JP2009148020A - Permanent magnet type alternator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動二輪車、バギー車等の小型車両に搭載される永久磁石を用いて構成される永久磁石式の交流発電機の技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of a permanent magnet type AC generator configured using a permanent magnet mounted on a small vehicle such as a motorcycle or a buggy.
一般に、この種の永久磁石型の交流発電機は、フェライト磁石のような永久磁石を、有底円筒状をしたヨーク内周面に周回り方向所定の間隔を存して設けてアウタロータ(回転子)と、該アウタロータと同心状に設けられ、ステータコイルが巻装されたティース部(突極)を放射方向に突出して設けたステータコア(固定子)とを用い、エンジン駆動に基づいてアウタロータを回転させることでステータコイルに起電力を誘起して発電するようにしている。
このような永久磁石型の交流発電機において、ステータコイルをY結線にした場合、自己発熱量が高くなってしまうという問題があり、そこでΔ結線にしたものが提唱されている(例えば特許文献1参照)。
In such a permanent magnet type AC generator, when the stator coil is Y-connected, there is a problem in that the amount of self-heating is increased, and a Δ-connected one is proposed (for example, Patent Document 1). reference).
ところが前記従来のものは、ステータコイルをΔ結線するものにおいて、一つの相を直列配線していたためコイル長が長くなり、このため通電抵抗が大きくなって効率が悪いという問題があり、これを解決するためコイル径を太くして抵抗を低減することが試みられる。しかるにコイル径を太くすると、コイルの巻き数が少なくなって余剰出力の向上や要求出力を確保できない等、発電特性に影響を与えてしまうと共に、コイルが硬くなって巻きづらいという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。 However, in the above-mentioned conventional one, in which the stator coil is Δ-connected, since one phase is connected in series, the coil length becomes long, which causes a problem that the energization resistance becomes large and the efficiency is low, which solves this problem. Therefore, an attempt is made to reduce the resistance by increasing the coil diameter. However, if the coil diameter is increased, the number of turns of the coil decreases, and the power generation characteristics are affected, such as improvement of surplus output and required output, etc., and the coil becomes hard and difficult to wind. There are problems to be solved by the present invention.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、円筒状をし、内周面に交互に異極になった永久磁石が周回り方向に取付けられるアウタロータと、該アウタロータに内装され、周回り方向に角度を存して突設したティースにステータコイルが巻装されたステータコアとを用いて構成される磁石式の交流発電機において、前記ステータコイルを三相でかつΔ結線したものとするにあたり、該ステータコイルは、あいだに二相おいたティースに順次巻装したものであり、前記ティースの数Nは
N=3×n 但し、nは2以上の自然数
で定義され、nの約数Xを1を含むがnは含まない数としたときに、前記ステータコアには、ティースに巻装されるステータコイルの数がそれぞれX個ずつになるΔ結線群がn÷X個形成されるものとし、これら形成されるΔ結線群を並列接続したことを特徴とする永久磁石式の交流発電機である。
請求項2の発明は、円筒状をし、内周面に交互に異極になった永久磁石が周回り方向に取付けられるアウタロータと、該アウタロータに内装され、周回り方向に角度を存して突設したティースにステータコイルが巻装されたステータコアとを用いて構成される磁石式の交流発電機において、前記ステータコイルを三相でかつΔ結線したものとするにあたり、該ステータコイルはあいだに2個おいたティースに順次巻装したものであり、前記ティースの数Nは
N=3×n 但し、nは2以上の自然数
で定義され、nの約数Xを1を含むがnは含まない数としたときに、前記ステータコアには、ティースに巻装されるステータコイルの数がそれぞれX個ずつになるΔ結線群がn÷X個形成されるものとし、これら形成されるΔ結線群を並列接続したことを特徴とする永久磁石式の交流発電機である。
The present invention was created in view of the above-described circumstances in order to solve these problems. The invention of
According to a second aspect of the present invention, there is provided an outer rotor having a cylindrical shape and permanent magnets alternately having different polarities on the inner peripheral surface, the inner rotor being mounted in the circumferential direction, and the outer rotor having an angle in the circumferential direction. In a magnet type AC generator configured using a stator core having a stator coil wound around a projecting tooth, when the stator coil is three-phase and Δ-connected, the stator coil is The number of teeth N is N = 3 × n, where n is defined by a natural number of 2 or more, and a divisor X of n includes 1 but n is included When the number of the stator coils is not set, the stator core is formed with n / X Δ connection groups each having X stator coils wound around the teeth, and these Δ connection groups are formed. Connected in parallel A permanent magnet type AC generator according to claim.
