JP4091197B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばロータの回転によりステータに交流電圧が生じる回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の回転電機である車両用交流発電機（以下、発電機と略称する。）の側断面図である。
この発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に回転自在に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト５と、このシャフト５に固定されたランドル型のロータ６と、このロータ６の両側に固定されたファン７と、ケース３の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト５の他端部に固定されロータ６に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺接するブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８と電気的に接続されステータ８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１３と、ヒートシンク１３に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１４とを備えている。
【０００３】
ロータ６は、電流を流して磁束を発生するロータコイル１５と、このロータコイル１５を覆い磁束によって磁極が形成されるポールコア１６を備えている。ポールコア１６は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１７及び第２のポールコア体１８を備えている。第１のポールコア体１７及び第２のポールコア体１８は鉄製であり、かつ端部に全部で８個の爪状磁極１９、２０を有している。隣り合う爪状磁極１９、２０間には、爪状磁極１９、２０間で磁束が漏れないように、またロータコイル１５を冷却するための冷却通路となる隙間（図示せず）が形成されている。
【０００４】
ステータ８は、ステータコア２２と、このステータコア２２に導線が巻回された三相ステータコイル２３とを備えている。ステータコア２２は、薄板鋼板を等間隔に凹凸形状に打ち抜いて巻き重ね、あるいは積層して円環形状に構成されている。図６はティース部２６及びスロット２７が９箇所形成されたステータ８を平坦に展開したときの図であるが、ステータコア２２の内周部には、軸線方向に延びたスロット２５及びティース部２６が形成されている。ティース部２６は円環状では機械角３６０°/９で４０°の均等間隔で形成されている。この例では、８極に均等にスロット２７が対応するので、スロット２７の開口部２９の径方向に延びた中心線Ａ間の電気角は１６０°である。
【０００５】
スロット２７には、３相ステータコイル２３が組み込まれている。この３相ステータコイル２３は、ティース部２６に導線が巻回されたＵ相コイル部３１、Ｖ相コイル部３２及びＷ相コイル部３３から構成されている。
この３相ステータコイル２３は、所謂「集中巻き」と言われる方法で形成されるが、以下、その手順を説明する。先ず、Ｎｏ．１のティース部２６に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．２のティース部２６に導線を反時計方向に巻回する。さらに、Ｎｏ．３のティース部２６に時計方向に導線を巻回してＵ相コイル部３１を形成する。
同様に、Ｎｏ．４のティース部２６に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．５のティース部２６に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６のティース部２６に時計方向に導線を巻回してＶ相コイル部３２を形成する。
同様に、Ｎｏ．７のティース部２６に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．８のティース部２６に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．９のティース部２６に時計方向に巻回してＷ相コイル部３３を形成する。
最後に、Ｕ相コイル部３１、Ｖ相コイル部３２及びＷ相コイル部３３のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【０００６】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて、ロータコイル１５に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体１７の爪状磁極１９にはＮ極が界磁され、第２のポールコア体１８にはＳ極が界磁される。
一方、エンジンによってプーリ４は回転され、シャフト５とともにロータ６が回転する。このため、ステータコイル２３には回転磁界が与えられ、起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ１４によってその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００７】
【発明を解決しようとする課題】
従来の８極のロータ６、及びスロット数９、集中巻きのステータ８を有する車両用交流発電機では、全ての導線がティース部２６に集中して巻回されるため、分布巻きや波巻き等と比較してロータコイルエンド部を小さくすることができ、導線の使用量が低減することができ、銅損を低減する利点があるものの、磁束密度波形の各次数の高調波が現れやすい。そして、この高調波が互いに干渉することによって磁束の脈動が大きく、発生電圧の変動が大きくなるという問題点があった。
また、ロータ６の爪状磁極１９、２０とステータ８との間では磁気吸引力が生じるが、この高調波に起因してステータ８やケース３等が共振することや、ロータ６の爪状磁極１９、２０が振動することで、乗員にとって不快な音が生じるという問題点があった。
【０００８】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、磁束の脈動、及びステータとロータとの間の磁気吸引力に大きな影響を与える、高次数のステータ起磁力高調波を低減でき、発生電圧の変動及び騒音を低減することができる。回転電機を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた関係にある。
【００１０】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画する隣接した一対のティース部にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成され、前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にあるものであって、隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心線間の間隔が不均等である。
【００１１】
この発明に係る回転電機では、スロット間を区画するティース部の先端部には周方向に延びたつばが形成されており、このつばの長さにより隣接した開口部の中心線間の間隔を調整するようになっている。
【００１２】
この発明に係る回転電機では、スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等である。
【００１３】
