JP4292877B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関によって駆動されて発電し、車載電気負荷や車載電源に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】
従来の車両用交流発電機としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたものでは、回転子のＮＳ磁極ピッチに対応して離間する複数の第１スロット群に収容された電気導体を電気的に直列接続して第１巻線を構成し、第１スロット群に隣接する複数の第２スロット群に収容された電気導体を電気的に直列接続して第２巻線を構成している。そして、特許文献１に記載されたものでは、第１巻線と第２巻線とを電気的に直列接続して固定子巻線を構成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１５５２７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたものでは、電気的に位相がずれた第１巻線と第２巻線とを電気的に直列接続して起磁脈動力を低減し、磁気騒音を低減している。しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、同一のスロット内における電気導体を電気的に直列接続して第１巻線及び第２巻線を構成している。このような構成では、固定子巻線の起磁力分布に多くの高調波成分を含むことになる。高調波成分は、磁気騒音の増加の要因になる。しかし、特許文献１に記載されたものではその点について考慮していない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気騒音を低減できる車両用交流発電機を提供する。また、本発明は、固定子巻線の起磁力分布を滑らかにして磁気騒音を低減する車両用交流発電機を提供する。さらに、本発明は、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数から決定されるトルクリップルの次数を増加させて磁気騒音を低減する車両用交流発電機を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記車両用交流発電機は、複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、隣接する３つのスロットに渡って配置されると共に、複数の磁極に対応するように複数のスロットを跨いで配置された複数の導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、この相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、この多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、この多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成された前記固定子巻線を有することによって達成できる。
【０００７】
上記車両用交流発電機では、相巻線を構成する導体を、隣接する複数のスロットに渡って配置したので、固定子巻線の起磁力分布を滑らかにできる。すなわち上記車両用交流発電機では、ステップ状の起磁力分布において、そのステップ数が増加するので、起磁力分布のステップがより小刻みになる。従って、上記車両用交流発電機では、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減でき、磁気騒音を低減できる。
【０００８】
また、上記車両用交流発電機は、固定子巻線の相数、スロットの個数及び回転子の磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数を２.５ とすることにより達成できる。すなわち磁極の１極当たり５本の導体で相巻線を構成することにより達成できる。
【０００９】
上記車両用交流発電機では、毎極毎相スロット数を２や３の整数にした場合と比較して、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数（或いはティースの個数）から決定されるトルクリップルの次数（回転子が１回転する間に生じるコギングトルクに相当し、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数との最小公倍数で示される）が約２倍程度増加する。従って、上記車両用交流発電機では、磁気騒音の周波数を高くできると共に、トルクリップルの波高値を小さくでき、磁気騒音を低減できる。
【００１０】
特に回転子の磁極の極数を１２、スロットの個数を９０、固定子巻線の相数を３にして毎極毎相スロット数２.５ を達成する車両用交流発電機では、スロットの数を１００以下に抑制できる。また、トルクリップルの次数を、同じ磁極の極数及び同じ固定子巻線の相数で毎極毎相スロット数が５になるように構成した車両用交流発電機と同じにできる。従って、上記車両用交流発電機では、固定子鉄心のティース幅を大きくし、固定子巻線３の組み込み作業性を向上させ、固定子を製造し易くできる。また、上記車両用交流発電機では、トルクリップルの次数を大きくでき、磁気騒音を低減できる。
【００１１】
上記車両用交流発電機において、複数の多相巻線は同相の相巻線同士の電気的な位相がずれている。このような構成では、複数の多相巻線における同相の相巻線同士を電気的に直列接続した場合、固定子巻線の起磁力分布をさらに滑らかにでき、起磁力分布に含まれる高調波成分をさらに低減できる。従って、上記車両用交流発電機では、さらに磁気騒音を低減できる。また、複数の多相巻線を電気的に独立して構成した場合、それぞれの出力を個別に整流したとのきの整流リップル（電流リップル）に電気的な位相差が生じ、それらを合成した時に波形の基本波次数を減少でき、その次数を分散できる。すなわち整流リップルの振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、上記車両用交流発電機では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００１２】
上記車両用交流発電機において、複数の多相巻線は電気的に独立して構成されおり、それぞれを構成する導体の１部は、他の多相巻線を構成する導体の１部とスロットにおける配置位置が入れ替わっている。このような構成では、スロットにおける導体の配置位置に起因する複数の多相巻線の出力電流のアンバランスを抑制できる。また、上記車両用交流発電機では、同相の相巻線同士の電気的な位相の中心がずれるように、複数の多相巻線のそれぞれを構成する導体の配置が工夫されている。このような構成では、複数の多相巻線のそれぞれの出力を整流して合成した場合、整流リップルの振幅（時間的変動）を小さくでき、さらに磁気騒音を低減ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。図１乃至図４は本実施例の車両用交流発電機の構成を示す。車両用交流発電機１００は自動車に搭載され、内燃機関（エンジン）によって駆動されて発電し、車載電源であるバッテリ４０や電気負荷５０に電力を供給する。
【００１４】
図において１は固定子である。固定子１は、固定子鉄心２と、これに装着された固定子巻線３とを有する。固定子鉄心２は、薄い珪素鋼板を打ち抜いて得られた円環状の鉄心板が複数積層されて形成された円筒状の積層鉄心である。積層鉄心の軸方向両端部に積層された鉄心板の厚みは、軸方向中央部分に積層された鉄心板の厚みよりも厚い。固定子鉄心２の外周部にはコアバック（ヨーク）２ａが形成されている。コアバック２ａは、周方向に連続して形成された円筒状の鉄心部分であり、外周表面が外部に露出するように、軸方向両側からフロントブラケット９とリアブラケット１０によって挟持されている。これにより、固定子１はブラケットの内側に支持される。
【００１５】
固定子鉄心２の内周部であるコアバック２ａの内周側には複数のティース２ｂが形成されている。ティース２ｂは、コアバック２ａの内周面から径方向向心側に突出するように形成された歯状の鉄心部分であって、コアバック２ａの内周面に沿って軸方向に連続して形成され、コアバック２ａの内周面に沿って周方向に所定の間隔をもって複数配置されたものである。隣接するティース２ｂ間にはティース２ｂと同じ数だけスロット２ｃが形成される。スロット２ｃは、固定子巻線３を構成する巻線導体３４が収納される空間部分であり、ティース部２ｂと同様に軸方向に連続して形成され、周方向に所定の間隔をもって複数配置されたものである。また、スロット２ｃはコアバック２ａ側とは反対側が開口し、軸方向両端も開口している。
【００１６】
スロット２ｃのそれぞれには複数の巻線導体３４が収納されている。巻線導体３４のそれぞれは平角線から形成されたものであり、固定子鉄心２の軸方向両端から外方に突出し、所定の結線が得られるように他の巻線導体３４と電気的に接続されている。尚、固定子巻線３の詳細な構成については図面を用いて後述することにする。
【００１７】
固定子１の内周側には、空隙を介して回転子４が対向するように設けられている。回転子４の中心軸上には回転軸７が配置されている。回転軸７は、フロントブラケット９の中心部分に設けられた軸受２０によって軸方向一端側が、リアブラッケット１０の中心部分に設けられた軸受１３によって軸方向他端側がそれぞれ回転可能に支持されている。
【００１８】
固定子１の内周側と対向する回転軸７の部位には回転子鉄心５が嵌合されている。回転子鉄心５は、対をなす爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向するように設けられたものである。爪状磁極鉄心５ａ，５ｂは、円筒状の鉄心部分から径方向遠心側に延び、三角形状或いは台形状の先端部がそれらの対向方向に直角に折れ曲がった複数の爪状磁極を有する。爪状磁極は回転方向に所定の間隔をもって配置されていると共に、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向するように設けられた場合、対向する爪状磁極鉄心の爪状磁極間に配置される。爪状磁極鉄心５ａはＮ極とＳ極のいずれか一方の磁極を形成している。爪状磁極鉄心５ｂはＮ極とＳ極のいずれか他方の磁極を形成している。これにより、回転子４には、回転方向に極性が交互に異なるように、すなわちＮ極とＳ極とが交互になるように複数の磁極が形成される。
【００１９】
爪状磁極の先端部の内周側と対向する鉄心部分の外周には界磁巻線６が装着されている。回転軸７の軸方向一端部（フロントブラケット９側端部）は軸受１２よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸７の軸方向一端部の軸受１２よりもさらに軸方向外側に延びた部分にはプーリ８が設けられている。プーリ８はベルト（図示省略）を介して内燃機関のプーリに接続されている。これにより、回転子４は、内燃機関のプーリからベルトを介してプーリ８に伝達された内燃機関の回転駆動力によって回転する。回転軸７の軸方向他端部（リアブラケット１０側端部）は軸受１３よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸７の軸方向他端部の軸受１３よりもさらに軸方向外側に延びた部分の外周表面にはスリップリング１８が設けられている。スリップリング１８は界磁巻線６と電気的に接続されている。スリップリング１８にはブラシ１７が摺動可能に接触している。ブラシ１７は、界磁巻線６に供給される界磁電流をスリップリング１８に供給している。
【００２０】
爪状磁極鉄心５ａの軸方向一端部（フロントブラケット９側端部）にはフロントファン１４が取り付けられている。爪状磁極鉄心５ｂの軸方向他端部（リアブラケット１０側端部）にはリアファン１５が取り付けられている。フロントファン１４及びリアファン１５は回転子４の回転と共に回転し、冷却媒体である外気を機外から機内に導入して機内を循環させると共に、冷却し終えた外気を機内から機外へ排出する。このため、フロントブラケット９及びリアブラケット１０には、外気を機外から機内に導入したり、外気を機内から機外に排出したりするための貫通孔が複数設けられている。
【００２１】
リアブラケット１０の側面の一方側（フロントブラケット９側とは反対側）はリアカバー１１によって覆われている。リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間には空間が形成されている。この空間には、ブラシ１７を保持したブラシホルダ，ＩＣレギュレータ（図示省略），整流器１９が配置されている。リアカバー１１には貫通孔が複数設けられており、リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間の空間に機外から外気を導入できるようになっている。
【００２２】
整流器１９は、固定子巻線３で発生した交流電圧を全波整流して直流電圧を出力するものであり、整流素子である６個のダイオードによって３相のブリッジ回路を構成している。整流器１９のブリッジ回路には固定子巻線３の各相巻線が電気的に接続されている。整流器１９によって得られた直流電圧はターミナル１６を介してバッテリ４０や電気負荷５０に供給される。ＩＣレギュレータ（図示せず）は、ターミナル６の端子電圧が常に一定電圧となるように、界磁巻線６に供給される界磁電流を制御するものである。
【００２３】
車両用交流発電機１００では、内燃機関のプーリからベルトを介してプーリ８に伝達された内燃機関の回転駆動力によって回転子４が回転すると共に、ＩＣレギュレータ（図示省略）によって制御された界磁電流がブラシ１７からスリップリング１８を介して界磁巻線６に供給される。これにより、界磁巻線６は磁束を発生する。界磁巻線６に磁束が発生すると、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂの一方がＮ極の磁極、他方がＳ極の磁極になり、界磁巻線６に発生した磁束を、Ｎ極の磁極を形成する爪状磁極から空隙を介して固定子鉄心２に流し、固定子鉄心２から空隙を介してＳ極の磁極を形成する爪状磁極に戻す磁気回路が形成される。磁気回路によって固定子鉄心２に流れた磁束は固定子巻線３の各相巻線と鎖交する。これにより、固定子巻線３には３相の誘起電圧が発生する。３相の誘起電圧は整流器１９によって全波整流されて直流電圧に変換される。整流器１９によって得られた直流電圧は、ターミナル１６に電気的に接続されたバッテリ４０や電気負荷５０に出力される。この時、ターミナル１６から出力される直流電圧は、ＩＣレギュレータ（図示省略）の界磁電流制御によって約１４.３Ｖ 程度の一定電圧に制御される。
【００２４】
近年、車両用交流発電機には、電気負荷の増加による高出力化，高効率化，車室内の静粛性向上による低騒音化が要求されている。高効率化を図るためには各種損失を低減すればよい。特に損失の大きい銅損を低減することが好ましい。このため、本実施例では、固定子巻線３を構成する巻線導体３４をこれまでの丸線から平角線に替え、スロットに対する巻線導体３４の占める割合、すなわち占積率を向上させている。
【００２５】
ところで、車両用交流発電機においては所望の発電特性が得られるように設計する必要がある。図５は、横軸に車両用交流発電機の回転数、縦軸に発電電流をとり、回転子の磁極数を１２極、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を４，５，６のそれぞれとし、固定子巻線をＹ（スター）結線方式で構成したときの発電特性を示す。図中黒点で示したポイントは、車両用交流発電機に要求される発電特性である。すなわち車両用交流発電機は、内燃機関のアイドル回転数に相当する回転数ｎ１のとき発電電流Ｉ１を出力し、内燃機関の通常走行回転数に相当する回転数ｎ２のとき発電電流Ｉ２を出力するような発電特性を満足しなけばならない。
【００２６】
ここで、回転子の磁極数が１２極、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が５の場合に上記２つのポイントを満足するとしたとき、固定子巻線を構成する巻線導体を丸線から平角線にすると、スロット１個にて５本（５ターン）の巻線導体を収納することになる。しかし、平角線の場合、周期性の問題があるので、スロット１個に収納される巻線導体の本数は偶数としなければならない。このため、回転子の磁極数が１２極、固定子巻線３を構成する巻線導体３４に平角線を用いる場合は、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を４又は６にしなければならない。
【００２７】
しかし、図５に示す発電特性から明らかなようにターン数が４の場合、内燃機関のアイドル回転数に相当する回転数ｎ１のときの発電電流Ｉ１は低下する。これはターン数の減少によって誘起電圧が低下したためである。また、内燃機関の通常走行回転数に相当する回転数ｎ２のときの発電電流Ｉ２は増加する。これはターン数の減少によって巻線のインダクタンスが低下したためである。ターン数が６の場合には、ターン数が４の場合とは逆の特性を示す。従って、ターン数４又は６では要求値を満足できない。
【００２８】
これを解決する一手段としては、回転子の磁極数を１２極から１６極に増加させることが考えられえる。回転子の磁極数が１６極の場合、１２極の場合と同じ回転数で回転させた場合、基本波の周波数は１.３３倍(＝１６極／１２極）になる。すなわち５０００ｒ／min で回転させた場合、回転子の磁極数が１２極の場合では基本周波数が５００Ｈｚとなるのに対し、１６極の場合では１.３３倍 の６６６Ｈｚになる。従って、回転子の磁極数が１６極の場合では周波数が高くなった分、固定子巻線１相分のターン数を減らせる。すなわち回転子の磁極の極数が１２極の場合ではターン数が５であったのに対し、１６極の場合ではターン数を３.７５（＝５ターン／１.３３倍）にできる。実際には整数で決定されるので、回転子の磁極の極数が１６極の場合では固定子巻線１相分のターン数を４になる。
【００２９】
ところが、回転子の磁極の極数を１６極にすると鉄損が増加する。鉄損は一般的に渦電流損失とヒステリシス損失との総和で求められる。渦電流損失は、固定子鉄心を構成する鉄心板の板厚に大きく影響するので、鉄心板に薄い板を用いれば低減可能である。しかし、ヒステリシス損は周波数に比例して増加する。従って、回転子の磁極数が増加することで鉄損が増加する。鉄損の増加は効率の低下となる。このため、回転子の磁極の極数を１２極から１６極に変更することは効率の低下を招く。
【００３０】
そこで、本実施例では、回転子４の磁極の極数を１２、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を５、固定子巻線３の相数を３とし、平角線からなる巻線導体３４で固定子巻線３を構成することにした。また、スロット２ｃの１個における巻線導体３４（平角線）の数を偶数としなければならないことから、回転子４の磁極の極数、スロット２ｃの個数及び固定子巻線３の相数から決定される毎極毎相スロット数、すなわち磁極１極当たりの固定子巻線３の１相分の巻線導体３４が配置されるスロット数を２.５ としている。そして、上記関係からスロット２ｃの個数を９０としている。これにより、本実施例では、高効率で低騒音化を図っている。また、本実施例では、固定子巻線３を２つの３相巻線から構成し、高出力化を図っている。
【００３１】
また、車両用交流発電機の高効率化は、回転子４に設けられたフロントファン１４及びリアファン１５の径並びにファンブレードの高さを抑え、機械損を低減するで達成できる。また、車両用交流発電機の高効率化は、整流器１９の整流素子としてＭＯＳタイプのものを採用し、ダイオード損を低減することで達成できる。
【００３２】
次に、図１乃至図３に基づいて固定子巻線３の構成を詳細に説明する。前述したように固定子鉄心２には９０個のスロット２ｃが形成され、それぞれに巻線導体３４が４本の収納されている。スロット２ｃのそれぞれにおいて、コアバック２ａ側に配置された２本の巻線導体３４は第１の３相巻線３１を構成し、回転子４側（スロット開口側）に配置された２本の巻線導体３４は第２の３相巻線３２を構成している。第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２は電気的に独立して構成されている。このため、第１の３相巻線３１の出力は整流器１９ａによってで整流され、第２の３相巻線３２の出力は整流器１９ｂによって整流される。整流後、整流器１９ａ，１９ｂの出力は合成されてバッテリ４０や電気負荷５０に供給される。
【００３３】
第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２はそれぞれ３つの相巻線によって構成されている。第１の３相巻線３１はＵ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ及びＷ１相巻線３１Ｗによって構成されている。第２の３相巻線３２はＵ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗによって構成されている。前述したように各相巻線は、回転子４の磁極１極当たり５本の巻線導体３４によって構成されている。また、毎極毎相スロット数が２.５ である。このため、各相巻線を構成する５本の巻線導体３４は、隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されている。また、各相巻線を構成する巻線導体３４は回転子４の各磁極に対応して配置されている。このため、各相巻線を構成する巻線導体３４は複数のスロット２ｃを跨ぎ、次の隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されている。本実施例では、このような巻線導体３４の配置が回転子４の磁極に対応して１２回繰り返されると共に、このように配置された巻線導体３４が電気的に接続され各相巻線が構成される。
【００３４】
次に、Ｕ１相巻線３１Ｕを例に挙げ、Ｕ１相巻線３１Ｕの構成をさらに具体的に説明する。Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋，Ｕ１１−〜Ｕ１５−はＵ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４を示す。ここで、Ｕ１は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４であることを示す。左から３番目の数字は何本目の巻線導体３４であるかを示す（後述する巻線の組み込み順序を示すものではない）。左から４番目の記号＋は、スロット２ｃの手前からスロット２ｃの奥に向かって電流が流れる巻線導体３４であることを示す。また、左から４番目の記号−は、スロット２ｃの奥からスロット２ｃの手前に向かって電流が流れる巻線導体３４であることを示す。
【００３５】
Ｕ１相巻線３１Ｕは、隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ１１＋〜Ｕ１５＋からなるＵ１＋相巻線導体群３１Ｕ＋と、隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ１１−〜Ｕ１５−からなるＵ１−相巻線導体群３１Ｕ−とが、回転子４の磁極に対応するようにスロット２ｃのいくつかを跨いで交互に配置され、各巻線導体３４が電気的に直列に接続されて構成されている。
【００３６】
具体的には第１スロットにはＵ１１＋，Ｕ１２＋が、第１スロットに隣接する第２スロットにはＵ１３＋，Ｕ１４＋が、第２スロットに隣接する第３スロットにＵ１５＋がそれぞれ配置されている。次に、第１スロットからスロットを６つ跨いだ第８スロット（第１スロットから７番目のスロット）にはＵ１１−が、第８スロットに隣接し、第２スロットからスロットを６つ跨いだ第９スロット（第２スロットから７番目のスロット）にはＵ１２−，Ｕ１３−が、第９スロットに隣接し、第３スロットからスロットを６つ跨いだ第１０スロット（第３スロットから７番目のスロット）にはＵ１４−，Ｕ１５−が配置されている。次に、第８スロットからスロットを７つ跨いだ第１６スロット（第８スロットから８番目のスロット）にはＵ１１＋，Ｕ１２＋が、第１６スロットに隣接し、第９スロットからスロットを７つ跨いだ第１７スロット(第９スロットから８番目のスロット)にはＵ１３＋，Ｕ１４＋が、第１７スロットに隣接し、第１０スロットからスロットを７つ跨いだ第１８スロット（第１０スロットから８番目のスロット）にはＵ１５＋がそれぞれ配置されている。次に、第１６スロットからスロットを６つ跨いだ第２３スロットにはＵ１１−が、第２３スロットに隣接し、第１７スロットからスロットを６つ跨いだ第２４スロットにはＵ１２−，Ｕ１３−が、第２４スロットに隣接し、第１８スロットからスロットを６つ跨いだ第２５スロットにはＵ１４−，Ｕ１５−がそれぞれ配置されている。この後、上記配列パターンを回転子４の磁極に対応して繰り返す。