そして請求項1または2の発明とすることにより、ステータコイルをΔ結線して三相の永久磁石式交流発電機にしたものでありながら、該ステータコイルは、Δ結線され複数のΔ結線群が並列したものとして形成され、この結果、ロータコアが回転したことによって誘起される電流は、同時に複数のΔ結線群を流れることになってステータコイルの抵抗が低下し、これによってステータコイルを細線化できてコイルが巻きやすくなるうえコイルの巻き数を増加し得ることになって発電特性を向上でき、しかも並列巻き線になるためダブルフライヤ方式で巻装できて巻き作業も簡略化する。 According to the first or second aspect of the present invention, the stator coil is Δ-connected to form a three-phase permanent magnet AC generator by Δ-connection, and a plurality of Δ-connection groups are formed. As a result, the current induced by the rotation of the rotor core flows through a plurality of Δ connection groups at the same time, so that the resistance of the stator coil is reduced, and thereby the stator coil can be thinned. Thus, the coil can be easily wound and the number of turns of the coil can be increased, so that the power generation characteristics can be improved. Further, since it is a parallel winding, it can be wound by the double flyer method and the winding work is simplified.
次ぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図中、1は永久磁石型の三相の交流発電機であって、該交流発電機1は、有底円筒状をしたアウタロータ2と、該アウタロータ2の内周に該アウタロータ2と同心状に設けられるステータコア3とを用いて構成されるが、前記アウタロータ2を構成すべく、軸芯方向一端側が開口した有底円筒状のヨーク4の底部4aには、中心部に位置して筒内側方に突出するボス部4bが形成され、該ボス部4bが図示しないエンジン側の出力軸に連結され、該エンジン側の駆動回転によってアウタロータ4が従動回転し、これによってステータコア3に設けた後述するステータコイルが電磁誘導されて発電するようになっている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure,
前記ヨーク4の内周面部4cには永久磁石5の複数が交互に異極となるよう周回り方向に所定間隔を存して組み付けられる(本実施の形態では12極になっている)が、そのため該内周面部4cは、内周面開口側半部の内径が底面側半部の内径に対して大径となるよう例えば切削による加工が施されており、これによってヨーク内周面部4cは、開口側に磁石取付け部4dが形成されている。そして磁石取付け部4dには、磁石ケース6を介して永久磁石5が取付けられ、該取付けられた永久磁石5の内周面を磁石カバー7で覆蓋する構成になっている。
A plurality of
一方、前記ステータコア3は、ヨーク4と同心になる状態で、前記ボス部4bの外径よりも大径になるコア部3aが形成され、該コア部3aから周回り方向所定角度を存してティース3bが突出し、該ティース部3bにステータコイル9が巻装されたものであり、ティース部3bの外周面が磁石カバー7に隙間(ギャップ)を存して対向するようになっている。
On the other hand, the
前記ステータコア3は、前記ステータコイル9をあいだに二相分(後述するように本実施の形態ではステータコイル9が一相につき3個のティース部3bに巻装されるものとしている)のティース部3bをおいた3個づつのティース部3bに順次巻装したものにして三相でかつΔ結線にしたものになるが、その場合に、前記ティースの数Nは
N=3×n 但し、nは2以上の自然数
で定義され、
nの約数Xを1を含むがnは含まない数としたときに、
前記ステータコアには、ティースに巻装されるステータコイルの数がそれぞれX個ずつになるΔ結線群がn÷X個形成されるものとし、
nの約数Xが1を含むがnを含まない数としたときに、
これら形成されるΔ結線群を並列接続されるものとする。
The
When the divisor X of n is a number including 1 but not including n,
The stator core is formed with n ÷ X Δ connection groups each having X stator coils wound around the teeth.
