JP4042308B2

JP4042308B2 - Rotating electric machine for vehicles

Info

Publication number: JP4042308B2
Application number: JP2000203693A
Authority: JP
Inventors: 敦司梅田; 重信中村; 雅敏甲村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2002027717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電動機や発電機などの回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題対策として、市街地走行などの低速走行の時はモーター駆動で走行し、郊外の高速走行の時はエンジン駆動とするハイブリッド電気自動車が生産されるようになった。また、信号での車両の一時停止の時に、エンジンをストップさせる活動も市街地の路線バスなどで実施されており、自動的にこれを行うアイドル・ストップのシステムについても幅広く研究が行われている。これに伴い、車両が一時停止した時にコンプレッサやパワステポンプ等の駆動を行うための電動機機能と、車両が走行している時の発電機機能とを併せ持つ回転電機が必要となってきた。
【０００３】
一方、近年、電気負荷の大容量化に伴い、高電圧負荷の使用ニーズが高まってきている。しかし、従来から使用される電気負荷の中には、高電圧設定では寿命が低下するなど不具合を発生する負荷もあり、車両電源としては高電圧と従来電圧の二電圧への電力供給が望まれている。
【０００４】
一般に、電動機として回転駆動トルクを高めるためには、効率を向上するとともに、固定子のスロットあたりの導体本数を少なくして駆動電流を高くする必要がある。しかし、固定子のスロットあたりの導体本数を少なくすると、発電機として作動する時に、バッテリーや各種電気負荷に電力を供給できる回転数が高くなり、言い換えると市街地走行などで頻度の高い低速回転領域において出力が不足し、バッテリーあがりなどの問題を生ずる。
【０００５】
これに対し、特開昭６３−８７１３７号公報には、発電機として用いる場合は、整流器のブリッジ素子にスイッチとダイオードの役割を同時に果たすＭＯＳトランジスタを用い、各スイッチのオン、オフを高速で制御して固定子巻線の各相の短絡とブリッジ回路形成を繰り返すことにより、低速回転でも充電電流を取り出す構成が示されている。また、電動機として用いる場合は、各スイッチの制御により固定子巻線に回転磁界を形成するよう外部から電流を流している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−８７１３７号公報に記載の回転電機では、発電動作する場合は発生電圧は一種類であり、異種の電圧を同時に電力供給することはできない。このため２電圧を供給するためには発電機が２台必要となり大型となるため、エンジン搭載が難しい点やエンジンへの組み付け工数も多大となる問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑み、一台の発電機で２電圧の電気負荷、バッテリに同時に電力供給する機能を有し、低速回転から充電電流を供給できる発電機、あるいは所定の駆動トルクを確保できる電動機、さらにはこれらの発電機と電動機の機能を併せ持つ、小型軽量でエンジン搭載の容易な車両用回転電機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１によれば、複数のＮＳ磁極を有する回転子と、前記回転子と対向配置された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の複数のスロットに装備された多相の固定子巻線を備える固定子とを持つ車両用回転電機において、前記複数のスロットは、前記回転子の磁極ピッチに対応して離間した複数のスロットを１相分のスロット群として、多相分のスロット群よりなるスロットを含んでおり、前記多相の固定子巻線は、前記スロット組に含まれる前記スロット群に収容された複数の導体とスロット外のコイルエンドによって巻線が形成され、電気的に絶縁された第１巻線と第２巻線の２組の多相巻線を有し、前記第１巻線の端末とつながる第１ブリッジ回路と、前記第１ブリッジ回路と独立して前記第２巻線の端末とつながる第２ブリッジ回路を有し、前記第１ブリッジ回路には第１巻線の各相の短絡とブリッジ形成とを繰り返すスイッチング手段を有し、前記第２ブリッジ回路には第２巻線の各相の短絡とブリッジ形成とを繰り返すスイッチング手段を有し、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の出力端が、電気的に独立していることを特徴としている。
【０００９】
これにより、発電機として低速回転から充電電流を供給できるとともに、出力端が分離されることで、各巻線及びブリッジ回路が独立するため１台で異種電圧への電力供給が可能になる。また、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の端末は車両本体に接地されており、前記スイッチング手段は、少なくとも前記ブリッジ回路の接地側に配置されていることを特徴としている。これにより、発電機として低速回転から充電電流を供給できる。さらに、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路のスイッチング手段は、前記第１巻線と前記第２巻線の各相の一方が短絡し他方がブリッジ形成を為すスイッチングのタイミングを有する制御機構を持つことを特徴としている。これにより、スイッチのオン、オフによる磁束の脈動が、第１巻線と第２巻線とで付勢しあうことがない。よって、スイッチのオン、オフによる磁気音の発生を防止できる発電機として低速回転から充電電流を供給できる。
