JP3490659B2 - 交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転子の回転に
より固定子に交流電圧が生じる交流発電機で関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用交流発電機においては、車
両エンジンルームが益々狭小化する中で、搭載スペース
に余裕がなくなってきている一方で、車両負荷の増大に
よる発電出力の向上が求められている。また、車内外共
に、騒音低減のニーズが高く、エンジン騒音が低下して
きているが、車両への電気負荷供給のため常時発電稼働
している車両用交流発電機の騒音が問題とされている。
低速から高速まで比較的広い回転域で回転駆動される車
両用交流発電機においては、その風騒音や、電磁騒音が
問題とされている。特に、エンジン回転が低いアイドリ
ング状態から常用域での、高周波の風騒音や電磁騒音
は、他のエンジン、エンジン補機の騒音とは周波数が異
なり、人間の聴感的には目立ち、不快な騒音として聞こ
え問題視されている。

【０００３】図１４は従来の車両用交流発電機（以下、
発電機と略称する。）の側断面図、図１５は図１４の回
転子の斜視図、図１６は図１４の固定子（但し、固定子
巻線の口出線、及び中性線は省略されている。）、図１
７は図１４の発電機の電気回路図である。この発電機
は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブ
ラケット２から構成されたケース３と、このケース３内
に回転自在に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシ
ャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型の
回転子７と、この回転子７の両側に固定されたファン５
と、ケース３の内壁面に固定された固定子８と、シャフ
ト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリ
ップリング９と、スリップリング９に摺接するブラシ１
０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、
固定子８と電気的に接続され固定子８で生じた交流を直
流に整流する第１の整流器１２ａ、１２ｂと、ブラシホ
ルダ１１に嵌着されたヒートシンク１７と、ヒートシン
ク１７に接着され固定子８で生じる交流電圧の大きさを
調整するレギュレータ１８とを備えている。

【０００４】回転子７は、電流を流して磁束を発生する
界磁巻線１３と、この界磁巻線１３を覆い磁束によって
磁極が形成されるポールコア５１を備えている。ポール
コア５１は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア
体２０及び第２のポールコア体２１を備えている。第１
のポールコア体２０及び第２のポールコア体２１は鉄製
であり、かつ端部に爪状磁極２２、２３を有している。
隣り合う爪状磁極２２、２３間には、爪状磁極２２、２
３間で磁束が漏れないように、また界磁巻線１３を冷却
するための冷却通路となる隙間５０が形成されている。

【０００５】固定子８は、固定子鉄心１５及び固定子巻
線１６を備えている。固定子巻線１６は固定子鉄心１５
に導線が電気角３０度の位相差で巻回された２組の第１
の三相固定子巻線５２及び第２の三相固定子巻線５３を
備えている。図１８に示す固定子鉄心１５は、薄板鋼板
を等間隔に凹凸形状に打ち抜いて巻き重ね、あるいは積
層して円環形状に構成されている。固定子鉄心１５は、
円環状のコアバック５５と、このコアバック５５から径
方向内側に延びかつ周方向に等分間隔で複数のスロット
１５ａ及び開口部１５ｂが形成されたティース５４とか
ら構成されている。この例の場合には、固定子鉄心１５
には２組の第１の三相固定子巻線５２、第２の三相固定
子巻線５３が組み込まれており、回転子７の磁極数が１
６極であり、１極につき２×三相分が対応し、スロット
１５ａ、開口部１５ｂ及びティース５４が機械角３．７
５°の等ピッチで９６個形成されている。

【０００６】第１の三相固定子巻線５２、及び第２の三
相固定子巻線５３は、固定子鉄心１５の両端面からそれ
ぞれ突出した、フロント側コイルエンド１６ａ及びリア
側コイルエンド１６ｂを有している。コイルエンド１６
ａ、１６ｂは、複数の放熱部である延出部３０ａから構
成されている。同一形状の延出部３０ａは周方向に、か
つ径方向に互いに離間して２列となって整然と配列され
ている。

