JPH1127914A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、騒音を低減した車両用交流発
電機を提供することにある。 【解決手段】固定子３０は、複数の固定子磁極３２を有
するとともに、固定子磁極３２に対して１つの固定子巻
線３４が巻装されている。回転子１０は、固定子磁極３
２に対向して配置された爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙを有す
る。ここで、爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁極数Ｋと
の比率を、Ｔ：Ｋ＝６ｎ±２：６ｎ（ｎは２以上の整
数）とし、例えば、爪形磁極の爪磁極数Ｔを１４極と
し、固定子磁極数Ｋを１２極としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用交流発電機
に係り、特に、自動車用発電装置として用いるに好適な
車両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用交流発電機に用いられる回転子
としては、一般に、シャフト上に界磁コイルを巻回し、
その両側に爪形磁極を配置した構成の爪形磁極回転子が
用いられている。また、固定子としては、１つの固定子
磁極に１つの固定子巻線が巻装されている集中巻の固定
子が用いられている。ここで、回転子磁極数と固定子磁
極数の比は、例えば、特開平５−１４６１２５号公報に
記載されているように、２：３となっており、回転子磁
極数が１２極であるならば、固定子磁極数が１８極とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自動車用交流発電機
は、常にエンジンによりプーリを介して回転しているた
め、磁極部で発生する電磁音が大きいと、運転者に不快
な影響を与えることになる。特に、最近の自動車では、
静粛性が要求されており、そのために、アイドル回転数
を低下させるなど種々の試みがなされている。このよう
に他の要素が静かになればなるほど、自動車用交流発電
機から発生する電磁音による騒音が、運転者にとって耳
障りなものとなるという問題が顕在化することになる。
また、騒音は、アイドル回転時のみならず、高速走行時
にも問題となる。

【０００４】本発明の目的は、騒音を低減した車両用交
流発電機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数の固
定子磁極を有するとともに、固定子磁極に対して１つの
固定子巻線が巻装された固定子と、この固定子の内周側
に回転可能に保持されるとともに、上記固定子磁極に対
向して配置された爪形磁極を有する回転子とを有する車
両用交流発電機において、上記爪形磁極の爪磁極数Ｔと
固定子磁極数Ｋとの比率を、Ｔ：Ｋ＝６ｎ±２：６ｎ
（ｎは２以上の整数）としたものである。かかる構成に
より、発生する電磁騒音の発生次数を高次として、騒音
を低減し得るものとなる。

【０００６】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記爪形磁極の爪磁極数Ｔを１４極とし、固定子磁極数
Ｋを１２極としたものである。かかる構成により、爪形
磁極の爪磁極数Ｔを現行の１２極よりも高い１４極とす
ることにより、低回転での発電を可能にすると共に、固
定子磁極数Ｋを偶数の１２極とすることで、回転子と固
定子磁極間で発生する磁気吸引力をバランスさせること
ができ、磁気騒音を低減することが可能になる。また、
固定子磁極数Ｋを現行の１／３とできるため、固定子巻
線製作時の作業性を向上し得るものとなる。

【０００７】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記爪形磁極の爪磁極数Ｔを１６極とし、固定子磁極数
Ｋを１８極としたものである。かかる構成により、爪形
磁極の爪磁極数Ｔを現行の１２極よりも高い１６極とす
ることにより、低回転での発電を可能にすると共に、固
定子磁極数Ｋを偶数の１８極とすることで、回転子と固
定子磁極間で発生する磁気吸引力をバランスさせること
ができ、磁気騒音を低減することが可能になる。また、
固定子磁極数Ｋを現行の１／２とできるため、固定子巻
線製作時の作業性を向上し得るものとなる。

【０００８】（４）上記目的を達成するために、本発明
は、複数の固定子磁極を有するとともに、固定子磁極に
対して１つの固定子巻線が巻装された固定子と、この固
定子の内周側に回転可能に保持されるとともに、上記固
定子磁極に対向して配置された爪形磁極を有する回転子
とを有する車両用交流発電機において、上記爪形磁極の
爪磁極数Ｔと固定子磁極数Ｋとの比率を、Ｔ：Ｋ＝３ｍ
＋１：３ｍ（ｍは３以上の奇数）としたものである。か
かる構成により、発生する電磁騒音の発生次数を高次と
して、騒音を低減し得るものとなる。

【０００９】（５）上記（４）において、好ましくは、
上記爪形磁極の爪磁極数Ｔを１６極とし、固定子磁極数
Ｋを１５極としたものである。かかる構成により、爪形
磁極の爪磁極数Ｔを現行よりも大きな１６極とすること
により、アイドル回転数がさらに低くても発電可能とな
り、さらに、固定子磁極数Ｋを奇数の１５極とすること
により、発生する電磁騒音の発生次数をさらに高次とし
て、騒音を低減し得るものとなる。