【００３７】
すなわち隣接する３つのスロットにＵ１１＋〜Ｕ１５＋が配置され、次に、それらからスロットを６つ跨いだところにある隣接する３つのスロットにＵ１１−〜Ｕ１５−が配置され、次に、それらからスロットを７つ跨いだところにある隣接する３つのスロットにＵ１１＋〜Ｕ１５＋が配置され、次に、それらからスロットを６つ跨いだところにある隣接する３つのスロットにＵ１１−〜Ｕ１５−が配置され、というように、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋とＵ１１−〜Ｕ１５−とが交互に配置されている。しかも、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋からＵ１１−〜Ｕ１５−に跨ぐ場合は７スロットピッチで、Ｕ１１−〜Ｕ１５−からＵ１１＋〜Ｕ１５＋に跨ぐ場合は８スロットピッチで行われる。つまり、回転子４の磁極２極（極性の異なるＮ極とＳ極の磁極一対）当たりにスロット２ｃが１５個配置されていることになる。言い換えれば、回転子の磁極ピッチ（極性の異なるＮ極とＳ極との間隔）が７.５スロットである。
【００３８】
Ｕ１＋相巻線導体群３１Ｕ＋においてＵ１１＋、Ｕ１３＋、Ｕ１５＋は、対応するスロット内の最もコアバック２ａ側（１段目）に配置されている。Ｕ１２＋はＵ１１＋のスロット開口側（２段目）に配置されている。Ｕ１４＋はＵ１３＋のスロット開口側（２段目）に配置されている。Ｕ１−相巻線導体群３１Ｕ−においてＵ１２−，Ｕ１４−は、対応するスロット内の最もコアバック２ａ側（１段目）に配置されている。Ｕ１１−は２段目（Ｖ１５＋のスロット開口側）に配置されている。Ｕ１３−はＵ１２−のスロット開口側（２段目）に配置さｒている。Ｕ１５−はＵ１４−のスロット開口側（２段目）に配置されている。このように、Ｕ１１＋が１段目に配置されれば、これに接続されるＵ１１−は２段目に配置される。このような配置関係によれば、固定子鉄心２の軸方向端部においてなされる巻線導体３４間の接続を他の巻線導体３４間の接続に干渉されることなく行うことができる。従って、固定子巻線３のコイルエンドは規則正しい配列になり、冷却風が通り易くなる。
【００３９】
以上のように、Ｕ１相巻線３１Ｕの構成について詳細に説明したが、Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗにおいても同様に構成されている。また、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ、Ｗ２相巻線３２Ｗについても同様に構成されている。尚、Ｕ２相巻線３２Ｕは電気的な位相がＵ１相巻線３１Ｕと同相になるように、同じスロット（第１乃至第３スロット，第８乃至第１０スロット…）の３段目，４段目に配置されたＵ２１＋〜Ｕ２５＋，Ｕ２１−〜Ｕ２５−によってＵ１相巻線３１Ｕと同様に構成されている。Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗについても同様に構成されている。
【００４０】
尚、本実施例では、図１において各巻線導体がどの相巻線を構成するものか明確になるように、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４を点線で囲んでいる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｖ２相巻線３２Ｖを構成する巻線導体３４は一点鎖線で囲んでいる。Ｗ１相巻線３１Ｗ，Ｗ２相巻線３２Ｗを構成する巻線導体３４は二点鎖線で囲んでいる。
【００４１】
Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１ＷはＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。これにより、第１の３相巻線３１が構成されている。尚、図３に示す結線図では、各相巻線の＋相側を示し、各相巻線の−相側は省略している。Ｕ１相巻線３１Ｕを基準とすると、Ｖ１相巻線３１ＶはＵ１相巻線３１Ｕに対して電気角で１２０°ずれて接続されている。すなわちスロット２ｃの数が９０である。従って、１スロットピッチの電気角は２４°（＝６×３６０／９０）である。そして、Ｖ１相巻線３１ＶがＵ１相巻線３１Ｕに対して５スロットピッチずれて配置されているので、Ｖ１相巻線３１ＶはＵ１相巻線
３１Ｕに対して電気角で１２０°ずれて接続されることになる。Ｗ１相巻線31ＷはＶ１相巻線３１Ｖに対して電気角で１２０°ずれて接続されている（Ｖ１相巻線３１Ｖに対して５スロットピッチずれて配置されている）。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ、Ｗ２相巻線３２ＷもＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。これにより、第２の３相巻線３２が構成されている。各相巻線は電気角で１２０°ずれている。
【００４２】
Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋が電気的に直列に接続されて構成されている。Ｕ１１＋を基準とすると、Ｕ１２＋はＵ１１＋と同じ第１スロットに配置されているので、電気的なずれは生じない。Ｕ１３＋，Ｕ１４＋は、第１スロットに隣接する第２ストットに配置されているので、Ｕ１１＋，Ｕ１２＋に対して電気角で２４°ずれている。Ｕ１５＋は、第２スロットに隣接する第３スロットに配置されているので、Ｕ１３＋，Ｕ１４＋に対して電気角で２４°ずれており、Ｕ１１＋，Ｕ１２＋に対しては電気角で４８°ずれている。尚、参考までに図示省略したＵ１１−はＵ１１＋に対して電気角で１６８°ずれ、Ｕ１２−はＵ１２＋に対して電気角で１９２°ずれ、Ｕ１３−はＵ１３＋に対して電気角で１６８°ずれ、Ｕ１４−はＵ１４＋に対して電気角で１９２°ずれ、Ｕ１５−はＵ１５＋に対して電気角で１６８°ずれている。このようは接続関係は、Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗにおいても同様の関係になっている。また、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗにおいても同様の関係になっている。
【００４３】
次に、Ｕ１相巻線３１Ｕ、Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方について説明する。図２は、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕのスロット２ｃへの組み込み方を示す。図上段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのスロット開口側の２段に組み込まれる巻線を示すためのもので、図下段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのコアバック２ａ側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。また、図中実線は右回りの巻線、点線は左回りの巻線を示す。
【００４４】
まず、Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻始め３１ＵＳから始まり、第１スロットの１段目（Ｕ１１＋）→第８スロットの２段目（Ｕ１１−）→…→第２スロットの１段目（Ｕ１３＋）→第９スロットの２段目（Ｕ１３−）→…→第３スロットの１段目（Ｕ１５＋）→第１０スロットの２段目（Ｕ１５−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３５を介して組み込み方向が反転され、第２スロットの２段目（Ｕ１４＋）→…→第１０スロットの１段目（Ｕ１４−）→第１スロットの２段目（Ｕ１３＋）→…→第９スロットの２段目（Ｕ１３−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３１ＵＥで終了する。Ｕ２相巻線３２ＵにおいてもＵ１相巻線３１Ｕと同様に、巻始め３２ＵＳから始まり、Ｕ１相巻線３１Ｕと同様に順次に組み込まれ、接続線３６を介して組み込み方向が反転され、Ｕ１相巻線３１Ｕと同様に順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３２ＵＥで終了する。これにより、固定子鉄心２のコアバック２ａ側にはＵ１相巻線３１Ｕが構成される。また、固定子鉄心２のスロット開口側にはＵ２相巻線３２Ｕが構成される。そして、Ｕ１相巻線３１Ｕと同様にＶ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗについて構成することにより、固定子鉄心２のコアバック２ａ側には第１の３相巻線３１が構成される。また、Ｕ２相巻線３２Ｕと同様にＶ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗについて構成することにより、固定子鉄心２のスロット開口側にはには第２の３相巻線３２が構成される。
【００４５】
実際の固定子巻線３の組み込み作業では、まず、１本の平角線を折り曲げ、Ｕ字状或いはＶ字状の巻線導体３４を形成する。巻線導体３４は、２つのスロット２ｃに固定子鉄心２の軸方向一方端側から挿入できるように、２本の直線部が延びる方向の一方端が開放している。また、巻線導体３４は、２つのスロット２ｃに挿入された際、２本の直線部に固定子鉄心２の径方向に段差が付くように、折り曲げられている。次に、巻線導体３４を、前述の巻線の組み込み順序にしたがって、固定子鉄心２の軸方向一方端から、いくつかのスロット２ｃを跨ぐように２つのスロット２ｃに挿入する。挿入後、固定子鉄心２の軸方向他方端から突出した巻線導体３４の部分をスロット２ｃの跨り方向とは反対の方向（外側）に折り曲げる。そして、前述の巻線の構成にしたがって、他の対応する巻線導体３４と接続する。接続にあたってはかしめる或いは溶接を用いる。尚、巻線導体３４をスロット２ｃに挿入後、巻線導体３４を折り曲げた際、固定子鉄心２の軸方向端部にそれによる応力がかかる。しかし、本実施例では、固定子鉄心２の軸方向両端部の珪素鋼板の板厚が他の珪素鋼板よりも厚く形成されているので、巻線導体３４を折り曲げた際にかかる応力に起因した珪素鋼板の変形を抑えることができる。
【００４６】
前述したように、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２は電気的に独立している。このため、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２のそれぞれの出力は整流された後、合成され、バッテリ４０や電気負荷５０に供給される。しかしながら、スロット２ｃのそれぞれにおける第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の配置が異なっているので、それぞれにおける出力電流が異なる。すなわち第１の３相巻線３１はコアバック２ａ側（固定子鉄心２の外周部寄り）に配置され、第２の３相巻線３２はスロット開口側（固定子鉄心２の内周部寄り）に配置されている。このため、第１の３相巻線３１は、コアバック２ａに対する距離が短くなることに起因して磁気抵抗が小さくなり、そのインダクタンスが大きくなる。一方、第２の３相巻線３２は、コアバック２ａに対する距離が大きくなることに起因して磁気抵抗が大きくなり、そのインダクタンスが小さくなる。これにより、第１の３相巻線３１の出力電流に対して第２の３相巻線３２の出力電流が大きくなる。従って、本実施例では、両者のインダクタンスが同じになるように巻線の長さを調整している。巻線の長さを短くするのには限界があるので、本実施例では、第２の３相巻線３２の長さを長くし、そのインダクタンスを大きくしている。尚、この調整により、両者の長さが変わり、固定子鉄心２の軸方向端部から外方に突出する固定子巻線３の部分、すなわちコイルエンド部の長さが変わる。すなわち第２の３相巻線３２のコイルエンド部の長さ（固定子鉄心２の軸方向端部から突出している長さ）が第１の３相巻線３１のコイルエンド部の長さよりも大きくなる。尚、両者の差分は、巻線の成型などによって縮めることができる。
【００４７】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨いで配置された各相巻線の複数の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、固定子巻線３の起磁力分布（ステップ状の波形）を滑らかにできる。すなわち図１に示すように、第１の３相巻線３１の起磁力分布のステップ数と第２の３相巻線３２の起磁力分布のステップの数を、各相巻線の巻線導体が１つのスロットに配置された従来の起磁力分布よりも増加でき、従来の起磁力分布（方形波）よりも小刻みな起磁力分布（正弦波に近似するもの）にでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００４８】
尚、図１では、Ｕ相巻線の起磁力分布を示す。Ｕ１相巻線３１Ｕの＋相側では初めＵ１１＋，Ｕ１２＋で２段上、次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋で２段上がり、最後にＵ１５＋で１段上がる。Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側では初めＵ２１−で１段下がり、次いでＵ２３−，Ｕ２２−で２段階下がり、最後にＵ１５−，Ｕ１４−で２段階下がる。Ｕ２相巻線３２Ｕも同様の分布になる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００４９】
また、本実施例では、固定子巻線３の相数、スロット２ｃの個数及び回転子４の磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数を２.５ としたので、毎極毎相スロット数を２或いは３の整数とした場合と比較し、回転子４の磁極の極数とスロット２ｃの個数（或いはティース２ｂの個数）から決定されるトルクリップルの次数（回転子４が１回転する間に生じるコギングトルクに相当するものであって、回転子４の磁極の極数とスロット２ｃの個数との最小公倍数を示す）を約２倍程度に増加できる。従って、本実施例では、磁気騒音の周波数を高くでき、トルクリップルの波高値を小さくできる。これにより、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００５０】
また、本実施例では、毎極毎相スロット数が２.５ となるように、回転子４の磁極の極数を１２、スロット２ｃの個数を９０、固定子巻線３の相数を３としたので、スロット２ｃの個数を１００以下に抑えれる。また、本実施例では、トルクリップルの次数を、同じ磁極の極数及び同じ固定子巻線の相数で毎極毎相スロット数が５のときと同じにできる。尚、図６は、回転子４の磁極の極数、毎極毎相スロット数、スロット２ｃの個数及びトルクリップルの次数の関係を示す。固定子巻線３の相数は３である。図６から明らかなように、回転子４の磁極の極数が１２、毎極毎相スロット数が２.５ のとき、トルクリップルの次数は１８０となり、スロット２ｃの個数は９０（＝１２極×２.５ 個×３相）となる。これにより、本実施例では、スロット２ｃの個数を１００以下に抑えれる。また、本実施例では、トルクリップルの次数を毎極毎相スロット数が５のときと同じにできる。従って、本実施例では、ティース２ｂの幅を大きくし、固定子巻線３の組み込み作業性を向上させ、固定子１を製造し易くできる。また、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００５１】
また、本実施例では、回転子４の磁極の極数を１２としたので、現行の１２極機で使用されている回転子，整流器などをそのまま採用できる。また、本実施例では、固定子鉄心２の材質や板厚なども変更する必要がない。さらに、本実施例では、１６極に比べて鉄損を少なくし、車両交流発電機を高効率にできる。さらにまた、本実施例では、固定子巻線３の接続処理に溶接を用いる場合、その接続箇所を少なくできる。このように本実施例では、高出力，高効率，低騒音の車両用交流発電機を低コストで提供できる。
【００５２】
本発明の第２実施例を図７及び図８に基づいて説明する。本実施例は第１実施例の変形例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第１実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を（Ｕ１相巻線３１ＵとＵ２相巻線３２Ｕとを、Ｖ１相巻線３１ＶとＶ２相巻線３２Ｖとを、Ｗ１相巻線３１ＷとＷ２相巻線３２Ｗとをそれぞれ）電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。図８の結線図では各相巻線の−相側を省略している。これ以降の実施例おいても各相巻線の−相側は省略する。
【００５３】
図８に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線は電気角で１２０°ずつずれて接続されている。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にある（電気的にずれがない）Ｕ１２＋，Ｕ２１＋，Ｕ２２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２３＋，Ｕ２４＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ２５＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図７に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は＋相側では初め４段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に４段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００５４】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、第１実施例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００５５】
尚、本実施例では、起磁力分布の波形を周波数分析した結果を表にまとめ、これを起磁力分布の右端に載せている。この表には、基本波の波高値を１００％としたとき、基本波に含まれる各次の波高値を％で表示した。磁気騒音を効果的に低減するには３次の波高値を小さくすることが好ましい。表示したように、本実施例では３次の波高値が２１.４％であった。これに対して各相巻線を構成する巻線導体を１つのスロットに収納して２つの３相巻線を構成し、２つの３相巻線の同相の相巻線同士を電気的に接続した固定子巻線の起磁力分布の周波数分析では３次の波高値が２４.３％であった。従って、本実施例の構成の方が磁気騒音の低減に効果的である。
【００５６】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に接続したので、車両用交流発電機を３相交流電動機として外部からインバータ駆動できる。この場合、インバータ素子数を最低限の３相にできるので、車両用交流発電機がアイドルストップ車に搭載された場合、車両用交流発電機による内燃機関の始動に対応し易い。また、この場合、電圧を上げれるので、高電圧化にも容易に対応できる。
【００５７】
この他の構成は第１実施例と同様である。従って、本実施例では第１実施例と同様の効果を達成できる。
【００５８】
本発明の第３実施例を図９及び図１０に基づいて説明する。本実施例は第１実施例の改良例である。本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしている。例えばＵ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１５＋，Ｕ１１−〜Ｕ１５−は第１実施例と同様に構成されている。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成するＵ２１＋〜Ｕ２５＋は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１５＋に対してスロット１個分後側に（電気角で２４°）ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側も同様で、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側に対してスロット１個分後側にずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線も同様の配置関係にある。
【００５９】
図１０に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。各相巻線における巻線導体３４の接続関係は第１実施例と同様である。また、図９に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。尚、各起磁力分布の波形の構成自体は第１実施例と同様である。Ｖ相巻線の起磁力分布及びＷ相巻線の起磁力分布も同様の関係にある。
【００６０】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、第１の３相巻線３１を整流したときの整流リップル（電流リップル）と第２の３相巻線３２を整流したときの整流リップル（電流リップル）に電気的な位相差が生じ、第１の３相巻線３１の整流出力と第２の３相巻線３２の整流出力との合成時、整流リップルの波形の基本波次数を減少でき、その次数を分散できる。すなわち整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００６１】
本発明の第４実施例を図１１乃至図１３に基づいて説明する。本実施例は第２実施例の改良例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第３実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。
【００６２】
図１２に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線の接続関係は第２実施例と同様である。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続され、次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２１＋，Ｕ２２＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ２３＋，Ｕ２４＋が電気角で２４°ずれて接続され、次いでＵ２５＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図１１に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は、＋相側では初め４段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に４段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００６３】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、固定子巻線３の起磁力分布が第２実施例のものよりもさらに滑らかにできる。すなわち図１１に示すように、ステップ状の起磁力分布におけるステップが１つ増える。従って、本実施例では、３次の波高値が１７.７％ になり、さらに磁気騒音を低減できる。尚、本実施例の構成が効果的であることが判るように、本実施例の構成による騒音レベルと第２実施例の構成による騒音レベルを比較した結果を図１３に示す。車両用交流発電機の回転数が２１００ｒ／min あたり（低速域）の騒音レベルを比較すると、本実施例の構成における騒音レベルが８ｄＢＡ程度低い。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００６４】
