JPH0426345A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は車両用交流発電機に関する。

し従来の技術］ 車両用交流発電機としては、多相の巻線を有する固定子
の内側に界磁巻線を有する回転子が配されたものがある
。

この場合、界磁巻線によって形成される磁極の数を多く
するために爪状を呈する複数組の磁極が回転子の外周に
設けられ、また、固定子には、複数のスロット（漬）が
巻線の相数および回転子の磁極数に応じてｌ相１極当た
りｌの割合で形成され、上述の巻線はこれらの溝内に配
され、各溝間は、歯状鉄心となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記の爪状を呈する磁極を備えた車両用交流発
電機では、スロットが１相１極当たり１の割合で形成さ
れているため、回転子の各磁極１０１．１０２と固定子
の歯状鉄心１０３とが、第８図に示すような相対位置に
なるときに、各磁極１０１．１０２ＩＷＩに形成される
磁束が歯状鉄心１０３に漏れる時間がある。

この磁束の漏れは、有効磁束を減少さぜるばがりでなく
、磁束の脈動を発生させるため、発生電圧の変動および
出力波形を乱すことになり、直流に整流した場合にリッ
プルの原因ともなる。

こうしたリップルは、近年、各種の電装品の電子化、Ｉ
Ｃ化が図られた車両用電源においては、さらに低減が望
まれ、リップル等のノイズ、電圧変動の少ない高品質な
直流電源が求められている。

本発明は、車両用交流発電機における漏れ磁束を低減さ
せることにより、直流に整流した場合のリップルの減少
を図ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、略円筒状を呈し内周に軸方向の複数の溝が形
成され、該複数の溝に多相の固定子巻線を配し前記複数
の溝間が複数の歯状鉄心とされた固定子と、界磁巻線を
有し前記固定子の内側に回転自在に配されるとともに、
前記複数の歯状鉄心に対向する複数の爪状の磁極が外周
に備えられた回転子とからなる車両用交流発電機におい
て、前記複数の歯状鉄心には前記軸方向の溝部がそれぞ
れ形成され、該溝部および前記溝によって形成された前
記歯状鉄心の数が、前記固定子巻線の相数および前記磁
極の極数について１相１極当たり２とされたことを技術
的手段とする。

［作用および発明の効果］ 本発明では、溝間に形成された歯状鉄心がさらに分割さ
れて溝部が形成されていて、歯状鉄心の数が、固定子巻
線の相数および磁極の極数について１相１極当たり２で
設けられているため、回転子の隣合う各磁極問に形成さ
れる磁束が、同一の歯状鉄心を介して形成されることが
少なくなり、歯状鉄心に磁束が漏れる時間が短くなる。

従って、漏れ磁束によって生じる固定子巻線に対する有
効磁束の減少量が少なくなり、磁束の脈動が発生し難く
なる。このため、発生電圧の変動および出力波形を乱す
ことが少なくなり、直流に整流した場合に安定した電圧
が得られる。

［実施例］ 次に本発明の車両用交流発電機を実施例に基づいて説明
する。

第１図は、本実施例のオルタネータ１を示すもので、フ
レーム２の内側には、軸受け３．４によってフレーム２
に回転自在に支持されたロータ（回転子）１０が配され
、その外側には、ロータ１０を取り囲むようにして配さ
れた略円筒状のステータ（固定子）２０が設けられてい
る。

ロータ１０は、第２図にも示すとおり、図示しないベル
トを介してエンジンによって回転駆動される回転軸１１
が嵌合されたロータコア１２．１３に界磁コイルとして
のロータコイル１４が巻かれ、ロータコア１２．１３の
外周には、ロータコア１２．１３にそれぞれ一体に形成
された爪状の磁極１２ａ、１３ａが各ロータコア１２．
１３に６個ずつ備えられ、ロータ１０の外周に交互に配
されている。

一方、ステータ２０は、第３図に示すとおり、スロット
（溝）２１−２６に相当する部分を打ち抜いた板状コア
を折り曲げて重ね巻きして略円筒形状にしたステータコ
ア２０ａに、各スロット２１〜２６間に、歯状鉄心２１
ａ〜２６ａを形成し、各スロット２１〜２６に、ステー
タコイル３０を配したものである。

本実施例では、ロータ１０の１２個の磁極に対して、２
組の三相交流が得られるようにするために、ステータコ
ア２０ａには、それぞれ７２個のスロットおよび歯状鉄
心が形成され、ここでは、第゛４図に示すとおり、ステ
ータコイル３０として、スロット２１．２３．２５には
、三相の主コイル３１．３２．３３が、またスロット２
２．２４．２６には、三相の従属コイル３４．３５．３
６がそれぞれ電気角で６０°の位相差を与えられて配さ
れ、また各従属コイル３４．３５．３６は、各主コイル
３１．３２．３３に対して、電気角で３０゛の位相差が
与えられている。

ステータコア２０ａをロータ１０に対して透視した場合
に、例えば、ロータ１０の各磁極１２ａ、１３′ａに対
する歯状鉄心２１ａの相対位置が、第５図に示すとおり
、最大重なり合った場合でも、歯状鉄心２１ａと各磁極
１２ａ、１３ａとの重なり部分が非常に小さくなる。

