。 第５実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。 第６実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。 第７実施例の回転子及び固定子を説明した図である。 第８実施例の回転子及び固定子を説明した図である。 第９実施例の回転子及び固定子を説明した図である。 第１０実施例の回転子及び固定子を説明した図である。 第１１実施例の回転子及び固定子を説明した図である。 第１２実施例の固定子爪磁極について説明した図である。 第１３実施例の回転子爪磁極について説明した図である。 第１４実施例の固定子爪磁極について説明した図である。 第１５実施例の回転子爪磁極について説明した図である。 第１６実施例の固定子爪磁極及び回転子爪磁極について説明した図である。 第１７実施例の固定子爪磁極について説明した図である。 第１８実施例における車両用交流発電機について説明した図である。 第１９実施例における車両用交流発電機の側面断面図である。 第２０実施例における回転子及び固定子の側面断面図である。 固定子鉄心に流れる渦電流を説明した図である。 第２１実施例の固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第２１実施例の他の実施形態を示す図である。 第２１実施例の固定子爪磁極を内周側からみた図である。 第２２実施例の固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第２３実施例の固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第２４実施例の固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第２５実施例の固定子鉄心構成部材における側面断面図である。 第２６実施例の固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第２７実施例の固定子について説明した図である。 第２８実施例の固定子について説明した図である。 第２８実施例における固定子鉄心構成部材の１つの製造方法を説明した図である。 第２８実施例の固定子鉄心構成部材における他の実施形態の斜視図である。 第２９実施例の固定子及び回転子を固定子爪磁極及び回転子爪磁極の先端側から見た正面図である。 第３０実施例における固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第３１実施例における固定子鉄心構成部材について説明した図である。 第３２実施例の固定子について説明した図である。 第３３実施例の回転子について説明した図である。 第３３実施例の回転子爪磁極に設けた溝のピッチと幅の関係を示した図である。 第３３実施例の回転子爪磁極に設けた溝の深さと幅の関係を示した図である。 第３４実施例の回転子爪磁極の側面断面図である。 第３６実施例の固定子について説明した図である。 第３７実施例の固定子について説明した図である。 第３８実施例の固定子について説明した図である。 第３９実施例の固定子について説明した図である。 第４０実施例の固定子について説明した図である。 第４１実施例の回転子爪磁極について説明した図である。 第４１実施例の回転子について説明した図である。 第４１実施例の回転子爪磁極の正面断面図である。 第４２実施例の固定子について説明した図である。 車載用交流発電機の磁束密度分布を示した図。

符号の説明

２０２ 固定子
２０６ 固定子巻線
２０８ 固定子鉄心
２１０ 固定子爪磁極
２１６ 結合板
３０２ 回転子（ロータ）
３２６，３２８ 回転子爪

Claims (9)

