JP3368604B2 - 交流発電機 - Google Patents

交流発電機

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16Regulation of the charging current or voltage by variation of field
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、2組の結線回路を搭載
する交流発電機に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の技術として、特開平4−2634
5号公報および特開平4−42759号公報に開示され
た技術が知られている。特開平4−26345号公報に
開示された技術は、2組のY形三相結線回路を搭載する
交流発電機で、一方の組のY形三相結線回路の巻線を収
納するスロットの間に、他方の組のY形三相結線回路の
巻線を収納するスロットを設けて、一方の組のY形三相
結線回路の巻線のベクトルを、他方の組のY形三相結線
回路の巻線のベクトルに対して、30°の位相差を生じ
るように設けたものである。この技術によって、出力の
リップルを低減している。しかるに、この技術は、毎
相、毎極2スロットとなるため、ステータコアのスロッ
トを超多スロットにする必要がある。この結果、巻線作
業が煩雑になるとともに、ステータコアのコアティース
の幅が半減し、巻線作業中やステータコアの組立作業中
にコアティースが変形し易いという問題点を有してい
た。そこで、特開平4−42759号公報に開示された
技術は、1組のY形三相結線回路と1組のΔ形三相結線
回路とを搭載する交流発電機で、Y形三相結線回路の巻
線と、Δ形三相結線回路の巻線とを、同一のスロットに
収納して、Y形三相結線回路の巻線のベクトルと、Δ形
三相結線回路の巻線のベクトルとの位相差を30°と
し、上記特開平4−26345号公報に開示された技術
の不具合を解決している。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記特開平
4−42759号公報に開示された技術では、一方の組
の巻線回路がΔ形三相結線回路であったため、循環電流
がΔ形三相結線回路内で循環してしまう。つまり、Y形
三相結線回路の中性点よりY形三相結線回路の各巻線を
循環する循環電流(エキサイタ電流)を取り出し、出力
を向上させる技術を採用することができない不具合を有
していた。 【0004】 【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、スロット数を増加することなく、
直流出力のリップルを抑え、2組の結線回路からエキサ
イタ電流を取り出して出力を向上させた交流発電機の提
供にある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の交流発電機は、
次の技術的手段を採用した。交流発電機は、3つの第1
巻線をY形に結線した第1Y形三相結線回路と、前記3
つの第1巻線の各端部および3つの第1巻線の接続箇所
である中性点より取り出される電流出力を整流する第1
整流回路と、3つの第2巻線をY形に結線した第2Y形
三相結線回路と、前記3つの第2巻線の各端部および3
つの第2巻線の接続箇所である中性点より取り出される
電流出力を整流する第2整流回路とを備える。そして、
前記3つの第1巻線の各位相差がほぼ120°を成すよ
うに、前記3つの第1巻線をステータコアのスロット内
に収納するとともに、前記3つの第2巻線をそれぞれ2
分割し、この2分割された巻線の合成ベクトルが、前記
第1巻線のベクトルとほぼ30°の位相差を生じるよう
に、前記2分割された巻線を前記第1巻線を収容する前
記スロット内へ別々に収納する。 【0006】 【発明の作用】本発明の交流発電機は、第2Y形三相結
線回路の第2巻線が2分割されることにより、分割され
た各巻線を、第1巻線を収納するスロットに収納して
も、2分割された第2巻線の合成ベクトルを第1巻線の
ベクトルのほぼ30°の位相差とすることができる。つ
まり、第2巻線は、分割されて第1巻線と同じスロット
内に収納されるが、第1巻線の起磁力変化に対して30
°の位相差の起磁力変化をもつ。これにより、第1整流
回路の出力波形の最小値に第2整流回路の出力波形の最
大値が対応し、逆に第1整流回路の出力波形の最大値に
