JPH03284147A - 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〕 この発明は、通常自動車などの機関に装備される交流発
電機の出力増大、効率改善及び温度１昇低減のための改
良に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は、従来の車両用交流発電機の断面図であり、６
Ｄは固定子鉄心、（７）は固定子鉄心Ｃηに巻回された
固定子コイル、（３）は固定子鉄心Ｃ３１）と固定子コ
イルに）からなる固定子、（１）および（２）は、概ね
椀状を成した一対の第１および第２のブラケット。

（ｌａ）　（２ａ）は上記第１および第２のブラケット
の端面に各々設けられた冷却風吸入孔、　　（ｌｂ）（
，２ｂ）は、上記第１および第２のブラケットの外周部
分に設けらｎた冷却風吐出孔、（４）は固定子鉄心Ｃ３
］）の外周両端部に上記第１および第２のブラケット（
１）　（２＞の関口端を各々嵌合し、固定子鉄心（３）
を挾持するために締め付は固定するボルト、（４）　（
５）は上記第１および第２のブラケット（１）　（２）
の両側面部中央部分に嵌合固定さしたベアリング、（６
）は上記ベアリング（４）　（５）に回転自在に支持さ
れたシャフト、　（７）（８）はと記シャフト（６）に
固定され、上記固定子（３）の内側に位置する磁極鉄心
、（９）は磁極鉄心（７）、（８）の内周に挾持さした
図示していない励磁コイル、　　（ｔＯａ）（ＬＯｂ）
は上記磁極鉄心（７）　（８）の各々端面に固定され、
上記シャフト（６）の回転に伴って回転する一対のファ
ン、Ｑ］）は、上記シャフト（６）に固定されたスリッ
プリング、（１２は上記シャフト（６）、磁極鉄心（７
）　（８）　。

励磁コイル（９）、ファン（ＬＯａ）　（ＬＯｂ）　、
スリップリング（１Ｎ）から構成された回転子、　Ｑ３
は上記スリップリングα◇に摺接するブラシ（１３ａ）
を内部に保持し、上記第２のブラケットの内側端面に設
けらした給電圧の集電装置、α→は上記ブラシ（Ｌ３ａ
）から上記スリップリングαηを介し゛Ｃ励磁コイル（
９）に励磁電流が供給され、１記励磁コイル（９）及び
上記磁極鉄心（７）　（８）が図示しない機関によって
プーリ００を介して回転されることにより固定子コイル
に）に誘起された交流電流を整流して直流電流に変換す
る整流器、　　（１４ａ）は整流器で発生する熱を放熱
するヒートシンク、　（ＵＳは、発電機電圧を検出し励
磁電流を制御し、端子電圧を所定に調整する電圧調整器
で、（１６ａ）は電圧調整器０・で発生する熱を放熱す
るヒートシンクである。

第６図は、従来の車両用交流発電機の磁気回路の構成及
び巻線方式を説明する為の固定子（３）の模式図で、３
相、１２極、３６スロツトの構成を示しており、毎極毎
相のスロット数は１である。３るものとする。　　（３
１ａ）（３１ｂ）（３１ｃ０３１ｄ）（３１ｅ）（３１
ｆ）（３１ｇ）は、固定子鉄心６］）の磁路の一部を構
成している歯部で、（７ａ）及び（８ａ）　（８ｂ）は
、各々上記歯部（３１ａ）　〜（３１ｇ）と対向し・て
いる、磁極鉄心（７）。