1. Ｕ相とＶ相とＷ相の電圧を出力する固定子と、前記固定子の内側に回転自在に設けられ界磁巻線と回転子鉄心とを有する回転子と、前記界磁巻線を流れる界磁電流を制御するための界磁電流制御回路とを有しており、
   前記固定子はＵ相とＶ相とＷ相の電圧をそれぞれ出力し、それぞれが回転子の回転軸方向に配置されている３種類の相固定子を有し、
   各相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と、前記相固定子巻線の回転軸方向両外側と前記相固定子巻線の外周側に磁気回路を形成すると共に前記回転軸方向両外側の一方側から他方側へあるいは前記回転軸方向両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有する相固定子鉄心とを有し、
   前記回転子鉄心は、前記回転子巻線の径方向の内側と前記回転子巻線の回転軸方向の両外側に磁気回路を形成すると共に前記回転軸方向の両外側の一方側から他方側へあるいは前記回転軸方向の両外側の他方側から一方側へ交互に伸びる回転子爪を周方向に偶数個設けており、
   前記各回転子爪は、回転軸方向に配置されている３種類の相固定子がそれぞれ有している固定子爪と対向する対向面を有しており、
   前記各相固定子の相固定子鉄心は磁性材からなる板を複数枚積層して形成されており、
   さらに前記相固定子の相固定子鉄心と隣り合う他の相固定子の相固定子鉄心との間に空隙あるいは非磁性材が設けられていることを特徴とする車載用交流発電機。
2. 三相交流を出力する固定子と、前記固定子の内側に回転自在に支持され界磁巻線と回転子鉄心とを有する回転子と、前記界磁巻線を流れる界磁電流を制御するための界磁電流制御回路とを有しており、
   前記固定子は三相交流をそれぞれ出力し、それぞれが回転子の回転軸方向に沿って配置されている３種類の相固定子を有し、
   各相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と、前記相固定子巻線の回転軸方向両外側に設けられた一方と他方の相固定子鉄心側部と前記相固定子巻線の外周側に設けられた相固定子鉄心外周部とを有すると共に前記一方の相固定子鉄心側部から前記他方の相固定子鉄心側部の方にあるいは前記他方の相固定子鉄心側部から前記一方の相固定子鉄心側部の方に交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有する相固定子鉄心とを有し、
   前記回転子鉄心は、前記回転子巻線の回転軸方向の一方の外側に設けられた一方の回転子鉄心と前記回転子巻線の回転軸方向の他方の外側に設けられた他方の回転子鉄心とを有し、
   前記一方の回転子鉄心は前記他方の回転子鉄心の方に延びる一方の回転子爪を有し、また前記他方の回転子鉄心は前記一方の回転子鉄心の方に延びる他方の回転子爪を有し、
   前記一方の回転子爪と前記他方の回転子爪は周方向に交互に配置されると共に、前記一方の回転子爪と前記他方の回転子爪からなる回転子爪は、前記各相固定子鉄心が有する固定子爪の個数と同じ個数であり、
   前記各回転子爪は、回転軸方向に配置されている３種類の相固定子がそれぞれ有している固定子爪と対向する対向面を有しており、
   前記各相固定子の相固定子鉄心は板状の磁性材を複数枚積層して形成されており、
   さらに前記相固定子の相固定子鉄心と隣接する他の相固定子の相固定子鉄心との間に空隙あるいは非磁性材が設けられていることを特徴とする車載用交流発電機。
3. 三相交流を出力する固定子と、前記固定子の内側に回転自在に支持され界磁巻線と回転子鉄心とを有する回転子と、前記界磁巻線を流れる界磁電流を制御するための界磁電流制御回路とを有しており、
   前記固定子は三相交流をそれぞれ出力し、それぞれが回転子の回転軸方向に沿って配置されている３種類の相固定子を有し、
   各相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と、前記相固定子巻線の回転軸方向両外側に設けられた一方と他方の相固定子鉄心側部と前記相固定子巻線の外周側に設けられた相固定子鉄心外周部とを有すると共に前記一方の相固定子鉄心側部から前記他方の相固定子鉄心側部の方にあるいは前記他方の相固定子鉄心側部から前記一方の相固定子鉄心側部の方に交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有する相固定子鉄心とを有し、
   前記一方および他方の相固定子鉄心側部は隣接する固定子爪間に固定子窪みをそれぞれ有し、周方向における一方の相固定子鉄心側部の窪みの位置に前記他方の相固定子鉄心側部から伸びる固定子爪が配置され、周方向における他方の相固定子鉄心側部の窪みの位置に前記一方の相固定子鉄心側部から伸びる固定子爪が配置されており、
   前記回転子鉄心は、前記回転子巻線の回転軸方向の一方の外側に設けられた一方の回転子鉄心と前記回転子巻線の回転軸方向の他方の外側に設けられた他方の回転子鉄心とを有し、
   前記一方の回転子鉄心は前記他方の回転子鉄心の方に延びる一方の回転子爪を有し、また前記他方の回転子鉄心は前記一方の回転子鉄心の方に延びる他方の回転子爪を有し、
