JP3103435B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

車両用交流発電機

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JP3103435B2
JP3103435B2 JP04179362A JP17936292A JP3103435B2 JP 3103435 B2 JP3103435 B2 JP 3103435B2 JP 04179362 A JP04179362 A JP 04179362A JP 17936292 A JP17936292 A JP 17936292A JP 3103435 B2 JP3103435 B2 JP 3103435B2
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JP
Japan
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stator
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rotor
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克己 足立
茂一 阪部
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、機関の回転により駆
動され三相交流電力を供給する車両用交流発電機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の車両用交流発電機の固定子
と回転子磁極部を示す構成図であり、爪形磁極を設けた
突極形回転子を有する三相交流発電機となっている。1
は固定子鉄心2と固定子コイル4とからなる固定子であ
る。固定子鉄心2にはスロット2aにより歯部3が2極
分に対し6個の割合で設けられており、磁路の一部をな
している。3a〜3gは各歯部3を位置を区別して示
す。各スロット1aにスロットピッチ3で分布巻きに巻
回された固定子コイル4は、3相に結線され固定子巻線
を構成する。3相のU,V,W相のコイルを4a,4
b,4cで示す。5及び6は軸方向に重ね合わされ回転
軸7に固着された1対の異極性の磁極鉄心で、それぞれ
軸方向に出された爪形磁極5a及び6aが円周方向に対
し交互に配されている。磁極鉄心5,6間に励磁コイル
(図示は略す)が装着されており、通電により爪形磁極
5a及び6aはN極及びS極に磁化される。Φは磁束を
示し、回転子は回転方向Zに回転されている。
【0003】図7に上記固定子鉄心2の歯部3と回転子
の爪形磁極5a,6aの位置関係を電気角で示す。U相
の各固定子コイル4aは、電気角360°間隔に配置さ
れている。U相から電気角120°遅れたV相の各固定
子コイル4bは、電気角360°間隔に配置されてい
る。V相から電気角120°遅れたW相の各固定子コイ
ル4cは電気角360°間隔に配置されている。
【0004】上記回転子を回転し磁極鉄心5,6を励磁
すると、図8に示すように、固定子と回転子間の回転ト
ルクが、大きく変動する。これは、爪形磁極5a,6a
と各歯部3との電気角の一致する個所が多いためであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の車
両用交流発電機では、固定子と回転子間の回転トルク変
動が大きく、そのトルク変動による固定子、回転子の振
動で発生する電磁騒音が大きいという問題点があった。
【0006】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、固定子と回転子間の回転トルク
変動を小さくし、これに伴う電磁騒音を低減した車両用
交流発電機を得ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる車両用
交流発電機は、爪部磁極の極数の割合を2(3n+1)
とし(nは整数)、これに対する歯部数の割合を3Kと
し、Kの範囲は2(3n+1)>K>2nとすると共
に、磁極数と歯部数の割合が割り切れない組合せとし、
更に各歯部には固定子コイルを集中巻きし、各固定子コ
イルを連続したK個宛の群に分け、各群の固定子コイル
を起電力が加算するように接続し、これらの群を三相巻
線に結線したものである。
【0008】
【作用】この発明においては、磁極数に対する歯部数の
割合が割切れないようにされていて、磁極に対応する歯
部の電気的角度が同一にならないようにずらされてお
り、回転子のトルクの変動が小さくなり、電磁騒音が低
減される。
【0009】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の一実施による車
両用交流発電機の固定子と回転子磁極部を示す構成図で
ある。11は固定子鉄心12と固定子コイル14とから
なる固定子である。固定子鉄心12にはスロット12a
により歯部13が8極分に対し9個の割合で設けられて
おり、磁路の一部をなしている。13a〜13gは各歯
部13の位置を区別して示す。各歯部13にはそれぞれ
固定子コイル14が集中巻きされている。U相のコイル
14a、14a2,14a3の群が、各誘起起電力が加
算するように連続して接続され、V相のコイル14
1,14b2,14b3の群が各誘起起電力が加算する
ように連続して接続され、さらにW相のコイル14
1,14c2,14c3の群が各誘起起電力が加算する
ように連続して接続され、これらの群を三相巻線に結線
し、三相交流電力を供給するようにしている。15及び
16は軸方向に対し重ね合わされ回転軸7に固着された
1対の異極性の磁極鉄心で、それぞれ軸方向に出された
爪形磁極5a及び6aが円周方向に対し交互に配されて
いる。磁極鉄心15,16間に励磁コイル(図示は略
す)が装着されており、通電により爪形磁極15a及び
16aはN極及びS極に磁化される。Φは磁束を示し、
回転子は回転方向Zに回転されている。
【0010】図2に上記固定子鉄心12の歯部13と回
転子の爪形磁極15a,16aの位置関係を電気角で示
す。U相において、歯部13bの中心にBの爪部磁極1