【００１０】
請求項２によれば、請求項１に記載の車両用回転電機において、前記複数のスロットは、前記回転子の磁極ピッチに対応して離間した複数のスロットを１相分のスロット群として、多相分のスロット群よりなる第１スロット組と、さらに前記第１スロット組から所定の電気角度ずれた第２スロット組とを含んでおり、前記多相の固定子巻線は、前記第１スロット組に含まれる前記スロット群に収容された複数の導体とスロット外のコイルエンドによって第１巻線が形成され、前記第２スロット組に含まれる前記スロット群に収容された複数の導体とスロット外のコイルエンドによって第２巻線が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
所定の電気角ずれたスロット組に各巻線を配置することで、各コイルエンドが整列することにより、コンパクトに巻線を収納することができ回転電機が小型化できる。
【００１２】
請求項３によれば、請求項１または２に記載の車両用回転電機において、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の出力端間を選択的に短絡、解放せしめるスイッチ手段を設けることを特徴としている。この構成により、出力端間のスイッチが短絡時には同一電圧の出力を２つの巻線の合成で出力が取り出すことができるため、１巻線での取り出しよりも多くの出力が得られる。また、開放時には２つの巻線、ブリッジは独立であるため２電圧の取り出しができることは前記同様である。したがって負荷状態に応じて、発電機性能を最大化できる。
【００１３】
請求項４によれば、請求項１から３のいずれかに記載の車両用回転電機において、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の端末は車両本体に接地されており、前記スイッチング手段は、少なくとも前記ブリッジ回路の接地側に配置されていることを特徴としている。これにより、発電機として低速回転から充電電流を供給できる。
【００１５】
請求項５によれば、請求項１に記載の車両用回転電機において、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路のスイッチング導通率は、各々独立して設定することを特徴としている。導通率を独立して設定することで、それぞれの電圧設定に対し最適な導通率とすることができ出力を最大化させることができ、発電機を小型化できる。
【００１８】
請求項６によれば、請求項１から５のいずれかに記載の車両用回転電機において、前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路のすべての素子がスイッチング機能を有し、前記第１ブリッジ回路のスイッチング手段と前記第２ブリッジ回路のスイッチング手段は、電動機として作動することを特徴としている。これにより、１台で発電時には低速回転から二電圧の電力を供給しつつ、電動機として動作させることも可能となる。
【００１９】
請求項７によれば、請求項１から６のいずれかに記載の車両用回転電機において、前記スイッチング手段はＭＯＳトランジスタにより形成されていることを特徴としている。これにより、スイッチング手段の発熱が抑制できるため冷却が簡素となり、コンパクトに、低速回転からの出力が可能で二電圧の電力供給が可能な小型車両用回転電機を実現できる。
【００２０】
請求項８によれば、請求項１から７のいずれかに記載の車両用回転電機において、前記固定子巻線は前記スロット形状に沿った略矩形の断面を有していることを特徴としている。これにより、スロット内の導体占積率を高めることができ、小型でコンパクトな回転電機を提供できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用回転電機を、特に交流発電機での実施例を説明する。
【００２２】
〔第一実施形態〕
図１及び図２はこの発明の第一実施形態を示したもので、図１は本発明の回路のブロック図、図２は制御信号を示した図である。
【００２３】
車両用交流発電機は、回転子の界磁コイル４に電流を流して複数のＮＳ磁極を形成し、これを固定子の内周側で回転させることによって、電磁誘導作用により固定子巻線に交流電圧を発生させ、整流器により直流に変換し、外部へ出力を供給する。
【００２４】
第一実施形態では、図１に示すように、固定子には３相の第１巻線１１と第２巻線１２とが電気角が３０度ずれた状態で配置されている。製造工程簡素化のため各巻線の巻数は同一に設定してある。各々の巻線の出力線は、第１ブリッジ回路２１と第２ブリッジ回路２２に接続されている。第１ブリッジ回路２１の接地側には、第１巻線１１の各相を短絡できるスイッチ２１１と、このスイッチ２１１と並列にダイオード２１２が、３相ぶん配置されている。具体的には、スイッチ２１１とダイオード２１２の並列回路と同様の作動を行うＭＯＳトランジスタ２１０が用いられる。ブリッジ回路の反接地側には、整流ダイオード２１３が３相分配置されている。第２ブリッジ回路２２も、第１ブリッジ回路２１と同様に、接地側にＭＯＳトランジスタ２２０、反接地側に整流ダイオード２２３が配置されている。
【００２５】
第１ブリッジ回路２１の出力端３１と第２ブリッジ回路２２の出力端３２は分離し、それぞれ高電圧バッテリー８１や各種の高電圧電気負荷９１、もしくは低電圧バッテリー８２や各種の低電圧電気負荷９２に電力を供給する。
【００２６】
一方、第１ブリッジ回路２１と第２ブリッジ回路２２のスイッチ２１１、２２１は、個別のスイッチング制御装置６１，６２につながっている。制御装置５には高電圧バッテリ８１，低電圧バッテリ８２の電圧値が入力され、その情報から第１ブリッジ回路２１及び第２ブリッジ回路２２のそれぞれのスイッチ導通率を決定し、スイッチング制御回路６１，６２に出力する。発電量は、制御装置５によって界磁コイル４に流す界磁電流を調整して、コントロールされている。