（８）を構成しているところの爪形磁極で、爪形磁極（
７ａ）はＮ極に、爪形磁極（８ａ）（８ｂ）　　はＳｗ
Ａに磁化されているとする。

従来の車両用交流発電機の動作に−クいて説明する。

ブラシ（１３ａ）　、スリップリング＜１１）を介して
、励磁コイル（９）に励磁電流が供給されることにより
、爪形磁極（７ａ）はＮ極に、爪形磁極（８ａ）　（８
ｂ）はＳ極に磁化され、爪形磁極（７ａ）のＮ極から、
固定子鉄心（ロ）の歯部（３１ａ）（３１ｂ）（３１ｃ
）を介し°Ｃ１爪形磁極（８ａ）（８ｂ）のＳ極へ磁束
０が通る。歯部（３ｔａ）（３１ｂ）　（３１ｏ）の周
囲に人相の１コイル（３２ａ）が巻装されているので、
Ａ相の１コイル（ａ２ａ）と歯部（３１，１）（３１ｂ
）（３１ｅ）を通る磁束０が鎮交することになり、また
、爪形磁極（７ａ）（８ａ）（８ｂ）が矢印Ｚの方向に
回転移動することによりとの１交磁束０の大きさ及び方
向が変化し、との鎮交磁束Φが変化することによってＡ
相の１コイル（３２ａ）に誘導起電力が発生する。歯部
（３１ａ）（３１ｂ）（３１ｃ）にＮ極とＳ極が交互に
対面移動するので、Ａ相の１コイル（３２ａ）には交流
起電力が誘起され、同様にＢ相の１コイル（３２ｂ）及
びＣ相の１コイル（３２ｏ）にも交流起電力が誘起され
る。Ａ相、Ｂ相、Ｃ相には各々６つのコイルが直列に接
続されており、この６つのコイルそれぞれで誘起される
交流起電力が重畳さｎｌこの重畳さｎた交流起電力が発
生することによって、交流電流が発生し、この交流電流
は整流器α◆により整流され直流電流とし”Ｃ出力され
、またその時の電圧は電圧調整器（至）によって一定に
調整される。

次に冷却構造について説明する。

図示しない機関により、プーリ０時を介して回転子＠が
回転さｎると、回転子（支）に固定されたファン（ｌｏ
ｇ）　（１０ｂ）が回転し、冷却風が第１のブラケット
（１）の吸入孔（１ａ）かン矢印０）のように流入し、
ベアリング（４）、磁鴇鉄心（７）、励磁コイル（９）
、固定子鉄心やり固定子コイル（２）を冷却し、吐出孔
（１ｂ）から外部に排出される。また、同時に冷却風が
第２のブラケット（２）の吸入孔（２ａ）から矢印（ｂ
）のように流入し、ベアリング（５）、電圧調整器αゆ
、整流器（ＬＣ磁極鉄心（８）、励磁コイル（９）、固
定子鉄心（ロ）、固定子コイル（至）を冷却し、吐出孔
（２ｂ）から排出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の車両用交流発電機は以上のように構成されている
。

ところが、出力電流増大化の傾向が特に著しくなってき
ている昨今においＣは、励磁電流増加による電圧調整器
（イ）の発ＰＩＡ量の増大、出力電流増加による固定子
コイル曽及び整流器α４の発熱量の増大による耐熱性の
限界という問題点が発生しＣきＣいる。

特に、固定子コイルに）については、従来までは線径を
上げることで抵抗値を下げ゛Ｃ発Ｍｆｆｉの低減で対拠
してきたが、線径を上げることも巻線工作上から既に限
界にきＣいる。さらに、出力電流増大傾向及び小型軽量
化要求が高まってくると、耐熱眼界を越え、結果的に亮
電特性に支障をきたすという不具合が生じることが危惧
される。本発明は、上記のような問題点を解消するため
になさｎたもので、固定子鉄心の磁気回路構造と固定子
コイルの合線方法を改良し、出力増加及び効率向上、さ
らに、銅量誠による軽量化とコストダウンが実現できる
車両用交流発電機を提供することを目的とする。

〔課題点を解決するだめの手段〕

この発明に係る車両用交流発電機は、固定子鉄心の磁気
回路構造を毎極毎相のスロット数が０．５でかつ固定子
コイルを歯部に集中巻きとしたものである。

〔作用〕

この発明においては、毎極毎相のスロット数が０．５で
、か−ク固定子コイルを歯部に集中巻きとしたので固定
子コイルの全長が短縮できる。その結果抵抗値が下がり
、発熱量を抑制することができ、か・り温度低減による
出力増加及び効率向上、さらに銅量減による軽量化とコ
ストダウンが実現できる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図、第２図。