【００１０】（６）上記（１）若しくは（４）におい
て、好ましくは、さらに、上記爪形磁極の爪磁極間に配
置された永久磁石を備えるようにしたものである。かか
る構成により、爪形磁極の爪磁極数Ｔが多い場合にも、
漏れ磁束の影響を低減して、発電性能を維持しつつ、発
生する電磁騒音の発生次数を高次として、騒音を低減し
得るものとなる。

【００１１】（７）上記（１）若しくは（４）におい
て、好ましくは、さらに、上記固定子磁極端部の凸部を
省略した平行磁極とするとともに、上記固定子巻線は、
型巻きで作成したものを挿入した固定子巻線としたもの
である。かかる構成により、固定子巻線の組立作業の作
業性を向上し得るものとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の一実施形態による自動車用交流発電機について説明
する。最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態によ
る自動車用交流発電機の全体構成について説明する。図
１は、本発明の一実施形態による自動車用交流発電機の
縦断面図である。

【００１３】回転子１０は、一対の向かい合う爪形磁極
１２Ｘ，１２Ｙと、その中心部にヨーク１４に一方向に
連続的に巻装される界磁巻線１６とで構成されている。
更に、回転子１０は、その端面に冷却ファン４０Ｘ，４
０Ｙが固定配置されている。爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙ及
びヨーク１４の材料としては、例えば、磁性材料の軟鉄
が用いられている。界磁巻線１６の材料としては、例え
ば、抵抗値の低い銅が用いられる。

【００１４】回転子１０の中心部には、シャフト２０が
圧入により、固定される。シャフト２０は、ボールベア
リング２２Ｘ，２２Ｙによって、エンドブラケット２４
Ｘ，２４Ｙに回転自在に支承されている。シャフト２０
の一端側には、エンジンからの回転力を受けるためのプ
ーリ２６が固定配置されている。また、シャフト２０の
他端側には、界磁巻線１６に電力を供給するためにスリ
ップリング２８Ａ，２８Ｂが固定配置されている。スリ
ップリング２８Ａ，２８Ｂの外周面には、ブラシ２９
Ａ，２９Ｂが接触配置されている。

【００１５】また、固定子３０は、固定子磁極３２と、
固定子巻線３４とで構成される。固定子磁極３２の１つ
の固定子磁極には、固定子巻線３４の１つのコイルが集
中的に巻装されており、集中巻を構成している。固定子
３０は、エンドブラケット２４Ｘと、エンドブラケット
２４Ｙの間に固定配置されている。冷却ファン４０Ｘ，
４０Ｙは、固定子３０に配置される固定子巻線３４を冷
却するものである。固定子磁極３２の材質としては、例
えば、けい素鋼板や低炭素鋼（ＳＰＣＣ材）が用いられ
る。固定子巻線３４の材質としては、例えば、銅が用い
られる。

【００１６】次に、本実施形態による自動車用交流発電
機の動作について説明する。エンジンの回転軸と発電機
のシャフト２０に取り付けられたプーリ２６は、ベルト
により接続される。よって、エンジン回転数とプーリ比
とによって、回転子１０の回転が決定される。回転子１
０のヨーク１４に巻装される界磁巻線１６に、ブラシ２
９Ａ，２９Ｂ及びスリップリング２８Ａ，２８Ｂを介し
て直流電流が流れると、軸方向に一方向磁束が発生す
る。その結果、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの片側にはＮ極
が形成され、その反対側にはＳ極が形成される。従っ
て、固定子３０からみると、Ｎ極とＳ極が交互に配置さ
れたものとなっている。

【００１７】また、この爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙによっ
て発生する磁界の強さは、先に説明した界磁巻線１６を
流れる電流の電流値に比例する。また、固定子磁極（テ
ィース）３２には、固定子巻線３４が配置され、３相結
線されている。１つのコイルは１つの磁極に集中的に巻
装され、磁極を形成している。また、固定子巻線３４の
３相の出力端は、図示しないダイオードにより全波整流
され、直流電圧が発生できるように構成されている。発
生した直流電圧は、バッテリに供給され、バッテリを充
電するものである。前述した界磁電流制御は、レギュレ
ータと呼ばれるＩＣにより行われるものであり、ダイオ
ードの出力電圧を検出して一定電圧となるように界磁電
流を制御するものである。