【０００７】図１９は三相固定子巻線５２、５３の一相
分の固定子巻線部５６の巻線構造を示す図である。な
お、この図において、固定子１５のスロット１５ａ内の
丸印中に黒点があるのはフロントブラケット１側からリ
ヤブラケット２側に延びた導線３０を示し、固定子１５
のスロット１５ａ内の丸印中に×印があるのはリヤブラ
ケット２側からフロントブラケット１側に延びた導線３
０を示している。一相分の固定子巻線部５６は、それぞ
れ外表面がエナメル被膜された銅製の導線３０から構成
されている。第１の三相固定子巻線５２の導線３０は、
スロット番号の１番から９１番まで６スロットおきに波
巻きして巻回され、各スロット１５ａ内には、導線３０
が径方向に１列に４層並んで配列されている。第１の三
相固定子巻線５２の他の二相分の固定子巻線部について
も、スロット番号の３番から９３番まで、及びスロット
番号の５番から９５番まで６スロットおきに波巻きして
巻回され、各スロット１５ａ内には、それぞれ導線３０
が径方向に１列に４層並んで配列されている。

【０００８】第２の三相固定子巻線５３の導線３０は、
スロット番号の２番から９２番まで６スロットおきに波
巻きして巻回され、各スロット１５ａ内には、導線３０
が径方向に１列に４層並んで配列されている。第２の三
相固定子巻線５３の他の二相分の固定子巻線部について
も、スロット番号の４番から９４番まで、及びスロット
番号の６番から９６番まで６スロットおきに波巻きして
巻回され、各スロット１５ａ内には、それぞれ導線３０
が径方向に１列に４層並んで配列されている。そして、
図１６に示されるように、三相分の固定子巻線部５６が
星型結線されて第１の三相固定子巻線５２が形成され、
また三相分の固定子巻線部５６が星型結線されて第２の
三相固定子巻線５３が形成されている。この三相固定子
巻線５２、５３は、それぞれスロット１５ａ内に電気角
で３０度の位相差で設けられ、かつ第１の整流器１２
ａ、第２の整流器１２ｂと電気的に接続されている。各
整流器１２ａ、１２ｂの直流出力は並列に接続されて合
成される。

【０００９】上記構成の車両用交流発電機では、バッテ
リ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通
じて、界磁巻線１３に電流が供給されて磁束が発生し、
第１のポールコア体２０の爪状磁極２２にはＮ極が着磁
され、第２のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＳ極
が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は回転
され、シャフト６とともに回転子７が回転する。このた
め、三相固定子巻線５２、５３には回転磁界が与えら
れ、起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２
ａ、１２ｂを通って直流に整流されるとともに、レギュ
レータ１８によってその大きさが調整されて、バッテリ
に充電される。

【００１０】

【発明を解決しようとする課題】上記構成の車両用交流
発電機では、スロットの数が、一相、１極当たり２で、
第１の三相固定子巻線５２及び第２の三相固定子巻線５
３が電気的位相差で３０°ずれて固定子鉄心１５に組み
込まれており、出力脈動の対策が講じられている。な
お、同様の技術内容は、特開平４ー２６３４５号公報に
開示されている。

【００１１】しかしながら、上記構成の車両用交流発電
機では、発電時において、回転子７と固定子８との間
で、回転子７の爪状磁極２２、２３から発生する高調波
を含む回転磁界と固定子巻線１６に発生する交流電流か
ら発生する高調波を含む交流磁界との相互作用、及び回
転子７と固定子８との間で回転子７の爪状磁極２２，２
３から発生する高調波を含む回転磁界と固定子スロット
１５ａにより発生するパーミアンス高調波との相互作用
により、電磁吸引力が発生する。この電磁吸引力が回転
子７の爪状磁極２２、２３及び固定子鉄心１５の電磁加
振力となり，振動，電磁騒音を引き起こす。この振動、
騒音を低減するには、電磁加振力を低減することが必要
であり、このために、固定子８で生じる起磁力高調波及
びスロット高調波を低減することが重要であり、特に固
定子８の起磁力高調波の中で大きな５、７、１１及び１
３次高調波及びスロット高調波の中で大きな１１次及び
１３次高調波を低減させることが重要である。