【００２７】
スイッチング制御装置６は、第１ブリッジ回路２１のスイッチ２１１と第２ブリッジ回路のスイッチ２２２を一定周波数で各ブリッジのスイッチを同時にオン、オフを繰り返すことによって、固定子巻線の各相の短絡とブリッジ形成とを繰り返す。これにより、低速回転での充電電流を取り出す。なお、図２に示すように、第１ブリッジ回路２１のスイッチ２１１と第２ブリッジ回路２２のスイッチ２２１のオン周期がほぼ反転するように、スイッチングが制御されている。
【００２８】
スイッチング制御装置６１，６２は独立しており個別に導通率の変更が可能なため、ブリッジ回路の各の出力端３１，３２の発生電圧はそれぞれ任意に設定可能となる。したがって一つの回転機で二電圧の発生が可能のため、エンジンへの搭載性は飛躍的に向上する。
【００２９】
また、スイッチング制御装置６１，６２は独立しており、オン周期がほぼ反転するようにスイッチングできるので、スイッチングによる磁気脈動が相殺され磁気音が低減する効果もある。
【００３０】
また電気角を３０度ずらしたスロット群に各巻線を収納しているので、各巻線のコイルエンドが整列するためコンパクトに巻線を収納できる。また電気周波数６次の磁気音成分が２組の巻線で相殺されるため、より磁気音が低減できる効果もある。
【００３１】
〔その他の実施形態〕
第一実施形態では、ブリッジ回路の接地側のみにＭＯＳトランジスタを配置したが、図２に示すように、すべてのブリッジ回路の素子をＭＯＳトランジスタで構成しても良い。この場合、固定子に外部から駆動電流を流し、第１ブリッジ回路２１′のスイッチング制御装置６１と、第２ブリッジ回路２２′のスイッチング制御装置６２とによって、回転磁界を形成することによって電動機として作動させることができる。また、それぞれのバッテリを電源とでき、駆動電流は個別に制御できるため、バッテリの充電状態に応じて使用する電力配分を任意に設定可能であり片方のみのバッテリ上がりを防止できる効果もある。
【００３２】
また、図４、５に示すように、固定子巻線の断面をインシュレータ９４を介して固定子鉄心９０のスロット形状に沿った略矩形とし、スロットの深さ方向に内側導体９２と外側導体９３の、実質２本としてもよい。この時、固定子鉄心９０の磁極歯９０１を流れる磁気変動による振動を抑える効果により、磁気音をさらに低減できる。図５に示すように、セグメント導体を用いて先端部９６で接合することにより、コイルエンドでの巻線の干渉を無くして高占積率化が可能となり、巻線断面の増大に伴い巻線抵抗を低減できるので、発電機として最大出力電流を高め、電動機として最大駆動力を高めることができる。また第一実施形態では、製造工程簡素化のため第１巻線と第２巻線とで巻数同一としたが、任意で導通率の設定が可能なため異なる巻数であってもよい。
【００３３】
また、第一実施形態では、第１ブリッジと第２ブリッジの出力端３１，３２は分離されているが、図６に示すようにスイッチ３１１を介して接続されていてもよい。この構成により、出力端間のスイッチが短絡時には同一電圧の出力を２つの巻線の合成で取り出すことができるため、１巻線での取り出しよりも多くの出力が得られる。また、開放時には２つの巻線、ブリッジは独立であるため２電圧の取り出しができることは前記同様である。したがって負荷状態に応じて、発電機性能を最大化できる効果がある。このスイッチは機械式スイッチでも半導体スイッチでもどちらでもよい。
【００３４】
また、第１実施形態では、電気角が所定角度ずれた巻線としたが、２組が電気的に独立していれば電気角のずれていない同一のスロット内に収納される巻線であってもよい。
【００３５】
なお、スイッチング素子とダイオードを並列に有するものであれば、ＭＯＳトランジスタ以外でもよいし、個別の素子を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る回路の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第一実施形態の制御信号を示す図である。
【図３】他の実施形態の回路の全体構成を示すブロック図である。
【図４】他の実施形態の固定子の部分的断面図である。
【図５】他の実施形態の固定子の部分的斜視図である。
【図６】他の実施形態の回路の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１…第１巻線、１２…第２巻線、２１…第１ブリッジ回路、
２２…第２ブリッジ回路、２１０、２２０…ＭＯＳトランジスタ、
３…出力端、４…界磁コイル、５…界磁電流制御装置
６…スイッチング制御装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating electrical machine such as an electric motor or a generator mounted on a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a countermeasure for environmental problems, hybrid electric vehicles that are driven by a motor when traveling at a low speed such as in urban areas and that are driven by an engine when traveling at a high speed in the suburbs have been produced. In addition, the activity of stopping the engine when the vehicle is temporarily stopped by a signal is also