【００１８】次に、図２〜図５を用いて、本実施形態に
よる自動車用交流発電機における爪形磁極と固定子磁極
の関係について説明する。図２〜図５は、本発明の一実
施形態による自動車用交流発電機の爪形磁極と固定子磁
極の関係を説明する図であり、図１のＡ−Ａ‘断面であ
る。

【００１９】本実施形態においては、磁気音による騒音
の発生するために、爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁極
の磁極数Ｋの関係が、所定の関係となるようにしてい
る。即ち、磁気的な振動の発生する次数Ｎは、爪形磁極
の爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの最小公倍数によ
って決定される。電磁騒音の発生する次数は、磁気的な
振動の発生する次数Ｎに依存するものであるため、磁気
的な振動の発生する次数Ｎが高次になると、騒音のレベ
ルそのものは低減することになる。そこで、爪形磁極の
爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの最小公倍数が大き
くなるように、爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁
極数Ｋが所定の関係となるようにしている。

【００２０】しかしながら、単に、爪形磁極の爪磁極数
Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの最小公倍数が大きくなるよ
うな組合せを選択した場合には、製造が複雑になった
り、固定子と回転子の対向する磁極間の吸引力のバラン
スが悪くなり、かえって騒音が大きくなる場合もある。
そこで、以上のような点を考慮した上で、総合的に、爪
形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋが所定の関
係となるようにしているものである。

【００２１】最初に、図２を用いて、本実施形態による
自動車用交流発電機の第１の構成例について説明する。
図２において、シャフト２０に固定された回転子１０
は、中心部にヨーク１４に一方向に連続的に巻装される
界磁巻線１６と、ヨーク１４及び界磁巻線１６を挟み込
んで対向する一対の爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙとで構成さ
れている。爪形磁極１２Ｘは、Ｎ極を構成する７個の爪
形磁極１２Ｘ１，１２Ｘ２，…，１２Ｘ７から構成され
ている。また、爪形磁極１２Ｙは、Ｓ極を構成する７個
の爪形磁極１２Ｙ１，１２Ｙ２，…，１２Ｙ７から構成
されている。即ち、本例では、回転子１０には爪形磁極
１２Ｘ，１２Ｙが前面側にＳ極が７個、背面側にＮ極が
７個配置されており、爪形磁極の爪磁極数Ｔは１４極で
ある。

【００２２】また、回転子１０の外周に配置される固定
子３０は、固定子磁極３２と固定子巻線３４とで構成さ
れている。固定子磁極３２は、１２個の固定子磁極３２
−１，３２−２，…，３２−１２から構成されている。
固定子磁極３２の１つの固定子磁極には、固定子巻線３
４の１つのコイルが集中的に巻装されており、固定子磁
極３２及び固定子巻線３４は、同数の１２個で構成され
ており、固定子３０の磁極数Ｋは１２となっている。こ
の場合、固定子磁極の極性は、図示したように、３相
（ｕ×２，ｕ−×２，ｖ×２，ｖ−×２，ｗ×２，ｗ−
×２）結線されている。結線方法は、Ｙ結線及び△結線
のどちらでもよく、３相の位相差ができればどのような
結線でも良いものである。

【００２３】次に、図３を用いて、本実施形態による自
動車用交流発電機の第２の構成例について説明する。図
３において、シャフト２０に固定された回転子１０Ａ
は、中心部にヨーク１４に一方向に連続的に巻装される
界磁巻線１６と、ヨーク１４及び界磁巻線１６を挟み込
んで対向する一対の爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙとで構成さ
れているが、その極数が異なっている。爪形磁極１２Ｘ
は、Ｎ極を構成する８個の爪形磁極１２Ｘ１，１２Ｘ
２，…，１２Ｘ８から構成されている。また、爪形磁極
１２Ｙは、Ｓ極を構成する８個の爪形磁極１２Ｙ１，１
２Ｙ２，…，１２Ｙ８から構成されている。即ち、本例
では、回転子１０Ａには爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙが前面
側にＳ極が８個、背面側にＮ極が８個配置されており、
爪形磁極の爪磁極数Ｔは１６極である。

【００２４】また、回転子１０Ａの外周に配置される固
定子３０Ａは、固定子磁極３２Ａと固定子巻線３４Ａと
で構成されているが、図２に示した例とはその極数が異
なっている。固定子磁極３２Ａは、１８個の固定子磁極
３２−１，３２−２，…，３２−１８から構成されてい
る。固定子磁極３２Ａの１つの固定子磁極には、固定子
巻線３４Ａの１つのコイルが集中的に巻装されており、
固定子磁極３２Ａ及び固定子巻線３４Ａは、同数の１８
個で構成されており、固定子３０Ａの磁極数Ｋは１８と
なっている。この場合、固定子磁極の極性は、図示した
ように、３相（ｕ×４，ｕ−×２，ｖ×４，ｖ−×２，
ｗ×４，ｗ−×２）結線されている。結線方法は、Ｙ結
線及び△結線のどちらでもよく、３相の位相差ができれ
ばどのような結線でも良いものである。