【００１２】上記構成の車両用交流発電機では、後述す
るように出力電流の基本周波数をｆとしたとき６ｆ周波
数の６次高調波成分を減少させることができるものの、
１２次の成分が大きく、またスロット１５ａの数が一
相、１極当たり２であるので、回転子起磁力高調波の１
２次成分がスロット１５ａの個数と合致するため、固定
子スロット高調波による電磁騒音も大きくなる。さら
に、風騒音に関しても、スロット１５ａによる１２ｆ周
波数に相当する空気干渉音が増大され、この風騒音と電
磁音とが相互に干渉して、不快音が生じる。特に、この
１２ｆ成分の音は、回転数の回転次数比に換算すると回
転子７の極数が例えば１６極の場合９６次成分に相当
し、車両エンジンがアイドリング回転数から常用域に相
当する車両用交流発電機の回転数２０００〜６０００ｒ
ｐｍの時、回転子７の極数が例えば１６極の場合の周波
数で３．２ｋＨｚ〜９．６ｋＨｚと聴感的に最も敏感で
ある２〜１０ｋＨｚの高周波数帯域に入るため、乗車員
にとっては非常に不快音であるという問題点があった。

【００１３】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、不快の高周波の音を
低減した交流発電機を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る交流発電機では、隣接した各スロットの開口部の径方
向に延びた中心線間の間隔は不均等に形成され、第１の
三相固定子巻線及び第２の三相固定子巻線は、電気角３
１〜３４°の位相差で固定子鉄心に巻装されている。

【００１５】この発明の請求項２に係る交流発電機で
は、ティースの周方向の幅寸法は、径方向から視て、隣
接した爪状磁極間に介在するティースの両端部と、両前
記爪状磁極の基端部とが重なるように設定されている。

【００１６】この発明の請求項３に係る交流発電機で
は、爪状磁極の側面部には面取り部が形成されている。

【００１７】この発明の請求項４に係る交流発電機で
は、三相固定子巻線は、星型結線であり、星型結線され
た中性点は交流出力を整流する整流器に電気的に接続さ
れている。

【００１８】この発明の請求項５に係る交流発電機で
は、各スロットの開口部の周方向の幅寸法は等しく、隣
接したティース先端部の周方向の幅寸法は不均等であ
る。

【００１９】この発明の請求項６に係る交流発電機で
は、隣接したスロットの開口部の周方向の幅寸法は不均
等で、各ティースの先端部の周方向の幅寸法は等しい。

【００２０】この発明の請求項７に係る交流発電機で
は、第１の三相固定子巻線及び第２の三相固定子巻線
は、電気角３２．５°の位相差で固定子鉄心に巻装され
ている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の交流発電機の各
実施の形態について説明するが、従来のものと同一、ま
たは相当部については、同一符号を付して説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１の車両用
交流発電機の回転子６０の斜視図、図２は車両用交流発
電機の固定子の固定子鉄心６１を平坦化して示した説明
図、図３はこの車両用交流発電機の電気回路図である。
回転子６０は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１
３と、この界磁巻線１３を覆い磁束によって磁極が形成
されるポールコア５１を備えている。ポールコア５１
は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２０及
び第２のポールコア体２１を備えている。第１のポール
コア体２０及び第２のポールコア体２１は鉄製であり、
かつ端部に爪状磁極２２、２３を有している。隣り合う
爪状磁極２２、２３間には、爪状磁極２２、２３間で磁
束が漏れないように、また界磁巻線１３を冷却するため
の冷却通路となる隙間５０が形成されている。それぞれ
の爪状磁極２２、２３の回転方向の側面部の基端部には
面取り部６２が形成されている。

