JP2009081967A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により取付け系の共振周波数や使用回転数に応じて効果的に磁気音の低減を図ることが可能な車両用交流発電機を提供する。
【解決手段】第２整流装置５Ｂが複数のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）から構成されると共に、第２整流装置５Ｂの各スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路５７は、各スイッチング素子におけるオン／オフのタイミングを調整して第１整流装置５Ａの出力電流と第２整流装置５Ｂの出力電流との位相角差δを可変させるので、取付系の共振周波数や回転子の回転数等の条件に応じて効果的に磁気音の低減を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗用車、トラック等の車両に搭載される車両用交流発電機に関する。

近年、車両の高品位化に伴い、エンジンに装着される車両用交流発電機においても、発電時に発生する磁気騒音の低減が要望されている。しかし、その一方で、安全制御機器等の電気負荷の増加が求められ、ますます発電能力の向上が求められている。このため、小型で低騒音、高出力の車両用交流発電機を安価に提供することが求められている。

このようなニーズに対応して、磁気騒音を低減する様々な手法が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、２組の巻線群間の電気角を３０度ずらすことで磁気音低減を図るようにした車両用交流発電機が提案されている。この従来技術は、特に固定子の起磁力高調波の６次成分による磁気音の低減を主目的とするものである。
一方、特許文献２には、特許文献１で提案された従来技術では起磁力高調波の６次成分を低減するために１２次成分が大きくなるという問題点があることに鑑みて、巻線群間の電気角を３０度とする構成に代えて、巻線群間の電気角を３２．５度と２７．５度とに交互に配置する構成が提案されている。
特開平４−２６３４５号公報 特開２００１−２３８３７４号公報

しかしながら、上述した特許文献１，２で提案された２種類の構成のいずれが最適であるかは条件によって異なってくる。すなわち、起磁力高調波の６次成分だけが問題となっているのであれば特許文献１に記載された構成が適しているが、１２次成分が無視できないほど大きい場合は特許文献２に記載の構成の方が適している。そして、このような違いを生じさせる要因となるのは、発電機の取り付け系の共振周波数や使用回転数等の条件である。

そこで、エンジンや取り付け部材などの剛性に応じて特許文献１，２で提案された電気角或いはその中間の最適点を設定することも考えられるが、量産性の観点では固定子鉄心の形態を画一化することが好ましいため、現実的には実施することが困難である。また、回転数に応じて低減可能な周波数（或いは低減不可能な周波数）が変化する為、エンジン回転が変化する車両用としては常に最適状態で使用することは不可能である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により取付け系の共振周波数や使用回転数に応じて効果的に磁気音の低減を図ることが可能な車両用交流発電機を提供することを目的とする。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．回転自在に配置され周方向に複数の磁極が形成された回転子と、前記回転子と対向配置され周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心、前記固定子鉄心の前記スロットに巻装された第１巻線群及び前記固定子鉄心の前記スロットに巻装され且つ前記第１巻線群と電気角θをなす第２巻線群を有する固定子と、前記第１巻線群に接続された第１整流装置と、前記第２巻線群に接続された第２整流装置とを備えた車両用交流発電機において、
前記第２整流装置は、複数のスイッチング素子から構成され、
前記第２整流装置の前記各スイッチング素子をオン／オフ制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記各スイッチング素子におけるオン／オフのタイミングを調整して前記第１整流装置の出力電流と前記第２整流装置の出力電流との位相角差δを可変させるように構成されたことを特徴とする車両用交流発電機。

手段１によれば、第２整流装置が複数のスイッチング素子から構成されると共に、第２整流装置の各スイッチング素子をオン／オフ制御する制御装置を備え、制御装置は、各スイッチング素子におけるオン／オフのタイミングを調整して第１整流装置の出力電流と第２整流装置の出力電流との位相角差δを可変させるので、取付系の共振周波数や回転子の回転数等の条件に応じて効果的に磁気音の低減を図ることができる。

２．前記制御装置は、前記回転子の回転数に応じて前記位相角差δを可変させることを特徴とする手段１に記載の車両用交流発電機。

手段２によれば、制御装置は、回転子における各々の回転数で磁気音の主たる原因である周波数を抑制するように、回転子の回転数に応じて位相角差δを可変させることにより、回転数の変化に対応して効果的に磁気音の低減を図ることができる。