When the divisor X of n includes 1 but does not include n,
These formed Δ connection groups are connected in parallel.
これをさらに具体的にして以下に説明する。図4に示す第一の実施の形態のステータコイルの巻装方式であるが、このものでは、ティース部3bが18個(n=6としたものであって、N=3×6となる)ある18スロット方式のものになっており、このものに6(=n)の約数の3(=X)を選んだときに、ステータコイル数が3となる2個(=n÷X=6/3)のΔ結線群が並列接続されたものについて説明する。いま、ティース部3bに巻装される相をU、V、Wの三相としたときに、これら各相のコイルは、二相分のティース部3bをあいだにおいて(二相分のティースをあいだに跳ばす)一相分のティース部(連続する3個のティース部3b)3bに順次巻装されることになり、そこでこれら各相のコイルについて、U相のコイルをU1、U2、U3、U4、U5、U6とアドレス化し、同様にしてV相のコイルはV1〜V6と、W相のコイルはW1〜W6となるようにアドレス化したものが順次巻装されることになる。その場合に、U相のコイルについては、巻き始め(S)から巻き終わり(E)までとして、コイルU1、U2、U3になるものと、コイルU4、U5、U6なるものとに分離された並列状態で巻装し、同様にして1スロットずつずらした状態で、V相のコイルはコイルV1、V2、V3になるものと、コイルV4、V5、V6になるものとが、W相のコイルはコイルW1、W2、W3になるものと、コイルW4、W5、W6なるものとがそれぞれ並列状態で巻装される。
そしてコイルU1〜U3、コイルV1〜V3、コイルW1〜W3のものについてΔ結線して第一のΔ結線群Iが形成される一方、コイルU4〜U6、コイルV4〜V6、コイルW4〜W6のものについてΔ結線されて第二のΔ結線群IIが形成され、該各Δ結線群I、IIの各対応する結線部位UWIとUWII、UVIとUVII、VWIとVWIIの各結線端同士を配線10、11、12でそれぞれ接続し、該接続配線10、11、12から外部接続端子10a、11a、12aを設けることでΔ結線群I、IIが並列接続された三相のステータコイル9を形成している。
This will be described more specifically below. The stator coil winding method of the first embodiment shown in FIG. 4 is that in this case, there are 18
The coils U1 to U3, coils V1 to V3, and coils W1 to W3 are Δ-connected to form the first Δ connection group I, while the coils U4 to U6, coils V4 to V6, and coils W4 to W6 The second Δ connection group II is formed by Δ connection, and the corresponding connection parts UWI and UWII, UVI and UVII, VWI and VWII of the respective Δ connection groups I and II are wired 10 to each other. , 11, and 12, and
叙述のごとく構成された本発明の実施の形態において、三相の永久磁石式の交流発電機を構成しているステータコイル9は、デルタ結線をして効率を向上したものでありながら、該ステータコイル9は、Δ結線された第一、第二の結線群I、IIが線対称の状態で並列したものとして形成され、これらの結線部位の対応するもの同士がさらに結線されて並列接続されたものとなる。この結果、アウタロータ2が回転したことによってステータコイル9に誘起される電流は、並列接続された第一、第二の結線群I、IIを同時に流れることになってステータコイル9の抵抗が低下する。
In the embodiment of the present invention configured as described above, the
このように本発明が実施されたものにおいては、ステータコイル9は、Δ結線されたものが並列接続されたものになって、ステータコイル9の抵抗が低下し、これによってステータコイル9を細線化できてコイルが巻きやすくなるうえコイルの巻き数を増加し得ることになって発電特性が向上する。各相のコイルは、線対称状態の並列巻き線になるためダブルフライヤ方式で巻装することができて巻き作業も簡略化する。
Thus, in the embodiment in which the present invention is implemented, the