この発明に係る回転電機では、スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°である。
【００１４】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されており、前記スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等である。
【００１５】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されており、前記スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機である車両用交流発電機のステータ５０の説明図であり、円環状のステータ５０を平坦化して示している。この実施の形態では、このステータ５０以外の構成は図５及び図６に示した構成と同様であり、以下の説明では同一符号を付して説明する。
ステータ５０は、内周に軸線方向に延びた９箇所の数のスロット５１が形成されたステータコア５２、及びスロット５１に組み込まれた第１の３相ステータコイル５３及び第２の３相ステータコイル５４を有している。
第１の３相ステータコイル５３及び第２の３相ステータコイル５４は、それぞれスロット５１間を区画するティース部５５に導線が巻回されたＵ相コイル部５６，５７、Ｖ相コイル部５８，５９及びＷ相コイル部６０，６１から構成されている。
【００１７】
第１の３相ステータコイル５３の各相コイル部５６，５８，６０と、この各相コイル部５６，５８，６０に対応した第２の３相ステータコイル５４の各相コイル部５７，５９，６１とは、周方向に１ティース部５５ずれた位置関係にあり、第１の３相ステータコイル５３と第２の３相ステータコイル５４とは２０°(１６０°)の位相差の出力電流がそれぞれ流れるようになっている。
【００１８】
以下、ステータコア５２に第１の３相ステータコイル５３及び第２の３相ステータコイル５４の組み込む手順について説明する。
先ず、Ｎｏ．１のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．２のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．３のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル５３のＵ相コイル部５６を形成する。
同様に、Ｎｏ．４のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．５のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル５４のＶ相コイル部５８を形成する。
同様に、Ｎｏ．７のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．８のティース部５５に導線を反時計方向に巻回する。さらに、Ｎｏ．９のティース部５５に時計方向に巻回して第１の３相ステータコイル５４のＷ相コイル部６０を形成する。
その後、Ｕ相コイル部５６、Ｖ相コイル部５８及びＷ相コイル部６０のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００１９】
次に、Ｎｏ．２のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．３のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．４のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル５４のＵ相コイル部５７を形成する。
同様に、Ｎｏ．５のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．６のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．７のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル５４のＶ相コイル部５９を形成する。
同様に、Ｎｏ．８のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．９のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１のティース部５５に時計方向に巻回して第２の３相ステータコイル５４のＷ相コイル部６１を形成する。
その後、Ｕ相コイル部５７、Ｖ相コイル部５９及びＷ相コイル部６１のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００２０】
この実施の形態では、第１の３相ステータコイル５３及び第２のステータコイル５４は、ステータコア５２に、第１の３相ステータコイル５３の各相コイル部５６，５８，６０と、この各相コイル部５６，５８，６０に対応した第２の３相ステータコイル５４の各相コイル部５７，５９，６１とが、周方向に１ティース部５５ずれた位置関係でティース部５５に組み込まれており、表１から分かるように、ステータ起磁力高調波の発生割合（基本波に対して）は従来例で示した所謂集中巻きと比較して、低減することができる。なお、表１は本願の発明者が電磁界解析により求めた表である。
【００２１】
【表１】
【００２２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による回転電機である車両用交流発電機のステータ６５の説明図であり、円環状のステータ６５を平坦化して示している。
このステータ６５は、内周に軸線方向に延びた９の数のスロット６６が形成されたステータコア６７、及びスロット６６に組み込まれた３相ステータコイル６８を有している。
３相ステータコイル６８は、それぞれスロット６６間を区画するティース部６９に導線が巻回されたＵ相コイル部７０、Ｖ相コイル部７１及びＷ相コイル部７２から構成されている。
Ｎｏ．１のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回されている。Ｎｏ．４のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＶ相コイル部７２の一部が巻回されている。Ｎｏ．７のティース部６９にはＶ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回されている。
【００２３】
以下、ステータコア６７に３相ステータコイル６８を組み込む手順について説明する。
先ず、Ｎｏ．１のティース部６９に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．２のティース部６９に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．３のティース部６９に時計方向に導線を巻回し、さらにまたＮｏ．４のティース部６９の途中まで導線を反時計方向に巻回して３相ステータコイル６８のＵ相コイル部７０を形成する。
同様に、Ｎｏ．４のティース部６９の途中から導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．５のティース部６９に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６のティース部６９に時計方向に導線を巻回し、さらにまたＮｏ．７のティース部６９の途中まで導線を反時計方向に巻回して３相ステータコイル６８のＶ相コイル部７１を形成する。