尚、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続する場合、同相の相巻線同士の電気的な位相をずらし過ぎると、有効磁束が減り、車両用交流発電機の出力が低下する。従って、同相の相巻線同士の電気的な位相をずらす場合は、１スロットピッチ又は２スロットピッチで行うことが好ましい。第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成されている場合はこの限りではない。
【００６５】
本発明の第５実施例を図１４乃至図１５に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の改良例である。本実施例では第３実施例と比較し、第２の３相巻線３２の各相巻線の配置構成が異なっている。第１の３相巻線３１の各相巻線の配置構成は第３実施例と同様である。Ｕ２相巻線３２Ｕの＋相側では、第２スロットにＵ２１＋が収納され、第３スロットにＵ２２＋，Ｕ２３＋が収納され、第４スロットにＵ２４＋，Ｕ２５＋が収納されている。すなわち巻線導体３４が１個ずつ後側のスロットにずれている（第３実施例では、第２スロット及び第３スロットに巻線導体３４が２個、第４スロットに巻線導体３４が１個それぞれ収納されていた。一方、本実施例では、第２スロットに巻線導体３４が１個、第３スロット及び第４スロットに巻線導体３４が２個それぞれ収納さている）。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側では、第１０スロットにＵ２１−，Ｕ２２−が収納され、第１１スロットにＵ２３−，Ｕ２４−が収納され、第１２スロットにＵ２５−が収納されている。すなわち巻線導体３４が１個ずつ前側のスロットにずれていると共に、全体でスロット１個分後側にずれている（第３実施例では、第９スロットに巻線導体３４が１個、第１０スロット及び第１１スロットに巻線導体３４が２個それぞれ収納されていた。一方、本実施例では、第１０スロット及び第１１スロットに巻線導体３４が２個、第１２スロットに巻線導体３４が１個それぞれ収納されている）。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗの配置構成もＵ２相巻線３２Ｕと同様である。
【００６６】
図１５に示すように、第２の３相巻線３２は第１の３相巻線３１に対して電気角で２４°ずれている。同相の相巻線同士も巻線導体３４の接続関係が異なっている。Ｕ２相巻線３２Ｕは、Ｕ２１＋を基準として、これにＵ２２＋，Ｕ２３＋が電気角で２４°すれて接続されている。次いでＵ２４＋，Ｕ２５＋が電気角で２４°ずれている。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗの接続関係もＵ２相巻線３２Ｕと同様である。また、図１４に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布（第３実施例と同様）に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側ではスロット１個分ずれ、−相側ではスロット２個分ずれている。また、Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め１段上がり、次いで２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで２段下がり、最後に１段下がる。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２ＷもＵ２相巻線３２Ｕと同様の起磁力分布になる。
【００６７】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、第３実施例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００６８】
本発明の第６実施例を図１６及び図１７に基づいて説明する。本実施例は第４実施例の改良例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第５実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。
【００６９】
図１７に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線の接続関係は第４実施例と同様である。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２１＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ２２＋，Ｕ２３＋が電気角で２４°ずれて接続され、次いでＵ２４＋，Ｕ２５＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図１６に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は＋相側と−相側とではステップ数が異なっている。＋相側では初め２段上がり、次いで３段上がり、次いで３段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め１段下がり、次いで２段下がり、次いで４段下がり、次いで２段下がり、最後に１段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００７０】
本実施例では、同相の相巻線同士の巻線導体３４の配置を、対角線の中心に垂直に交わる線を軸として１８０°回転させた関係としたので、起磁力分布の立ち上がりと立ち下がりのステップ数が異なり、立ち下がりのステップ数を１段増加できると共に、波高値の中心を基準に上下の形状を対称にでき、直流分を低減できる。従って、本実施例では、３次の波高値が１３.１％ になり、さらに磁気騒音を低減できる。
【００７１】
以上の実施例においては、毎極毎相スロット数が２.５ 、スロット２ｃの個数が９０、固定子巻線３の相数が３、回転子４の磁極の極数が１２を前提とする車両用交流発電機で磁気騒音を低減するための構成について説明した。以下の実施例においては、それらの条件がいろいろ変わった場合の例、さらなる変形例などについて説明する。
【００７２】
本発明の第７実施例を図１８及び図１９に基づいて説明する。本実施例は、回転子４の磁極の極数が１２、スロット２ｃの個数が７２、固定子巻線３の相数が３、毎極毎相スロット数が２の車両用交流発電機である。本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成され、２つのＹ（スター）結線が構成されている。各相巻線を構成する巻線導体３４は４本で、隣接する２つのスロット２ｃに渡って配置されている。同相の相巻線同士の電気的な位相のずれはない。第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置は前例と同様である。
【００７３】
また、本実施例では、１スロットピッチは電気角で３０°である。各相巻線の＋相側から−相側へのスロットピッチと、−相側から＋相側へのスロットピッチは同じスロットピッチであり、６スロットピッチである（スロット２ｃを５個を跨いでいる）。
【００７４】
図１９に示すように、第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係及び第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係は前例と同様である。Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋が電気角で３０°ずれて接続されている。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の接続関係になる。また、図１８に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、最後に２段下がる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗ及び
Ｕ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の起磁力分布になる。
【００７５】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００７６】
本発明の第８実施例を図２０及び図２１に基づいて説明する。本実施例は第７実施例の改良例である。本実施例は、第３実施例に倣って、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしている。例えばＵ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１４＋，Ｕ１１−〜Ｕ１４−は第７実施例と同様に構成されている。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成するＵ２１＋〜Ｕ２４＋は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１４＋に対してスロット１個分後側に（電気角で３０°）ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側も同様で、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側に対してスロット１個分後側にずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線も同様の配置関係にある。
【００７７】
図２１に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で３０°ずれている。各相巻線における巻線導体３４の接続関係は第７実施例と同様である。また、図２０に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。尚、各起磁力分布の波形の構成自体は第７実施例と同様である。Ｖ相巻線の起磁力分布及びＷ相巻線の起磁力分布も同様の関係にある。
【００７８】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００７９】
本発明の第９実施例を図２２及び図２３に基づいて説明する。本実施例は第８実施例の変形例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第８実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。
【００８０】
図２３に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線は前例と同様の接続関係にある。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同様の関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２１＋，Ｕ２２＋が電気角で３０°ずれて接続されている。次いでＵ２３＋，Ｕ２４＋が電気角で３０°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図２２に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は、＋相側では初め２段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に２段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００８１】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、第７実施例と同様の構成において、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的に直列接続したものと比較して固定子巻線３の起磁力分布をさらに滑らかにできる。すなわち本実施例では、そのもと比較してステップ状の起磁力分布におけるステップが１つ増える。従って、本実施例では、３次の波高値が１７.７％ になり、さらに磁気騒音を低減できる。
【００８２】
本発明の第１０実施例を図２４及び図２５に基づいて説明する。本実施例は第７実施例の変形例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４を２本としたものである。本実施例でも、各相巻線を構成する巻線導体３４は、隣接する２つのスロット２ｃに渡って配置されている。また、本実施例でも、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成され、２つのＹ（スター）結線が構成されている。また、本実施例でも、第３実施例に倣って、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしている。
【００８３】
図２５に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で３０°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係及び第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係は前例と同様である。Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋にＵ１２＋が電気角で３０°ずれて接続されている。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の接続関係になる。また、図２４に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め１段上がり、最後に１段上がる。−相側では初め１段下がり、最後に１段下がる。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の起磁力分布になる。また、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布はスロット１個分ずれている。
【００８４】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００８５】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００８６】
また、本実施例では、スロット２ｃの形状をオープンスロットとし、１つの３相巻線を治具を用いて固定子鉄心２の内周側からスロット２ｃの内部に挿入することにより、固定子巻線３を構成できる。このような構成では、固定子鉄心２の軸方向一端側からＵ字状の巻線導体３４を挿入し、固定子鉄心２の軸方向他端側で他の巻線導体３４と溶接などで接続することがないので、固定子巻線３の組み込み作業性を向上できる。また、本実施例では、固定子巻線３の形状が一体型の柵状であるので、一旦縮めてスロット２ｃに挿入すれば、特にスロット２ｃの開口部にライナーなどを設けなくとも固定子巻線３のスロット２ｃからの飛び出しを防止できる。また、固定子巻線３はワニスによってスロット２ｃ内に固着されているので、振動などによって動くこともない。このような構成は、他の実施例においても適用できる。
【００８７】
本発明の第１１実施例について図２６及び図２７を基づいて説明する。本実施例は、回転子４の磁極の極数が１２、スロット２ｃの個数が１０８、固定子巻線３の相数が３、毎極毎相スロット数が３の車両用交流発電機である。本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成され、２つのＹ（スター）結線が構成されている。各相巻線を構成する巻線導体３４は６本で、隣接する３つのスロット２ｃに渡って配置されている。同相の相巻線同士は電気的な位相がずれている（スロット１個分）。第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置は前例と同様である。
【００８８】
また、本実施例では、１スロットピッチは電気角で２０°である。各相巻線の＋相側から−相側へのスロットピッチと、−相側から＋相側へのスロットピッチは同じスロットピッチであり、９スロットピッチである（スロット２ｃを８個を跨いでいる）。
【００８９】
図２７に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で３０°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係及び第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係は前例と同様である。Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋が電気角で２０°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ１６＋が電気角で２０°ずれて接続されている。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の接続関係になる。また、図２６に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め２段上がり、次いで２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで２段下がり、最後に２段下がる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の起磁力分布になる。また、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布はスロット１個分ずれている。
【００９０】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００９１】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。尚、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をストット１個分ずらしたが、これをスロット２個分としてもよい。
【００９２】
本発明の第１２実施例を図２８及び図２９に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の変形例である。本実施例では、第３実施例の構成に対して第３の３相巻線３３を追加したものであり、第１の３相巻線３１乃至第３の３相巻線３３が電気的に独立して構成され、３つのＹ（スター）結線が構成されている。Ｕ３相巻線３３Ｕは、Ｕ２相巻線３２Ｕに対してスロット１個（電気角で２４°）ずれており、Ｕ１相巻線３１Ｕに対してはスロット２個（電気角で４８°）ずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成である。また、第３の３相巻線３３の各相巻線における巻線導体３４の配置構成は、他の巻線の各相巻線における巻線導体３４と同様である。
【００９３】
図２９に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線に対して第３の３相巻線３３のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係、第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係及び第３の３相巻線３３における各相巻線の接続関係は第３実施例と同様である。また、図２８に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布に対してＵ３相巻線３３Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。尚、各起磁力分布の波形の構成自体は第３実施例と同様である。Ｖ相巻線の起磁力分布及びＷ相巻線の起磁力分布も同様の関係にある。
【００９４】
第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線，第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線及び第３の３相巻線３３のＹ（スター）結線の出力はそれぞれ整流され、合成されている。
【００９５】
本実施例では、第１の３相巻線３１乃至第３の３相巻線３３の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、整流リップル（電流リップル）が基本波の周期の１８倍となり、第３実施例よりもさらに整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００９６】
本発明の第１３実施例を図３０及び図３１に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の変形例である。本実施例では、第１の３相巻線３１を第３実施例と同様に構成して１つのＹ（スター）結線を構成し、第２の３相巻線３２の各相巻線における巻線導体３４の本数を１０本としてもう１つのＹ（スター）結線を構成している。例えばＵ２相巻線３２Ｕの＋相側はＵ２１＋〜Ｕ２１０＋から構成されている。Ｕ２１＋〜Ｕ２１０＋は、隣接する３つのスロット（第２スロットから第４スロット）に渡って配置されている。すなわち第２スロットにはＵ２１＋〜Ｕ２４＋が収納され、第３スロットにはＵ２５＋〜Ｕ２８＋が収納され、第４スロットにはＵ２９＋，Ｕ２１０＋が収納されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側はＵ２１−〜Ｕ２１０−から構成されている。Ｕ２１−〜Ｕ２１０−は、隣接する３つのスロット（第９スロットから第１１スロット）に渡って配置されている。すなわち第９スロットにはＵ２１−，Ｕ２２−が収納され、第１０スロットにはＵ２３−〜Ｕ２６−が収納され、第１１スロットにはＵ２７−〜Ｕ２１０−が収納されている。Ｕ２相巻線３２ＵはＵ１相巻線３１Ｕに対してスロット１個分（電気角で２４°）ずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成になる。
【００９７】
図３１に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係は第３実施例と同様である。Ｕ２相巻線３２Ｕは、Ｕ２１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ２２＋〜Ｕ２４＋が接続されている。次いでＵ２５＋〜Ｕ２８＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ２９＋，Ｕ２１０＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２ＷもＵ２相巻線３２Ｕと同様の接続関係になる。
【００９８】
また、図３０に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は第３実施例と同様になる。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布はＵ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してスロット１個分ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布の＋相側では初め４段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布の−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に４段下がる。
Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２ＷもＵ２相巻線３２Ｕと同様の起磁力分布になる。
【００９９】
第１の３相巻線３１の出力は整流器１９ａによって整流され、バッテリ４０ａや電気負荷５０ａに供給される。第２の３相巻線３２の出力は整流器１９ｂによって整流され、バッテリ４０ｂや電気負荷５０ｂに出力される。すなわちこのような構成は、出力電圧１２Ｖのバッテリとその出力で駆動される電気負荷、出力電圧３６Ｖのバッテリとその出力で駆動される電気負荷を両方備えた自動車において、車両用交流発電機を１個とする場合に有効である。また、バッテリとその出力で駆動される電気負荷を有すると共に、車両用交流発電機の出力を直接受けて電動機を駆動して車両を駆動する自動車において、車両用交流発電機を１個とする場合に有効である。
【０１００】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【０１０１】