carried out on a city bus, etc., and a wide range of research has been conducted on an idle stop system that performs this automatically. Accordingly, a rotating electrical machine having both an electric motor function for driving a compressor, a power steering pump, and the like when the vehicle is temporarily stopped and a generator function when the vehicle is running has become necessary.
[0003]
On the other hand, in recent years, with the increase in capacity of electric loads, the use needs of high voltage loads are increasing. However, some of the electric loads that have been used in the past have troubles such as a reduction in life at high voltage settings, and it is desirable for the vehicle power supply to supply power to two voltages, the high voltage and the conventional voltage. ing.
[0004]
In general, in order to increase the rotational drive torque as an electric motor, it is necessary to improve efficiency and increase the drive current by reducing the number of conductors per slot of the stator. However, if the number of conductors per slot of the stator is reduced, the number of rotations that can supply power to the battery and various electric loads increases when operating as a generator.In other words, in low-speed rotation regions that are frequently used in urban areas, etc. Insufficient output will cause problems such as battery up.
[0005]
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-87137, when used as a generator, a MOS transistor that simultaneously functions as a switch and a diode is used as a bridge element of a rectifier, and on / off of each switch is controlled at high speed. Thus, a configuration is shown in which a charging current is extracted even at low speed rotation by repeating short-circuiting of each phase of the stator winding and formation of a bridge circuit. Moreover, when using as an electric motor, the electric current is sent from the exterior so that a rotating magnetic field may be formed in a stator winding by control of each switch.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the rotating electrical machine described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-87137, when the power generation operation is performed, only one kind of generated voltage is generated, and different voltages cannot be supplied simultaneously. For this reason, in order to supply two voltages, two generators are required and the size becomes large, so that there are problems that it is difficult to mount the engine and that the number of steps for assembling the engine becomes large.