   前記一方の回転子爪と前記他方の回転子爪は周方向に交互に配置されると共に、前記一方の回転子爪と前記他方の回転子爪からなる回転子爪は、前記各相固定子鉄心が有する固定子爪の個数と同じ個数であり、
   前記一方の回転子鉄心は隣接する一方の回転子爪間に一方の窪みを形成し、前記他方の回転子鉄心は隣接する他方の回転子爪間に他方の窪みを形成し、周方向における一方の窪みの位置に前記他方の回転子爪が配置され、周方向における他方の窪みの位置に前記一方の回転子爪が配置され、
   前記各回転子爪は、回転軸方向に配置されている３種類の相固定子がそれぞれ有している固定子爪と対向する対向面を有しており、
   前記各相固定子の相固定子鉄心は板状の磁性材を複数枚積層して形成されていることを特徴とする車載用交流発電機。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の車載用交流発電機において、
   前記３種類の相固定子は回転軸に沿って一方側から他方側に配置されており、
   一方側から他方側に向かって伸びる前記回転子爪の先端は、回転軸に沿って配置された前記３種類の相固定子のうちの前記他方側に配置された相固定子の固定子爪の途中で終わっており、
   他方側から一方側に向かって伸びる前記回転子爪の先端は、回転軸に沿って配置された前記３種類の相固定子の一方側に配置された相固定子の固定子爪の途中で終わっていることを特徴とする車載用交流発電機。
5. 請求項１乃至請求項４に記載の車載用交流発電機において、
   前記固定子爪は板状の磁性材を積層して形成しており、前記磁性材の板が径方向に積層されて前記固定子爪を形作っていることを特徴とする車載用交流発電機。
6. 請求項１乃至請求項５に記載の車載用交流発電機において、
   前記固定子爪を構成している積層構造配置された板は、互いに固定されていることを特徴とする車載用交流発電機。
7. 請求項１乃至請求項５に記載の車載用交流発電機において、
   前記固定子爪を構成している積層構造配置された板は、溶接にて互いに固定されていることを特徴とする車載用交流発電機。
8. 固定子と前記固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを有し、
   前記固定子は、前記回転子の回転軸に沿ってそれぞれ配置されたＵ相Ｖ相Ｗ相の交流をそれぞれ出力するＵ相Ｖ相Ｗ相の相固定子を有し、
   前記各相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と積層した磁性板で形成された相固定子鉄心とを有しており、
   積層磁性板で形成された前記相固定子鉄心は、前記相固定子巻線の回転軸方向両外側に設けられた一方と他方の相固定子鉄心側部と前記相固定子巻線の外周側に設けられた相固定子鉄心外周部とを有すると共に、前記一方の相固定子鉄心側部から前記他方の相固定子鉄心側部の方にあるいは前記他方の相固定子鉄心側部から前記一方の相固定子鉄心側部の方に交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有し、
   各相固定子は、周方向に巻かれた相固定子巻線と、前記相固定子巻線の回転軸方向両外側に設けられた一方と他方の相固定子鉄心側部と前記相固定子巻線の外周側に設けられた相固定子鉄心外周部とを有すると共に前記一方の相固定子鉄心側部から前記他方の相固定子鉄心側部の方にあるいは前記他方の相固定子鉄心側部から前記一方の相固定子鉄心側部の方に交互に伸びる固定子爪を周方向に偶数個有する相固定子鉄心とを有し、
   前記一方および他方の相固定子鉄心側部は隣接する固定子爪間に固定子窪みをそれぞれ有し、周方向における一方の相固定子鉄心側部の窪みの位置に前記他方の相固定子鉄心側部から伸びる固定子爪が配置され、周方向における他方の相固定子鉄心側部の窪みの位置に前記一方の相固定子鉄心側部から伸びる固定子爪が配置されており、
   前記回転子は、Ｕ相Ｖ相Ｗ相の相固定子が有する各相固定子巻線と鎖交する磁束を発生するための界磁巻線と前記回転子巻線の回転軸方向の一方の外側に設けられた一方の回転子鉄心と前記回転子巻線の回転軸方向の他方の外側に設けられた他方の回転子鉄心とを有し、
   前記一方の回転子鉄心は前記他方の回転子鉄心の方に延びる一方の回転子爪を有し、また前記他方の回転子鉄心は前記一方の回転子鉄心の方に延びる他方の回転子爪を有し、
   前記一方の回転子爪と前記他方の回転子爪は周方向に交互に配置されると共に、前記一方の回転子爪と前記他方の回転子爪からなる回転子爪は、前記各相固定子鉄心が有する固定子爪の個数と同じ個数であり、
   前記各回転子爪は、回転軸方向に配置されているＵ相Ｖ相Ｗ相の相固定子がそれぞれ有している固定子爪と対向する対向面を有しており、
   さらに前記相固定子の相固定子鉄心と隣接する他の相固定子の相固定子鉄心との間に非磁性材が設けられていることを特徴とする回転電機。
9. 請求項１あるいは請求項８に記載の車載用交流発電機において、
   前記各固定子の爪の数を１２個から２４個の間の偶数個としたことを特徴とする車載用交流発電機。

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