【００２５】図２及び図３に示した例における爪形磁極
の爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの関係をさらに拡
張して整理すると、以下の（表１）のようになる。

【００２６】

【表１】

【００２７】ここで、参考の欄に記した図２，図３は、
それぞれ、図２及び図３において説明した爪形磁極の爪
磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの組合せの例である。
次数Ｎは、磁気的な振動の発生する次数であり、爪形磁
極の爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの最小公倍数に
よって決定される。

【００２８】（表１）に示した爪形磁極の爪磁極数Ｔと
固定子磁極の磁極数Ｋとの関係を一般的に表すと、以下
の（１）式で表すことができる。

【００２９】Ｔ：Ｋ＝６ｎ±２：６ｎ …（１） ここで、ｎは、２以上の整数である。

【００３０】表１に示した例においては、磁気的な振動
の発生する次数Ｎは、少なくとも６０以上となってい
る。前述したように、従来の自動車用交流発電機におけ
る爪形磁極の爪磁極数Ｔを１２とし、固定子磁極の磁極
数Ｋを１８とした場合の最小公倍数は、３６であるた
め、３６次成分の磁気振動が発生している。それに対し
て、本実施形態においては、電磁騒音の発生次数を３６
次よりも高次とすることで、発生する磁気吸引力による
電磁騒音の周波数を高周波側に移動させ、騒音レベルの
ピークを抑えることにより、騒音の低減を図ることがで
きる。例えば、図２に示したＴ：Ｋが１４：１２の場合
では、磁極の組み合わせによる最小公倍数が８４となる
ため、従来の３６次成分の騒音レベルの約半分になる。

【００３１】また、固定子磁極の磁極数Ｋは、偶数とし
ている。従って、固定子磁極の磁極数Ｋが奇数の場合に
比べて、固定子と回転子の対向する磁極間の吸引力のバ
ランスが良いため、さらに、磁気騒音を低減することが
できる。

【００３２】特に、爪形磁極の爪磁極数Ｔを１４とする
ことにより、爪形磁極の爪磁極数Ｔが現行の爪形磁極数
１２に比べて多いため、発電可能周波数が同じとすれ
ば、発電可能な回転数を下げることが可能となる。最
近、エンジンの低燃料消費率化を図るため、エンジンの
アイドル回転数を低下させる試みがなされている。エン
ジンのアイドル回転数は、通常は、６００ｒｐｍ程度で
あるが、これをさらに低下させた場合、自動車用交流発
電機の回転子の回転数も低下し、発電が不可能となる事
態も発生する。それに対して、爪形磁極の爪磁極数Ｔを
１４とすることにより、エンジンのアイドル回転数を約
５１０ｒｐｍまで低下させた場合にも発電が可能とな
る。さらに、爪形磁極の爪磁極数Ｔを１６とすることに
より、エンジンのアイドル回転数を約４５０ｒｐｍまで
低下させた場合にも発電が可能となる。

【００３３】また、固定子磁極の磁極数Ｋは、３６まで
としている。固定子磁極の磁極数Ｋを多くすると、固定
子磁極の互いに隣接する磁極間の距離も短く、また、コ
イル数も多くなるため、固定子磁極にコイルを巻回す作
業の作業性が低下することとなる。それに対して、本実
施形態においては、固定子磁極の磁極数Ｋは、１２〜３
６の範囲であるため、さほど作業性を悪くすることな
く、実現することが可能である。特に、固定子磁極の磁
極数Ｋが、１２〜１８の間であれば、現状の自動車用交
流発電機における固定子磁極の磁極数Ｋと同程度である
ため、容易に製作することが可能である。

【００３４】さらに、図４を用いて、本実施形態による
自動車用交流発電機の第３の構成例について説明する。
図４において、シャフト２０に固定された回転子１０Ｃ
は、図２の例と同様であり、中心部にヨーク１４に一方
向に連続的に巻装される界磁巻線１６と、ヨーク１４及
び界磁巻線１６を挟み込んで対向する一対の爪形磁極１
２Ｘ，１２Ｙとで構成されている。爪形磁極１２Ｘは、
図３に示した例と同様に、Ｎ極を構成する８個の爪形磁
極１２Ｘ１，１２Ｘ２，…，１２Ｘ８から構成されてい
る。また、爪形磁極１２Ｙは、Ｓ極を構成する８個の爪
形磁極１２Ｙ１，１２Ｙ２，…，１２Ｙ８から構成され
ている。即ち、本例では、固定子３０Ｃには爪形磁極１
２Ｘ，１２Ｙが前面側にＮ極が８個、背面側にＳ極が８
個配置されており、爪形磁極の爪磁極数Ｔは１６極であ
る。