[0007]
In view of the above problems, the present invention has a function of simultaneously supplying electric power to a two-voltage electric load and a battery with a single generator, and a generator that can supply a charging current from a low-speed rotation, or a predetermined drive torque. An object of the present invention is to provide an electric motor that can be secured, and further, a rotating electric machine for a vehicle that has both the functions of the generator and the electric motor and that is small and light and that can be easily mounted on an engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to claim 1, a rotor having a plurality of NS magnetic poles, a stator core disposed opposite to the rotor, and a plurality of slots provided in a plurality of slots of the stator core. In a vehicular rotating electrical machine having a stator having a stator winding of a phase, the plurality of slots may include a plurality of slots spaced apart corresponding to the magnetic pole pitch of the rotor as a slot group for one phase. The multi-phase stator winding includes a plurality of conductors housed in the slot group included in the slot set and a coil end outside the slot. A first bridge circuit having two sets of multi-phase windings of a first winding and a second winding which are electrically insulated, and connected to a terminal of the first winding; and the first bridge circuit, Independently connected to the end of the second winding A second bridge circuit having switching means for repeating short-circuiting and bridge formation of each phase of the first winding in the first bridge circuit, and each of the second windings in the second bridge circuit. It has switching means for repeating short-circuiting of phases and bridge formation, and the output ends of the first bridge circuit and the second bridge circuit are electrically independent.
[0009]
Thereby, while being able to supply a charging current from a low speed rotation as a generator, since each winding and the bridge circuit are independent by separating the output end, it is possible to supply power to different voltages by one unit. The terminals of the first bridge circuit and the second bridge circuit are grounded to a vehicle body, and the switching means is disposed at least on the ground side of the bridge circuit. Thereby, a charging current can be supplied from a low-speed rotation as a generator. Further, the switching means of the first bridge circuit and the second bridge circuit includes a control mechanism having a switching timing in which one of the phases of the first winding and the second winding is short-circuited and the other forms a bridge. It is characterized by having. As a result, the pulsation of the magnetic flux caused by turning on and off the switch does not urge the first winding and the second winding. Therefore, a charging current can be supplied from a low-speed rotation as a generator that can prevent generation of magnetic noise due to turning on and off of the switch.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the rotating electrical machine for a vehicle according to the first aspect, the plurality of slots include a plurality of slots spaced apart corresponding to the magnetic pole pitch of the rotor as a slot group for one phase. A first slot set composed of a slot group for a phase, and a second slot set that is deviated from the first slot set by a predetermined electrical angle, and the multiphase stator winding includes the first slot set A first winding is formed by a plurality of conductors accommodated in the slot group included in the set and a coil end outside the slot, and the plurality of conductors accommodated in the slot group included in the second slot group and the outside of the slot The second winding is formed by the coil end.
[0011]
By arranging the windings in the slot set shifted by a predetermined electrical angle, the coil ends are aligned, so that the windings can be stored compactly and the rotating electrical machine can be downsized.
[0012]
According to claim 3, in the rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1 or 2, the switch means for selectively short-circuiting and releasing the output ends of the first bridge circuit and the second bridge circuit is provided. It is a feature. With this configuration, when the switch between the output terminals is short-circuited, the output of the same voltage can be taken out by combining the two windings, so that more output can be obtained than with one winding. Further, since the two windings and the bridge are independent at the time of opening, the two voltages can be taken out as described above. Therefore, the generator performance can be maximized according to the load state.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine for a vehicle according to any one of the first to third aspects, terminals of the first bridge circuit and the second bridge circuit are grounded to a vehicle body, and the switching means is , At least on the ground side of the bridge circuit. Thereby, a charging current can be supplied from a low-speed rotation as a generator.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine for a vehicle according to the first aspect , the switching continuity of the first bridge circuit and the second bridge circuit is set independently. By setting the continuity independently, the optimum continuity can be achieved for each voltage setting, the output can be maximized, and the generator can be downsized.
[0018]
According to Claim 6 , in the rotating electrical machine for a vehicle according to any one of Claims 1 to 5 , all elements of the first bridge circuit and the second bridge circuit have a switching function, and the first bridge switching means switching means and the second bridge circuit of the circuit is characterized in that to operate as an electric motor. This makes it possible to operate as an electric motor while supplying two voltages of electric power from a low speed during power generation.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the rotating electrical machine for a vehicle according to any one of the first to sixth aspects, the switching means is formed of a MOS transistor. Thereby, since the heat generation of the switching means can be suppressed, cooling is simplified, and a compact vehicular rotating electrical machine that can output from low speed rotation and can supply power of two voltages can be realized.