尚、本実施例の構成は、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２或いは第１の３相巻線３１乃至第３の３相巻線３３を電気的に独立して構成する他の実施例にも適用できる。また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２Ｕの同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたが、電気的に同相としてもよい。
【０１０２】
本発明の第１４実施例を図３２及び図３３に基づいて説明する。本実施例は第１実施例の改良例である。第１実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２を電気的に独立して構成し、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４をスロット２ｃ内のコアバック２ａ側、第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４をスロット２ｃ内のスロット開口部側にそれぞれ配置したことによる出力電流のアンバランスを、巻線の長さを調節して解消した。これに対して本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変え、出力電流のバランスを調整している。第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力は個別に整流され、合成される。
【０１０３】
ここで、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、それぞれを構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置位置を説明する。まず、Ｕ１相巻線３１Ｕの＋相側ではＵ１１＋が第１スロットの２段目に配置されている。第２スロットの１段目，２段目にはＵ１２＋，Ｕ１３＋が配置され、第４スロットの３段目，４段目にはＵ１４＋，Ｕ１５＋が配置されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの＋相側ではＵ２１＋が第２スロットの４段目に配置されている。第３スロットの１段目〜４段目にはＵ２２＋〜Ｕ２５＋が配置されている。このように、Ｕ相巻線の＋相側においては、Ｕ１４＋，Ｕ１５＋の配置とＵ２２＋，Ｕ２３＋の配置が入れ替っている。
【０１０４】
一方、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側ではＵ１１−，Ｕ１２−が第９スロットの１段目，２段目に配置されている。第１０スロットの１段目にはＵ１３−が配置されている。第１１スロットの４段目にはＵ１４−が配置されれている。第１２スロットの３段目にはＵ１５−が配置されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側では第１０スロットの２段目，３段目，４段目にＵ２２−，Ｕ２１−，Ｕ２４−が配置されている。第１１スロットの１段目，３段目にはＵ２３−，Ｕ２５−が配置されている。このように、Ｕ相巻線の−相側においては、Ｕ１４−，Ｕ１５−の配置とＵ２２−，Ｕ２３−の配置が入れ替っている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成になる。
【０１０５】
図３３に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は＋相側では初め１段上がり、次いで２段上がり、スロット１個分平行移動して最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで１段下がり、次いで１段下がり、最後に１段下がる。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側では初め１段上がり、最後に４段上がる。−相側では初め３段下がり、最後に２段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【０１０６】
次に、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方を図３２に基づいて説明する。図３２は、Ｕ１相巻線３１Ｕ、Ｕ２相巻線３２Ｕのスロット２ｃへの組み込み方を示す。図上段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのスロット開口側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。図下段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのコアバック２ａ側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。また、図中実線は右回りの巻線、点線は左回りの巻線を示す。
【０１０７】
まず、Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻始め３１ＵＳから始まり、第１スロットの２段目（Ｕ１１＋）→第９スロットの１段目（Ｕ１１−）→…→第２スロットの２段目（Ｕ１３＋）→第１０スロットの１段目（Ｕ１３−）→…→第４スロットの４段目（Ｕ１５＋）→第１２スロットの３段目（Ｕ１５−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３６を介して組み込み方向が反転され、第４スロットの３段目（Ｕ１４＋）→…→第１１スロットの４段目（Ｕ１４−）→第２スロットの１段目（Ｕ１２＋）→…→第９スロットの２段目（Ｕ１２−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３１ＵＥで終了する。
【０１０８】
次に、Ｕ２相巻線３２Ｕは、巻始め３２ＵＳから始まり、第２スロットの４段目（Ｕ２１＋）→第１０スロットの３段目（Ｕ２１−）→…→第３スロットの４段目（Ｕ２５＋）→第１１スロットの３段目（Ｕ２５−）→…→第３スロットの２段目（Ｕ２３＋）→第１１スロットの１段目（Ｕ２３−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３５を介して組み込み方向が反転され、第３スロットの１段目（Ｕ２２＋）→…→第１０スロットの２段目（Ｕ２２−）→第３スロットの３段目（Ｕ２４＋）→…→第１０スロットの４段目（Ｕ２４−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３２ＵＥで終了する。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様に組み込まれる。
【０１０９】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【０１１０】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変えたので、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力電流を平均化できる。
【０１１１】
本発明の第１５実施例を図３４及び図３５に基づいて説明する。本実施例は第１４実施例の改良例である。本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変え、第１４実施例と同様に出力電流のバランスを調整している。また、本実施例では、同相の相巻線同士の電気的な位相の中心がずれるように、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれを構成する巻線導体３４の配置構成を変更している。
【０１１２】
ここで、Ｕ１相巻線３１Ｕ、Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、それぞれを構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置位置を説明する。まず、Ｕ１相巻線３１Ｕの＋相側ではＵ１１＋が第１スロットの２段目に配置されている。第２スロットの１段目，２段目にはＵ１２＋，Ｕ１３＋が配置されされている。第４スロットの３段目，４段目にはＵ１４＋，Ｕ１５＋が配置されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの＋相側ではＵ２１＋，Ｕ２１＋が第３スロットの１段目，２段目に配置されている。第４スロットの３段目，４段目にはＵ２３＋，Ｕ２４＋が配置され、第５スロットの４段目にはＵ２５＋が配置されている。このように、Ｕ相巻線の＋相側においては、Ｕ１４＋，Ｕ１５＋の配置とＵ２１＋，Ｕ２２＋の配置が入れ替っている。
【０１１３】
一方、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側ではＵ１１−，Ｕ１２−が第９スロットの１段目，２段目に配置されている。第１０スロットの１段目にはＵ１３−が配置され、第１０スロットの３段目にはＵ１５−が配置されている。第１１スロットの４段目にはＵ１４−が配置されれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側では第１０スロットの２段目にＵ２１−が配置されている。第１１スロットの１段目，３段目にはＵ２２−，Ｕ２４−が配置されている。第１２スロットの３段目，４段目にはＵ２５−，Ｕ２３−が配置されている。このように、Ｕ相巻線の−相側においては、Ｕ１４−，Ｕ１５−の配置とＵ２１−，Ｕ２２−の配置が入れ替っている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成になる。
【０１１４】
図３５に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は＋相側では初め１段上がり、次いで２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで２段下がり、最後に１段下がる。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側では初め２段上がり、次いで２段上がり、最後に１段上がる。−相側では初め１段下がり、次いで２段下がり、最後に２段下がる。Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布とＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側ではスロット２個分ずれ、−相側ではスロット１個分ずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【０１１５】
次に、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方を図３４に基づいて説明する。図３４は、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕのスロット２ｃへの組み込み方を示す。図上段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのスロット開口側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。図下段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのコアバック２ａ側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。また、図中実線は右回りの巻線、点線は左回りの巻線を示す。
【０１１６】
まず、Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻始め３１ＵＳから始まり、第１スロットの２段目（Ｕ１１＋）→第９スロットの１段目（Ｕ１１−）→…→第２スロットの２段目（Ｕ１３＋）→第１０スロットの１段目（Ｕ１３−）→…→第３スロットの４段目（Ｕ１５＋）→第１０スロットの３段目（Ｕ１５−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３６を介して組み込み方向が反転され、第３スロットの３段目（Ｕ１４＋）→…→第１１スロットの４段目（Ｕ１４−）→第２スロットの１段目（Ｕ１２＋）→…→第９スロットの２段目（Ｕ１２−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３１ＵＥで終了する。
【０１１７】
次に、Ｕ２相巻線３２Ｕは、巻始め３２ＵＳから始まり、第５スロットの４段目（Ｕ２５＋）→第１２スロットの３段目（Ｕ２５−）→…→第４スロットの４段目（Ｕ２４＋）→第１１スロットの３段目（Ｕ２４−）→…→第３スロットの２段目（Ｕ２２＋）→第１１スロットの１段目（Ｕ２２−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３５を介して組み込み方向が反転され、第３スロットの１段目（Ｕ２１＋）→…→第１０スロットの２段目（Ｕ２１−）→第４スロットの３段目（Ｕ２３＋）→…→第１２スロットの４段目（Ｕ２３−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３２ＵＥで終了する。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様に組み込まれる。
【０１１８】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【０１１９】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変えたので、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力電流を平均化できる。
【０１２０】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上本発明では、固定子巻線の起磁力分布を滑らかにできる。また、本発明では、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数から決定されるトルクリップルの次数を増加できる。従って、本発明では、磁気騒音を低減できる車両用交流発電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線のスロット組み込み順序を示す結線図。
【図３】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図４】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の全体構成を示す断面図。
【図５】回転子の磁極１極当たりの１相分の巻線の本数を４，５，６とした場合における、車両用交流発電機の回転数に対する車両交流発電機の発電電流の変化を示す特性図である。
【図６】回転子の磁極の極数と固定子のスロットの個数から決定されるトルクリップルの次数（最小公倍数）と、回転子の磁極の極数、固定子のスロットの個数及び固定子巻線の相数によって決定される毎極毎相スロット数との関係を示す図。
【図７】本発明の第２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図８】本発明の第２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図９】本発明の第３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１０】本発明の第３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１１】本発明の第４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１２】本発明の第４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１３】車両用交流発電機の回転数に対する車両交流発電機の騒音レベルの変化を示す特性図であり、第２実施例における騒音レベルと第４実施例における騒音レベルの比較を示す。
【図１４】本発明の第５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１５】本発明の第５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１６】本発明の第６実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１７】本発明の第６実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１８】本発明の第７実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１９】本発明の第７実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２０】本発明の第８実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２１】本発明の第８実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２２】本発明の第９実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２３】本発明の第９実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２４】本発明の第１０実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２５】本発明の第１０実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２６】本発明の第１１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２７】本発明の第１１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２８】本発明の第１２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２９】本発明の第１２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図３０】本発明の第１３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図３１】本発明の第１３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図３２】本発明の第１４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線のスロット組み込み順序を示す結線図。
【図３３】本発明の第１４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図３４】本発明の第１５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線のスロット組み込み順序を示す結線図。
【図３５】本発明の第１５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【符号の説明】
１…固定子、２…固定子鉄心、２ｃ…スロット、３…固定子巻線、４…回転子、３１…第１の３相巻線、３２…第２の３相巻線、３３…第３の３相巻線、３４…巻線導体、３１Ｕ…Ｕ１相巻線、３１Ｖ…Ｖ１相巻線、３１Ｗ…Ｗ１相巻線、３２Ｕ…Ｕ２相巻線、３２Ｖ…Ｖ２相巻線、３２Ｗ…Ｗ２相巻線、３３Ｕ…Ｕ３相巻線、３３Ｖ…Ｖ３相巻線、３３Ｗ…Ｗ３相巻線、１００…車両用交流発電機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関によって駆動されて発電し、車載電気負荷や車載電源に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】
従来の車両用交流発電機としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたものでは、回転子のＮＳ磁極ピッチに対応して離間する複数の第１スロット群に収容された電気導体を電気的に直列接続して第１巻線を構成し、第１スロット群に隣接する複数の第２スロット群に収容された電気導体を電気的に直列接続して第２巻線を構成している。そして、特許文献１に記載されたものでは、第１巻線と第２巻線とを電気的に直列接続して固定子巻線を構成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１５５２７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたものでは、電気的に位相がずれた第１巻線と第２巻線とを電気的に直列接続して起磁脈動力を低減し、磁気騒音を低減している。しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、同一のスロット内における電気導体を電気的に直列接続して第１巻線及び第２巻線を構成している。このような構成では、固定子巻線の起磁力分布に多くの高調波成分を含むことになる。高調波成分は、磁気騒音の増加の要因になる。しかし、特許文献１に記載されたものではその点について考慮していない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁気騒音を低減できる車両用交流発電機を提供する。また、本発明は、固定子巻線の起磁力分布を滑らかにして磁気騒音を低減する車両用交流発電機を提供する。さらに、本発明は、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数から決定されるトルクリップルの次数を増加させて磁気騒音を低減する車両用交流発電機を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記車両用交流発電機は、複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、隣接する３つのスロットに渡って配置されると共に、複数の磁極に対応するように複数のスロットを跨いで配置された複数の導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、この相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、この多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、この多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成された前記固定子巻線を有することによって達成できる。
【０００７】
上記車両用交流発電機では、相巻線を構成する導体を、隣接する複数のスロットに渡って配置したので、固定子巻線の起磁力分布を滑らかにできる。すなわち上記車両用交流発電機では、ステップ状の起磁力分布において、そのステップ数が増加するので、起磁力分布のステップがより小刻みになる。従って、上記車両用交流発電機では、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減でき、磁気騒音を低減できる。
【０００８】
また、上記車両用交流発電機は、固定子巻線の相数、スロットの個数及び回転子の磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数を２.５ とすることにより達成できる。すなわち磁極の１極当たり５本の導体で相巻線を構成することにより達成できる。
【０００９】
上記車両用交流発電機では、毎極毎相スロット数を２や３の整数にした場合と比較して、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数（或いはティースの個数）から決定されるトルクリップルの次数（回転子が１回転する間に生じるコギングトルクに相当し、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数との最小公倍数で示される）が約２倍程度増加する。従って、上記車両用交流発電機では、磁気騒音の周波数を高くできると共に、トルクリップルの波高値を小さくでき、磁気騒音を低減できる。
【００１０】