第2整流回路の出力波形の最小値が対応する。このた
め、これらを合成した出力波形の最小値と最大値との差
は、第1、第2整流回路のそれぞれの出力波形の最小値
と最大値との差に比較して減少し、出力リップルが減少
する。また、第1Y形三相結線回路および第2Y形三相
結線回路は、ともに3つの巻線をY形に結線したもので
ある。このため、第1Y形三相結線回路の中性点より、
各第1巻線と第1整流回路とを循環するエキサイタ電流
を取り出し、第1Y形三相結線回路と第1整流回路とに
よる出力を向上させることができる。同様に、第2Y形
三相結線回路の中性点より、各第2巻線と第2整流回路
とを循環するエキサイタ電流を取り出し、第2Y形三相
結線回路と第2整流回路とによる出力を向上させること
ができる。 【0007】 【発明の効果】本発明の交流発電機は、上記の作用で述
べたように、各第1巻線のベクトルと、各第2巻線の合
成ベクトルの位相差を30°としたことにより、第1、
第2整流回路の合成出力のリップルを小さく抑えること
ができる。また、第2巻線が2分割されて第1巻線を収
納するスロットへ別々に収納される。従って、従来の2
つのY形三相結線を別々のスロットへ収納して、出力リ
ップルを抑える技術に対してステータコアのスロット数
を、少なくすることができる。さらに、第1Y形三相結
線回路と第2Y形三相結線回路とから、エキサイタ電流
を取り出すことができる。従って、従来のY形三相結線
とΔ形三相結線との組み合わせにより、出力リップルを
抑える技術に対して、交流発電機の出力を向上させるこ
とができる。 【0008】 【実施例】次に、本発明の交流発電機を、図に示す一実
施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図1ないし図4は本発明の実施例を示
すもので、図1は車両用の三相交流発電機の電機回路図
を示す。三相交流発電機1は、発生した電力をバッテリ
Bおよび車両電機負荷2へ供給するもので、車両走行用
エンジン(図示しない)によって回転駆動されて回転す
る磁界を生じさせるためのフィールドコイル3、2組の
結線回路4、5、2組の整流回路6、7、レギュレータ
8等より構成されている。 【0009】2組の結線回路4、5の一方は、3つの第
1巻線Y1 をY形に結線した第1Y形三相結線回路4
で、他方は、3つの第2巻線Y2 をY形に結線した第2
Y形三相結線回路5である。また、2つの整流回路6、
7の一方は、第1Y形三相結線回路4の3つの第1巻線
Y1 の各端部Y1a、Y1b、Y1c、および3つの第1巻線
Y1 の接続箇所である中性点Y1dより取り出される電流
出力を8つのダイオードで整流する第1整流回路6で、
他方は、第2Y形三相結線回路5の3つの第2巻線Y2
の各端部Y2a、Y2b、Y2c、および3つの第2巻線Y2
の接続箇所である中性点Y2dより取り出される電流出力
を8つのダイオードで整流する第2整流回路7である。 【0010】第2Y形三相結線回路5の3つの第2巻線
Y2 は、それぞれ2分割されている。つまり、第2巻線
Y2 が分割巻線Y2-1 、Y2-2 に分割されている。 【0011】一方、三相交流発電機1は、ハウジング
(図示しない)に固定されたステータコア(図示しな
い)を備える。このステータコアは、内周に第1Y形三
相結線回路4および第2Y形三相結線回路5の各第1、
第2巻線Y1 、Y2 を収納する36本のスロット(毎極
毎相1スロット、図示しない)が全周に亘って設けられ
ている。 【0012】第1Y形三相結線回路4の3つの第1巻線
Y1 は、各位相差が120°を成すように、ステータコ
アに設けられた36本のスロット内に順次収納される。
一方、第2巻線Y2 の分割巻線Y2-1 、Y2-2 は、巻線
にかかる電圧の合成ベクトルEY2 {図2(b)の電圧
ベクトル図参照}が、第1巻線Y1 のベクトルEY1
{図2(a)の電圧ベクトル図参照}と、30°の位相
差を生じるように、第2巻線Y2 の分割巻線Y2-1 、Y
2-2 がそれぞれ独立して、第1巻線Y1 と同じスロット
内に収納される。 【0013】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。三相交流発電機1が、エンジンによ
って回転駆動されると、フィードコイル3によって生じ
る磁束がステータコア内で回転し、第1Y形三相結線回
路4の3つの第1巻線Y1 の出力波形V1 は、図3に示