[0020]
According to Claim 8 , in the rotating electrical machine for vehicles according to any one of Claims 1 to 7 , the stator winding has a substantially rectangular cross section along the slot shape. . Thereby, the conductor space factor in a slot can be raised and a small and compact rotary electric machine can be provided.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention, particularly an AC generator, will be described below.
[0022]
[First embodiment]
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram of a circuit of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing control signals.
[0023]
The vehicle alternator generates a plurality of NS magnetic poles by passing a current through the field coil 4 of the rotor and rotates them on the inner circumference side of the stator, thereby rotating the stator windings by electromagnetic induction. An AC voltage is generated, converted to DC by a rectifier, and supplied to the outside.
[0024]
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the three-phase first winding 11 and the second winding 12 are arranged on the stator in a state where the electrical angle is shifted by 30 degrees. To simplify the manufacturing process, the number of turns of each winding is set to be the same. An output line of each winding is connected to the first bridge circuit 21 and the second bridge circuit 22. On the ground side of the first bridge circuit 21, a switch 211 that can short-circuit each phase of the first winding 11, and three diodes 212 are arranged in parallel with the switch 211. Specifically, a MOS transistor 210 that performs the same operation as the parallel circuit of the switch 211 and the diode 212 is used. On the opposite side of the bridge circuit, rectifier diodes 213 are arranged for three phases. Similarly to the first bridge circuit 21, the second bridge circuit 22 is also provided with a MOS transistor 220 on the ground side and a rectifier diode 223 on the anti-ground side.
[0025]
The output terminal 31 of the first bridge circuit 21 and the output terminal 32 of the second bridge circuit 22 are separated, and the high voltage battery 81 and various high voltage electric loads 91, or the low voltage battery 82 and various low voltage electric loads 92, respectively. To supply power.
[0026]
On the other hand, the switches 211 and 221 of the first bridge circuit 21 and the second bridge circuit 22 are connected to the individual switching control devices 61 and 62. The voltage values of the high voltage battery 81 and the low voltage battery 82 are input to the control device 5, and the switch continuity of each of the first bridge circuit 21 and the second bridge circuit 22 is determined from the information, and the switching control circuit 61, To 62. The amount of power generation is controlled by adjusting the field current flowing through the field coil 4 by the control device 5.
[0027]
The switching control device 6 repeats ON / OFF of the switches 211 of the first bridge circuit 21 and the switches 222 of the second bridge circuit at the same frequency at the same time so that each phase of the stator winding is short-circuited. Repeat the bridge formation. Thereby, the charging current at a low speed is taken out. As shown in FIG. 2, the switching is controlled so that the ON periods of the switch 211 of the first bridge circuit 21 and the switch 221 of the second bridge circuit 22 are substantially inverted.
[0028]
Since the switching control devices 61 and 62 are independent and the continuity can be changed individually, the voltages generated at the output terminals 31 and 32 of the bridge circuit can be arbitrarily set. Therefore, since it is possible to generate two voltages with a single rotating machine, the mountability to the engine is dramatically improved.
[0029]
Further, since the switching control devices 61 and 62 are independent and can be switched so that the ON period is substantially reversed, the magnetic pulsation due to the switching is canceled and the magnetic noise is reduced.
[0030]
Further, since each winding is housed in a slot group whose electrical angle is shifted by 30 degrees, the coil ends of each winding are aligned, so that the windings can be housed in a compact manner. In addition, since the sixth-order magnetic sound component is canceled by the two sets of windings, there is an effect that the magnetic sound can be further reduced.
[0031]
[Other Embodiments]
In the first embodiment, the MOS transistors are arranged only on the ground side of the bridge circuit. However, as shown in FIG. 2, all the elements of the bridge circuit may be composed of MOS transistors. In this case, a driving current is supplied to the stator from the outside, and a rotating magnetic field is generated by the switching control device 61 of the first bridge circuit 21 'and the switching control device 62 of the second bridge circuit 22'. Can be made. Further, since each battery can be used as a power source and the drive current can be individually controlled, power distribution to be used can be arbitrarily set according to the state of charge of the battery, and there is an effect that only one battery can be prevented from rising.