【００２２】固定子６３は、固定子鉄心６１及び固定子
巻線１６を備えている。固定子巻線１６は、固定子鉄心
１５に導線が電気角３２．５°の位相差で巻回された２
組の第１の三相固定子巻線５２及び第２の三相固定子巻
線５３とを備えている。固定子鉄心６１は、薄板鋼板を
等間隔に凹凸形状に打ち抜いて巻き重ね、あるいは積層
して円環形状に構成されている。固定子鉄心６１は、円
環状のコアバック６４と、このコアバック６４から径方
向内側に延びたティース６５ａ、６５ｂとから構成され
ている。ティース６５ａ、６５ｂで形成された各スロッ
ト６１ａは等ピッチで形成されており、隣接したティー
ス６５ａ、６５ｂの先端部のつば部７３の周方向の長さ
寸法を互いに変えることで、スロット６１ａの開口部Ｏ
１，Ｏ２の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔は不均等で
あり、固定子鉄心６１には、機械角（４．０６°−３．
４４°）×４８個のスロット６１ａ及び開口部Ｏ１，Ｏ
２が形成されている。固定子鉄心６１には２組の第１の
三相固定子巻線５２、第２の三相固定子巻線５３が３
２．５°の電気角の位相差で組み込まれており、回転子
６０の磁極数が１６極であり、１極につき２×三相分が
対応している。

【００２３】第１の三相固定子巻線５２、第２の固定子
巻線５３は、星型結線であり、星型結線された中性点Ｎ
は交流出力を整流する整流器１２ａ、１２ｂに電気的に
接続されている。また、第１の固定子巻線５２には第１
の固定子巻線５２からの交流出力を整流する第１の整流
器１２ａが電気的に接続され、第２の固定子巻線５３に
は第２の固定子巻線５３からの交流出力を整流する第２
の整流器１２ｂが電気的に接続されている。そして、そ
れぞれの出力は整流後に合成されるようになっている。

【００２４】上記構成の車両用交流発電機の固定子鉄心
６１では、スロット６１ａの開口部Ｏ１，Ｏ２の径方向
に延びた中心線Ａ間の間隔は不均等であり、第１の三相
固定子巻線５２、第２の三相固定子巻線５３が３２．５
°の電気角の位相差で組み込まれている。

【００２５】以下、その意義について説明する。発電時
において、回転子６０と固定子６３との間で、回転子６
０の爪状磁極２２、２３から発生する高調波を含む回転
磁界と固定子巻線１６に発生する交流電流から発生する
高調波を含む交流磁界との相互作用により、電磁吸引力
が発生する。この電磁吸引力が回転子６０の爪状磁極２
２、２３及び固定子鉄心６１の電磁加振力となり，振
動，電磁騒音を引き起こす。

【００２６】この電磁加振力に関し、三相固定子巻線×
２並列で、固定子のスロット数が極数の６倍である車両
用交流発電機の場合について、本願の発明者が電磁界解
析して分析した。車両用交流発電機における電磁音は、
１回転に極数の３倍次と６倍次の電磁加振力に起因す
る。即ち、出力電流の基本周波数をｆとしたとき、６ｆ
周波数と、１２ｆ周波数の電磁加振力に起因する。この
うち、６ｆ周波数の電磁加振力は、以下の相互作用が原
因で発生する。 （ａ） 回転子の起磁力高調波の空間５次高調波と、固
定子の起磁力高調波の空間５次高調波との相互作用 （ｂ） 回転子の起磁力高調波の空間７次高調波と、固
定子の起磁力高調波の空間７次高調波との相互作用 （ｃ） 回転子の起磁力高調波の空間５次及び７次高調
波と、固定子スロット高調波の空間６次高調波との相互
作用 また、１２ｆ周波数の電磁加振力は、以下の相互作用が
原因で発生する。 （ｄ） 回転子の起磁力高調波の空間１１次高調波と、
固定子の起磁力高調波の空間１１次高調波との相互作用 （ｅ） 回転子の起磁力高調波の空間１３次高調波と、
固定子の起磁力高調波の空間１３次高調波との相互作用 （ｆ） 回転子の起磁力高調波の空間１１次及び１３次
高調波と、固定子スロット高調波の空間１２次高調波と
の相互作用

【００２７】上記回転子の起磁力高調波においては、回
転子磁極の固定子対向面における磁極ピッチが、最も広
い部分で電気角２４６゜、最も狭い部分で１１４゜の場
合で計算する。磁極ピッチによる、空間５、７、１１、
１３次高調波成分及びその位相は、図４〜７に示される
ように、３６０゜／次数毎にピークを持ち、位相が反転
する波形となる。これを１１４゜〜２４６゜まで積分す
ると、トータルの高調波が求まる。但し、この高調波は
正弦波状であると仮定し、この時間的な位相を計算して
いる。この結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、固定子起磁力高調波では、各相電流
の位相が、スロット開口部ピッチに倣うため、不等ピッ
チスロット開口部による固定子起磁力高調波を計算する
と、図８に示される高調波が発生する。