5aの中心が至ったときは、歯部13aの中心はAの爪
部磁極16aの中心に電気角20゜遅れ、歯部13cの
中心はCの爪部磁極16aの中心に電気角20゜進んで
いる。また、V相において、歯部13dの中心はDの爪
部磁極15aの中心に電気角40゜進んでいる。したが
って、V相の第1コイル14b1はU相の第1コイル1
4a1と電気角120゜ずれており、同様にしてW相の
第1コイル14c1はV相の第1コイル14b1に120
゜ずれている。これにより、三相交流発電機として三相
の平衡を保ち、整流器を介し安定した直流電力が供給さ
れる。
【0011】上記のように、各爪部磁極15a、16b
に対し、対向する各歯部13が電気角が同一にならない
ように分散配置している。これを、図3に示す爪部磁極
15a、16aと歯部13の電気角の説明図により説明
する。U相の第1の歯部13aの先端に爪部磁極15a
先端が至った状態では、第2の歯部13bは電気角20
゜進み、第3の歯部13cは電気角40゜進んでいる。
さらに、V相の第1の歯部13dは電気角60゜進んで
いて、U相の第1の歯部13aとは電気角120゜ずれ
ている。このような三相巻線が成り立つためには、 360×m×1/3=360×n+120……(1) 360×m=360×3n+360° ∴ m=3n+1 ……………………………(2) ここに、m:極の対数 n:整数(1,2,3…)、360:1相分の電気角 120:2相第1コイルの1相の第1コイルとの電気角
のずれ 1/3:3相分の1
【0012】上記磁極数と歯部数の割合が8:9におい
ては、例えばU相の3個連線する固定子コイル14の群
には、図4(A)に示す誘起起電力が発生する。これ
を、加算するように結線すると、図4(B)に示す起電
力のベクトル合成となる。この合成誘起起電力ベクトル
総和は、数1で示すようになる。
【0013】[数1]
【0014】数1に示すように、誘起起電力のベクトル
総和は2・88となり、上記従来の交流発電機の誘起起
電力のベクトル総和3に対する割合は、2・88/3=
0.96となり、わずかの低下率となる。しかし、実施
例のものは極数に対し歯部数が割り切れないので、トル
クリップルは激減する特長がある。特に、出力向上と電
磁音の低減との両方の効果を奏するためには、磁極数と
歯部数の割合が、8:9,8:15,8:21のように
割り切れない組合せが良好となる。
【0015】上記回転子を回転し磁極鉄心15,16を
励磁し発電すると、図5に示すように、固定子と回転子
間の回転トルク変動は極めて小さくなる。これは、各爪
形磁極15a、16aと各歯部3との電気角の一致する
個所が少ないためである。
【0016】上記(2)式から磁極数は、2m=2(3
n+1)となる。これに対し、歯部数3Kは磁極数と割
り切れないようにする必要がある。3は三相にするため
の倍数でKは次の条件となる。2(3n+1)>K>2
n ここに、n:整数(1,2,3…)磁極数に対し歯部数
が多過ぎると、誘起起動力の合成がのぞましくなくな
り、また、車両用では固定子鉄心12の大きさも制限が
あるので好ましくない。また、磁極数があまり多くなる
と、隣接する爪形磁極15a,16aの円周方向のすき
間数が増し、磁路断面積が減少することになり、出力が
低下するので限定される。
【0017】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、爪形
磁極の極数の割合を2(3n+1)とし、これに対する
固定子鉄心の歯部数の割合を3Kとし、Kの範囲は2
(3n+1)>K>2n(nは整数)にすると共に、磁
極数と歯部数の割合が割り切れない組合せとし、更に
歯部に固定子コイルを集中巻きし、各固定子コイルを連
続したK個宛の群に分け、各群の固定子コイルを起電力
が加算するように連続結線し、これらの群を三相巻線に
結線したので、固定子と回転子間の回転トルク変動が小
さくなり、電磁騒音が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による車両用交流発電機の
固定子及び回転子磁極部を示す構成図である。
【図2】図1の固定子鉄心の歯部と回転子の爪部磁極の
位置関係を示す図である。
【図3】図1の爪部磁極に対し固定子鉄心歯部の分散配
置を示す説明図である。
【図4】(A)図は図3のU相の各歯部の固定子コイル
の誘起起電力の曲線図、(B)図は(A)図のU相のコ
イル群の誘起起電力のベクトル合成図である。
【図5】図1の固定子と回転子間の回転トルク変動を示
す図である。
【図6】従来の車両用交流発電機の固定子及び回転子磁
極部を示す構成図である。
【図7】図6の固定子鉄心の歯部と回転子の爪部磁極の
位置関係を示す図である。
【図8】図6の固定子と回転子間の回転トルク変動を示
す図である。
【符号の説明】
11 固定子 12 固定子鉄心 13 歯部 14 固定子コイル 15、16 磁極鉄心 15a、16a 爪形磁極
【数1】

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転子の爪形磁極の極数の割合を2(3
    n+1)とし、これに対し固定子鉄心の歯部数の割合を
    3Kとし、Kの範囲を2(3n+1)>K>2n(nは
    整数)にすると共に、上記磁極数と上記歯部数の割合が
    割り切れない組合せとし、更に上記各歯部に固定子コイ
    ルを集中巻きし、各固定子コイルを連続したK個宛の群
    に分け、各群の固定子コイルをそれぞれ誘起起電力が加
    算するように接続しており、これらの群を三相巻線に結
    線したことを特徴とする車両用交流発電機。
JP04179362A 1992-06-12 1992-06-12 車両用交流発電機 Expired - Lifetime JP3103435B2 (ja)

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WO2006016394A1 (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 回転電機

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