[0032]
4 and 5, the cross section of the stator winding is formed into a substantially rectangular shape along the slot shape of the stator core 90 via the insulator 94, and the inner conductor 92 and the outer conductor 93 are formed in the slot depth direction. It is good also as two substantially. At this time, the magnetic sound can be further reduced by the effect of suppressing the vibration caused by the magnetic fluctuation flowing through the magnetic pole teeth 901 of the stator core 90. As shown in FIG. 5, by joining at the tip portion 96 using segment conductors, it becomes possible to increase the space factor by eliminating the interference of the winding at the coil end. Since resistance can be reduced, the maximum output current can be increased as a generator, and the maximum driving force can be increased as an electric motor. In the first embodiment, the first winding and the second winding have the same number of turns for simplification of the manufacturing process. However, since the conductivity can be arbitrarily set, the number of turns may be different.
[0033]
In the first embodiment, the output ends 31 and 32 of the first bridge and the second bridge are separated, but may be connected via a switch 311 as shown in FIG. With this configuration, when the switch between the output terminals is short-circuited, the output of the same voltage can be taken out by combining the two windings, so that more output can be obtained than with one winding. Further, since the two windings and the bridge are independent at the time of opening, the two voltages can be taken out as described above. Therefore, there is an effect that the generator performance can be maximized according to the load state. This switch may be either a mechanical switch or a semiconductor switch.
[0034]
In the first embodiment, the electrical angles are different from each other by a predetermined angle. However, if the two sets are electrically independent, the windings are housed in the same slot where the electrical angle is not shifted. May be.
[0035]
In addition, as long as it has a switching element and a diode in parallel, it may be other than a MOS transistor, or an individual element may be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a control signal according to the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an overall configuration of a circuit according to another embodiment.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a stator according to another embodiment.
FIG. 5 is a partial perspective view of a stator according to another embodiment.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a circuit according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
11 ... 1st winding, 12 ... 2nd winding, 21 ... 1st bridge circuit,
22 ... second bridge circuit, 210, 220 ... MOS transistor,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Output end, 4 ... Field coil, 5 ... Field current control apparatus 6 ... Switching control apparatus.

Claims

複数のＮＳ磁極を有する回転子と、前記回転子と対向配置された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の複数のスロットに装備された多相の固定子巻線を備える固定子とを持つ車両用回転電機において、
前記複数のスロットは、前記回転子の磁極ピッチに対応して離間した複数のスロットを１相分のスロット群として、多相分のスロット群よりなるスロットを含んでおり、前記多相の固定子巻線は、前記スロット組に含まれる前記スロット群に収容された複数の導体とスロット外のコイルエンドによって巻線が形成され、電気的に絶縁された第１巻線と第２巻線の２組の多相巻線を有し、
前記第１巻線の端末とつながる第１ブリッジ回路と、前記第１ブリッジ回路と独立して前記第２巻線の端末とつながる第２ブリッジ回路を有し、
前記第１ブリッジ回路には第１巻線の各相の短絡とブリッジ形成とを繰り返すスイッチング手段を有し、前記第２ブリッジ回路には第２巻線の各相の短絡とブリッジ形成とを繰り返すスイッチング手段を有し、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の出力端が、電気的に独立しており、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の出力端はバッテリもしくは電気負荷に接続され、前記１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の出力端は異なる電圧に制御され、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路のスイッチング手段は、前記第１巻線と前記第２巻線の各相の一方が短絡し他方がブリッジ形成を為すスイッチングのタイミングを有する制御機構を持つことを特徴とする車両用回転電機。A vehicle having a rotor having a plurality of NS magnetic poles, a stator core disposed opposite to the rotor, and a stator having multi-phase stator windings installed in a plurality of slots of the stator core For rotating electrical machines,
The plurality of slots include a slot composed of a multiphase slot group, with the slots spaced apart corresponding to the magnetic pole pitch of the rotor as a slot group for one phase, and the multiphase stator. The winding is formed by a plurality of conductors accommodated in the slot group included in the slot set and a coil end outside the slot, and two of the first and second windings are electrically insulated. A set of multi-phase windings,
A first bridge circuit connected to the terminal of the first winding; and a second bridge circuit connected to the terminal of the second winding independently of the first bridge circuit;
The first bridge circuit has switching means for repeating short-circuiting and bridge formation of each phase of the first winding, and the second bridge circuit repeats short-circuiting and bridge formation of each phase of the second winding. Having switching means,
The output ends of the first bridge circuit and the second bridge circuit are electrically independent ,
The output ends of the first bridge circuit and the second bridge circuit are connected to a battery or an electric load, and the output ends of the first bridge circuit and the second bridge circuit are controlled to different voltages,
The switching means of the first bridge circuit and the second bridge circuit has a control mechanism having a switching timing in which one of the phases of the first winding and the second winding is short-circuited and the other forms a bridge. rotating electrical machine for a vehicle, characterized in that.