同様に、Ｎｏ．７のティース部６９に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．８のティース部６９に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．９のティース部６９に時計方向に導線を巻回し、さらにまたＮｏ．１のティース部６９の途中まで導線を巻回して３相ステータコイル６８のＷ相コイル部７２を形成する。
その後、Ｕ相コイル部７０、Ｖ相コイル部７１及びＷ相コイル部７２のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００２４】
この実施の形態２では、Ｎｏ．１のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回され、Ｎｏ．４のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＶ相コイル部７２の一部が巻回され、またＮｏ．７のティース部６９にはＶ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回されており、表１から分かるように、ステータ起磁力高調波の発生割合（基本波に対して）は従来例で示した所謂集中巻きと比較して、低減することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による回転電機である車両用交流発電機のステータ７５の説明図であり、円環状のステータ７５を平坦化して示している。
このステータ７５は、内周に軸線方向に延びた１８の数のスロット７６が形成されたステータコア７７、並びにスロット７６に組み込まれた第１の３相ステータコイル７８及び第２の３相ステータコイル７９を有している。
ステータ７５の内側には回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル１５及びこのロータコイル１５を覆い磁束によって８磁極が形成されるポールコア１６を有するロータ６とを有している。
【００２６】
第１の３相ステータコイル７８及び第２の３相ステータコイル７９は、それぞれスロット７６間を区画する隣接した一対のティース部８０にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部８１，８２、Ｖ相コイル部８３，８４及びＷ相コイル部８５，８６から構成されている。
第１の３相ステータコイル７８の各相コイル部８１，８３，８５と、この各相コイル部８１，８３，８５に対応した第２の３相ステータコイル７９の各相コイル部８２，８４，８６とは、周方向に一つのティース部８０分ずれた配置関係にある。
隣接した各スロット７６は、開口部８７の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が不均等になるように形成されている。
【００２７】
図４は間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の値を電気角１５０°、１８０°、１５０°にした場合の例である。この例では、ティース部８０の中間部の周方向の幅寸法をａ：ｂ＝５：６の関係になるように設定して、間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を定めている。
なお、間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ティース部８０の先端部のつば８８の周方向の長さ寸法を調整することで、定めることもできる。
また、つば８８は、薄板打ち抜きの際に形成する必要はなく、３相ステータコイル７８，７９をステータコア７７に組み入れた後、ティース部８０の先端部を加工して形成してもよい。
【００２８】
以下、ステータコア７７に第１の３相ステータコイル７８及び第２の３相ステータコイル７９の組み込む手順について説明する。
先ず、Ｎｏ．１のティース部８０及びＮｏ．２のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．３及びＮｏ．４のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．５及びＮｏ．６のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル７８のＵ相コイル部８１を形成する。
次に、Ｎｏ．７のティース部８０及びＮｏ．８のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．９及びＮｏ．１０のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１１及びＮｏ．１２のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル７８のＶ相コイル部８３を形成する。
その次に、Ｎｏ．１３のティース部８０及びＮｏ．１４のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．１５及びＮｏ．１６のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１７及びＮｏ．１８のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル７８のＷ相コイル部８５を形成する。
その後、Ｕ相コイル部８１、Ｖ相コイル部８３及びＷ相コイル部８５のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００２９】
次に、Ｎｏ．２のティース部８０及びＮｏ．３のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．４及びＮｏ．５のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６及びＮｏ．７のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル７９のＵ相コイル部８２を形成する。
次に、Ｎｏ．８のティース部８０及びＮｏ．９のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．１０及びＮｏ．１１のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１２及びＮｏ．１３のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル７９のＶ相コイル部８４を形成する。
その次に、Ｎｏ．１４のティース部８０及びＮｏ．１５のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．１６及びＮｏ．１７のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１８及びＮｏ．１のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル７９のＷ相コイル部８６を形成する。
その後、Ｕ相コイル部８２、Ｖ相コイル部８４及びＷ相コイル部８６のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００３０】
この実施の形態３では、第１の３相ステータコイル７８の各相コイル部８１，８３，８５と、この各相コイル部８１，８３，８５に対応した第２の３相ステータコイル７９の各相コイル部８２，８４，８６とは、周方向に一つのティース部８０分ずれた位置関係にあり、また隣接した各スロット７６は、開口部８７の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が不等間隔になるように形成されている。そのため、表２から分かるように、ステータ起磁力高調波の発生割合（基本波に対して）は、等間隔と比較して、高調波次数が０．２５のときに低減する。なお、表２は本願の発明者が三次元電磁界解析により求めた表である。