３．前記第１巻線群及び前記第２巻線群は、それぞれ互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線からなり、
前記第１巻線群と前記第２巻線群とは、各々の素巻線が前記固定子鉄心において互いに電気角が異なるスロットに配置されたことを特徴とする手段１又は２に記載の車両用交流発電機。

手段３によれば、第１巻線群と第２巻線群とは、予め各々の素巻線が固定子鉄心において互いに電気角が異なるスロットに配置されているので、第２整流装置の各スイッチング素子のオン／オフ・タイミングを微調整することにより位相角差δを所望の値に可変させることができ、制御装置におけるオン／オフ制御が容易となる。

４．前記巻線群間の電気角θは、３０度に設定され、
前記制御装置は、前記位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させることを特徴とする手段３に記載の車両用交流発電機。

手段４によれば、巻線群間の電気角θは、予め３０度に設定され、制御装置は、位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させるので、例えば、固定子の起磁力高調波６次成分が磁気音の主たる原因である場合、制御装置は位相角差δを３０度に可変させて当該６次成分を抑制し、一方、固定子の起磁力高調波１２次成分が磁気音の主たる原因である場合、制御装置は位相角差δを３２．５度に可変させて当該１２次成分を抑制することにより、効果的に磁気音の低減を図ることができる。

５．前記第１巻線群及び前記第２巻線群は、それぞれ互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線からなり、
前記第１巻線群と前記第２巻線群とは、各々の素巻線が前記固定子鉄心において同一のスロットに配置され、
前記制御装置は、前記位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させることを特徴とする手段１又は２に記載の車両用交流発電機。

手段５によれば、第１巻線群及び第２巻線群は、それぞれ互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線からなり、第１巻線群と第２巻線群とは、各々の素巻線が固定子鉄心において同一のスロットに配置されているので、固定子における巻線の構成が簡単となる。また、必要に応じて、制御装置が位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させることにより、電流位相が電圧位相より進相される進相制御となって高出力を得ることができる。

６．前記第１整流装置は、複数のダイオードから構成されると共に、前記第１巻線群の位相を検出する位相検出手段を備え、
前記制御装置は、前記位相検出手段による前記第１巻線群の位相の検出に基づいて前記第２整流装置の前記各スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機。

手段６によれば、第１整流装置は、複数のダイオードから構成されるので、高価で且つオン／オフ制御の必要なスイッチング素子を用いることなく、安価で且つ簡単な構成とすることができる。また、位相検出手段により検出される第１巻線群の位相は回転子の位相角に対応しているので、回転子の位相角検出装置を別途設けることなく、制御装置は、位相検出手段による第１巻線群の位相の検出に基づいて第２整流装置の各スイッチング素子を確実にオン／オフ制御することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態の車両用交流発電機について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本実施形態の車両用交流発電機の全体構成を示す図である。図１に示す車両用交流発電機１は、固定子２、回転子３、フレーム４、第１整流装置５Ａ、第２整流装置５Ｂ、レギュレータ５１等を含んで構成されている。

固定子２は、固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２に装備された固定子巻線２３と、固定子鉄心２２と固定子巻線２３との間を電気絶縁するインシュレータ２４とを含んで構成されている。固定子鉄心２２は、薄い鋼板を重ね合わせて構成されており、円環形状の内周側に複数個（例えば７２個）のスロットが形成されている。

固定子巻線２３は、２組の三相巻線である第１巻線群２３Ａと第２巻線群２３Ｂを組み合わせることによって構成されている。尚、第１巻線群２３Ａ、第２巻線群２３Ｂの詳細については後述する。

回転子３は、シャフト６と一体になって回転するものであり、ランデル型ポールコア７、界磁コイルとしての回転子巻線８、スリップリング９、１０、冷却用の斜流ファン１１及び遠心ファン１２等を含んで構成されている。シャフト６は、プーリ２０に連結され、車両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）によって回転駆動される。本実施形態では、回転子磁極数は８に設定されており、１磁極ピッチに固定子鉄心２２の４個のスロットが対応している。

フレーム４は、固定子２及び回転子３を収容しており、回転子３がシャフト６を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子３のポールコア７の外周側に所定の隙間を介して配置された固定子２が固定されている。フレーム４は、フロントフレーム４Ａとリヤフレーム４Ｂとからなり、これらが複数本の締結ボルト４３によって締結されて上述した固定子２等の支持が行われる。第１整流装置５Ａ、第２整流装置５Ｂ及びレギュレータ５１については、後述する。