さらに図5では第二の実施の形態の巻装方式を採用している。つまりこのものでは、ティース部3bが18個(n=6としたものであって、N=3×6となる)ある18スロット方式のものになっており、このものに6(=n)の約数の3(=X)を選んだときに、ステータコイル数が3となる2個(=n÷X=6/3)のΔ結線群が並列接続されたものである。そしてこのものでは、前記第一の実施の形態と同様、U、V、Wの三相としたときに、これら各相のコイルは、ティース部3bを一つづつ位置ズレする状態で、あいだに2個のティース部3bをおいた(2個のティースをあいだに跳ばす)ティース部3bに順次巻装したものである。つまりこれら各相のコイルについて、同様にしてU相のコイルをU1〜U6とアドレス化し、V相のコイルをV1〜V6と、W相のコイルをW1〜W6となるようにアドレス化したものが、それぞれあいだに2bのティース部3bをおいた状態で順次巻装されることになる。そしてこのものでも、U相のコイルについては、巻き始め(S)から巻き終わり(E)までとして、コイルU1、U2、U3になるものと、コイルU4、U5、U6なるものとに分離された並列状態で巻装し、同様にして1スロットずつずらした状態で、V相のコイルはコイルV1、V2、V3になるものと、コイルV4、V5、V6になるものとが、W相のコイルはコイルW1、W2、W3になるものと、コイルW4、W5、W6なるものとがそれぞれ並列状態で巻装される。
そしてコイルU1〜U3、コイルV1〜V3、コイルW1〜W3のものについてΔ結線して第一のΔ結線群Iが形成される一方、コイルU4〜U6、コイルV4〜V6、コイルW4〜W6のものについてΔ結線されて第二のΔ結線群IIが形成され、該各Δ結線群I、IIの各対応する結線部位UWIとUWII、UVIとUVII、VWIとVWIIの各結線端同士を配線10、11、12でそれぞれ接続し、該接続配線10、11、12から外部接続端子10a、11a、12aを設けることでΔ結線群I、IIが並列接続された三相のステータコイル9を形成しており、このような巻装方式としても本発明を実施できることは言うまでもない。
Further, in FIG. 5, the winding method of the second embodiment is adopted. In other words, this is an 18-slot system having 18
The coils U1 to U3, coils V1 to V3, and coils W1 to W3 are Δ-connected to form the first Δ connection group I, while the coils U4 to U6, coils V4 to V6, and coils W4 to W6 The second Δ connection group II is formed by Δ connection, and the corresponding connection parts UWI and UWII, UVI and UVII, VWI and VWII of the respective Δ connection groups I and II are wired 10 to each other. , 11, and 12, and
尚、本発明は前記各実施の形態に限定されないものであって、前記式で定義されるティースの個数であれば、増減することは自由である。また永久磁石の数についても、三相の交流発電機としての機能を損なわないものであれば増減することは自由であることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be freely increased or decreased as long as the number of teeth is defined by the above formula. Needless to say, the number of permanent magnets can be increased or decreased as long as the function as a three-phase AC generator is not impaired.
さて次に、前記ティースの全数Nは
N=3×n 但し、nは2以上の自然数
で定義され、
nの約数Xを1を含むがnは含まない数としたときに、前記ステータコアには、ティースに巻装されるステータコイルの数がそれぞれX個ずつになるΔ結線群がn÷X個形成されることについて、図6に示した表図を用いてさらに詳しく説明する。
Now, the total number N of the teeth is N = 3 × n, where n is defined by a natural number of 2 or more,
When the divisor X of n includes 1 but does not include n, the stator core includes n ÷ X groups of Δ connections in which the number of stator coils wound around the teeth is X. The formation will be described in more detail with reference to the table shown in FIG.