また、表３に示すように、間隔が均等であるときの比較して間隔が不均等のときには、巻線係数が大きくなり、発電出力が向上することが分かる。
なお、上記各実施の形態では回転電機として、車両用交流発電機について説明したが、この発明は電動機にも適用することができる。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、第１の３相ステータコイルの各相コイル部と、この各相コイル部に対応した第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にあり、第１の３相ステータコイルと第２の３相ステータコイルとは２０°(１６０°)の位相差の出力が得られるようになっているので、集中巻きであっても、ステータ起磁力高調波の発生が抑制されて、出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。
【００３４】
また、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画する隣接した一対のティース部にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成され、前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にあるものであって、隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心線間の間隔が不均等であるので、集中巻きであっても、次数が０．２５の固定子起磁力高調波の発生が抑制されて、発生電圧の変動及び騒音の発生を低減することができる。また、巻線係数が大きくなり、出力が向上する。さらに、スロット数に左右されず、目的とする低減脈動を応じて出力位相差角度を設定することができる。
【００３５】
また、この発明に係る回転電機によれば、スロット間を区画するティース部の先端部には周方向に延びたつばが形成されており、このつばの長さにより隣接した開口部の中心線間の間隔を簡単に調整することができる。
【００３６】
また、この発明に係る回転電機によれば、スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等であるので、幅小のティース部を通る磁束が増えると磁気飽和が促進されるが、隣接した幅小のティース部では逆に磁気飽和が緩和されることになり、出力が増大する。
【００３７】
また、この発明に係る回転電機によれば、スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°であるので、集中巻きであっても、次数が０．２５の固定子起磁力高調波の発生が確実に抑制されて、出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。また、巻線係数が大きくなり、出力が向上する。
【００３８】
また、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されているので、集中巻きであっても、ステータ起磁力高調波の発生が抑制されて、発生出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。
また、スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等であるので、幅小のティ ース部を通る磁束が増えると磁気飽和が促進されるが、隣接した幅小のティース部では逆に磁気飽和が緩和されることになり、出力が増大する。
【００３９】
また、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されているので、集中巻きであっても、ステータ起磁力高調波の発生が抑制されて、発生出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。
また、スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°であるので、集中巻きであっても、次数が０．２５の固定子起磁力高調波の発生が確実に抑制されて、出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。また、巻線係数が大きくなり、出力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用交流発電機のステータの平坦展開図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による車両用交流発電機のステータの平坦展開図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による車両用交流発電機のステータの平坦展開図である。
【図４】 スロットの開口部の中心線間の間隔が不均等である例を示す図である。
【図５】 従来の車両用交流発電機の側断面図である。
【図６】 図５のステータの平坦展開図である。
【符号の説明】
１６ ポールコア、１９，２０ 爪状磁極、５０，６５，７５ ステータ、５２，６７，７７ ステータコア、５１，６６，７６ スロット、５３，７８ 第１の３相ステータコイル、５４，７９ 第２の３相ステータコイル、５５，６９，８０ ティース部、５６，５７，７０，８１，８２ Ｕ相コイル部、５８，５９，７１，８３，８４ Ｖ相コイル部、６０，６１，７２，８５，８６ Ｗ相コイル部、８７ 開口部、８８ つば、Ａ 中心線。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばロータの回転によりステータに交流電圧が生じる回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の回転電機である車両用交流発電機（以下、発電機と略称する。）の側断面図である。
この発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に回転自在に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト５と、このシャフト５に固定されたランドル型のロータ６と、このロータ６の両側に固定されたファン７と、ケース３の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト５の他端部に固定されロータ６に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺接するブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８と電気的に接続されステータ８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１３と、ヒートシンク１３に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１４とを備えている。
【０００３】
ロータ６は、電流を流して磁束を発生するロータコイル１５と、このロータコイル１５を覆い磁束によって磁極が形成されるポールコア１６を備えている。ポールコア１６は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１７及び第２のポールコア体１８を備えている。第１のポールコア体１７及び第２のポールコア体１８は鉄製であり、かつ端部に全部で８個の爪状磁極１９、２０を有している。隣り合う爪状磁極１９、２０間には、爪状磁極１９、２０間で磁束が漏れないように、またロータコイル１５を冷却するための冷却通路となる隙間（図示せず）が形成されている。
