(57)【要約】【課題】エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる車両用交流発電機を提供すること。【解決手段】車両用交流発電機１は、アウターロータと、コイル４の巻回を行ったポール３０を複数配列してなるステータ３とを有している。ステータ３においては、右巻きコイル４Ａと左巻きコイル４Ｂとが交互に繰り返し配列されている。車両用交流発電機１は、アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合には、すべてのコイル４を用いて発電を行い、一方、アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合には、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含むコイル群５Ｂにおける発電を休止し、残りのコイル群５Ａを用いて発電を行うよう構成したスイッチング回路６を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極の磁界形成部とＳ極の磁界形成部とを周方向に交互に複数配列してなるアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置し、ポールコア部に対してコイルの巻回を行ったポールを中心コア部の回りに複数配列してなるステータとを有し、
上記各ポールに対して、上記Ｎ極の磁界形成部と上記Ｓ極の磁界形成部とが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機において、
上記コイルの全体は、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で右巻き方向に巻回した右巻きコイルと、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で左巻き方向に巻回した左巻きコイルとを交互に繰り返し配列してなり、
上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合には、すべての上記コイルを用いて発電を行い、一方、上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合には、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルを含むコイル群における発電を休止して残りのコイル群を用いて発電を行うよう構成したスイッチング回路を備えていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１において、上記コイルの全体は、マグネットワイヤの巻回によって渡り線を介して上記コイル同士が連続して繋がった連続コイル群の複数個を結線してなり、
該複数個の連続コイル群におけるいずれかによって、上記発電を休止することが可能な発電休止可能コイル群を構成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項２において、上記スイッチング回路は、上記すべてのコイルを用いて発電を行う全発電状態と、上記発電休止可能コイル群における発電を休止して残りの上記連続コイル群を用いて発電を行う部分発電状態とに切換可能であり、
上記アウターロータの回転速度領域の全域において、上記全発電状態における発電電力値は、車両から要求される要求発電電力値よりも大きくなっており、
上記アウターロータの回転速度領域の全域において、上記部分発電状態において発電を行う際の発電電力値は、上記全発電状態において発電を行う際の発電電力値よりも小さくなっており、
上記スイッチング回路が切換を行う上記所定の回転速度は、上記部分発電状態における発電電力値が上記要求発電電力値よりも大きくなる回転速度としたことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項２又は３において、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、
上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接して周方向の一部に集まって配置された３個以上のポールからなることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項２又は３において、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、
上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接する２個のポールにおけるコイルと、該２個のポールに対して１個又は２個のポールを周方向に飛ばして配置したポールにおけるコイルとを含み、上記渡り線を介して上記右巻きコイル及び上記左巻きコイルが連続して繋がった部分と、上記右巻きコイル同士が連続して繋がった部分とを有していることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項６】
請求項２又は３において、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、
上記ステータにおいては、上記発電休止可能コイル群を構成する複数のポールと、残りの上記連続コイル群を構成する複数のポールとが、交互に繰り返し配列されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項７】
請求項２又は３において、上記車両用交流発電機は、３相の発電を行うものであり、
上記ステータにおいては、上記ポールコア部に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを巻回してなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポールが、上記中心コア部の回りに同じ順序で繰り返し配列されており、
上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接して周方向の一部に集まって配置された複数のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール群からなることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項８】
請求項２又は３において、上記車両用交流発電機は、３相の発電を行うものであり、