請求項１に記載の車両用回転電機において、
前記複数のスロットは、前記回転子の磁極ピッチに対応して離間した複数のスロットを１相分のスロット群として、多相分のスロット群よりなる第１スロット組と、さらに前記第１スロット組から所定の電気角度ずれた第２スロット組とを含んでおり、前記多相の固定子巻線は、前記第１スロット組に含まれる前記スロット群に収容された複数の導体とスロット外のコイルエンドによって第１巻線が形成され、前記第２スロット組に含まれる前記スロット群に収容された複数の導体とスロット外のコイルエンドによって第２巻線が形成されていることを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1,
The plurality of slots includes a plurality of slots spaced in correspondence with the magnetic pole pitch of the rotor as a slot group for one phase, a first slot set composed of a slot group for multiple phases, and the first slot set And a second slot set deviated by a predetermined electrical angle from the multi-phase stator winding, wherein the multiphase stator winding includes a plurality of conductors housed in the slot group included in the first slot set and a coil outside the slot. A first winding is formed by an end, and a second winding is formed by a plurality of conductors housed in the slot group included in the second slot group and a coil end outside the slot. Rotating electric machine.

請求項１または２に記載の車両用回転電機において、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の出力端間を選択的に短絡、解放せしめるスイッチ手段を設けることを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1 or 2,
A rotating electrical machine for a vehicle comprising a switch means for selectively short-circuiting and releasing the output terminals of the first bridge circuit and the second bridge circuit.

請求項１から３のいずれかに記載の車両用回転電機において、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路の端末は車両本体に接地されており、前記ブリッジのスイッチング手段は、少なくとも前記ブリッジ回路の接地側に配置されていることを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to any one of claims 1 to 3,
Terminals of the first bridge circuit and the second bridge circuit are grounded to a vehicle body, and the switching means of the bridge is disposed at least on the ground side of the bridge circuit. .

請求項１に記載の車両用回転電機において、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路のスイッチング導通率は、各々独立して設定することを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1 ,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the switching continuity of the first bridge circuit and the second bridge circuit is set independently.

請求項１から５のいずれかに記載の車両用回転電機において、
前記第１ブリッジ回路と前記第２ブリッジ回路のすべての素子がスイッチング機能を有し、前記第１ブリッジ回路のスイッチング手段と前記第２ブリッジ回路のスイッチング手段とは、電動機として作動することを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to any one of claims 1 to 5 ,
It said first bridge circuit and all of the elements of the second bridge circuit has a switching function, and the switching means of the switching means and the second bridge circuit of the first bridge circuit, and characterized in that operating as an electric motor Rotating electric machine for vehicles.

請求項１から６のいずれかに記載の車両用回転電機において、
前記スイッチング手段はＭＯＳトランジスタにより形成されていることを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to any one of claims 1 to 6 ,
The vehicular rotating electrical machine characterized in that the switching means is formed of a MOS transistor.

請求項１から７のいずれかに記載の車両用回転電機において、
前記固定子巻線は前記スロット形状に沿った略矩形の断面を有していることを特徴とする車両用回転電機。The rotating electrical machine for a vehicle according to any one of claims 1 to 7 ,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the stator winding has a substantially rectangular cross section along the slot shape.