【０００４】
ステータ８は、ステータコア２２と、このステータコア２２に導線が巻回された三相ステータコイル２３とを備えている。ステータコア２２は、薄板鋼板を等間隔に凹凸形状に打ち抜いて巻き重ね、あるいは積層して円環形状に構成されている。図６はティース部２６及びスロット２７が９箇所形成されたステータ８を平坦に展開したときの図であるが、ステータコア２２の内周部には、軸線方向に延びたスロット２５及びティース部２６が形成されている。ティース部２６は円環状では機械角３６０°/９で４０°の均等間隔で形成されている。この例では、８極に均等にスロット２７が対応するので、スロット２７の開口部２９の径方向に延びた中心線Ａ間の電気角は１６０°である。
【０００５】
スロット２７には、３相ステータコイル２３が組み込まれている。この３相ステータコイル２３は、ティース部２６に導線が巻回されたＵ相コイル部３１、Ｖ相コイル部３２及びＷ相コイル部３３から構成されている。
この３相ステータコイル２３は、所謂「集中巻き」と言われる方法で形成されるが、以下、その手順を説明する。先ず、Ｎｏ．１のティース部２６に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．２のティース部２６に導線を反時計方向に巻回する。さらに、Ｎｏ．３のティース部２６に時計方向に導線を巻回してＵ相コイル部３１を形成する。
同様に、Ｎｏ．４のティース部２６に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．５のティース部２６に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６のティース部２６に時計方向に導線を巻回してＶ相コイル部３２を形成する。
同様に、Ｎｏ．７のティース部２６に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．８のティース部２６に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．９のティース部２６に時計方向に巻回してＷ相コイル部３３を形成する。
最後に、Ｕ相コイル部３１、Ｖ相コイル部３２及びＷ相コイル部３３のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【０００６】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて、ロータコイル１５に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体１７の爪状磁極１９にはＮ極が界磁され、第２のポールコア体１８にはＳ極が界磁される。
一方、エンジンによってプーリ４は回転され、シャフト５とともにロータ６が回転する。このため、ステータコイル２３には回転磁界が与えられ、起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ１４によってその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００７】
【発明を解決しようとする課題】
従来の８極のロータ６、及びスロット数９、集中巻きのステータ８を有する車両用交流発電機では、全ての導線がティース部２６に集中して巻回されるため、分布巻きや波巻き等と比較してロータコイルエンド部を小さくすることができ、導線の使用量が低減することができ、銅損を低減する利点があるものの、磁束密度波形の各次数の高調波が現れやすい。そして、この高調波が互いに干渉することによって磁束の脈動が大きく、発生電圧の変動が大きくなるという問題点があった。
また、ロータ６の爪状磁極１９、２０とステータ８との間では磁気吸引力が生じるが、この高調波に起因してステータ８やケース３等が共振することや、ロータ６の爪状磁極１９、２０が振動することで、乗員にとって不快な音が生じるという問題点があった。
【０００８】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、磁束の脈動、及びステータとロータとの間の磁気吸引力に大きな影響を与える、高次数のステータ起磁力高調波を低減でき、発生電圧の変動及び騒音を低減することができる。回転電機を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた関係にある。
【００１０】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画する隣接した一対のティース部にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成され、前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にあるものであって、隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心線間の間隔が不均等である。
【００１１】
この発明に係る回転電機では、スロット間を区画するティース部の先端部には周方向に延びたつばが形成されており、このつばの長さにより隣接した開口部の中心線間の間隔を調整するようになっている。
【００１２】
この発明に係る回転電機では、スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等である。
【００１３】
この発明に係る回転電機では、スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°である。
【００１４】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されており、前記スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等である。
【００１５】
この発明に係る回転電機は、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されており、前記スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機である車両用交流発電機のステータ５０の説明図であり、円環状のステータ５０を平坦化して示している。この実施の形態では、このステータ５０以外の構成は図５及び図６に示した構成と同様であり、以下の説明では同一符号を付して説明する。
ステータ５０は、内周に軸線方向に延びた９箇所の数のスロット５１が形成されたステータコア５２、及びスロット５１に組み込まれた第１の３相ステータコイル５３及び第２の３相ステータコイル５４を有している。
第１の３相ステータコイル５３及び第２の３相ステータコイル５４は、それぞれスロット５１間を区画するティース部５５に導線が巻回されたＵ相コイル部５６，５７、Ｖ相コイル部５８，５９及びＷ相コイル部６０，６１から構成されている。
【００１７】
第１の３相ステータコイル５３の各相コイル部５６，５８，６０と、この各相コイル部５６，５８，６０に対応した第２の３相ステータコイル５４の各相コイル部５７，５９，６１とは、周方向に１ティース部５５ずれた位置関係にあり、第１の３相ステータコイル５３と第２の３相ステータコイル５４とは２０°(１６０°)の位相差の出力電流がそれぞれ流れるようになっている。
【００１８】