上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ２０にエンジン（図示せず）からの回転力が伝えられると回転子３が所定方向に回転する。この状態で回転子３の界磁コイルとしての回転子巻線８に外部から励磁電圧を印加することにより、ポールコア７のそれぞれの爪状磁極部が励磁され、固定子巻線２３に三相交流電圧を発生させることができ、第１整流装置５Ａ及び第２整流装置５Ｂの出力端子からは所定の直流電力が取り出される。

次に、車両用交流発電機１の電気的回路構成について説明する。図２は、車両用交流発電機１の回路図であり、車両用交流発電機１の電気的回路構成と併せてバッテリＢＡＴや電気負荷との間の接続状態が示されている。図３は、本実施形態における固定子鉄心２２のスロット２５内の第１巻線群２３Ａと第２巻線群２３Ｂとの配置状態を示す断面図である。

車両用交流発電機１は、図２に示すように、第１巻線群２３Ａと、第２巻線群２３Ｂと、第１巻線群２３Ａに接続された第１整流装置５Ａと、第２巻線群２３Ｂに接続された第２整流装置５Ｂと、回転子３に含まれる回転子巻線８と、出力電圧を制御するレギュレータ５１とを含んでいる。

第１巻線群２３Ａは、互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線をＹ結線することにより構成され、図３に示すように、各素巻線が固定子鉄心２２のスロット２５に配置され且つ巻装されている。

第２巻線群２３Ｂは、互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線をＹ結線することにより構成され、図３に示すように、各素巻線が固定子鉄心２２において第１巻線群２３Ａとは電気角の異なるスロット２５に配置され且つ巻装されている。すなわち、固定子鉄心２２において第１巻線群２３Ａと第２巻線群２３Ｂとは、図３に示すように、電気角θ（＝３０度）をなす隣接するスロット２５に交互に巻装されている。尚、以下の説明では、電気角θをスロット位相角とも称する。

第１整流装置５Ａは、第１巻線群２３Ａに接続されて３相出力を全波整流するための回路であって、６個のツェナーダイオードから構成される。

第２整流装置５Ｂは、第２巻線群２３Ｂに接続されて３相出力を全波整流するための回路であって、各相の上段及び下段のスイッチング素子としての６個のＭＯＳＦＥＴから構成される。第２整流装置５Ｂの各ＭＯＳＦＥＴをレギュレータ５１内の制御回路（マイコン）５７によってオン／オフ制御することにより、第２巻線群２３Ｂの３相出力が全波整流される。

レギュレータ５１は、回転子巻線８に直列に接続されて界磁電流を断続するパワートランジスタ５３と、回転子巻線８に並列に接続されてパワートランジスタ５３がオフ状態のときに界磁電流を環流させるフライホイールダイオード５５と、ＩＧ端子やＳ端子の電圧に応じてキースイッチのオンオフ状態やバッテリＢＡＴの端子電圧等を監視することにより車両用交流発電機１の発電状態を制御する制御回路５７と、外部端子５９とを備えている。また、制御回路５７には、第１整流装置５Ａにおける第１巻線群２３ＡのＵ相の素巻線との接続点に接続された第１巻線位相検出線５Ｌが接続されている。制御回路５７は、第１巻線位相検出線５Ｌを介して入力される信号によって、回転子３の回転位相角に対応する第１巻線２３Ａの出力電圧位相を検出することができる。

次に、制御回路５７による第２整流装置５Ｂの各ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ制御について説明する。図４は、第１巻線群２３ＡのＵ相電圧のゼロクロス検出及び第２整流装置５ＢにおけるＸ相の上段ＭＯＳＦＥＴ及び下段ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ動作を示すタイミングチャートである。制御回路５７は、第２整流装置５Ｂの各スイッチング素子のオン／オフ・タイミングを調整することにより位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させる。

すなわち、制御回路５７は、第１巻線位相検出線５Ｌからの入力信号に基づいて、第１巻線群２３ＡのＵ相電圧の負から正へのゼロクロスを検出すると、この検出時点を基準として所定時間Ｔ経過後に、第２整流装置５ＢのＸ相の上段ＭＯＳＦＥＴをオンし、電気角１８０度に相当する時間経過後にオフする。また、Ｘ相の上段ＭＯＳＦＥＴをオフした後に、Ｘ相の下段ＭＯＳＦＥＴをオンし、電気角１８０度に相当する時間経過後にオフする。