上記ステータにおいては、上記ポールコア部に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを巻回してなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポールが、上記中心コア部の回りに同じ順序で繰り返し配列されており、
かつ、上記発電休止可能コイル群を構成する上記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のポールと、残りの上記連続コイル群を構成する上記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のポールとが、交互に繰り返し配列されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項９】
Ｎ極の磁界形成部とＳ極の磁界形成部とを周方向に交互に複数配列してなるアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置し、ポールコア部に対してコイルの巻回を行ったポールを中心コア部の回りに複数配列してなるステータとを有し、
上記各ポールに対して、上記Ｎ極の磁界形成部と上記Ｓ極の磁界形成部とが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機において、
上記コイルの全体は、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で右巻き方向に巻回した右巻きコイルと、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で左巻き方向に巻回した左巻きコイルとを交互に繰り返し配列してなり、
上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合に該回転速度が減速するときには、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルの発電を休止しない状態で複数個のポールにおけるコイルの発電を休止すると共に残りのコイルを用いて発電を行い、一方、上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合に該回転速度が減速するとき、並びに回転速度の全域において該回転速度が加速するときもしくは一定速度であるときには、すべての上記コイルを用いて発電を行うよう構成したスイッチング回路を備えていることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１０】
請求項９において、上記コイルの全体は、マグネットワイヤの巻回によって渡り線を介して上記コイル同士が連続して繋がった連続コイル群の複数個を結線してなり、
該複数個の連続コイル群におけるいずれかによって、上記発電を休止することが可能な発電休止可能コイル群を構成したことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１１】
請求項１０において、上記スイッチング回路は、上記すべてのコイルを用いて発電を行う全発電状態と、上記発電休止可能コイル群における発電を休止して残りの上記連続コイル群を用いて発電を行う部分発電状態とに切換可能であり、
上記アウターロータの回転速度領域の全域において、上記全発電状態における発電電力値は、車両から要求される要求発電電力値よりも大きくなっており、
上記部分発電状態において発電を行う際の発電電力値は、上記アウターロータが所定の臨界回転速度未満である場合には、上記全発電状態において発電を行う際の発電電力値よりも小さくなっており、かつ、上記アウターロータが所定の臨界回転速度以上である場合には、上記全発電状態において発電を行う際の発電電力値よりも大きくなっており、
上記スイッチング回路が切換を行う上記所定の回転速度は、上記臨界回転速度あるいはその近傍の回転速度としたことを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、上記発電休止可能コイル群は、上記渡り線を介して上記左巻きコイルの全体が繋がった、もしくは上記渡り線を介して一部の左巻きコイルを除く残りの左巻きコイルの全体が連続して繋がって形成されており、残りの上記連続コイル群は、上記渡り線を介して上記右巻きコイルの全体が繋がった、もしくは上記渡り線を介して上記右巻きコイルの全体と一部の上記左巻きコイルとが連続して繋がって形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、二輪自動車等に用いる車両用交流発電機は、Ｎ極及びＳ極の永久磁石を周方向に交互に複数配列して構成したアウターロータと、アウターロータの内周側に配置し、コイルを巻回したポールを周方向に複数配列して構成したステータとを有している。そして、例えば、エンジン等による回転駆動力を受けてロータが回転する際には、複数のポールに対して、Ｎ極の永久磁石による磁界とＳ極の永久磁石による磁界とが繰り返し交互に対向配置されることによって、複数のポールに巻回したコイルに交流電圧の発電を行っている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１の車両用交流発電機の出力制御装置においては、所定の回転速度に達するまでは電機子巻線の巻数が多くなる状態を形成し、所定の回転速度に達した以後は電機子巻線の巻数が少なくなる状態を形成することが開示されている。この出力制御装置によれば、交流発電機の高速回転域において、電機子巻線のインピーダンスの増加による出力電流の減少を抑えることができ、低速回転域のみならず高速回転域において出力電流を増大させることができる。
【０００４】