表図において、n=2の場合、ティース全数Nは6、n=2の2を含まない約数は1であり、Δ結線群は、1本づつステータコイルで形成されるΔ結線群が2個形成されることになる。これを配線したものは、図7(A)となる。このようにして並列接続されるΔ結線群が定義されることになるが、前述したn=6とした場合、前記定義される約数は1、2、3である。これらについてそれぞれの配線を図7(B)(C)(D)で示す。さらに前記表図では、n=3、4、8、12とした場合について前記定義されるティース全数、約数(=Δ結線群の各コイル数)、Δ結線群の数(=n/X)を示してある。 In the table, when n = 2, the total number N of teeth is 6, the divisor not including 2 of n = 2 is 1, and the Δ connection group is 2 Δ connection groups formed by one stator coil. Individual pieces will be formed. FIG. 7A shows the wiring. In this way, the Δ connection group connected in parallel is defined. When n = 6 described above, the defined divisors are 1, 2, and 3. The wirings for these are shown in FIGS. 7B, 7C and 7D. Further, in the above table, the total number of teeth, divisor (= number of coils in the Δ connection group), number of Δ connection groups (= n / X) when n = 3, 4, 8, and 12 are defined. Is shown.
1 交流発電機
2 アウタロータ
3 ステータコア
3b ティース部
9 ステータコイル
I 第一Δ結線群
II 第二Δ結線群
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ステータコイルを三相でかつΔ結線したものとするにあたり、
該ステータコイルは、あいだに二相おいたティースに順次巻装したものであり、
前記ティースの数Nは
N=3×n 但し、nは2以上の自然数
で定義され、
nの約数Xを1を含むがnは含まない数としたときに、
前記ステータコアには、ティースに巻装されるステータコイルの数がそれぞれX個ずつになるΔ結線群がn÷X個形成されるものとし、
これら形成されるΔ結線群を並列接続したことを特徴とする永久磁石式の交流発電機。 A stator coil that is cylindrical and has an outer rotor in which permanent magnets alternately having different polarities on the inner peripheral surface are attached in the circumferential direction, and teeth that are built in the outer rotor and project at an angle in the circumferential direction. In a magnet type AC generator configured using a stator core wound with
In assuming that the stator coil is three-phase and Δ-connected,
The stator coil is wound around two-phase teeth sequentially.
The number N of teeth is N = 3 × n where n is a natural number of 2 or more,
When the divisor X of n is a number including 1 but not including n,
The stator core is formed with n ÷ X Δ connection groups each having X stator coils wound around the teeth.
A permanent magnet type AC generator in which these formed Δ connection groups are connected in parallel.
前記ステータコイルを三相でかつΔ結線したものとするにあたり、
該ステータコイルはあいだに2個おいたティースに順次巻装したものであり、
前記ティースの数Nは
N=3×n 但し、nは2以上の自然数
で定義され、
nの約数Xを1を含むがnは含まない数としたときに、
前記ステータコアには、ティースに巻装されるステータコイルの数がそれぞれX個ずつになるΔ結線群がn÷X個形成されるものとし、
これら形成されるΔ結線群を並列接続したことを特徴とする永久磁石式の交流発電機。 A stator coil that is cylindrical and has an outer rotor in which permanent magnets alternately having different polarities on the inner peripheral surface are attached in the circumferential direction, and teeth that are built in the outer rotor and project at an angle in the circumferential direction. In a magnet type AC generator configured using a stator core wound with
In assuming that the stator coil is three-phase and Δ-connected,
The stator coil is wound around two teeth in sequence,
The number N of teeth is N = 3 × n where n is a natural number of 2 or more,
When the divisor X of n is a number including 1 but not including n,
The stator core is formed with n ÷ X Δ connection groups each having X stator coils wound around the teeth.
A permanent magnet type AC generator in which these formed Δ connection groups are connected in parallel.
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