ここで、所定時間Ｔは、Ｔ＝Ｔ０＋ΔＴのように表され、固定値である基準値Ｔ０に、回転数に基づく可変値である調整値ΔＴを加算することにより調整した値である。

そして、基準値Ｔ０は、調整値ΔＴ＝０の場合に、第１整流装置５Ａの出力電流と第２整流装置５Ｂの出力電流との位相角差δが、スロット位相角θに等しい３０度となる値に設定されている。

一方、調整値ΔＴは、３０度を基準として位相角差δを所望値に可変させるための値であって、車両用交流発電機１における取付け系の共振周波及び回転子３の回転数に応じて設定される。尚、回転子３の回転数は、第１巻線位相検出線５Ｌからの入力信号に基づいて検出される第１巻線群２３ＡのＵ相電圧のゼロクロスをカウントすることによって算出される（例えば、回転子３が８極の場合、負から正へのゼロクロスカウント８回分が回転子３の１回転に相当している。）。

例えば、車両用交流発電機１における取付け系の共振周波数が４．８ｋＨｚの場合、回転数と位相角差δとの対応は以下のように求められる。すなわち、共振周波数をｆ［Ｈｚ］、回転子３の磁極数をＮ、回転数をＲ［ｒｐｍ］、起磁力高調波の次数を６ｘとすると、これらの関係は、ｆ＝Ｎ×（Ｒ／６０）×６ｘと表される。この数式に、Ｎ＝８、ｆ＝４８００を代入すると、Ｒ＝６０００／ｘが得られる。ｘ＝１（次数６ｘ＝６）のとき、Ｒ＝６０００［ｒｐｍ］が得られることから、６０００［ｒｐｍ］では６次高調波が大きくなることがわかる。従って、回転数６０００［ｒｐｍ］では、位相角差δ＝３０度とすることが磁気音低減に最適である。また、ｘ＝２（次数６ｘ＝１２）のとき、Ｒ＝３０００［ｒｐｍ］が得られることから、３０００［ｒｐｍ］では１２次高調波が大きくなることがわかる。従って、回転数３０００［ｒｐｍ］では、位相角差δ＝３２．５度とすることが磁気音低減に最適である。

以上のことから、回転数６０００［ｒｐｍ］での回転時には起磁力の６次高調波を抑制可能な位相角差δ＝３０度とするために、調整値ΔＴ＝０に設定される。一方、回転数３０００［ｒｐｍ］での回転時には起磁力の１２次高調波を抑制可能な位相角差δ＝３２．５度とするために、調整値ΔＴ＝Ｔ１に設定される。図５は、第１整流装置５ＡのＵ相の出力電流及び第２整流装置５ＢのＸ相の出力電流を示すグラフであり、同図（ａ）は、位相角差δ＝３０度の場合（例えば、６０００［ｒｐｍ］回転時）を、同図（ｂ）は、位相角差δ＝３２．５度の場合（例えば、３０００［ｒｐｍ］回転時）をそれぞれ示している。尚、第１整流装置５ＡのＵ相の出力電流の測定部位は、図２の回路図において点Ｐで示され、第２整流装置５ＢのＸ相の出力電流の測定部位は、同図において点Ｑで示されている。また、上述した回転数と調整値ΔＴとの対応を示すデータテーブルは、制御回路５７を構成するマイコンに内蔵されたＲＯＭに予め記憶されており、ＣＰＵが第２整流装置５Ｂの各ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ制御実行時に、データテーブルから回転数に対応した調整値ΔＴの値を読み出して、所定時間Ｔ＝Ｔ０＋ΔＴを算出する。また、６０００［ｒｐｍ］、３０００［ｒｐｍ］以外の回転数では、いずれか近い方の回転数に対応する調整値ΔＴを採用する。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、第２整流装置５Ｂが複数のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）から構成されると共に、第２整流装置５Ｂの各スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路５７は、各スイッチング素子におけるオン／オフのタイミングを調整して第１整流装置５Ａの出力電流と第２整流装置５Ｂの出力電流との位相角差δを可変させるので、取付系の共振周波数や回転子３の回転数等の条件に応じて効果的に磁気音の低減を図ることができる。

特に、制御回路５７は、回転子３における各々の回転数で磁気音の主たる原因である周波数を抑制するように、回転子３の回転数に応じて位相角差δを可変させることにより、回転数の変化に対応して効果的に磁気音の低減を図ることができる。