特に回転子の磁極の極数を１２、スロットの個数を９０、固定子巻線の相数を３にして毎極毎相スロット数２.５ を達成する車両用交流発電機では、スロットの数を１００以下に抑制できる。また、トルクリップルの次数を、同じ磁極の極数及び同じ固定子巻線の相数で毎極毎相スロット数が５になるように構成した車両用交流発電機と同じにできる。従って、上記車両用交流発電機では、固定子鉄心のティース幅を大きくし、固定子巻線３の組み込み作業性を向上させ、固定子を製造し易くできる。また、上記車両用交流発電機では、トルクリップルの次数を大きくでき、磁気騒音を低減できる。
【００１１】
上記車両用交流発電機において、複数の多相巻線は同相の相巻線同士の電気的な位相がずれている。このような構成では、複数の多相巻線における同相の相巻線同士を電気的に直列接続した場合、固定子巻線の起磁力分布をさらに滑らかにでき、起磁力分布に含まれる高調波成分をさらに低減できる。従って、上記車両用交流発電機では、さらに磁気騒音を低減できる。また、複数の多相巻線を電気的に独立して構成した場合、それぞれの出力を個別に整流したとのきの整流リップル（電流リップル）に電気的な位相差が生じ、それらを合成した時に波形の基本波次数を減少でき、その次数を分散できる。すなわち整流リップルの振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、上記車両用交流発電機では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００１２】
上記車両用交流発電機において、複数の多相巻線は電気的に独立して構成されおり、それぞれを構成する導体の１部は、他の多相巻線を構成する導体の１部とスロットにおける配置位置が入れ替わっている。このような構成では、スロットにおける導体の配置位置に起因する複数の多相巻線の出力電流のアンバランスを抑制できる。また、上記車両用交流発電機では、同相の相巻線同士の電気的な位相の中心がずれるように、複数の多相巻線のそれぞれを構成する導体の配置が工夫されている。このような構成では、複数の多相巻線のそれぞれの出力を整流して合成した場合、整流リップルの振幅（時間的変動）を小さくでき、さらに磁気騒音を低減ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。図１乃至図４は本実施例の車両用交流発電機の構成を示す。車両用交流発電機１００は自動車に搭載され、内燃機関（エンジン）によって駆動されて発電し、車載電源であるバッテリ４０や電気負荷５０に電力を供給する。
【００１４】
図において１は固定子である。固定子１は、固定子鉄心２と、これに装着された固定子巻線３とを有する。固定子鉄心２は、薄い珪素鋼板を打ち抜いて得られた円環状の鉄心板が複数積層されて形成された円筒状の積層鉄心である。積層鉄心の軸方向両端部に積層された鉄心板の厚みは、軸方向中央部分に積層された鉄心板の厚みよりも厚い。固定子鉄心２の外周部にはコアバック（ヨーク）２ａが形成されている。コアバック２ａは、周方向に連続して形成された円筒状の鉄心部分であり、外周表面が外部に露出するように、軸方向両側からフロントブラケット９とリアブラケット１０によって挟持されている。これにより、固定子１はブラケットの内側に支持される。
【００１５】
固定子鉄心２の内周部であるコアバック２ａの内周側には複数のティース２ｂが形成されている。ティース２ｂは、コアバック２ａの内周面から径方向向心側に突出するように形成された歯状の鉄心部分であって、コアバック２ａの内周面に沿って軸方向に連続して形成され、コアバック２ａの内周面に沿って周方向に所定の間隔をもって複数配置されたものである。隣接するティース２ｂ間にはティース２ｂと同じ数だけスロット２ｃが形成される。スロット２ｃは、固定子巻線３を構成する巻線導体３４が収納される空間部分であり、ティース部２ｂと同様に軸方向に連続して形成され、周方向に所定の間隔をもって複数配置されたものである。また、スロット２ｃはコアバック２ａ側とは反対側が開口し、軸方向両端も開口している。
【００１６】
スロット２ｃのそれぞれには複数の巻線導体３４が収納されている。巻線導体３４のそれぞれは平角線から形成されたものであり、固定子鉄心２の軸方向両端から外方に突出し、所定の結線が得られるように他の巻線導体３４と電気的に接続されている。尚、固定子巻線３の詳細な構成については図面を用いて後述することにする。
【００１７】
固定子１の内周側には、空隙を介して回転子４が対向するように設けられている。回転子４の中心軸上には回転軸７が配置されている。回転軸７は、フロントブラケット９の中心部分に設けられた軸受２０によって軸方向一端側が、リアブラッケット１０の中心部分に設けられた軸受１３によって軸方向他端側がそれぞれ回転可能に支持されている。
【００１８】
固定子１の内周側と対向する回転軸７の部位には回転子鉄心５が嵌合されている。回転子鉄心５は、対をなす爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向するように設けられたものである。爪状磁極鉄心５ａ，５ｂは、円筒状の鉄心部分から径方向遠心側に延び、三角形状或いは台形状の先端部がそれらの対向方向に直角に折れ曲がった複数の爪状磁極を有する。爪状磁極は回転方向に所定の間隔をもって配置されていると共に、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂが軸方向に対向するように設けられた場合、対向する爪状磁極鉄心の爪状磁極間に配置される。爪状磁極鉄心５ａはＮ極とＳ極のいずれか一方の磁極を形成している。爪状磁極鉄心５ｂはＮ極とＳ極のいずれか他方の磁極を形成している。これにより、回転子４には、回転方向に極性が交互に異なるように、すなわちＮ極とＳ極とが交互になるように複数の磁極が形成される。
【００１９】
爪状磁極の先端部の内周側と対向する鉄心部分の外周には界磁巻線６が装着されている。回転軸７の軸方向一端部（フロントブラケット９側端部）は軸受１２よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸７の軸方向一端部の軸受１２よりもさらに軸方向外側に延びた部分にはプーリ８が設けられている。プーリ８はベルト（図示省略）を介して内燃機関のプーリに接続されている。これにより、回転子４は、内燃機関のプーリからベルトを介してプーリ８に伝達された内燃機関の回転駆動力によって回転する。回転軸７の軸方向他端部（リアブラケット１０側端部）は軸受１３よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸７の軸方向他端部の軸受１３よりもさらに軸方向外側に延びた部分の外周表面にはスリップリング１８が設けられている。スリップリング１８は界磁巻線６と電気的に接続されている。スリップリング１８にはブラシ１７が摺動可能に接触している。ブラシ１７は、界磁巻線６に供給される界磁電流をスリップリング１８に供給している。
【００２０】
爪状磁極鉄心５ａの軸方向一端部（フロントブラケット９側端部）にはフロントファン１４が取り付けられている。爪状磁極鉄心５ｂの軸方向他端部（リアブラケット１０側端部）にはリアファン１５が取り付けられている。フロントファン１４及びリアファン１５は回転子４の回転と共に回転し、冷却媒体である外気を機外から機内に導入して機内を循環させると共に、冷却し終えた外気を機内から機外へ排出する。このため、フロントブラケット９及びリアブラケット１０には、外気を機外から機内に導入したり、外気を機内から機外に排出したりするための貫通孔が複数設けられている。
【００２１】
リアブラケット１０の側面の一方側（フロントブラケット９側とは反対側）はリアカバー１１によって覆われている。リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間には空間が形成されている。この空間には、ブラシ１７を保持したブラシホルダ，ＩＣレギュレータ（図示省略），整流器１９が配置されている。リアカバー１１には貫通孔が複数設けられており、リアブラケット１０の側面の一方側とリアカバー１１との間の空間に機外から外気を導入できるようになっている。
【００２２】
整流器１９は、固定子巻線３で発生した交流電圧を全波整流して直流電圧を出力するものであり、整流素子である６個のダイオードによって３相のブリッジ回路を構成している。整流器１９のブリッジ回路には固定子巻線３の各相巻線が電気的に接続されている。整流器１９によって得られた直流電圧はターミナル１６を介してバッテリ４０や電気負荷５０に供給される。ＩＣレギュレータ（図示せず）は、ターミナル６の端子電圧が常に一定電圧となるように、界磁巻線６に供給される界磁電流を制御するものである。
【００２３】
車両用交流発電機１００では、内燃機関のプーリからベルトを介してプーリ８に伝達された内燃機関の回転駆動力によって回転子４が回転すると共に、ＩＣレギュレータ（図示省略）によって制御された界磁電流がブラシ１７からスリップリング１８を介して界磁巻線６に供給される。これにより、界磁巻線６は磁束を発生する。界磁巻線６に磁束が発生すると、爪状磁極鉄心５ａ，５ｂの一方がＮ極の磁極、他方がＳ極の磁極になり、界磁巻線６に発生した磁束を、Ｎ極の磁極を形成する爪状磁極から空隙を介して固定子鉄心２に流し、固定子鉄心２から空隙を介してＳ極の磁極を形成する爪状磁極に戻す磁気回路が形成される。磁気回路によって固定子鉄心２に流れた磁束は固定子巻線３の各相巻線と鎖交する。これにより、固定子巻線３には３相の誘起電圧が発生する。３相の誘起電圧は整流器１９によって全波整流されて直流電圧に変換される。整流器１９によって得られた直流電圧は、ターミナル１６に電気的に接続されたバッテリ４０や電気負荷５０に出力される。この時、ターミナル１６から出力される直流電圧は、ＩＣレギュレータ（図示省略）の界磁電流制御によって約１４.３Ｖ 程度の一定電圧に制御される。
【００２４】
近年、車両用交流発電機には、電気負荷の増加による高出力化，高効率化，車室内の静粛性向上による低騒音化が要求されている。高効率化を図るためには各種損失を低減すればよい。特に損失の大きい銅損を低減することが好ましい。このため、本実施例では、固定子巻線３を構成する巻線導体３４をこれまでの丸線から平角線に替え、スロットに対する巻線導体３４の占める割合、すなわち占積率を向上させている。
【００２５】
ところで、車両用交流発電機においては所望の発電特性が得られるように設計する必要がある。図５は、横軸に車両用交流発電機の回転数、縦軸に発電電流をとり、回転子の磁極数を１２極、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を４，５，６のそれぞれとし、固定子巻線をＹ（スター）結線方式で構成したときの発電特性を示す。図中黒点で示したポイントは、車両用交流発電機に要求される発電特性である。すなわち車両用交流発電機は、内燃機関のアイドル回転数に相当する回転数ｎ１のとき発電電流Ｉ１を出力し、内燃機関の通常走行回転数に相当する回転数ｎ２のとき発電電流Ｉ２を出力するような発電特性を満足しなけばならない。
【００２６】
ここで、回転子の磁極数が１２極、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数が５の場合に上記２つのポイントを満足するとしたとき、固定子巻線を構成する巻線導体を丸線から平角線にすると、スロット１個にて５本（５ターン）の巻線導体を収納することになる。しかし、平角線の場合、周期性の問題があるので、スロット１個に収納される巻線導体の本数は偶数としなければならない。このため、回転子の磁極数が１２極、固定子巻線３を構成する巻線導体３４に平角線を用いる場合は、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を４又は６にしなければならない。
【００２７】
しかし、図５に示す発電特性から明らかなようにターン数が４の場合、内燃機関のアイドル回転数に相当する回転数ｎ１のときの発電電流Ｉ１は低下する。これはターン数の減少によって誘起電圧が低下したためである。また、内燃機関の通常走行回転数に相当する回転数ｎ２のときの発電電流Ｉ２は増加する。これはターン数の減少によって巻線のインダクタンスが低下したためである。ターン数が６の場合には、ターン数が４の場合とは逆の特性を示す。従って、ターン数４又は６では要求値を満足できない。
【００２８】
これを解決する一手段としては、回転子の磁極数を１２極から１６極に増加させることが考えられえる。回転子の磁極数が１６極の場合、１２極の場合と同じ回転数で回転させた場合、基本波の周波数は１.３３倍(＝１６極／１２極）になる。すなわち５０００ｒ／min で回転させた場合、回転子の磁極数が１２極の場合では基本周波数が５００Ｈｚとなるのに対し、１６極の場合では１.３３倍 の６６６Ｈｚになる。従って、回転子の磁極数が１６極の場合では周波数が高くなった分、固定子巻線１相分のターン数を減らせる。すなわち回転子の磁極の極数が１２極の場合ではターン数が５であったのに対し、１６極の場合ではターン数を３.７５（＝５ターン／１.３３倍）にできる。実際には整数で決定されるので、回転子の磁極の極数が１６極の場合では固定子巻線１相分のターン数を４になる。
【００２９】
ところが、回転子の磁極の極数を１６極にすると鉄損が増加する。鉄損は一般的に渦電流損失とヒステリシス損失との総和で求められる。渦電流損失は、固定子鉄心を構成する鉄心板の板厚に大きく影響するので、鉄心板に薄い板を用いれば低減可能である。しかし、ヒステリシス損は周波数に比例して増加する。従って、回転子の磁極数が増加することで鉄損が増加する。鉄損の増加は効率の低下となる。このため、回転子の磁極の極数を１２極から１６極に変更することは効率の低下を招く。
【００３０】
そこで、本実施例では、回転子４の磁極の極数を１２、磁極１極当たりの固定子巻線１相分のターン数を５、固定子巻線３の相数を３とし、平角線からなる巻線導体３４で固定子巻線３を構成することにした。また、スロット２ｃの１個における巻線導体３４（平角線）の数を偶数としなければならないことから、回転子４の磁極の極数、スロット２ｃの個数及び固定子巻線３の相数から決定される毎極毎相スロット数、すなわち磁極１極当たりの固定子巻線３の１相分の巻線導体３４が配置されるスロット数を２.５ としている。そして、上記関係からスロット２ｃの個数を９０としている。これにより、本実施例では、高効率で低騒音化を図っている。また、本実施例では、固定子巻線３を２つの３相巻線から構成し、高出力化を図っている。
【００３１】
また、車両用交流発電機の高効率化は、回転子４に設けられたフロントファン１４及びリアファン１５の径並びにファンブレードの高さを抑え、機械損を低減するで達成できる。また、車両用交流発電機の高効率化は、整流器１９の整流素子としてＭＯＳタイプのものを採用し、ダイオード損を低減することで達成できる。
【００３２】
次に、図１乃至図３に基づいて固定子巻線３の構成を詳細に説明する。前述したように固定子鉄心２には９０個のスロット２ｃが形成され、それぞれに巻線導体３４が４本の収納されている。スロット２ｃのそれぞれにおいて、コアバック２ａ側に配置された２本の巻線導体３４は第１の３相巻線３１を構成し、回転子４側（スロット開口側）に配置された２本の巻線導体３４は第２の３相巻線３２を構成している。第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２は電気的に独立して構成されている。このため、第１の３相巻線３１の出力は整流器１９ａによってで整流され、第２の３相巻線３２の出力は整流器１９ｂによって整流される。整流後、整流器１９ａ，１９ｂの出力は合成されてバッテリ４０や電気負荷５０に供給される。
【００３３】
第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２はそれぞれ３つの相巻線によって構成されている。第１の３相巻線３１はＵ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ及びＷ１相巻線３１Ｗによって構成されている。第２の３相巻線３２はＵ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗによって構成されている。前述したように各相巻線は、回転子４の磁極１極当たり５本の巻線導体３４によって構成されている。また、毎極毎相スロット数が２.５ である。このため、各相巻線を構成する５本の巻線導体３４は、隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されている。また、各相巻線を構成する巻線導体３４は回転子４の各磁極に対応して配置されている。このため、各相巻線を構成する巻線導体３４は複数のスロット２ｃを跨ぎ、次の隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されている。本実施例では、このような巻線導体３４の配置が回転子４の磁極に対応して１２回繰り返されると共に、このように配置された巻線導体３４が電気的に接続され各相巻線が構成される。
【００３４】
次に、Ｕ１相巻線３１Ｕを例に挙げ、Ｕ１相巻線３１Ｕの構成をさらに具体的に説明する。Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋，Ｕ１１−〜Ｕ１５−はＵ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４を示す。ここで、Ｕ１は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成する巻線導体３４であることを示す。左から３番目の数字は何本目の巻線導体３４であるかを示す（後述する巻線の組み込み順序を示すものではない）。左から４番目の記号＋は、スロット２ｃの手前からスロット２ｃの奥に向かって電流が流れる巻線導体３４であることを示す。また、左から４番目の記号−は、スロット２ｃの奥からスロット２ｃの手前に向かって電流が流れる巻線導体３４であることを示す。
【００３５】
Ｕ１相巻線３１Ｕは、隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ１１＋〜Ｕ１５＋からなるＵ１＋相巻線導体群３１Ｕ＋と、隣接する３つのスロット２ｃに渡って連続して配置されたＵ１１−〜Ｕ１５−からなるＵ１−相巻線導体群３１Ｕ−とが、回転子４の磁極に対応するようにスロット２ｃのいくつかを跨いで交互に配置され、各巻線導体３４が電気的に直列に接続されて構成されている。
【００３６】
具体的には第１スロットにはＵ１１＋，Ｕ１２＋が、第１スロットに隣接する第２スロットにはＵ１３＋，Ｕ１４＋が、第２スロットに隣接する第３スロットにＵ１５＋がそれぞれ配置されている。次に、第１スロットからスロットを６つ跨いだ第８スロット（第１スロットから７番目のスロット）にはＵ１１−が、第８スロットに隣接し、第２スロットからスロットを６つ跨いだ第９スロット（第２スロットから７番目のスロット）にはＵ１２−，Ｕ１３−が、第９スロットに隣接し、第３スロットからスロットを６つ跨いだ第１０スロット（第３スロットから７番目のスロット）にはＵ１４−，Ｕ１５−が配置されている。次に、第８スロットからスロットを７つ跨いだ第１６スロット（第８スロットから８番目のスロット）にはＵ１１＋，Ｕ１２＋が、第１６スロットに隣接し、第９スロットからスロットを７つ跨いだ第１７スロット(第９スロットから８番目のスロット)にはＵ１３＋，Ｕ１４＋が、第１７スロットに隣接し、第１０スロットからスロットを７つ跨いだ第１８スロット（第１０スロットから８番目のスロット）にはＵ１５＋がそれぞれ配置されている。次に、第１６スロットからスロットを６つ跨いだ第２３スロットにはＵ１１−が、第２３スロットに隣接し、第１７スロットからスロットを６つ跨いだ第２４スロットにはＵ１２−，Ｕ１３−が、第２４スロットに隣接し、第１８スロットからスロットを６つ跨いだ第２５スロットにはＵ１４−，Ｕ１５−がそれぞれ配置されている。この後、上記配列パターンを回転子４の磁極に対応して繰り返す。
【００３７】
すなわち隣接する３つのスロットにＵ１１＋〜Ｕ１５＋が配置され、次に、それらからスロットを６つ跨いだところにある隣接する３つのスロットにＵ１１−〜Ｕ１５−が配置され、次に、それらからスロットを７つ跨いだところにある隣接する３つのスロットにＵ１１＋〜Ｕ１５＋が配置され、次に、それらからスロットを６つ跨いだところにある隣接する３つのスロットにＵ１１−〜Ｕ１５−が配置され、というように、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋とＵ１１−〜Ｕ１５−とが交互に配置されている。しかも、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋からＵ１１−〜Ｕ１５−に跨ぐ場合は７スロットピッチで、Ｕ１１−〜Ｕ１５−からＵ１１＋〜Ｕ１５＋に跨ぐ場合は８スロットピッチで行われる。つまり、回転子４の磁極２極（極性の異なるＮ極とＳ極の磁極一対）当たりにスロット２ｃが１５個配置されていることになる。言い換えれば、回転子の磁極ピッチ（極性の異なるＮ極とＳ極との間隔）が７.５スロットである。
【００３８】
Ｕ１＋相巻線導体群３１Ｕ＋においてＵ１１＋、Ｕ１３＋、Ｕ１５＋は、対応するスロット内の最もコアバック２ａ側（１段目）に配置されている。Ｕ１２＋はＵ１１＋のスロット開口側（２段目）に配置されている。Ｕ１４＋はＵ１３＋のスロット開口側（２段目）に配置されている。Ｕ１−相巻線導体群３１Ｕ−においてＵ１２−，Ｕ１４−は、対応するスロット内の最もコアバック２ａ側（１段目）に配置されている。Ｕ１１−は２段目（Ｖ１５＋のスロット開口側）に配置されている。Ｕ１３−はＵ１２−のスロット開口側（２段目）に配置さｒている。Ｕ１５−はＵ１４−のスロット開口側（２段目）に配置されている。このように、Ｕ１１＋が１段目に配置されれば、これに接続されるＵ１１−は２段目に配置される。このような配置関係によれば、固定子鉄心２の軸方向端部においてなされる巻線導体３４間の接続を他の巻線導体３４間の接続に干渉されることなく行うことができる。従って、固定子巻線３のコイルエンドは規則正しい配列になり、冷却風が通り易くなる。
【００３９】
以上のように、Ｕ１相巻線３１Ｕの構成について詳細に説明したが、Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗにおいても同様に構成されている。また、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ、Ｗ２相巻線３２Ｗについても同様に構成されている。尚、Ｕ２相巻線３２Ｕは電気的な位相がＵ１相巻線３１Ｕと同相になるように、同じスロット（第１乃至第３スロット，第８乃至第１０スロット…）の３段目，４段目に配置されたＵ２１＋〜Ｕ２５＋，Ｕ２１−〜Ｕ２５−によってＵ１相巻線３１Ｕと同様に構成されている。Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗについても同様に構成されている。
【００４０】
尚、本実施例では、図１において各巻線導体がどの相巻線を構成するものか明確になるように、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを構成する巻線導体３４を点線で囲んでいる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｖ２相巻線３２Ｖを構成する巻線導体３４は一点鎖線で囲んでいる。Ｗ１相巻線３１Ｗ，Ｗ２相巻線３２Ｗを構成する巻線導体３４は二点鎖線で囲んでいる。
【００４１】
Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１ＷはＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。これにより、第１の３相巻線３１が構成されている。尚、図３に示す結線図では、各相巻線の＋相側を示し、各相巻線の−相側は省略している。Ｕ１相巻線３１Ｕを基準とすると、Ｖ１相巻線３１ＶはＵ１相巻線３１Ｕに対して電気角で１２０°ずれて接続されている。すなわちスロット２ｃの数が９０である。従って、１スロットピッチの電気角は２４°（＝６×３６０／９０）である。そして、Ｖ１相巻線３１ＶがＵ１相巻線３１Ｕに対して５スロットピッチずれて配置されているので、Ｖ１相巻線３１ＶはＵ１相巻線
３１Ｕに対して電気角で１２０°ずれて接続されることになる。Ｗ１相巻線31ＷはＶ１相巻線３１Ｖに対して電気角で１２０°ずれて接続されている（Ｖ１相巻線３１Ｖに対して５スロットピッチずれて配置されている）。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ、Ｗ２相巻線３２ＷもＹ（スター）結線によって電気的に接続されている。これにより、第２の３相巻線３２が構成されている。各相巻線は電気角で１２０°ずれている。