【００３０】固定子起磁力高調波の向きと回転子起磁力
高調波の向きとは逆回りの関係にあるため、５次同士
や、７次同士は定常波となる。しかし、場合によって
は、５次同士が作る６次電磁力と７次同士が作る６次電
磁加振力は相殺することがあるために、位相を考慮して
足し併せる必要性がある。この結果から計算できる６次
電磁加振力及び１２次電磁加振力の相対値が図９に示さ
れている。この図から、６次電磁加振力については、等
ピッチ３０°で最も加振力が小さく、ピッチを大きくし
ていくと、比例して大きくなる。また、１２次電磁加振
力については、等ピッチ３０°で最も加振力が大きく、
ピッチを大きくしていくと、反比例して小さくなる。そ
して、電磁加振力のクロスポイントは約３１°であるこ
とが分かる。従って、三相固定子巻線の電気角の位相差
をすこしずらすことは６次電磁加振力を大きくするもの
の、不快な高調波音の原因となる１２次電磁加振力は低
減される。

【００３１】一方、風音については、不等ピッチスロッ
ト開口部にすることによって、１２ｆ成分、即ち発電機
の回転次数比９６次成分が減少することになる。表２に
はこの実施の形態である磁極数１６の回転子７の発電機
回転数５０００ｒｐｍの風音９６次成分を、３０〜３６
度の電気角位相差に相当する不等ピッチスロット開口部
機械角が（３．７５°−３．７５°）〜（４．５°−
３．０°）の範囲に対しての主要次数成分を離散的フー
リェ変換より周波数特性を算出したときの値が示されて
いる。図１３は、電気角位相差が３０〜３６度の範囲で
のエンジンのアイドリングから常用域回転で問題とされ
る周波数域に相当する風音９６次成分の値をプロットし
たときの図であり、風音９６次成分は、他の次数成分に
分散されるため、等ピッチの３０°電気角位相差をピー
クに位相差増加とともに減少することが分かる。

【００３２】

【表２】

【００３３】一方、スロット開口部のピッチを不等にす
るために、幅広のティースと幅狭のティースとを交互に
形成し、しかもピッチを極端に不等ピッチ化した場合、
幅狭のティースでは磁気飽和が生じてしまい、爪状磁極
から幅狭のティースに流れる磁束量が減少してしまい、
特に、回転子６０の回転数が２０００ｒｐｍといった低
速回転（アイドル運転時）では出力が減少することにな
る。また、三相結線で全波整流の場合、電気角３０°の
位相差のときが、第１の三相固定子巻線と第２の三相固
定子巻線との出力が平衡であり、出力脈動も低くなり、
このことから、位相がずれる程出力脈動が悪化すること
になる。

【００３４】図１０は１００Ａクラスの車両用交流発電
機を用いて、第１の三相固定子巻線と第２の三相固定子
巻線との電気角の位相差と、低速出力と、発電時の騒音
レベルとのそれぞれの関係を本願発明者が実験で求めた
ときの関係図である。この図から、三相固定子巻線の電
気角の位相差が３１〜３４°の範囲では、騒音レベルは
低く、また低速出力は高いことが分かる。そして、固定
子のスロットの製造誤差を踏まえると、中央値である３
２．５°が最適である。