また、第１巻線群２３Ａ及び第２巻線群２３Ｂは、それぞれ互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線からなり、第１巻線群２３Ａと第２巻線群２３Ｂとは、予め各々の素巻線が固定子鉄心２２において互いに電気角が異なるスロット２５に配置されているので、第２整流装置５Ｂの各スイッチング素子のオン／オフ・タイミングを、予めマイコン内蔵ＲＯＭに記憶された調整値ΔＴにより微調整することにより位相角差δを所望の値に可変させることができ、制御回路５７におけるオン／オフ制御が容易となる。

特に、第１・第２巻線群２３Ａ，２３Ｂ間の電気角θは、予め３０度に設定され、制御回路５７は、位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させるので、例えば、固定子２の起磁力高調波６次成分が磁気音の主たる原因である場合、制御回路５７は位相角差δを３０度に可変させて当該６次成分を抑制し、一方、固定子の起磁力高調波１２次成分が磁気音の主たる原因である場合、制御回路５７は位相角差δを３２．５度に可変させて当該１２次成分を抑制することにより、効果的に磁気音の低減を図ることができる。

さらに、第１整流装置５Ａは、複数のダイオードから構成されるので、高価で且つオン／オフ制御の必要なスイッチング素子を用いることなく、安価で且つ簡単な構成とすることができる。また、位相検出手段としての第１巻線位相検出線５Ｌを介して検出される第１巻線群２３Ａの位相は回転子３の位相角に対応しているので、回転子３の位相角検出装置を別途設けることなく、制御回路５７は、第１巻線位相検出線５Ｌによる第１巻線群２３Ａの位相の検出に基づいて第２整流装置５Ｂの各スイッチング素子を確実にオン／オフ制御することができる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。

例えば、前記実施形態では、第１巻線群２３Ａと第２巻線群２３Ｂとは、各々の素巻線が固定子鉄心２２において互いに電気角が３０度異なるスロット２５に配置される構成であったが、図６に示すように、電気角を３２．５度と２７．５度とに交互に設定したスロット２５に配置する構成としてもよい。

また、図７に示すように、第１巻線群２３Ａと第２巻線群２３Ｂとを固定子鉄心２２において同一のスロット２５に配置する構成としてもよい。本変形例によれば、固定子２における巻線の構成が簡単になるという利点がある。また、必要に応じて、制御回路５７が位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させることにより、電流位相が電圧位相より進相される進相制御となって高出力を得ることができる。

また、前記実施形態では、第１巻線群２３Ａ、第２巻線群２３Ｂにおける各素巻線の結線方法としてＹ結線を採用した例を示したが、図８に示すように、Δ結線を採用してもよい。

また、前記実施形態では、第１整流装置５Ａを複数のダイオードにより構成したが、第２整流装置５Ｂの構成と同様に、複数のＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子により構成してもよい。

また、前記実施形態では、車両用交流発電機１における取付け系の共振周波数が４．８ｋＨｚの場合について説明したが、取付け系の共振周波数が２．４ｋＨｚの場合は以下の通りである。すなわち、数式ｆ＝Ｎ×（Ｒ／６０）×６ｘに、Ｎ＝８、ｆ＝２４００を代入すると、Ｒ＝３０００／ｘが得られる。ｘ＝１（次数６ｘ＝６）のとき、Ｒ＝３０００［ｒｐｍ］が得られることから、３０００［ｒｐｍ］では６次高調波が大きくなることがわかる。従って、回転数３０００［ｒｐｍ］では、位相角差δ＝３０度が磁気音低減に最適である。また、ｘ＝２（次数６ｘ＝１２）のとき、Ｒ＝１５００［ｒｐｍ］が得られることから、１５００［ｒｐｍ］では１２次高調波が大きくなることがわかる。従って、回転数１５００［ｒｐｍ］では、位相角差δ＝３２．５度が磁気音低減に最適である。よって、回転数と調整値ΔＴとの対応を示すデータテーブルを、上記対応関係に基づいて制御回路５７のＲＯＭに予め記憶するようにしてもよい。