以下、ステータコア５２に第１の３相ステータコイル５３及び第２の３相ステータコイル５４の組み込む手順について説明する。
先ず、Ｎｏ．１のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．２のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．３のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル５３のＵ相コイル部５６を形成する。
同様に、Ｎｏ．４のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．５のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル５４のＶ相コイル部５８を形成する。
同様に、Ｎｏ．７のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．８のティース部５５に導線を反時計方向に巻回する。さらに、Ｎｏ．９のティース部５５に時計方向に巻回して第１の３相ステータコイル５４のＷ相コイル部６０を形成する。
その後、Ｕ相コイル部５６、Ｖ相コイル部５８及びＷ相コイル部６０のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００１９】
次に、Ｎｏ．２のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．３のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．４のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル５４のＵ相コイル部５７を形成する。
同様に、Ｎｏ．５のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．６のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．７のティース部５５に時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル５４のＶ相コイル部５９を形成する。
同様に、Ｎｏ．８のティース部５５に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．９のティース部５５に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１のティース部５５に時計方向に巻回して第２の３相ステータコイル５４のＷ相コイル部６１を形成する。
その後、Ｕ相コイル部５７、Ｖ相コイル部５９及びＷ相コイル部６１のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００２０】
この実施の形態では、第１の３相ステータコイル５３及び第２のステータコイル５４は、ステータコア５２に、第１の３相ステータコイル５３の各相コイル部５６，５８，６０と、この各相コイル部５６，５８，６０に対応した第２の３相ステータコイル５４の各相コイル部５７，５９，６１とが、周方向に１ティース部５５ずれた位置関係でティース部５５に組み込まれており、表１から分かるように、ステータ起磁力高調波の発生割合（基本波に対して）は従来例で示した所謂集中巻きと比較して、低減することができる。なお、表１は本願の発明者が電磁界解析により求めた表である。
【００２１】
【表１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による回転電機である車両用交流発電機のステータ６５の説明図であり、円環状のステータ６５を平坦化して示している。
このステータ６５は、内周に軸線方向に延びた９の数のスロット６６が形成されたステータコア６７、及びスロット６６に組み込まれた３相ステータコイル６８を有している。
３相ステータコイル６８は、それぞれスロット６６間を区画するティース部６９に導線が巻回されたＵ相コイル部７０、Ｖ相コイル部７１及びＷ相コイル部７２から構成されている。
Ｎｏ．１のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回されている。Ｎｏ．４のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＶ相コイル部７２の一部が巻回されている。Ｎｏ．７のティース部６９にはＶ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回されている。
【００２３】
以下、ステータコア６７に３相ステータコイル６８を組み込む手順について説明する。
先ず、Ｎｏ．１のティース部６９に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．２のティース部６９に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．３のティース部６９に時計方向に導線を巻回し、さらにまたＮｏ．４のティース部６９の途中まで導線を反時計方向に巻回して３相ステータコイル６８のＵ相コイル部７０を形成する。
同様に、Ｎｏ．４のティース部６９の途中から導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．５のティース部６９に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６のティース部６９に時計方向に導線を巻回し、さらにまたＮｏ．７のティース部６９の途中まで導線を反時計方向に巻回して３相ステータコイル６８のＶ相コイル部７１を形成する。
同様に、Ｎｏ．７のティース部６９に導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．８のティース部６９に導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．９のティース部６９に時計方向に導線を巻回し、さらにまたＮｏ．１のティース部６９の途中まで導線を巻回して３相ステータコイル６８のＷ相コイル部７２を形成する。
その後、Ｕ相コイル部７０、Ｖ相コイル部７１及びＷ相コイル部７２のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００２４】
この実施の形態２では、Ｎｏ．１のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回され、Ｎｏ．４のティース部６９にはＵ相コイル部７０の一部及びＶ相コイル部７２の一部が巻回され、またＮｏ．７のティース部６９にはＶ相コイル部７０の一部及びＷ相コイル部７２の一部が巻回されており、表１から分かるように、ステータ起磁力高調波の発生割合（基本波に対して）は従来例で示した所謂集中巻きと比較して、低減することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による回転電機である車両用交流発電機のステータ７５の説明図であり、円環状のステータ７５を平坦化して示している。
このステータ７５は、内周に軸線方向に延びた１８の数のスロット７６が形成されたステータコア７７、並びにスロット７６に組み込まれた第１の３相ステータコイル７８及び第２の３相ステータコイル７９を有している。
ステータ７５の内側には回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル１５及びこのロータコイル１５を覆い磁束によって８磁極が形成されるポールコア１６を有するロータ６とを有している。