【００３５】また、回転子１０Ｃの外周に配置される固
定子３０Ｃは、固定子磁極３２Ｃと固定子巻線３４Ｃと
で構成されている。固定子磁極３２Ｃは、図４に示した
例と同様に、１５個の固定子磁極３２−１，３２−２，
…，３２−１５から構成されている。固定子磁極３２Ｃ
の１つの固定子磁極には、固定子巻線３４Ｃの１つのコ
イルが集中的に巻装されており、固定子磁極３２Ｃ及び
固定子巻線３４Ｃは、同数の１５個で構成されており、
固定子３０Ｃの磁極数Ｋは１５となっている。この場
合、固定子磁極の極性は、図示したように、３相（ｕ×
３，ｕ−×２，ｖ×３，ｖ−×２，ｗ×３，ｗ−×２）
結線されている。結線方法は、Ｙ結線及び△結線のどち
らでもよく、３相の位相差ができればどのような結線で
も良いものである。

【００３６】ここで、図４に示した例における爪形磁極
の爪磁極数Ｔと固定子磁極の磁極数Ｋの関係をさらに拡
張して整理すると、以下の（表２）のようになる。

【００３７】

【表２】

【００３８】ここで、参考の欄に記した図４は、それぞ
れ、図４において説明した爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定
子磁極の磁極数Ｋの組合せの例である。次数Ｎは、磁気
的な振動の発生する次数であり、爪形磁極の爪磁極数Ｔ
と固定子磁極の磁極数Ｋの最小公倍数によって決定され
る。

【００３９】（表２）に示した爪形磁極の爪磁極数Ｔと
固定子磁極の磁極数Ｋとの関係を一般的に表すと、以下
の（２）式で表すことができる。

【００４０】Ｔ：Ｋ＝３ｍ＋１：３ｍ …（２） ここで、ｍは、３以上の奇数である。

【００４１】表２に示した例においては、磁気的な振動
の発生する次数Ｎは、少なくとも９０以上となってい
る。前述したように、従来の自動車用交流発電機におけ
る爪形磁極の爪磁極数Ｔを１２とし、固定子磁極の磁極
数Ｋを１８とした場合の最小公倍数は、３６であるた
め、３６次成分の磁気振動が発生している。それに対し
て、本実施形態においては、電磁騒音の発生次数を高次
とすることで、騒音レベルの低減を図ることができる。
例えば、図５に示したＴ：Ｋが１６：１５の場合では、
磁極の組み合わせによる最小公倍数が２４０となるた
め、従来の３６次成分の騒音レベルの約１／６になる。

【００４２】また、爪形磁極の爪磁極数Ｔを１２とし、
固定子磁極の磁極数Ｋを１８とした場合に比べて、巻線
係数を向上させることができ、従来の８７％から９４％
程度に巻線係数を向上させることができる。

【００４３】さらに、固定子磁極に巻回す固定子巻線
は、集中巻とすることにより、エンド部を短くすること
ができるため、銅損を小さくして、発電効率を向上する
ことができる。

【００４４】また、固定子磁極の磁極数Ｋは、偶数とし
ている。従って、固定子磁極の磁極数Ｋが奇数の場合に
比べて、固定子と回転子の対向する磁極間の吸引力のバ
ランスが良いため、さらに、磁気騒音を低減することが
できる。

【００４５】特に、爪形磁極の爪磁極数Ｔを１４とする
ことにより、従来び爪形磁極の爪磁極数Ｔが１２の場合
に比べて、発電可能な回転数を下げることが可能とな
る。最近、エンジンの低燃料消費率化を図るため、エン
ジンのアイドル回転数を低下させる試みがなされてい
る。エンジンのアイドル回転数は、通常は、６００ｒｐ
ｍ程度であるが、これをさらに低下させた場合、自動車
用交流発電機の回転子の回転数も低下し、発電が不可能
となる事態も発生する。それに対して、爪形磁極の爪磁
極数Ｔを１４とすることにより、エンジンのアイドル回
転数を約５１０ｒｐｍまで低下させた場合にも発電が可
能となる。さらに、爪形磁極の爪磁極数Ｔを１６とする
ことにより、エンジンのアイドル回転数を約４５０ｒｐ
ｍまで低下させた場合にも発電が可能となる。