一方、取付け系の共振周波数が９．６ｋＨｚの場合は以下の通りである。すなわち、上記数式に、Ｎ＝８、ｆ＝９６００を代入すると、Ｒ＝１２０００／ｘが得られる。ｘ＝１（次数６ｘ＝６）のとき、Ｒ＝１２０００［ｒｐｍ］が得られることから、１２０００［ｒｐｍ］では６次高調波が大きくなることがわかる。従って、回転数１２０００［ｒｐｍ］では、位相角差δ＝３０度が磁気音低減に最適である。また、ｘ＝２（次数６ｘ＝１２）のとき、Ｒ＝６０００［ｒｐｍ］が得られることから、６０００［ｒｐｍ］では１２次高調波が大きくなることがわかる。従って、回転数６０００［ｒｐｍ］では、位相角差δ＝３２．５度が磁気音低減に最適である。よって、回転数と調整値ΔＴとの対応を示すデータテーブルを、上記対応関係に基づいて制御回路５７のＲＯＭに予め記憶するようにしてもよい。

本発明は、車両用交流発電機において取付け系の共振周波数や使用回転数に応じて磁気音の低減を図ることが必要とされる場合に利用可能である。

本発明の一実施形態である車両用交流発電機の全体構成を示す図である。 車両用交流発電機の電気的回路構成を示す回路図である。 本実施形態における固定子鉄心のスロット内の第１巻線群と第２巻線群との配置状態を示す断面図である。 第１巻線群のＵ相電圧のゼロクロス検出及び第２整流装置におけるＸ相の上段ＭＯＳＦＥＴ及び下段ＭＯＳＦＥＴのオン／オフ動作を示すタイミングチャートである。 第１整流装置のＵ相の出力電流及び第２整流装置のＸ相の出力電流を示すグラフであり、（ａ）は位相角差δ＝３０度の場合を、（ｂ）は位相角差δ＝３２．５度の場合をそれぞれ示している。 変形例において電気角が３２．５度と２７．５度とに交互に設定されたスロット内の第１巻線群と第２巻線群との配置状態を示す断面図である。 変形例において第１巻線群と第２巻線群とを固定子鉄心において同一のスロットに配置した状態を示す断面図である。 第１巻線群における各素巻線の結線方法としてΔ結線を採用した例を示す回路図である。

符号の説明

１ 車両用交流発電機
２ 固定子
３ 回転子
５Ａ 第１整流装置
５Ｂ 第２整流装置
５Ｌ 第１巻線位相検出線（位相検出手段）
２２ 固定子鉄心
２３ 固定子巻線
２３Ａ 第１巻線群
２３Ｂ 第２巻線群
２５ スロット
５１ レギュレータ
５７ 制御回路（制御装置）

Claims (6)

1. 回転自在に配置され周方向に複数の磁極が形成された回転子と、前記回転子と対向配置され周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心、前記固定子鉄心の前記スロットに巻装された第１巻線群及び前記固定子鉄心の前記スロットに巻装され且つ前記第１巻線群と電気角θをなす第２巻線群を有する固定子と、前記第１巻線群に接続された第１整流装置と、前記第１巻線群に接続された第２整流装置とを備えた車両用交流発電機において、
   前記第２整流装置は、複数のスイッチング素子から構成され、
   前記第２整流装置の前記各スイッチング素子をオン／オフ制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記各スイッチング素子におけるオン／オフのタイミングを調整して前記第１整流装置の出力電流と前記第２整流装置の出力電流との位相角差δを可変させるように構成されたことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 前記制御装置は、前記回転子の回転数に応じて前記位相角差δを可変させることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
3. 前記第１巻線群及び前記第２巻線群は、それぞれ互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線からなり、
   前記第１巻線群と前記第２巻線群とは、各々の素巻線が前記固定子鉄心において互いに電気角が異なるスロットに配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用交流発電機。
4. 前記電気角θは、３０度に設定され、
   前記制御装置は、前記位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させることを特徴とする請求項３に記載の車両用交流発電機。
5. 前記第１巻線群及び前記第２巻線群は、それぞれ互いに電気角で１２０度位相が異なる３相の素巻線からなり、
   前記第１巻線群と前記第２巻線群とは、各々の素巻線が前記固定子鉄心において同一のスロットに配置され、
   前記制御装置は、前記位相角差δを２５度〜３５度の範囲で可変させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用交流発電機。
6. 前記第１整流装置は、複数のダイオードから構成されると共に、前記第１巻線群の位相を検出する位相検出手段を備え、
   前記制御装置は、前記位相検出手段による前記第１巻線群の位相の検出に基づいて前記第２整流装置の前記各スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用交流発電機。