【００４２】
Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋〜Ｕ１５＋が電気的に直列に接続されて構成されている。Ｕ１１＋を基準とすると、Ｕ１２＋はＵ１１＋と同じ第１スロットに配置されているので、電気的なずれは生じない。Ｕ１３＋，Ｕ１４＋は、第１スロットに隣接する第２ストットに配置されているので、Ｕ１１＋，Ｕ１２＋に対して電気角で２４°ずれている。Ｕ１５＋は、第２スロットに隣接する第３スロットに配置されているので、Ｕ１３＋，Ｕ１４＋に対して電気角で２４°ずれており、Ｕ１１＋，Ｕ１２＋に対しては電気角で４８°ずれている。尚、参考までに図示省略したＵ１１−はＵ１１＋に対して電気角で１６８°ずれ、Ｕ１２−はＵ１２＋に対して電気角で１９２°ずれ、Ｕ１３−はＵ１３＋に対して電気角で１６８°ずれ、Ｕ１４−はＵ１４＋に対して電気角で１９２°ずれ、Ｕ１５−はＵ１５＋に対して電気角で１６８°ずれている。このようは接続関係は、Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗにおいても同様の関係になっている。また、Ｕ２相巻線３２Ｕ，Ｖ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗにおいても同様の関係になっている。
【００４３】
次に、Ｕ１相巻線３１Ｕ、Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方について説明する。図２は、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕのスロット２ｃへの組み込み方を示す。図上段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのスロット開口側の２段に組み込まれる巻線を示すためのもので、図下段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのコアバック２ａ側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。また、図中実線は右回りの巻線、点線は左回りの巻線を示す。
【００４４】
まず、Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻始め３１ＵＳから始まり、第１スロットの１段目（Ｕ１１＋）→第８スロットの２段目（Ｕ１１−）→…→第２スロットの１段目（Ｕ１３＋）→第９スロットの２段目（Ｕ１３−）→…→第３スロットの１段目（Ｕ１５＋）→第１０スロットの２段目（Ｕ１５−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３５を介して組み込み方向が反転され、第２スロットの２段目（Ｕ１４＋）→…→第１０スロットの１段目（Ｕ１４−）→第１スロットの２段目（Ｕ１３＋）→…→第９スロットの２段目（Ｕ１３−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３１ＵＥで終了する。Ｕ２相巻線３２ＵにおいてもＵ１相巻線３１Ｕと同様に、巻始め３２ＵＳから始まり、Ｕ１相巻線３１Ｕと同様に順次に組み込まれ、接続線３６を介して組み込み方向が反転され、Ｕ１相巻線３１Ｕと同様に順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３２ＵＥで終了する。これにより、固定子鉄心２のコアバック２ａ側にはＵ１相巻線３１Ｕが構成される。また、固定子鉄心２のスロット開口側にはＵ２相巻線３２Ｕが構成される。そして、Ｕ１相巻線３１Ｕと同様にＶ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗについて構成することにより、固定子鉄心２のコアバック２ａ側には第１の３相巻線３１が構成される。また、Ｕ２相巻線３２Ｕと同様にＶ２相巻線３２Ｖ，Ｗ２相巻線３２Ｗについて構成することにより、固定子鉄心２のスロット開口側にはには第２の３相巻線３２が構成される。
【００４５】
実際の固定子巻線３の組み込み作業では、まず、１本の平角線を折り曲げ、Ｕ字状或いはＶ字状の巻線導体３４を形成する。巻線導体３４は、２つのスロット２ｃに固定子鉄心２の軸方向一方端側から挿入できるように、２本の直線部が延びる方向の一方端が開放している。また、巻線導体３４は、２つのスロット２ｃに挿入された際、２本の直線部に固定子鉄心２の径方向に段差が付くように、折り曲げられている。次に、巻線導体３４を、前述の巻線の組み込み順序にしたがって、固定子鉄心２の軸方向一方端から、いくつかのスロット２ｃを跨ぐように２つのスロット２ｃに挿入する。挿入後、固定子鉄心２の軸方向他方端から突出した巻線導体３４の部分をスロット２ｃの跨り方向とは反対の方向（外側）に折り曲げる。そして、前述の巻線の構成にしたがって、他の対応する巻線導体３４と接続する。接続にあたってはかしめる或いは溶接を用いる。尚、巻線導体３４をスロット２ｃに挿入後、巻線導体３４を折り曲げた際、固定子鉄心２の軸方向端部にそれによる応力がかかる。しかし、本実施例では、固定子鉄心２の軸方向両端部の珪素鋼板の板厚が他の珪素鋼板よりも厚く形成されているので、巻線導体３４を折り曲げた際にかかる応力に起因した珪素鋼板の変形を抑えることができる。
【００４６】
前述したように、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２は電気的に独立している。このため、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２のそれぞれの出力は整流された後、合成され、バッテリ４０や電気負荷５０に供給される。しかしながら、スロット２ｃのそれぞれにおける第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の配置が異なっているので、それぞれにおける出力電流が異なる。すなわち第１の３相巻線３１はコアバック２ａ側（固定子鉄心２の外周部寄り）に配置され、第２の３相巻線３２はスロット開口側（固定子鉄心２の内周部寄り）に配置されている。このため、第１の３相巻線３１は、コアバック２ａに対する距離が短くなることに起因して磁気抵抗が小さくなり、そのインダクタンスが大きくなる。一方、第２の３相巻線３２は、コアバック２ａに対する距離が大きくなることに起因して磁気抵抗が大きくなり、そのインダクタンスが小さくなる。これにより、第１の３相巻線３１の出力電流に対して第２の３相巻線３２の出力電流が大きくなる。従って、本実施例では、両者のインダクタンスが同じになるように巻線の長さを調整している。巻線の長さを短くするのには限界があるので、本実施例では、第２の３相巻線３２の長さを長くし、そのインダクタンスを大きくしている。尚、この調整により、両者の長さが変わり、固定子鉄心２の軸方向端部から外方に突出する固定子巻線３の部分、すなわちコイルエンド部の長さが変わる。すなわち第２の３相巻線３２のコイルエンド部の長さ（固定子鉄心２の軸方向端部から突出している長さ）が第１の３相巻線３１のコイルエンド部の長さよりも大きくなる。尚、両者の差分は、巻線の成型などによって縮めることができる。
【００４７】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨いで配置された各相巻線の複数の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、固定子巻線３の起磁力分布（ステップ状の波形）を滑らかにできる。すなわち図１に示すように、第１の３相巻線３１の起磁力分布のステップ数と第２の３相巻線３２の起磁力分布のステップの数を、各相巻線の巻線導体が１つのスロットに配置された従来の起磁力分布よりも増加でき、従来の起磁力分布（方形波）よりも小刻みな起磁力分布（正弦波に近似するもの）にでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００４８】
尚、図１では、Ｕ相巻線の起磁力分布を示す。Ｕ１相巻線３１Ｕの＋相側では初めＵ１１＋，Ｕ１２＋で２段上、次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋で２段上がり、最後にＵ１５＋で１段上がる。Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側では初めＵ２１−で１段下がり、次いでＵ２３−，Ｕ２２−で２段階下がり、最後にＵ１５−，Ｕ１４−で２段階下がる。Ｕ２相巻線３２Ｕも同様の分布になる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００４９】
また、本実施例では、固定子巻線３の相数、スロット２ｃの個数及び回転子４の磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数を２.５ としたので、毎極毎相スロット数を２或いは３の整数とした場合と比較し、回転子４の磁極の極数とスロット２ｃの個数（或いはティース２ｂの個数）から決定されるトルクリップルの次数（回転子４が１回転する間に生じるコギングトルクに相当するものであって、回転子４の磁極の極数とスロット２ｃの個数との最小公倍数を示す）を約２倍程度に増加できる。従って、本実施例では、磁気騒音の周波数を高くでき、トルクリップルの波高値を小さくできる。これにより、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００５０】
また、本実施例では、毎極毎相スロット数が２.５ となるように、回転子４の磁極の極数を１２、スロット２ｃの個数を９０、固定子巻線３の相数を３としたので、スロット２ｃの個数を１００以下に抑えれる。また、本実施例では、トルクリップルの次数を、同じ磁極の極数及び同じ固定子巻線の相数で毎極毎相スロット数が５のときと同じにできる。尚、図６は、回転子４の磁極の極数、毎極毎相スロット数、スロット２ｃの個数及びトルクリップルの次数の関係を示す。固定子巻線３の相数は３である。図６から明らかなように、回転子４の磁極の極数が１２、毎極毎相スロット数が２.５ のとき、トルクリップルの次数は１８０となり、スロット２ｃの個数は９０（＝１２極×２.５ 個×３相）となる。これにより、本実施例では、スロット２ｃの個数を１００以下に抑えれる。また、本実施例では、トルクリップルの次数を毎極毎相スロット数が５のときと同じにできる。従って、本実施例では、ティース２ｂの幅を大きくし、固定子巻線３の組み込み作業性を向上させ、固定子１を製造し易くできる。また、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００５１】
また、本実施例では、回転子４の磁極の極数を１２としたので、現行の１２極機で使用されている回転子，整流器などをそのまま採用できる。また、本実施例では、固定子鉄心２の材質や板厚なども変更する必要がない。さらに、本実施例では、１６極に比べて鉄損を少なくし、車両交流発電機を高効率にできる。さらにまた、本実施例では、固定子巻線３の接続処理に溶接を用いる場合、その接続箇所を少なくできる。このように本実施例では、高出力，高効率，低騒音の車両用交流発電機を低コストで提供できる。
【００５２】
本発明の第２実施例を図７及び図８に基づいて説明する。本実施例は第１実施例の変形例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第１実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を（Ｕ１相巻線３１ＵとＵ２相巻線３２Ｕとを、Ｖ１相巻線３１ＶとＶ２相巻線３２Ｖとを、Ｗ１相巻線３１ＷとＷ２相巻線３２Ｗとをそれぞれ）電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。図８の結線図では各相巻線の−相側を省略している。これ以降の実施例おいても各相巻線の−相側は省略する。
【００５３】
図８に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線は電気角で１２０°ずつずれて接続されている。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にある（電気的にずれがない）Ｕ１２＋，Ｕ２１＋，Ｕ２２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２３＋，Ｕ２４＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ２５＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図７に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は＋相側では初め４段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に４段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００５４】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、第１実施例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００５５】
尚、本実施例では、起磁力分布の波形を周波数分析した結果を表にまとめ、これを起磁力分布の右端に載せている。この表には、基本波の波高値を１００％としたとき、基本波に含まれる各次の波高値を％で表示した。磁気騒音を効果的に低減するには３次の波高値を小さくすることが好ましい。表示したように、本実施例では３次の波高値が２１.４％であった。これに対して各相巻線を構成する巻線導体を１つのスロットに収納して２つの３相巻線を構成し、２つの３相巻線の同相の相巻線同士を電気的に接続した固定子巻線の起磁力分布の周波数分析では３次の波高値が２４.３％であった。従って、本実施例の構成の方が磁気騒音の低減に効果的である。
【００５６】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に接続したので、車両用交流発電機を３相交流電動機として外部からインバータ駆動できる。この場合、インバータ素子数を最低限の３相にできるので、車両用交流発電機がアイドルストップ車に搭載された場合、車両用交流発電機による内燃機関の始動に対応し易い。また、この場合、電圧を上げれるので、高電圧化にも容易に対応できる。
【００５７】
この他の構成は第１実施例と同様である。従って、本実施例では第１実施例と同様の効果を達成できる。
【００５８】
本発明の第３実施例を図９及び図１０に基づいて説明する。本実施例は第１実施例の改良例である。本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしている。例えばＵ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１５＋，Ｕ１１−〜Ｕ１５−は第１実施例と同様に構成されている。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成するＵ２１＋〜Ｕ２５＋は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１５＋に対してスロット１個分後側に（電気角で２４°）ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側も同様で、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側に対してスロット１個分後側にずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線も同様の配置関係にある。
【００５９】
図１０に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。各相巻線における巻線導体３４の接続関係は第１実施例と同様である。また、図９に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。尚、各起磁力分布の波形の構成自体は第１実施例と同様である。Ｖ相巻線の起磁力分布及びＷ相巻線の起磁力分布も同様の関係にある。
【００６０】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、第１の３相巻線３１を整流したときの整流リップル（電流リップル）と第２の３相巻線３２を整流したときの整流リップル（電流リップル）に電気的な位相差が生じ、第１の３相巻線３１の整流出力と第２の３相巻線３２の整流出力との合成時、整流リップルの波形の基本波次数を減少でき、その次数を分散できる。すなわち整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００６１】
本発明の第４実施例を図１１乃至図１３に基づいて説明する。本実施例は第２実施例の改良例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第３実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。
【００６２】
図１２に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線の接続関係は第２実施例と同様である。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続され、次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２１＋，Ｕ２２＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ２３＋，Ｕ２４＋が電気角で２４°ずれて接続され、次いでＵ２５＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図１１に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は、＋相側では初め４段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に４段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００６３】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、固定子巻線３の起磁力分布が第２実施例のものよりもさらに滑らかにできる。すなわち図１１に示すように、ステップ状の起磁力分布におけるステップが１つ増える。従って、本実施例では、３次の波高値が１７.７％ になり、さらに磁気騒音を低減できる。尚、本実施例の構成が効果的であることが判るように、本実施例の構成による騒音レベルと第２実施例の構成による騒音レベルを比較した結果を図１３に示す。車両用交流発電機の回転数が２１００ｒ／min あたり（低速域）の騒音レベルを比較すると、本実施例の構成における騒音レベルが８ｄＢＡ程度低い。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００６４】
尚、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続する場合、同相の相巻線同士の電気的な位相をずらし過ぎると、有効磁束が減り、車両用交流発電機の出力が低下する。従って、同相の相巻線同士の電気的な位相をずらす場合は、１スロットピッチ又は２スロットピッチで行うことが好ましい。第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成されている場合はこの限りではない。
【００６５】
本発明の第５実施例を図１４乃至図１５に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の改良例である。本実施例では第３実施例と比較し、第２の３相巻線３２の各相巻線の配置構成が異なっている。第１の３相巻線３１の各相巻線の配置構成は第３実施例と同様である。Ｕ２相巻線３２Ｕの＋相側では、第２スロットにＵ２１＋が収納され、第３スロットにＵ２２＋，Ｕ２３＋が収納され、第４スロットにＵ２４＋，Ｕ２５＋が収納されている。すなわち巻線導体３４が１個ずつ後側のスロットにずれている（第３実施例では、第２スロット及び第３スロットに巻線導体３４が２個、第４スロットに巻線導体３４が１個それぞれ収納されていた。一方、本実施例では、第２スロットに巻線導体３４が１個、第３スロット及び第４スロットに巻線導体３４が２個それぞれ収納さている）。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側では、第１０スロットにＵ２１−，Ｕ２２−が収納され、第１１スロットにＵ２３−，Ｕ２４−が収納され、第１２スロットにＵ２５−が収納されている。すなわち巻線導体３４が１個ずつ前側のスロットにずれていると共に、全体でスロット１個分後側にずれている（第３実施例では、第９スロットに巻線導体３４が１個、第１０スロット及び第１１スロットに巻線導体３４が２個それぞれ収納されていた。一方、本実施例では、第１０スロット及び第１１スロットに巻線導体３４が２個、第１２スロットに巻線導体３４が１個それぞれ収納されている）。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗの配置構成もＵ２相巻線３２Ｕと同様である。
【００６６】
図１５に示すように、第２の３相巻線３２は第１の３相巻線３１に対して電気角で２４°ずれている。同相の相巻線同士も巻線導体３４の接続関係が異なっている。Ｕ２相巻線３２Ｕは、Ｕ２１＋を基準として、これにＵ２２＋，Ｕ２３＋が電気角で２４°すれて接続されている。次いでＵ２４＋，Ｕ２５＋が電気角で２４°ずれている。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２Ｗの接続関係もＵ２相巻線３２Ｕと同様である。また、図１４に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布（第３実施例と同様）に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側ではスロット１個分ずれ、−相側ではスロット２個分ずれている。また、Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め１段上がり、次いで２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで２段下がり、最後に１段下がる。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２ＷもＵ２相巻線３２Ｕと同様の起磁力分布になる。
【００６７】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、第３実施例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００６８】
本発明の第６実施例を図１６及び図１７に基づいて説明する。本実施例は第４実施例の改良例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第５実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。
【００６９】
図１７に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線の接続関係は第４実施例と同様である。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２１＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ２２＋，Ｕ２３＋が電気角で２４°ずれて接続され、次いでＵ２４＋，Ｕ２５＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図１６に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は＋相側と−相側とではステップ数が異なっている。＋相側では初め２段上がり、次いで３段上がり、次いで３段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め１段下がり、次いで２段下がり、次いで４段下がり、次いで２段下がり、最後に１段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００７０】