第３図及び第４図につい゛Ｃ説明する。

図中、同一符号は、従来装置と同一または相当するもの
である。第１図は、本発明の一実施例を示すもので、磁
気回路の構成及び巻線方式を説明する為の模式図であり
、３相、　　ＩＮ’Ｌ　　ｔ　ｓスロットの構成を示し
Ｃおり、毎極毎相のスロット数は０．５である。３相を
各々Ａ４’Ｊ、Ｂ相、Ｃ相とじ（３２０ａ）　　は人相
の１コイル、　（３２０ｂ）はＢ相の１コイル、（３２
０ｃ）はＣ相の【コイルである。　（３１０ａ＞（３１
０ｂ）　（３１００）は固定子鉄心（３１０）の磁路の
一部を構成している歯部で、歯部（３１０ａ）の周囲に
は人相の１コイル（３２０ａ）が合同され、歯部（３１
０ｂ）の周囲にはＢ相の１コイル（３２０，ｂ）が、歯
部（３１０ａ）の周囲にはＣ相の１コイル（３２０ｅ）
が各々巻回されている。

つまり歯部（３ＬＯａ）（３１０ｂ）（３１０ｃ）　に
コイル（３２０ａ）（３２０ｂ）（３２０ｃ）が集中巻
きされている。第２図は、従来装置の第６図及びこの発
明の装置の第を図を展開して比較した図で、第２図（５
）は従来の、第２図（Ｂ）はこの発明を示す展開図であ
り、Ａ相、Ｂ相。

Ｃ相各々の位置関係が明示し′Ｃある。

第３図は、第６図の従来装置及び第１図の発明の一実施
例について、人相の巻線のみ展開して比較した図である
。第３図（４）は従来の第３図ＣＢ）はこの発明の装置
の展開図である。

ところで、第１図の歯部（３１０ａ）１幅は、第６図の
従来装置の歯部（３１ｂ）の歯幅ｂｔの約２倍で構成し
てあり、その他の歯部（３１０ｂ）　（３１０ｃ）等も
同様であるが、こｎは、従来装置の歯部（３ｔａ）（３
１ｂ）（３１ｃ）を通る磁束の合計であるｔ極光たりの
磁束量のと同じ磁束量が、この発明の一実施例の歯部（
３ＬＯａ　）にも通るように磁気回路を設計した結果で
ある。

尚固定子（３）の直径は従来と同じである。

また、第６図の従来装置と第１図の本発明の一実施例に
おいてＡ相、Ｂ相、Ｃ相の」コイル当たりの暦数は同じ
であり、第３図に示す例では、Ａ相の１コイル当たりの
暦数が２の場合を示している０この実施例では、Ｎ極に
磁化された爪形磁極（７ａ）から固定子鉄心（３１０）
の歯部１３１０ａ）を通って爪形磁極（８ａ）　（８ｂ
）のＳＪｔへ磁束０が通るので、歯部（３１０ａ）の周
囲に香装された人相の１コイル（３２０ａ）（９） と磁束０が鎮交することになり、また爪形磁極（７ａ）
（８ａ）　（ｓｂ）が矢印Ｚの方向に回転移動する′こ
とにより、との鎖交磁束０の大きさ及び方向が変化する
ことになり、人相の１コイル（３２０ａ）に誘導起電力
が発生する。歯部（３ＬＯａ）に対してＮ極とＳ極が交
互に対面移動するので、Ａ相の１コイル（３２０ａ）に
は交流起電力が誘起されると同様に、Ｂ相の１コイル（
３２０）＋）及びＣ相の１コイル（３２０６）にも交流
起電力が誘起される。この実施例では従来装置と同じ様
に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相には、各々６つのコイルが直列に
接続されており、この６・りのコイルそｎぞｎ″ｒ！ｒ
！晒起交流起電力が重畳され、交流電流が発生し、この
交流電流は整流器αくにより整工 流され湧流電流として出力される。