【００４６】また、固定子磁極の磁極数Ｋは、３３まで
としている。固定子磁極の磁極数Ｋを多くすると、固定
子磁極の互いに隣接する磁極間の距離も短く、また、コ
イル数も多くなるため、固定子磁極にコイルを巻回す作
業の作業性が低下することとなる。それに対して、本実
施形態においては、固定子磁極の磁極数Ｋは、９〜３３
の範囲であるため、さほど作業性を悪くすることなく、
実現することが可能である。特に、固定子磁極の磁極数
Ｋが、１２〜１３６間であれば、現状の自動車用交流発
電機における固定子磁極の磁極数Ｋと同程度であるた
め、容易に製作することが可能である。

【００４７】さらに、固定子磁極の磁極数Ｋは、奇数と
している。これによって、爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定
子磁極の磁極数Ｋの最小公倍数を大きくすることがで
き、磁気的な振動の発生する次数を高くすることができ
るため、表１に示した爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁
極の磁極数Ｋの組合せに比べて発生する騒音レベルを低
減することができる。

【００４８】次に、図５を用いて、本発明の第２の実施
形態による自動車用交流発電機について説明する。本実
施形態による自動車用交流発電機の全体構成は、図１に
示したものと同様である。図５は、本発明の第２の実施
形態による自動車用交流発電機の爪形磁極と固定子磁極
の関係を説明する図であり、図１のＢ−Ｂ‘断面であ
る。

【００４９】本実施形態における爪形磁極の爪磁極数Ｔ
と固定子磁極の磁極数Ｋの関係は、（表１）に示した組
合せの中で、爪形磁極の爪磁極数Ｔが２０であり、固定
子磁極の磁極数Ｋが１８のものである。爪形磁極の爪磁
極数Ｔが増えると、爪磁極間の距離が狭まり、爪間の漏
れ磁束が増加する。そのため、発電性能の劣化が発生す
るための対策を施している。本実施形態は、（表１）の
組合せに限らず、（表２）の組合せに対しても適用でき
るものであり、特に、爪形磁極の爪磁極数Ｔが増加した
場合に有効なものである。

【００５０】図５において、シャフト２０Ｄに固定され
た回転子１０Ｄは、中心部にヨーク１４に一方向に連続
的に巻装される界磁巻線１６と、ヨーク１４及び界磁巻
線１６を挟み込んで対向する一対の爪形磁極１２Ｘ，１
２Ｙとで構成されている。爪形磁極１２Ｘは、Ｎ極を構
成する１０個の爪形磁極１２Ｘ１，１２Ｘ２，…，１２
Ｘ１０から構成されている。また、爪形磁極１２Ｙは、
Ｓ極を構成する１０個の爪形磁極１２Ｙ１，１２Ｙ２，
…，１２Ｙ１０から構成されている。即ち、本例では、
回転子１０Ｄには爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙが前面側にＳ
極が１０個、背面側にＮ極が１０個配置されており、爪
形磁極の爪磁極数Ｔは２０極である。

【００５１】さらに、本実施形態においては、隣接する
各爪形磁極１２Ｘ１，１２Ｘ２，…，１２Ｘ１０及び爪
形磁極１２Ｙ１，１２Ｙ２，…，１２Ｙ１０の間に、永
久磁石１８−１，１８−２，…，１８ー２０を配置し
て、永久磁石の磁束で界磁巻線１６が作る磁束を増磁で
きるようにしてある。また、回転子１０Ｄの最外周側に
は、円筒状の保護カバー１９を配置してあり、永久磁石
１８が回転することにより遠心力で飛び出そうとするこ
とを抑えている。永久磁石１８としては、例えば、フェ
ライト系永久磁石が用いられる。保護カバー１９の材質
としては、例えば、非磁性体材料であるＳＵＳ材が用い
られる。また、ネオジム等の協力磁石を用いた場合に
は、極間に配置する永久磁石の数を半分にして、交互に
配置することができる。

【００５２】また、回転子１０Ｄの外周に配置される固
定子３０Ｄは、固定子磁極３２と固定子巻線３４とで構
成されている。固定子磁極３２は、図３に示した例と同
様に、１８個の固定子磁極３２−１，３２−２，…，３
２−１８から構成されている。固定子磁極３２の１つの
固定子磁極には、固定子巻線３４の１つのコイルが集中
的に巻装されており、固定子磁極３２及び固定子巻線３
４は、同数の１８個で構成されており、固定子３０Ｄの
磁極数Ｋは１８となっている。この場合、固定子磁極の
極性は、図示したように、３相（ｕ×４，ｕ−×２，ｖ
×４，ｖ−×２，ｗ×４，ｗ−×２）結線されている。
結線方法は、Ｙ結線及び△結線のどちらでもよく、３相
の位相差ができればどのような結線でも良いものであ
る。