【００３５】上記実施の形態１の車両用交流発電機で
は、スロット開口部Ｏ１，Ｏ２を不等ピッチとすること
により、第１の三相固定子巻線５２及び第２の三相固定
子巻線５３の電気角の位相差が３２．５°に設定されて
いるので、非常に聴感的には不快な１２ｆの電磁加振力
が低減され、回転次数比９６次の電磁騒音が低減され
る。また、隣接したティース６５ａ、６５ｂの先端部の
つば部７３の周方向の幅寸法Ｘ１，Ｘ２は不均等である
ので、固定子６３と回転子６０との間の空隙の圧力変動
が分散し、ここで発生する、風音の回転次数比９６次成
分も低減することができる。従って、電磁騒音と風音の
９６次成分との相互干渉も小さくなるため発電機が発生
する騒音レベルは低減され、乗員にとって感じる騒音は
抑制されることになる。但し、電気角位相差が３４°よ
り大きくなると、騒音寄与度は低いものの、他の次数成
分が過大となるため、騒音レベルは悪化傾向になってい
る。また、スロット６１ａのピッチを不等にするため
に、隣接したティース６５ａ、６５ｂのつば部７３の周
方向の幅寸法Ｘ１、Ｘ２は不均等で、幅広のつば部７３
と幅狭のつば部７３とが交互に形成されているが、低速
回転時において幅狭のつば部７３での磁気飽和に起因し
て低出力化を招くといったことが低く抑えられている。

【００３６】また、それぞれの爪状磁極２２、２３の回
転方向の側面部の基端部には面取り部６２が形成されて
いるので、回転子６０と固定子６３との間の空隙の圧力
変動が小さく、ここで発生する、風音の回転次数比９６
次成分を低減することができる。

【００３７】また、第１の三相固定子巻線５２、第２の
三相固定子巻線５３のそれぞれの中性点Ｎは整流器１２
ａ、１２ｂにそれぞれ電気的に接続されているので、発
電機が高速回転している場合、中線点電圧より出力を取
り出すことができ、騒音を悪化させることなく出力を向
上させることができる。なお、第１の三相固定子巻線５
２に第１の整流器１２ａが電気的に接続され、第２の三
相固定子巻線５３には第２の整流器１２ｂが電気的に接
続されており、それぞれは整流後に合成されるようにな
っているので、互いの三相固定子巻線５２、５３の出力
に影響を与えることなく、安定して出力される。また、
合成出力が大きく一つの整流器では整流器を構成するダ
イオード温度が許容温度を超えてしまうような場合には
特に有効である。また、この実施の形態では、面取り部
６２を回転方向の前方の側面部の基端部に設けたが、回
転方向の後方に設けてもよい。この場合、空隙における
磁束密度分布が均等化され、界磁巻線１３から生じる磁
束は理想的な正弦波に近づくので、磁束量が増大し、低
速出力が向上する。

【００３８】実施の形態２．図１１はこの発明の実施の
形態２による車両用交流発電機の固定子鉄心７１の説明
図である。この実施の形態では、ティース６５ａ、６５
ｂの先端部のつば部７２の周方向の幅寸法は、径方向か
ら視て、隣接した爪状磁極２２、２３間に介在するティ
ース６５ａ、６５ｂの軸線方向の両端部のつば部７２
と、爪状磁極２２、２３の基端部２２ａ、２３ａとが重
なるように設定されている点が実施の形態１と異なり、
他の構成は実施の形態１と同様である。

【００３９】この実施の形態２では、出力時には、常に
径方向から視て両爪状磁極２２、２３と、ティース６５
ａ、６５ｂのつば部７２の一部とが重なっているので、
回転子６０と固定子鉄心７１との間の空隙の圧力変動が
小さく、ここで発生する、風音の回転次数比９６次成分
を低減することができる。また、急激な空隙での磁束密
度変動が減少するので、電磁音も低減することができ
る。

【００４０】実施の形態３．図１２はこの発明の実施の
形態３による車両用交流発電機の固定子鉄心８１を平坦
化して示した図である。この実施の形態３では、隣接し
たスロット８１ａの開口部Ｏ１，Ｏ２の周方向の幅寸法
Ｗ１、Ｗ２は不均等で、各ティース８２の先端部の周方
向の幅寸法は等しい点が実施の形態１と異なり、開口部
Ｏ１，Ｏ２の中心線Ａ間の間隔が不均等である点等の他
の構成は実施の形態１と同様である。この実施の形態３
では、スロット８１ａの開口部Ｏ１，Ｏ２の周方向の幅
寸法Ｗ１、Ｗ２は不均等であるので、回転子６０と固定
子鉄心８１との間の空隙の圧力変動が分散し、ここで発
生する、風音の回転次数比９６次成分を低減することが
できる。