このため、このとき、歯状鉄心２１ａを介して形成され
る磁極１．２ａ＝１３ａ間の磁束は非常に小さくなり、
漏れ磁束を抑えることができる。

この結果、各主コイル３１〜３３と鎖交する磁束の乱れ
を抑えることができる。

こうした漏れ磁束は、他の各歯状鉄心２２ａ〜２６ａに
ついても同様に小さくなるため、従属コイル３４〜３６
についても鎖交する磁束の乱れを抑えることができる。

以上の構成からなる本実施例のオルタネータ１では、各
ステータコイル３０は、第６図に示すとおり、主コイル
３１〜３３および従属コイル３４〜３６毎にそれぞれＹ
結線されて６個のダイオードからなるレフティファイヤ
５．６によって三相全波整流され、その出力は車両用バ
ッテリ７および車両負荷８へ供給されるとともに、車両
用バッテリ７の端子電圧に応じてロータコイル１４の通
電制御を行って車両用バッテリ７の端子電圧を一定にす
る電圧調整装置９に与えられる。

以上の構成からなるオルタネータ１は、エンジンの起動
に伴ってロータ１０が駆動されると、車両負荷８に応じ
た電力が発電される。

このとき、ステータコイル３０の主コイル３１〜３３と
従属コイル３４〜３６の出力電圧波形は、第７図の実線
Ａおよび破線Ｂに示すとおり現れ、ここでは、従属コイ
ル３４〜３６は主コイル３１〜３３に対して電気角で３
０°の位相差が与えられているため、レフティファイヤ
５．６によってそれぞれ三相全波整流された合成電圧■
の波形は、実線Ｃに示すとおり現れ、主コイル３１〜３
３および従属コイル３４〜３６によるこの合成電圧波形
は、破線りに示す主コイル３１〜３３のみを整流した場
合の単独電圧波形と比較して、最大電圧値と最小電圧値
との差が小さくなる。

ここで、合成電圧■の最大値Ｖ　ＩａＸと最小値■ｓｉ
ｎとの差Ｖｅｑ　（＝Ｖｓａｘ　−Ｖｓｉｎ　）は、Ｖ
ｅｑ＝Ｅ（ｓｉｎ（２π／３）　−５ｉｎ（−２ｒ／３
））−Ｅ（ｓｉｎｈｒ／　１２＋　２ｒ／３）　−５ｉ
ｎ（π／１２−２ｘ／３））＝Ｅ　（Ｊ３−１．６７３
　） ＝０．０５９　　Ｅ （ただしＥはステータコイル３０に発生する正弦波の最
大値） また、合成電圧■の平均値は、 ｎ（θ−２π／３）） ＝Ｌ７１２　　Ｅ ここでリップル率ｖｅｑ、’ｖを求めると、Ｖｅｑ／Ｖ
−０，０３４ となる。

これに対し、破線りに示したように、従来の一相１極当
たり１のスロットが設けられ、従属コイルを備えない車
両用交流発電機においては、１組の三相コイルのみがス
テータコイルとして設けられていて、合成電圧Ｖの最大
値ｖ　ｌａＸと最小値■１ｎとの差ｖｅｑ　（＝ｖｌａ
Ｘ　−ｖａｉｎ　）は、ｖｅｑ＝Ｅ　ｆ（ｓｉｎ　２ｙ
ｒ／３）　−５ｉｎ（−２ｒ／３）　）　−Ｅｆｓｉｎ
ｆｙｒ／６＋　２π／３）　−５ｉｎ（π／６−２π／
３））＝Ｅ　Ｃｌ３−３／２　　） ＝０．２３２　　Ｅ （ただしＥはステータコイル３０に発生する正弦波の最
大値） であり、その合成電圧■の平均値Ｖは、ｎ（θ−２π／
３）） ＝６／π・Ｊ３／２　・Ｅ １．６５４　　Ｅ ここでリップル率ｖｅｑ／ｖを求めると、ｖｅｑ／マー
０１４ となる。

従って、本実施例によると、リップル率は、従来のもの
と比較して、大幅に低減することができる。

以上のとおり、本発明では、ステータコアの歯状鉄心の
数が、ステータコイルの相数およびロータの磁極の極数
について、１相１極当たり２設けられているため、歯状
鉄心による漏れ磁束が減少し、各ステータコイルに対す
る磁束の乱れが少なくなる。

この結果、整流された出力電圧のリップルが、低減され
、電圧変動の少ない高品質な直流電源とすることができ
る。

本実施例では三相交流発電機を示したが、五和、上相に
も適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すオルタネータの断面図、
第２図は本実施例のロータを示す斜視図、第３図は本実
施例のステータコアを示す側面展開図、第４図はステー
タを説明するための概略図、第５図はステータと磁極と
の関係を説明するための平面展開図、第６図は本実施例
のオルタネータを用いた車両の電源回路を示す回路図、
第７図は本実施例のオルタネータの出力電圧波形を示す
波形図、第８図は従来のステータと磁極との関係を説明
するための平面展開図である。 図中、１・・・オルタネータ（車両用交流発電機）、１
０・・・ロータ（回転子）、１２ａ、１３ａ・・・磁極
（爪状の磁極）、１４・・・ロータコイル、２０・・・
ステータ（固定子）、２１．２３．２５・・・スロ・７
ト（複数の溝）、２２．２４．２６・・・スロット（複
数の溝部）、２１ａ〜２６ａ・・・歯状鉄心、３１〜３
３・・・主コイル（多相の固定子巻線）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）略円筒状を呈し内周に軸方向の複数の溝が形成され
   、該複数の溝に多相の固定子巻線を配し前記複数の溝間
   が複数の歯状鉄心とされた固定子と、 界磁巻線を有し前記固定子の内側に回転自在に配される
   とともに、前記複数の歯状鉄心に対向する複数の爪状の
   磁極が外周に備えられた回転子とからなる車両用交流発
   電機において、 前記複数の歯状鉄心には前記軸方向の溝部がそれぞれ形
   成され、該溝部および前記溝によつて形成された前記歯
   状鉄心の数が、前記固定子巻線の相数および前記磁極の
   極数について１相１極当たり２とされたことを特徴とす
   る車両用交流発電機。