【００２６】
第１の３相ステータコイル７８及び第２の３相ステータコイル７９は、それぞれスロット７６間を区画する隣接した一対のティース部８０にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部８１，８２、Ｖ相コイル部８３，８４及びＷ相コイル部８５，８６から構成されている。
第１の３相ステータコイル７８の各相コイル部８１，８３，８５と、この各相コイル部８１，８３，８５に対応した第２の３相ステータコイル７９の各相コイル部８２，８４，８６とは、周方向に一つのティース部８０分ずれた配置関係にある。
隣接した各スロット７６は、開口部８７の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が不均等になるように形成されている。
【００２７】
図４は間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の値を電気角１５０°、１８０°、１５０°にした場合の例である。この例では、ティース部８０の中間部の周方向の幅寸法をａ：ｂ＝５：６の関係になるように設定して、間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を定めている。
なお、間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ティース部８０の先端部のつば８８の周方向の長さ寸法を調整することで、定めることもできる。
また、つば８８は、薄板打ち抜きの際に形成する必要はなく、３相ステータコイル７８，７９をステータコア７７に組み入れた後、ティース部８０の先端部を加工して形成してもよい。
【００２８】
以下、ステータコア７７に第１の３相ステータコイル７８及び第２の３相ステータコイル７９の組み込む手順について説明する。
先ず、Ｎｏ．１のティース部８０及びＮｏ．２のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．３及びＮｏ．４のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．５及びＮｏ．６のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル７８のＵ相コイル部８１を形成する。
次に、Ｎｏ．７のティース部８０及びＮｏ．８のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．９及びＮｏ．１０のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１１及びＮｏ．１２のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル７８のＶ相コイル部８３を形成する。
その次に、Ｎｏ．１３のティース部８０及びＮｏ．１４のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．１５及びＮｏ．１６のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１７及びＮｏ．１８のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第１の３相ステータコイル７８のＷ相コイル部８５を形成する。
その後、Ｕ相コイル部８１、Ｖ相コイル部８３及びＷ相コイル部８５のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００２９】
次に、Ｎｏ．２のティース部８０及びＮｏ．３のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．４及びＮｏ．５のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．６及びＮｏ．７のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル７９のＵ相コイル部８２を形成する。
次に、Ｎｏ．８のティース部８０及びＮｏ．９のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．１０及びＮｏ．１１のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１２及びＮｏ．１３のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル７９のＶ相コイル部８４を形成する。
その次に、Ｎｏ．１４のティース部８０及びＮｏ．１５のティース部８０にわたって導線を時計方向に巻回し、引き続きＮｏ．１６及びＮｏ．１７のティース部８０にわたって導線を反時計方向に巻回し、さらにＮｏ．１８及びＮｏ．１のティース部８０にわたって時計方向に導線を巻回して第２の３相ステータコイル７９のＷ相コイル部８６を形成する。
その後、Ｕ相コイル部８２、Ｖ相コイル部８４及びＷ相コイル部８６のそれぞれの一端部を出力端子に接続し、他端部を中性点に電気的に接続する。
【００３０】
この実施の形態３では、第１の３相ステータコイル７８の各相コイル部８１，８３，８５と、この各相コイル部８１，８３，８５に対応した第２の３相ステータコイル７９の各相コイル部８２，８４，８６とは、周方向に一つのティース部８０分ずれた位置関係にあり、また隣接した各スロット７６は、開口部８７の径方向に延びた中心線Ａ間の間隔Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が不等間隔になるように形成されている。そのため、表２から分かるように、ステータ起磁力高調波の発生割合（基本波に対して）は、等間隔と比較して、高調波次数が０．２５のときに低減する。なお、表２は本願の発明者が三次元電磁界解析により求めた表である。
また、表３に示すように、間隔が均等であるときの比較して間隔が不均等のときには、巻線係数が大きくなり、発電出力が向上することが分かる。
なお、上記各実施の形態では回転電機として、車両用交流発電機について説明したが、この発明は電動機にも適用することができる。
【００３１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、第１の３相ステータコイルの各相コイル部と、この各相コイル部に対応した第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にあり、第１の３相ステータコイルと第２の３相ステータコイルとは２０°(１６０°)の位相差の出力が得られるようになっているので、集中巻きであっても、ステータ起磁力高調波の発生が抑制されて、出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。
【００３４】
また、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画する隣接した一対のティース部にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成され、前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にあるものであって、隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心線間の間隔が不均等であるので、集中巻きであっても、次数が０．２５の固定子起磁力高調波の発生が抑制されて、発生電圧の変動及び騒音の発生を低減することができる。また、巻線係数が大きくなり、出力が向上する。さらに、スロット数に左右されず、目的とする低減脈動を応じて出力位相差角度を設定することができる。