【００４１】なお、上記各実施の形態では、スロットの
総数が９６で爪状磁極の総数が１６の車両用交流発電機
について説明したが、例えばスロットの総数が７２、爪
状磁極の総数が１２、スロットの総数が１２０で爪状磁
極の総数が２０である車両用交流発電機にも適用するこ
とができるのは勿論である。また、上記実施の形態で
は、巻線は連続線である導線３０で構成されていたが、
所謂Ｕ字形状の多数の導体セグメントをそれぞれ接続し
て巻線を構成してもよい。また、各実施の形態では、界
磁巻線１３は回転子７の内に包含されていたが、界磁巻
線をケースに固定し、エアギャップを介して回転子のポ
ールコアに磁束を供給して磁極を形成するタイプの交流
発電機にも適用することができる。また、この発明は車
両用交流発電機のみに限定されないのは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１に係る交流発電機によれば、隣接した各スロットの開
口部の径方向に延びた中心線間の間隔が不均等に形成さ
れ、第１の三相固定子巻線及び第２の三相固定子巻線
は、電気角３１〜３４°の位相差で固定子鉄心に巻装さ
れているので、非常に聴感的には不快な高調波音であ
る、１２ｆ成分の電磁音及び風音が低減でき、不快な騒
音を低減することができる。また、位相差による出力低
下も低く抑えることができる。

【００４３】また、この発明の請求項２に係る交流発電
機によれば、ティースの周方向の幅寸法は、径方向から
視て、隣接した爪状磁極間に介在するティースの両端部
と、両前記爪状磁極の基端部とが重なるように設定され
ているので、回転子と固定子との間の空隙の圧力変動が
小さく、ここで発生する、非常に聴感的には不快な高調
波音である、風音の１２ｆ成分を低減することができ
る。また、急激な空隙での磁束密度変動が減少するの
で、非常に聴感的には不快な高調波音である、電磁音の
１２ｆ成分も低減することができる。

【００４４】また、この発明の請求項３に係る交流発電
機によれば、爪状磁極の側面部には面取り部が形成され
ているので、回転子と固定子との間の空隙の圧力変動が
小さく、ここで発生する、風音の１２ｆ成分を低減する
ことができる。また、空隙における磁束密度分布も均等
化され、界磁巻線から生じる磁束は理想的な正弦波に近
づくので、磁束量が増大し、低速出力が向上する。

【００４５】また、この発明の請求項４に係る交流発電
機によれば、三相固定子巻線は、星型結線であり、星型
結線された中性点は交流出力を整流する整流器に電気的
に接続されているので、発電機が高速回転している場
合、中線点電圧より出力を取り出すことができ、騒音を
悪化させることなく出力を向上させることができる。

【００４６】また、この発明の請求項５に係る交流発電
機によれば、各スロットの開口部の周方向の幅寸法は等
しく、隣接したティースの先端部の周方向の幅寸法は不
均等であるので、固定子と回転子との間の空隙の圧力変
動が分散し、ここで発生する、非常に聴感的には不快な
高調波音である風音の１２ｆ成分が低減される。

【００４７】また、この発明の請求項６に係る交流発電
機によれば、隣接したスロットの開口部の周方向の幅寸
法は不均等で、各ティースの先端部の周方向の幅寸法は
等しいので、固定子と回転子との間の空隙の圧力変動が
分散し、ここで発生する、非常に聴感的には不快な高調
波音である風音の１２ｆ成分が低減される。

【００４８】また、この発明の請求項７に係る交流発電
機によれば、第１の三相固定子巻線及び第２の三相固定
子巻線は、電気角３２．５°の位相差で固定子鉄心に巻
装されているので、スロットピッチの多少の製造誤差が
あったにしても、非常に聴感的には不快な高調波音であ
る、１２ｆ成分の電磁音及び風音を確実に低減でき、ま
た、位相差による出力低下も確実に低く抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による車両用交流発
電機の回転子の斜視図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による車両用交流発
電機の固定子鉄心の要部を平坦化して示した図である