本実施例では、同相の相巻線同士の巻線導体３４の配置を、対角線の中心に垂直に交わる線を軸として１８０°回転させた関係としたので、起磁力分布の立ち上がりと立ち下がりのステップ数が異なり、立ち下がりのステップ数を１段増加できると共に、波高値の中心を基準に上下の形状を対称にでき、直流分を低減できる。従って、本実施例では、３次の波高値が１３.１％ になり、さらに磁気騒音を低減できる。
【００７１】
以上の実施例においては、毎極毎相スロット数が２.５ 、スロット２ｃの個数が９０、固定子巻線３の相数が３、回転子４の磁極の極数が１２を前提とする車両用交流発電機で磁気騒音を低減するための構成について説明した。以下の実施例においては、それらの条件がいろいろ変わった場合の例、さらなる変形例などについて説明する。
【００７２】
本発明の第７実施例を図１８及び図１９に基づいて説明する。本実施例は、回転子４の磁極の極数が１２、スロット２ｃの個数が７２、固定子巻線３の相数が３、毎極毎相スロット数が２の車両用交流発電機である。本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成され、２つのＹ（スター）結線が構成されている。各相巻線を構成する巻線導体３４は４本で、隣接する２つのスロット２ｃに渡って配置されている。同相の相巻線同士の電気的な位相のずれはない。第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置は前例と同様である。
【００７３】
また、本実施例では、１スロットピッチは電気角で３０°である。各相巻線の＋相側から−相側へのスロットピッチと、−相側から＋相側へのスロットピッチは同じスロットピッチであり、６スロットピッチである（スロット２ｃを５個を跨いでいる）。
【００７４】
図１９に示すように、第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係及び第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係は前例と同様である。Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋が電気角で３０°ずれて接続されている。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の接続関係になる。また、図１８に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、最後に２段下がる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗ及び
Ｕ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の起磁力分布になる。
【００７５】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００７６】
本発明の第８実施例を図２０及び図２１に基づいて説明する。本実施例は第７実施例の改良例である。本実施例は、第３実施例に倣って、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしている。例えばＵ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１４＋，Ｕ１１−〜Ｕ１４−は第７実施例と同様に構成されている。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕを構成するＵ２１＋〜Ｕ２４＋は、Ｕ１相巻線３１Ｕを構成するＵ１１＋〜Ｕ１４＋に対してスロット１個分後側に（電気角で３０°）ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側も同様で、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側に対してスロット１個分後側にずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線も同様の配置関係にある。
【００７７】
図２１に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で３０°ずれている。各相巻線における巻線導体３４の接続関係は第７実施例と同様である。また、図２０に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。尚、各起磁力分布の波形の構成自体は第７実施例と同様である。Ｖ相巻線の起磁力分布及びＷ相巻線の起磁力分布も同様の関係にある。
【００７８】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００７９】
本発明の第９実施例を図２２及び図２３に基づいて説明する。本実施例は第８実施例の変形例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４の配置構成を第８実施例と同様にし、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士を電気的に直列接続し、固定子巻線３を１つのＹ（スター）結線で構成している。
【００８０】
図２３に示すように、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線及びＷ相巻線は前例と同様の接続関係にある。Ｕ相巻線は、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同様の関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋，Ｕ２１＋，Ｕ２２＋が電気角で３０°ずれて接続されている。次いでＵ２３＋，Ｕ２４＋が電気角で３０°ずれて接続されている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の接続関係にある。また、図２２に示すように、Ｕ相巻線の起磁力分布は、＋相側では初め２段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。また、−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に２段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【００８１】
本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、第７実施例と同様の構成において、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的に直列接続したものと比較して固定子巻線３の起磁力分布をさらに滑らかにできる。すなわち本実施例では、そのもと比較してステップ状の起磁力分布におけるステップが１つ増える。従って、本実施例では、３次の波高値が１７.７％ になり、さらに磁気騒音を低減できる。
【００８２】
本発明の第１０実施例を図２４及び図２５に基づいて説明する。本実施例は第７実施例の変形例である。本実施例では、各相巻線を構成する巻線導体３４を２本としたものである。本実施例でも、各相巻線を構成する巻線導体３４は、隣接する２つのスロット２ｃに渡って配置されている。また、本実施例でも、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成され、２つのＹ（スター）結線が構成されている。また、本実施例でも、第３実施例に倣って、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしている。
【００８３】
図２５に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で３０°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係及び第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係は前例と同様である。Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋にＵ１２＋が電気角で３０°ずれて接続されている。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の接続関係になる。また、図２４に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め１段上がり、最後に１段上がる。−相側では初め１段下がり、最後に１段下がる。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の起磁力分布になる。また、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布はスロット１個分ずれている。
【００８４】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００８５】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００８６】
また、本実施例では、スロット２ｃの形状をオープンスロットとし、１つの３相巻線を治具を用いて固定子鉄心２の内周側からスロット２ｃの内部に挿入することにより、固定子巻線３を構成できる。このような構成では、固定子鉄心２の軸方向一端側からＵ字状の巻線導体３４を挿入し、固定子鉄心２の軸方向他端側で他の巻線導体３４と溶接などで接続することがないので、固定子巻線３の組み込み作業性を向上できる。また、本実施例では、固定子巻線３の形状が一体型の柵状であるので、一旦縮めてスロット２ｃに挿入すれば、特にスロット２ｃの開口部にライナーなどを設けなくとも固定子巻線３のスロット２ｃからの飛び出しを防止できる。また、固定子巻線３はワニスによってスロット２ｃ内に固着されているので、振動などによって動くこともない。このような構成は、他の実施例においても適用できる。
【００８７】
本発明の第１１実施例について図２６及び図２７を基づいて説明する。本実施例は、回転子４の磁極の極数が１２、スロット２ｃの個数が１０８、固定子巻線３の相数が３、毎極毎相スロット数が３の車両用交流発電機である。本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２が電気的に独立して構成され、２つのＹ（スター）結線が構成されている。各相巻線を構成する巻線導体３４は６本で、隣接する３つのスロット２ｃに渡って配置されている。同相の相巻線同士は電気的な位相がずれている（スロット１個分）。第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置は前例と同様である。
【００８８】
また、本実施例では、１スロットピッチは電気角で２０°である。各相巻線の＋相側から−相側へのスロットピッチと、−相側から＋相側へのスロットピッチは同じスロットピッチであり、９スロットピッチである（スロット２ｃを８個を跨いでいる）。
【００８９】
図２７に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で３０°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係及び第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係は前例と同様である。Ｕ１相巻線３１Ｕは、Ｕ１１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ１２＋が接続されている。次いでＵ１３＋，Ｕ１４＋が電気角で２０°ずれて接続されている。次いでＵ１５＋，Ｕ１６＋が電気角で２０°ずれて接続されている。Ｖ１相巻線３１Ｖ、Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の接続関係になる。また、図２６に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は、＋相側では初め２段上がり、次いで２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで２段下がり、最後に２段下がる。Ｖ１相巻線３１Ｖ，Ｗ１相巻線３１Ｗ及びＵ２相側の各相巻線もＵ１相巻線３１Ｕと同様の起磁力分布になる。また、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布はスロット１個分ずれている。
【００９０】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【００９１】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。尚、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をストット１個分ずらしたが、これをスロット２個分としてもよい。
【００９２】
本発明の第１２実施例を図２８及び図２９に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の変形例である。本実施例では、第３実施例の構成に対して第３の３相巻線３３を追加したものであり、第１の３相巻線３１乃至第３の３相巻線３３が電気的に独立して構成され、３つのＹ（スター）結線が構成されている。Ｕ３相巻線３３Ｕは、Ｕ２相巻線３２Ｕに対してスロット１個（電気角で２４°）ずれており、Ｕ１相巻線３１Ｕに対してはスロット２個（電気角で４８°）ずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成である。また、第３の３相巻線３３の各相巻線における巻線導体３４の配置構成は、他の巻線の各相巻線における巻線導体３４と同様である。
【００９３】
図２９に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線に対して第３の３相巻線３３のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係、第２の３相巻線３２における各相巻線の接続関係及び第３の３相巻線３３における各相巻線の接続関係は第３実施例と同様である。また、図２８に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布に対してＵ３相巻線３３Ｕの起磁力分布もスロット１個分ずれている。尚、各起磁力分布の波形の構成自体は第３実施例と同様である。Ｖ相巻線の起磁力分布及びＷ相巻線の起磁力分布も同様の関係にある。
【００９４】
第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線，第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線及び第３の３相巻線３３のＹ（スター）結線の出力はそれぞれ整流され、合成されている。
【００９５】
本実施例では、第１の３相巻線３１乃至第３の３相巻線３３の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、整流リップル（電流リップル）が基本波の周期の１８倍となり、第３実施例よりもさらに整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【００９６】
本発明の第１３実施例を図３０及び図３１に基づいて説明する。本実施例は第３実施例の変形例である。本実施例では、第１の３相巻線３１を第３実施例と同様に構成して１つのＹ（スター）結線を構成し、第２の３相巻線３２の各相巻線における巻線導体３４の本数を１０本としてもう１つのＹ（スター）結線を構成している。例えばＵ２相巻線３２Ｕの＋相側はＵ２１＋〜Ｕ２１０＋から構成されている。Ｕ２１＋〜Ｕ２１０＋は、隣接する３つのスロット（第２スロットから第４スロット）に渡って配置されている。すなわち第２スロットにはＵ２１＋〜Ｕ２４＋が収納され、第３スロットにはＵ２５＋〜Ｕ２８＋が収納され、第４スロットにはＵ２９＋，Ｕ２１０＋が収納されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側はＵ２１−〜Ｕ２１０−から構成されている。Ｕ２１−〜Ｕ２１０−は、隣接する３つのスロット（第９スロットから第１１スロット）に渡って配置されている。すなわち第９スロットにはＵ２１−，Ｕ２２−が収納され、第１０スロットにはＵ２３−〜Ｕ２６−が収納され、第１１スロットにはＵ２７−〜Ｕ２１０−が収納されている。Ｕ２相巻線３２ＵはＵ１相巻線３１Ｕに対してスロット１個分（電気角で２４°）ずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成になる。
【００９７】
図３１に示すように、第１の３相巻線３１のＹ（スター）結線に対して第２の３相巻線３２のＹ（スター）結線は全体的に電気角で２４°ずれている。第１の３相巻線３１における各相巻線の接続関係は第３実施例と同様である。Ｕ２相巻線３２Ｕは、Ｕ２１＋を基準として、これに電気的に同じ関係にあるＵ２２＋〜Ｕ２４＋が接続されている。次いでＵ２５＋〜Ｕ２８＋が電気角で２４°ずれて接続されている。次いでＵ２９＋，Ｕ２１０＋が電気角で２４°ずれて接続されている。Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２ＷもＵ２相巻線３２Ｕと同様の接続関係になる。
【００９８】
また、図３０に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は第３実施例と同様になる。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布はＵ１相巻線３１Ｕの起磁力分布に対してスロット１個分ずれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布の＋相側では初め４段上がり、次いで４段上がり、最後に２段上がる。Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布の−相側では初め２段下がり、次いで４段下がり、最後に４段下がる。
Ｖ２相巻線３２Ｖ及びＷ２相巻線３２ＷもＵ２相巻線３２Ｕと同様の起磁力分布になる。
【００９９】
第１の３相巻線３１の出力は整流器１９ａによって整流され、バッテリ４０ａや電気負荷５０ａに供給される。第２の３相巻線３２の出力は整流器１９ｂによって整流され、バッテリ４０ｂや電気負荷５０ｂに出力される。すなわちこのような構成は、出力電圧１２Ｖのバッテリとその出力で駆動される電気負荷、出力電圧３６Ｖのバッテリとその出力で駆動される電気負荷を両方備えた自動車において、車両用交流発電機を１個とする場合に有効である。また、バッテリとその出力で駆動される電気負荷を有すると共に、車両用交流発電機の出力を直接受けて電動機を駆動して車両を駆動する自動車において、車両用交流発電機を１個とする場合に有効である。
【０１００】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【０１０１】
尚、本実施例の構成は、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２或いは第１の３相巻線３１乃至第３の３相巻線３３を電気的に独立して構成する他の実施例にも適用できる。また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２Ｕの同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたが、電気的に同相としてもよい。
【０１０２】
本発明の第１４実施例を図３２及び図３３に基づいて説明する。本実施例は第１実施例の改良例である。第１実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２を電気的に独立して構成し、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４をスロット２ｃ内のコアバック２ａ側、第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４をスロット２ｃ内のスロット開口部側にそれぞれ配置したことによる出力電流のアンバランスを、巻線の長さを調節して解消した。これに対して本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変え、出力電流のバランスを調整している。第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力は個別に整流され、合成される。
【０１０３】
ここで、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、それぞれを構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置位置を説明する。まず、Ｕ１相巻線３１Ｕの＋相側ではＵ１１＋が第１スロットの２段目に配置されている。第２スロットの１段目，２段目にはＵ１２＋，Ｕ１３＋が配置され、第４スロットの３段目，４段目にはＵ１４＋，Ｕ１５＋が配置されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの＋相側ではＵ２１＋が第２スロットの４段目に配置されている。第３スロットの１段目〜４段目にはＵ２２＋〜Ｕ２５＋が配置されている。このように、Ｕ相巻線の＋相側においては、Ｕ１４＋，Ｕ１５＋の配置とＵ２２＋，Ｕ２３＋の配置が入れ替っている。
【０１０４】
一方、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側ではＵ１１−，Ｕ１２−が第９スロットの１段目，２段目に配置されている。第１０スロットの１段目にはＵ１３−が配置されている。第１１スロットの４段目にはＵ１４−が配置されれている。第１２スロットの３段目にはＵ１５−が配置されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側では第１０スロットの２段目，３段目，４段目にＵ２２−，Ｕ２１−，Ｕ２４−が配置されている。第１１スロットの１段目，３段目にはＵ２３−，Ｕ２５−が配置されている。このように、Ｕ相巻線の−相側においては、Ｕ１４−，Ｕ１５−の配置とＵ２２−，Ｕ２３−の配置が入れ替っている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成になる。
【０１０５】
図３３に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は＋相側では初め１段上がり、次いで２段上がり、スロット１個分平行移動して最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで１段下がり、次いで１段下がり、最後に１段下がる。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側では初め１段上がり、最後に４段上がる。−相側では初め３段下がり、最後に２段下がる。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【０１０６】
次に、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方を図３２に基づいて説明する。図３２は、Ｕ１相巻線３１Ｕ、Ｕ２相巻線３２Ｕのスロット２ｃへの組み込み方を示す。図上段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのスロット開口側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。図下段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのコアバック２ａ側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。また、図中実線は右回りの巻線、点線は左回りの巻線を示す。
【０１０７】