【００５３】以上説明したように、本実施形態において
は、電磁騒音の発生次数を高次とすることで、騒音レベ
ルの低減を図ることができるとともに、爪形磁極の数が
増えることにより、漏れ磁束が増加するのに対して、永
久磁石を極間に配置することにより、永久磁石の磁束で
界磁巻線が作る磁束を増磁できるので、発電効率を高く
することができる。

【００５４】なお、図２乃至図５に示した例において
は、界磁巻線１６に給電する方式がブラシとスリップリ
ングを用いたブラシタイプのもので説明したが、界磁巻
線１６を固定子側に配置したブラシレスタイプの発電機
においても同様な効果が得られる。また、本実施形態で
は、空冷構造のものとして説明したが、固定子磁極や固
定子巻線の近傍に冷却用の液冷パイプ等が配置された液
冷構造においても同様な効果は得られる。

【００５５】次に、図６を用いて、本発明の第３の実施
形態による自動車用交流発電機について説明する。本実
施形態による自動車用交流発電機の全体構成は、図１に
示したものと同様である。図６は、本発明の第３の実施
形態による自動車用交流発電機の固定子磁極に固定子巻
線を巻回す方法について説明する図であり、図１のＡ−
Ａ‘断面である。

【００５６】本実施形態における爪形磁極の爪磁極数Ｔ
と固定子磁極の磁極数Ｋの関係は、図３と同様であり、
（表１）に示した組合せの中で、爪形磁極の爪磁極数Ｔ
が１６であり、固定子磁極の磁極数Ｋが１８のものであ
る。固定子磁極数が増加すると、固定子磁極に対して直
巻をおこなうと磁極間のスリット幅が狭いために、巻線
の占積率低下や固定子巻線の線径が太い場合にはエンド
部分が長くなる。そこで、本実施形態では、固定子磁極
の内径側の端部にある凸部を設けない平行磁極として、
型巻きした固定子巻線を効率よく挿入できるようにした
ものである。本実施形態は、（表１）の組合せに限ら
ず、（表２）の組合せに対しても適用できるものであ
り、特に、固定子磁極の磁極数が増加した場合に有効な
ものである。

【００５７】図７において、シャフト２０に固定された
回転子１０Ａは、図３に示したものと同様に、中心部に
ヨーク１４に一方向に連続的に巻装される界磁巻線１６
と、ヨーク１４及び界磁巻線１６を挟み込んで対向する
一対の爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙとで構成されている。爪
形磁極１２Ｘは、Ｎ極を構成する８個の爪形磁極から構
成されている。また、爪形磁極１２Ｙは、Ｓ極を構成す
る８個の爪形磁極から構成されている。即ち、本例で
は、回転子１０Ａには爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙが前面側
にＳ極が８個、背面側にＮ極が８個配置されており、爪
形磁極の爪磁極数Ｔは１６極である。

【００５８】また、回転子１０Ａの外周に配置される固
定子３０Ｅは、固定子磁極３２Ｅと固定子巻線３４Ｅと
で構成されている。固定子磁極３２Ｅは、図３に示した
ものと同様に、１８個の固定子磁極３２Ｅ１，３２Ｅ
２，…，３２Ｅ１８から構成されている。ここで、本実
施形態における固定子磁極３２Ｅの形状は、固定子磁極
の内周側の端部の凸部のない平行磁極の形状としてい
る。平行磁極とは、図２等に示した固定子磁極３２の形
状と比較すると明かなように、隣合う固定子磁極間に形
成されるスロットの入口側であって、回転子１０Ａと対
向する部分の突起部（「ハット」，「つば」とも称す
る）がない構成となっている。従って、固定子磁極３２
Ｅは、その円周方向の幅がほぼ一定の平行形状の磁極と
なっている。

【００５９】固定子磁極３２Ｅの１つの固定子磁極に
は、固定子巻線３４Ｅの１つのコイルが集中的に巻装さ
れているが、本実施形態においては、予め型巻きした固
定子巻線を、固定子のスロットの中に効率よく挿入する
ことにより、固定子磁極３２Ｅに固定子巻線３４Ｅを巻
装して、コイルを集中巻してある。そして、全ての巻線
が入った後にコイルの飛び出し防止と磁気音の低減を兼
ねた磁性リング３６を、固定子磁極の最内周に圧入また
はやきばめにより配置した後、数カ所の溶接により固定
してある。磁性リング３６の材質としては、例えば、磁
性体である鉄が用いられる。