すように、互いに120°の位相差を持つ正弦波とな
る。これによって、第1整流回路6の出力波形V1out
は、図中に示すような、最大電圧V1maxと最小電圧V1m
inの差の大きな波形となる。一方、第2Y形三相結線回
路5の3つの第2巻線Y2 の出力波形V2 は、図4に示
すように、互いに120°の位相差を持つ正弦波となる
ともに、第2巻線Y2 の出力波形V2 が、第1巻線Y1
の出力波形V1 に対して30°の位相差を生じる。これ
によって、第1整流回路6の出力波形の最小値に第2整
流回路7の出力波形の最大値が対応し、逆に第1整流回
路6の出力波形の最大値に第2整流回路7の出力波形の
最小値が対応する。このため、第1、第2整流回路6、
7の合成した出力波形Vout の最大電圧Vmax と最小電
圧Vmin の差は、第1整流回路6のそれぞれの出力波形
V1out(第2整流回路7の出力波形のみの場合も同様)
の最大電圧V1maxと最小電圧V1minの差に比較して減少
する。つまり、三相交流発電機1の出力リップルが減少
する。 【0014】〔実施例の効果〕本実施例の三相交流発電
機1は、各第1巻線Y1 のベクトルと、各第2巻線Y2
の合成ベクトルの位相差を30°としたことにより、第
1、第2整流回路6、7の合成出力のリップルを小さく
抑えることができる。また、第2巻線Y2 が2分割され
て第1巻線Y1 を収納するスロットへ別々に収納され
る。従って、ステータコアに設けられるスロット数を、
既存のY形三相結線回路のみのスロット数と同じで済
む。この結果、2つのY形三相結線回路によって出力リ
ップルを抑える従来技術に比較して、スロット数を半減
できるため、スロット内への巻線作業が容易になるとと
もに、スロットの幅やコアティースの幅を大きく設定で
き、巻線作業中やステータコアの組立作業中などにおけ
るコアティースの変形を防ぐことができる。さらに、第
1Y形三相結線回路4および第2Y形三相結線回路5
は、ともに中性点からエキサイタ電流が取り出され、第
1整流回路6および第2整流回路7でエキサイタ電流が
整流出力される。従って、従来のY形三相結線とΔ形三
相結線との組み合わせにより、出力リップルを抑える技
術に対して、三相交流発電機1の出力を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】車両用の三相交流発電機の電気回路図である。 【図2】第1、第2巻線のベクトル図である。 【図3】第1Y形三相結線回路の出力波形図である。 【図4】第1、第2Y形三相結線回路の出力波形図であ
る。 【符号の説明】 1 三相交流発電機 4 第1Y形三相結線回路 5 第2Y形三相結線回路 6 第1整流回路 7 第2整流回路 Y1 第1巻線 Y2 第2巻線 Y1d 第1Y形三相結線回路の中性点 Y2d 第2Y形三相結線回路の中性点 Y2-1 、Y2-2 分割巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−26345(JP,A) 特開 平4−29547(JP,A) 特開 昭54−15114(JP,A) 実公 昭40−32582(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 3/28

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】3つの第1巻線をY形に結線した第1Y形
    三相結線回路と、 前記3つの第1巻線の各端部および3つの第1巻線の接
    続箇所である中性点より取り出される電流出力を整流す
    る第1整流回路と、 3つの第2巻線をY形に結線した第2Y形三相結線回路
    と、 前記3つの第2巻線の各端部および3つの第2巻線の接
    続箇所である中性点より取り出される電流出力を整流す
    る第2整流回路とを備え、 前記3つの第1巻線の各位相差がほぼ120°を成すよ
    うに、前記3つの第1巻線をステータコアのスロット内
    に収納するとともに、 前記3つの第2巻線をそれぞれ2分割し、この2分割さ
    れた巻線の合成ベクトルが、前記第1巻線のベクトルと
    ほぼ30°の位相差を生じるように、前記2分割された
    巻線を前記第1巻線を収容する前記スロット内へ別々に
    収納することを特徴とする交流発電機。
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