【００３５】
また、この発明に係る回転電機によれば、スロット間を区画するティース部の先端部には周方向に延びたつばが形成されており、このつばの長さにより隣接した開口部の中心線間の間隔を簡単に調整することができる。
【００３６】
また、この発明に係る回転電機によれば、スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等であるので、幅小のティース部を通る磁束が増えると磁気飽和が促進されるが、隣接した幅小のティース部では逆に磁気飽和が緩和されることになり、出力が増大する。
【００３７】
また、この発明に係る回転電機によれば、スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°であるので、集中巻きであっても、次数が０．２５の固定子起磁力高調波の発生が確実に抑制されて、出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。また、巻線係数が大きくなり、出力が向上する。
【００３８】
また、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されているので、集中巻きであっても、ステータ起磁力高調波の発生が抑制されて、発生出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。
また、スロット間を区画するティース部の周方向の幅が不均等であるので、幅小のティ ース部を通る磁束が増えると磁気飽和が促進されるが、隣接した幅小のティース部では逆に磁気飽和が緩和されることになり、出力が増大する。
【００３９】
また、この発明に係る回転電機によれば、内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成されたものであって、間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回されているので、集中巻きであっても、ステータ起磁力高調波の発生が抑制されて、発生出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。
また、スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°であるので、集中巻きであっても、次数が０．２５の固定子起磁力高調波の発生が確実に抑制されて、出力の変動及び騒音の発生を低減することができる。また、巻線係数が大きくなり、出力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用交流発電機のステータの平坦展開図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による車両用交流発電機のステータの平坦展開図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による車両用交流発電機のステータの平坦展開図である。
【図４】 スロットの開口部の中心線間の間隔が不均等である例を示す図である。
【図５】 従来の車両用交流発電機の側断面図である。
【図６】 図５のステータの平坦展開図である。
【符号の説明】
１６ ポールコア、１９，２０ 爪状磁極、５０，６５，７５ ステータ、５２，６７，７７ ステータコア、５１，６６，７６ スロット、５３，７８ 第１の３相ステータコイル、５４，７９ 第２の３相ステータコイル、５５，６９，８０ ティース部、５６，５７，７０，８１，８２ Ｕ相コイル部、５８，５９，７１，８３，８４ Ｖ相コイル部、６０，６１，７２，８５，８６ Ｗ相コイル部、８７ 開口部、８８ つば、Ａ 中心線。
Claims (7)
- 内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、
前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、
前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成された回転電機であって、
前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にある回転電機。 - 内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、並びに前記スロットに組み込まれた第１の３相ステータコイル及び第２の３相ステータコイルを有するステータと、
前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、
前記第１の３相ステータコイル及び前記第２の３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画する隣接した一対のティース部にわたって導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成され、
前記第１の３相ステータコイルの前記各相コイル部と、この各相コイル部に対応した前記第２の３相ステータコイルの前記各相コイル部とは、周方向に一つの前記ティース部分ずれた位置関係にある回転電機であって、
隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心線間の間隔が不均等である回転電機。 - スロット間を区画するティース部の先端部には周方向に延びたつばが形成されており、このつばの長さにより隣接した開口部の中心線間の間隔を調整するようになっている請求項２に記載の回転電機。
- スロット間を区画するティース部の中間部の周方向の幅が不均等である請求項１ないし３の何れか１項に記載の回転電機。
- スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°である請求項２または３に記載の回転電機。
- 内周に軸線方向に延びた９ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、
前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、
前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成された回転電機であって、
間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回され、
前記スロット間を区画するティース部の中間部の周方向の幅が不均等である回転電機。 - 内周に軸線方向に延びた１８ｎ（ｎ：１以上の整数）の数のスロットが形成されたステータコア、及び前記スロットに組み込まれた３相ステータコイルを有するステータと、
前記ステータの内側に回転自在に設けられ、電流を流して磁束を発生するロータコイル及びこのロータコイルを覆い磁束によって８ｎ個の磁極が形成されるポールコアを有するロータとを備え、
前記３相ステータコイルは、それぞれ前記スロット間を区画するティース部に導線が巻回されたＵ相コイル部、Ｖ相コイル部及びＷ相コイル部から構成された回転電機であって、
間隔をおいて３ｎ個のティース部のそれぞれには前記Ｕ相コイル部、前記Ｖ相コイル部及び前記Ｗ相コイル部のうちから２つの相コイル部の一部が巻回され、
スロットの数は１８，磁極の数は８であり、隣接した開口部の中心線間の間隔は、電気角で６０°または９０°である回転電機。
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