【００６０】固定子磁極３２Ｅ及び固定子巻線３４Ｅ
は、同数の１８個で構成されており、固定子３０Ｅの磁
極数Ｋは１８となっている。この場合、固定子磁極の極
性は、図示したように、３相（ｕ×４，ｕ−×２，ｖ×
４，ｖ−×２，ｗ×４，ｗ−×２）結線されている。結
線方法は、Ｙ結線及び△結線のどちらでもよく、３相の
位相差ができればどのような結線でも良いものである。

【００６１】以上説明したように、本実施形態において
は、固定子磁極数が増加した場合にも、固定子磁極の内
径側を平行磁極として、型巻きした固定子巻線を効率よ
く挿入できるようにしたものであるので、作業効率を向
上することができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、車両用交流発電機にお
ける騒音を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による自動車用交流発電機
の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による自動車用交流発電機
の爪形磁極と固定子磁極の関係の第１の例について説明
する図であり、図１のＡ−Ａ‘断面である。

【図３】本発明の一実施形態による自動車用交流発電機
の爪形磁極と固定子磁極の関係の第２の例について説明
する図であり、図１のＡ−Ａ‘断面である。

【図４】本発明の一実施形態による自動車用交流発電機
の爪形磁極と固定子磁極の関係の第３の例について説明
する図であり、図１のＡ−Ａ‘断面である。

【図５】本発明の第２の実施形態による自動車用交流発
電機の爪形磁極と固定子磁極の関係を説明する図であ
り、図１のＢ−Ｂ‘断面である。

【図６】本発明の第３の実施形態による自動車用交流発
電機の固定子磁極に固定子巻線を巻回す方法について説
明する図であり、図１のＡ−Ａ‘断面である。

【符号の説明】

１０…回転子 １２Ｘ，１２Ｙ…爪形磁極 １４…ヨーク １６…界磁巻線 １８…永久磁石 １９…保護カバー ２０…シャフト ２２Ｘ，２２Ｙ…ボールベアリング ２４Ｘ，２４Ｙ…エンドブラケット ２６…プーリ ２８Ａ，２８Ｂ…スリップリング ２９Ａ，２９Ｂ…ブラシ ３０…固定子 ３２…固定子磁極 ３４…固定子巻線 ３６…磁性リング ４０Ｘ，４０Ｙ…冷却ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 義明 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 高野 雅美 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の固定子磁極を有するとともに、固定
   子磁極に対して１つの固定子巻線が巻装された固定子
   と、この固定子の内周側に回転可能に保持されるととも
   に、上記固定子磁極に対向して配置された爪形磁極を有
   する回転子とを有する車両用交流発電機において、 上記爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁極数Ｋとの比率
   を、Ｔ：Ｋ＝６ｎ±２：６ｎ（ｎは２以上の整数）とし
   たことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記爪形磁極の爪磁極数Ｔを１４極とし、固定子磁極数
   Ｋを１２極としたことを特徴とする車両用交流発電機。
3. 【請求項３】請求項１記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記爪形磁極の爪磁極数Ｔを１６極とし、固定子磁極数
   Ｋを１８極としたことを特徴とする車両用交流発電機。
4. 【請求項４】複数の固定子磁極を有するとともに、固定
   子磁極に対して１つの固定子巻線が巻装された固定子
   と、この固定子の内周側に回転可能に保持されるととも
   に、上記固定子磁極に対向して配置された爪形磁極を有
   する回転子とを有する車両用交流発電機において、 上記爪形磁極の爪磁極数Ｔと固定子磁極数Ｋとの比率
   を、Ｔ：Ｋ＝３ｍ＋１：３ｍ（ｍは３以上の奇数）とし
   たことを特徴とする車両用交流発電機。
5. 【請求項５】請求項４記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記爪形磁極の爪磁極数Ｔを１６極とし、固定子磁極数
   Ｋを１５極としたことを特徴とする車両用交流発電機。
6. 【請求項６】請求項１若しくは請求項４のいずれかに記
   載の車両用交流発電機において、さらに、 上記爪形磁極の爪磁極間に配置された永久磁石を備えた
   ことを特徴とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】請求項１若しくは請求項４のいずれかに記
   載の車両用交流発電機において、さらに、 上記固定子磁極を平行磁極とするとともに、 上記固定子巻線は、型巻きした固定子巻線であることを
   特徴とする車両用交流発電機。