ところで、既知のこととして、従来装置のような３相交
流発電機においては、１相の無負荷発生電圧Ｖは、 ＶｏｃＺ　−ｆ・φ ｒ：周波数（Ｈ２） ０：　」極光たりの磁束量（ｗ　ｂ　）で表わせるよう
に、【相直列導体数Ｚ１周波数Ｃ１１極あたりの磁束量
０にそれぞれ比例する。したがって、本発明の一実施例
で示すように、３相交流発電機で、しかも、１極当たり
の磁束量０が従来装置と同じになるように磁気回路を構
成し、かつ、１相直列導体数Ｚを同じにした場合は、周
波数ｆ（すなわち極数　と　回転数）が同じならば、同
一の交流起電力が発生し、同じ大きさの交流電流が発生
する。したがって、従来装置と本発明の一実施例とは、
基本的に全く同じ発電能力をもつ発電機であると言える
。

ところが、実際は、第３図に示すように、本発明の一実
施例は従来装置に比べ、１コイル当たりの導体長さが従
来の歯幅（ｂｔ）Ｘ巻回数の分だけ短くなる。つまり、
第３図面に示す従来装置の展開図では、コイル（３２ａ
）は歯部（３１ａ）＜３１ｂ）（３１ａ）にまたがって
巻線さｎ″Ｃいる、つまり分布巻きであるのに対し、第
３図（Ｂ）のこの発明によるものは、歯部（３１０ａ）
にのみまたがって巻線された、いわゆる集中巻きである
。そし゛にの歯部（３１０ａ）は従来の歯部（３１ａ）
の幅（ｂｔ）の約２倍であることから、従来の歯部の幅
（ｂｔ）にほぼ等しい分だけ急くなる。

従っ′Ｃその分固定子コイルの抵抗が小さくなり、銅損
が減少するので、結果的に、温度上昇も小さく、効率も
向上し、か−ク出力も増加する。

本発明の一実施例による実験例では、第４図の出力及び
効率特性図の実線が示す如く、回転速度が低い範囲であ
る１７００　（ｒｐｍ）までは、本発明の一実施例の方
が、最大４〔Ａ〕程度の出力増力口があり、１５００（
ｒｐｍ）以１で、【〜１．５〔％〕程度の効率が向上す
るという結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、毎極毎相のスロット
数が０．５で巻線方式を集中巻とした固定子の磁気回路
の構成としたので、固定子コイルの全長を従来より短縮
でき、抵抗値が下がることによって発熱量を抑制するこ
とができ、温度低減による出力増力口及び効率向上、さ
らに銅量減による軽量化とコストダウンが実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すもので、固定子の磁気
回路構成と巻線方式を説明するための模式図、第２図は
、第６図及び第１図を展開して比較した模式図で第２図
面は第６図の、第２図（Ｂ）は第１図の展開式図、第３
図は、第６図及び第１図のＡ相の巻線部分のみ展開して
比較した模式図、で第３図（イ）は第６図の、第３図（
Ｂ）は第１図の展開模式図、第４図は、従来装置と本発
明の一実施例の出力及び効率を比較しＣ示す特性図、第
５図は従来装置の縦断面図、第６図は従来装置の固定子
の磁気回路構成と巻線方式を示す模式図である。 図において、＜７ａ）　（８ａ）は爪形磁極（３１０）
は固定子鉄心、（：ＨＯａ）、　（３１０ｂ）、　（３
ＬＯｏ）は歯部、（３２０８Ｘ３２０ｂ）（３２０ｅ）
はＡ、Ｂ、Ｃ相のコイルを示す。 尚図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車両用交流発電機であって、固定子鉄心の毎極毎相
   のスロット数を０．５とし、かつ固定子コイルを歯部に
   集中巻きとしたことを特徴とする車両用交流発電機。