【図３】 この発明の実施の形態１の車両用交流発電機
の電気回路図である。

【図４】 回転子起磁力高調波５次成分の変化を示す図
である。

【図５】 回転子起磁力高調波７次成分の変化を示す図
である。

【図６】 回転子起磁力高調波１１次成分の変化を示す
図である。

【図７】 回転子起磁力高調波１３次成分の変化を示す
図である。

【図８】 固定子起磁力高調波各次成分の変化を示す図
である。

【図９】 電磁加振力高調波の変化を示す図である。

【図１０】 三相固定子巻線の電気角の位相差と、低速
出力と、騒音レベルとのそれぞれの関係を示す図であ
る。

【図１１】 この発明の実施の形態２による車両用交流
発電機のティースと爪状磁極との位置関係を示す図であ
る。

【図１２】 この発明の実施の形態３による車両用交流
発電機の固定子鉄心の要部を平坦化して示した図であ
る。

【図１３】 電気角位相差と風音９６次成分との関係図
である。

【図１４】 従来の車両用交流発電機の側断面図であ
る。

【図１５】 図１４の回転子の斜視図である。

【図１６】 図１４の固定子の斜視図である。

【図１７】 図１４の車両用交流発電機の電気回路図で
ある。

【図１８】 図１４の固定子鉄心の斜視図である。

【図１９】 図１４の固定子巻線の一相分の固定子巻線
部の巻線構造を示す図である。

【符号の説明】

１２ａ 第１の整流器、１２ｂ 第２の整流器、２２，
２３ 爪状磁極、３２、４２，５２ 第１の三相固定子
巻線、５３ 第２の三相固定子巻線、５４ ティース、
６０ 回転子、６１ 固定子鉄心、６１ａ スロット、
６２ 面取り部、６３ 固定子、６５ａ、６５ｂ ティ
ース、７３ つば部、８１ 固定子鉄心、８１ａ スロ
ット、８２ ティース、Ｏ１，Ｏ２ 開口部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−26345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−134309（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−116031（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 19/22 H02K 1/16 H02K 1/24

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周に軸線方向に延びたティースによっ
   て複数のスロットが形成された固定子鉄心、及び前記ス
   ロットに組み込まれた２組の第１及び第２の三相固定子
   巻線を有する固定子と、 前記固定子の内側に回転自在に設けられ、電流を流して
   磁束を発生する界磁巻線及びこの界磁巻線を覆い磁束に
   よって複数の爪状磁極が形成されるポールコアを有する
   回転子とを備え、前記スロットの数が、一相、１極当た
   り２である交流発電機において、 隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心
   線間の間隔が不均等に形成され、前記第１の三相固定子
   巻線及び前記第２の三相固定子巻線は、電気角３１〜３
   ４°の位相差で前記固定子鉄心に巻装されている交流発
   電機。
2. 【請求項２】 ティースの周方向の幅寸法は、径方向か
   ら視て、隣接した爪状磁極間に介在するティースの両端
   部と、両前記爪状磁極の基端部とが重なるように設定さ
   れている請求項１に記載の交流発電機。
3. 【請求項３】 爪状磁極の側面部には面取り部が形成さ
   れている請求項１または請求項２に記載の交流発電機。
4. 【請求項４】 三相固定子巻線は、星型結線であり、星
   型結線された中性点は交流出力を整流する整流器に電気
   的に接続されている請求項１ないし請求項３の何れかに
   記載の交流発電機。
5. 【請求項５】 各前記スロットの開口部の周方向の幅寸
   法は等しく、隣接したティースの先端部の周方向の幅寸
   法は不均等である請求項１ないし請求項４の何れかに記
   載の交流発電機。
6. 【請求項６】 隣接した前記スロットの開口部の周方向
   の幅寸法は不均等で、各ティースの先端部の周方向の幅
   寸法は等しい請求項１ないし請求項４の何れかに記載の
   交流発電機。
7. 【請求項７】 第１の三相固定子巻線及び前記第２の三
   相固定子巻線は、電気角３２．５°の位相差で固定子鉄
   心に巻装されている請求項１ないし請求項６の何れかに
   記載の交流発電機。