まず、Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻始め３１ＵＳから始まり、第１スロットの２段目（Ｕ１１＋）→第９スロットの１段目（Ｕ１１−）→…→第２スロットの２段目（Ｕ１３＋）→第１０スロットの１段目（Ｕ１３−）→…→第４スロットの４段目（Ｕ１５＋）→第１２スロットの３段目（Ｕ１５−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３６を介して組み込み方向が反転され、第４スロットの３段目（Ｕ１４＋）→…→第１１スロットの４段目（Ｕ１４−）→第２スロットの１段目（Ｕ１２＋）→…→第９スロットの２段目（Ｕ１２−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３１ＵＥで終了する。
【０１０８】
次に、Ｕ２相巻線３２Ｕは、巻始め３２ＵＳから始まり、第２スロットの４段目（Ｕ２１＋）→第１０スロットの３段目（Ｕ２１−）→…→第３スロットの４段目（Ｕ２５＋）→第１１スロットの３段目（Ｕ２５−）→…→第３スロットの２段目（Ｕ２３＋）→第１１スロットの１段目（Ｕ２３−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３５を介して組み込み方向が反転され、第３スロットの１段目（Ｕ２２＋）→…→第１０スロットの２段目（Ｕ２２−）→第３スロットの３段目（Ｕ２４＋）→…→第１０スロットの４段目（Ｕ２４−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３２ＵＥで終了する。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様に組み込まれる。
【０１０９】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【０１１０】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変えたので、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力電流を平均化できる。
【０１１１】
本発明の第１５実施例を図３４及び図３５に基づいて説明する。本実施例は第１４実施例の改良例である。本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変え、第１４実施例と同様に出力電流のバランスを調整している。また、本実施例では、同相の相巻線同士の電気的な位相の中心がずれるように、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれを構成する巻線導体３４の配置構成を変更している。
【０１１２】
ここで、Ｕ１相巻線３１Ｕ、Ｕ２相巻線３２Ｕを例に挙げ、それぞれを構成する巻線導体３４のスロット２ｃ内における配置位置を説明する。まず、Ｕ１相巻線３１Ｕの＋相側ではＵ１１＋が第１スロットの２段目に配置されている。第２スロットの１段目，２段目にはＵ１２＋，Ｕ１３＋が配置されされている。第４スロットの３段目，４段目にはＵ１４＋，Ｕ１５＋が配置されている。Ｕ２相巻線３２Ｕの＋相側ではＵ２１＋，Ｕ２１＋が第３スロットの１段目，２段目に配置されている。第４スロットの３段目，４段目にはＵ２３＋，Ｕ２４＋が配置され、第５スロットの４段目にはＵ２５＋が配置されている。このように、Ｕ相巻線の＋相側においては、Ｕ１４＋，Ｕ１５＋の配置とＵ２１＋，Ｕ２２＋の配置が入れ替っている。
【０１１３】
一方、Ｕ１相巻線３１Ｕの−相側ではＵ１１−，Ｕ１２−が第９スロットの１段目，２段目に配置されている。第１０スロットの１段目にはＵ１３−が配置され、第１０スロットの３段目にはＵ１５−が配置されている。第１１スロットの４段目にはＵ１４−が配置されれている。Ｕ２相巻線３２Ｕの−相側では第１０スロットの２段目にＵ２１−が配置されている。第１１スロットの１段目，３段目にはＵ２２−，Ｕ２４−が配置されている。第１２スロットの３段目，４段目にはＵ２５−，Ｕ２３−が配置されている。このように、Ｕ相巻線の−相側においては、Ｕ１４−，Ｕ１５−の配置とＵ２１−，Ｕ２２−の配置が入れ替っている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の配置構成になる。
【０１１４】
図３５に示すように、Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布は＋相側では初め１段上がり、次いで２段上がり、最後に２段上がる。−相側では初め２段下がり、次いで２段下がり、最後に１段下がる。一方、Ｕ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側では初め２段上がり、次いで２段上がり、最後に１段上がる。−相側では初め１段下がり、次いで２段下がり、最後に２段下がる。Ｕ１相巻線３１Ｕの起磁力分布とＵ２相巻線３２Ｕの起磁力分布は＋相側ではスロット２個分ずれ、−相側ではスロット１個分ずれている。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様の起磁力分布になる。
【０１１５】
次に、固定子巻線３のスロット２ｃへの組み込み方を図３４に基づいて説明する。図３４は、Ｕ１相巻線３１Ｕ，Ｕ２相巻線３２Ｕのスロット２ｃへの組み込み方を示す。図上段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのスロット開口側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。図下段の固定子鉄心２は、スロット２ｃのコアバック２ａ側の２段に組み込まれる巻線を示すためのものである。また、図中実線は右回りの巻線、点線は左回りの巻線を示す。
【０１１６】
まず、Ｕ１相巻線３１Ｕは、巻始め３１ＵＳから始まり、第１スロットの２段目（Ｕ１１＋）→第９スロットの１段目（Ｕ１１−）→…→第２スロットの２段目（Ｕ１３＋）→第１０スロットの１段目（Ｕ１３−）→…→第３スロットの４段目（Ｕ１５＋）→第１０スロットの３段目（Ｕ１５−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３６を介して組み込み方向が反転され、第３スロットの３段目（Ｕ１４＋）→…→第１１スロットの４段目（Ｕ１４−）→第２スロットの１段目（Ｕ１２＋）→…→第９スロットの２段目（Ｕ１２−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３１ＵＥで終了する。
【０１１７】
次に、Ｕ２相巻線３２Ｕは、巻始め３２ＵＳから始まり、第５スロットの４段目（Ｕ２５＋）→第１２スロットの３段目（Ｕ２５−）→…→第４スロットの４段目（Ｕ２４＋）→第１１スロットの３段目（Ｕ２４−）→…→第３スロットの２段目（Ｕ２２＋）→第１１スロットの１段目（Ｕ２２−）→…というように順次に組み込まれ、接続線３５を介して組み込み方向が反転され、第３スロットの１段目（Ｕ２１＋）→…→第１０スロットの２段目（Ｕ２１−）→第４スロットの３段目（Ｕ２３＋）→…→第１２スロットの４段目（Ｕ２３−）というように順次に組み込まれ、巻終わり（中性点）３２ＵＥで終了する。Ｖ相巻線及びＷ相巻線もＵ相巻線と同様に組み込まれる。
【０１１８】
本実施例では、回転子４の磁極に対応するように複数のスロット２ｃに跨って配置された各相巻線の巻線導体３４を、隣接する複数のスロット２ｃに渡って配置したので、前例と同様に、固定子巻線３の起磁力分布を滑らかでき、起磁力分布に含まれる高調波成分を低減できる。従って、本実施例では、磁気騒音を低減できる。
【０１１９】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１を構成する巻線導体３４の１部と第２の３相巻線３２を構成する巻線導体３４の１部のスロット２ｃ内における配置位置を変えたので、第１の３相巻線３１及び第２の３相巻線３２のそれぞれの出力電流を平均化できる。
【０１２０】
また、本実施例では、第１の３相巻線３１と第２の３相巻線３２の同相の相巻線同士の電気的な位相をずらしたので、前例と同様に、整流リップル（電流リップル）の振幅（時間的変動）を小さくできる。従って、本実施例では、さらに磁気騒音を低減できる。
【０１２１】
【発明の効果】
以上本発明では、固定子巻線の起磁力分布を滑らかにできる。また、本発明では、回転子の磁極の極数と固定子鉄心のスロットの個数から決定されるトルクリップルの次数を増加できる。従って、本発明では、磁気騒音を低減できる車両用交流発電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線のスロット組み込み順序を示す結線図。
【図３】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図４】本発明の第１実施例である車両用交流発電機の全体構成を示す断面図。
【図５】回転子の磁極１極当たりの１相分の巻線の本数を４，５，６とした場合における、車両用交流発電機の回転数に対する車両交流発電機の発電電流の変化を示す特性図である。
【図６】回転子の磁極の極数と固定子のスロットの個数から決定されるトルクリップルの次数（最小公倍数）と、回転子の磁極の極数、固定子のスロットの個数及び固定子巻線の相数によって決定される毎極毎相スロット数との関係を示す図。
【図７】本発明の第２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図８】本発明の第２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図９】本発明の第３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１０】本発明の第３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１１】本発明の第４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１２】本発明の第４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１３】車両用交流発電機の回転数に対する車両交流発電機の騒音レベルの変化を示す特性図であり、第２実施例における騒音レベルと第４実施例における騒音レベルの比較を示す。
【図１４】本発明の第５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１５】本発明の第５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１６】本発明の第６実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１７】本発明の第６実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図１８】本発明の第７実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図１９】本発明の第７実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２０】本発明の第８実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２１】本発明の第８実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２２】本発明の第９実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２３】本発明の第９実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２４】本発明の第１０実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２５】本発明の第１０実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２６】本発明の第１１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２７】本発明の第１１実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図２８】本発明の第１２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図２９】本発明の第１２実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図３０】本発明の第１３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図３１】本発明の第１３実施例である車両用交流発電機の固定子巻線の回路構成を示す回路図。
【図３２】本発明の第１４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線のスロット組み込み順序を示す結線図。
【図３３】本発明の第１４実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【図３４】本発明の第１５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線のスロット組み込み順序を示す結線図。
【図３５】本発明の第１５実施例である車両用交流発電機の固定子巻線における巻線導体の配置と、固定子巻線の起磁力分布特性を示す図。
【符号の説明】
１…固定子、２…固定子鉄心、２ｃ…スロット、３…固定子巻線、４…回転子、３１…第１の３相巻線、３２…第２の３相巻線、３３…第３の３相巻線、３４…巻線導体、３１Ｕ…Ｕ１相巻線、３１Ｖ…Ｖ１相巻線、３１Ｗ…Ｗ１相巻線、３２Ｕ…Ｕ２相巻線、３２Ｖ…Ｖ２相巻線、３２Ｗ…Ｗ２相巻線、３３Ｕ…Ｕ３相巻線、３３Ｖ…Ｖ３相巻線、３３Ｗ…Ｗ３相巻線、１００…車両用交流発電機。
Claims (21)
- 複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、前記複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、
回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、前記固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、
隣接する３つの前記スロットに渡って配置されると共に、前記複数の磁極に対応するように複数の前記スロットを跨いで配置された複数の前記導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、
該相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、
該多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、
該多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成され、
前記相巻線は、前記磁極の１極当たり５本の前記導体で構成されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、前記複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、
回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、前記固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、
隣接する３つの前記スロットに渡って配置されると共に、前記複数の磁極に対応するように複数の前記スロットを跨いで配置された複数の前記導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、
該相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、
該多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、
該多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成され、
前記磁極の極数が１２、前記スロットの個数が９０、前記固定子巻線の相数が３であることを特徴とする車両用交流発電機。 - 複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、前記複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、
回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、前記固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、
隣接する３つの前記スロットに渡って配置されると共に、前記複数の磁極に対応するように複数の前記スロットを跨いで配置された複数の前記導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、
該相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、
該多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、
該多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成され、
前記磁極の極数が１６、前記スロットの個数が１２０、前記固定子巻線の相数が３であることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線は、同相の前記相巻線同士が電気的に接続されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項３に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線における同相の前記相巻線同士は電気的な位相がずれていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線は電気的に独立して構成されていることを特徴とする車両交流発電機。 - 請求項５に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線における同相の前記相巻線同士は電気的な位相がずれていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項５に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線は、それぞれから出力される電力値が異なることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項７に記載の車両用交流発電機において、
前記相巻線を構成する前記導体の個数が前記複数の多相巻線のそれぞれで異なることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項５に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線のそれぞれを構成する前記導体の１部は、前記スロットにおける配置位置が、他の前記多相巻線を構成する前記導体の１部と入れ替っていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項９に記載の車両用交流発電機において、複数の多相巻線のそれぞれを構成する前記導体は、同相の前記相巻線同士の電気的な位相の中心がずれるように配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
- 複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、前記複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、
回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、前記固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、
前記固定子巻線の相数，前記スロットの個数及び前記磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数が２.５になるように複数の前記スロットに配置された複数の前記導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、
該相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、
該多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、
該多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成され、
前記磁極の極数が１２、前記スロットの個数が９０、前記固定子巻線の相数が３であることを特徴とする車両用交流発電機。 - 複数のスロットが形成された固定子鉄心を有すると共に、前記複数のスロットのそれぞれに収納された複数の導体で固定子巻線が構成された固定子と、
回転方向に極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有すると共に、前記固定子に空隙を介して設けられた回転子とを有し、
前記固定子巻線の相数，前記スロットの個数及び前記磁極の極数から決定される毎極毎相スロット数が２.５になるように複数の前記スロットに配置された複数の前記導体が電気的に接続されて１相分の相巻線が構成され、
該相巻線がいくつか構成されて１つの多相巻線が構成され、
該多相巻線の巻数はそれぞれ同一の巻数を有しており、
該多相巻線を互いに電気的に並列接続して構成され、
前記磁極の極数が１６、前記スロットの個数が１２０、前記固定子巻線の相数が３であることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１２又は１３に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線は、同相の前記相巻線同士が電気的に接続されていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１２に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線における同相の前記相巻線同士は電気的な位相がずれていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１２又は１３に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線は電気的に独立して構成されていることを特徴とする車両交流発電機。 - 請求項１４に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線における同相の前記相巻線同士は電気的な位相がずれていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１２又は１３に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線は、それぞれから出力される電力値が異なることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１６に記載の車両用交流発電機において、
前記相巻線を構成する前記導体の個数が前記複数の多相巻線のそれぞれで異なることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１２又は１３に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線のそれぞれを構成する前記導体の１部は、前記スロットにおける配置位置が、他の前記多相巻線を構成する前記導体の１部と入れ替っていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 請求項１８に記載の車両用交流発電機において、
前記複数の多相巻線のそれぞれを構成する前記導体は、同相の前記相巻線同士の電気的な位相の中心がずれるように配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
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