また、例えば、特許文献２の内燃機関用電源装置においては、磁石発電機における発電コイルを、第１のコイル部分と第２のコイル部分とに分け、両コイル部分の接続状態を直列又は並列に切り換えるよう構成することが開示されている。そして、内燃機関の低速領域においては両コイル部分を直列に接続し、高速領域においては両コイル部分を並列に接続することにより、磁石発電機において、低速時の出力を犠牲にすることなく、高速領域で大きな負荷電流を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９２３２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１０８４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２においては、ステータにおける各コイルの結線状態、及び出力特性を変化させるためにどのポールを切り換えるかについては、何ら開示されていない。また、特許文献１においては、高速回転域において発電の出力電流を向上させることができるが、この発電電力が車両から要求される要求発電電力を上回り、バッテリーの充電に不要になったときには、レギュレータ回路によってカットする（グラウンド電位に捨てる）必要が生じる。このとき、高い発電電力が得られる分、ロータを回転させるフリクション（回転抵抗等）が増加し、発電機全体の運転効率が低下することになる。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる車両用交流発電機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、Ｎ極の磁界形成部とＳ極の磁界形成部とを周方向に交互に複数配列してなるアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置し、ポールコア部に対してコイルの巻回を行ったポールを中心コア部の回りに複数配列してなるステータとを有し、
上記各ポールに対して、上記Ｎ極の磁界形成部と上記Ｓ極の磁界形成部とが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機において、
上記コイルの全体は、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で右巻き方向に巻回した右巻きコイルと、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で左巻き方向に巻回した左巻きコイルとを交互に繰り返し配列してなり、
上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合には、すべての上記コイルを用いて発電を行い、一方、上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合には、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルを含むコイル群における発電を休止して残りのコイル群を用いて発電を行うよう構成したスイッチング回路を備えていることを特徴とする車両用交流発電機にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の車両用交流発電機は、アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合に、特定のコイル群において発電を休止することにより、発電機全体の運転効率を向上させる工夫を行っている。
具体的には、本発明の車両用交流発電機は、すべてのコイルを用いて発電を行う状態と、いずれかのコイル群を用いて発電を行う状態とに切換可能なスイッチング回路を備えている。
そして、本発明の車両用交流発電機を運転する際には、アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合には（エンジンの低回転領域においては）、すべてのコイルを用いて発電を行う。これにより、低回転領域における発電電力値を適切に確保することができる。
【００１０】
一方、アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合には（エンジンの高回転領域においては）、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルを含むコイル群における発電を休止して残りのコイル群を用いて発電を行う。このとき、発電を休止するコイル群には、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルが含まれていることより、高回転領域における発電電力値を意図的に低下させることができる。すなわち、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイル対して電流が流れない状態を形成することにより、この２個以上のポールにおいては発電に寄与しない磁路を形成する。これにより、発電に寄与する磁束を低減し、高回転領域において、車両から要求される以上の過剰な発電を行うことを抑制することができ、アウターロータが回転するときのフリクション（回転抵抗等）を低減させることができる。
【００１１】
それ故、本発明の車両用交流発電機によれば、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる。
【００１２】
第２の発明は、Ｎ極の磁界形成部とＳ極の磁界形成部とを周方向に交互に複数配列してなるアウターロータと、該アウターロータの内周側に配置し、ポールコア部に対してコイルの巻回を行ったポールを中心コア部の回りに複数配列してなるステータとを有し、
上記各ポールに対して、上記Ｎ極の磁界形成部と上記Ｓ極の磁界形成部とが交互に対向配置されることによって、単相又は複数相の交流発電を行うよう構成した車両用交流発電機において、
上記コイルの全体は、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で右巻き方向に巻回した右巻きコイルと、上記ポールコア部に対して鎖交する状態で左巻き方向に巻回した左巻きコイルとを交互に繰り返し配列してなり、
上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合に該回転速度が減速するときには、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルの発電を休止しない状態で複数個のポールにおけるコイルの発電を休止すると共に残りのコイルを用いて発電を行い、一方、上記アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合に該回転速度が減速するとき、並びに回転速度の全域において該回転速度が加速するときもしくは一定速度であるときには、すべての上記コイルを用いて発電を行うよう構成したスイッチング回路を備えていることを特徴とする車両用交流発電機にある（請求項９）。
【００１３】
本発明の車両用交流発電機は、アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上でかつ回転速度が減速するときに、特定のコイル群において発電を休止することにより、発電機全体の運転効率を向上させる工夫を行っている。
具体的には、本発明の車両用交流発電機は、すべてのコイルを用いて発電を行う状態と、一部のコイルを用いて発電を行う状態とに切換可能なスイッチング回路を備えている。
【００１４】
そして、本発明の車両用交流発電機を運転する際には、アウターロータの回転速度が所定の回転速度以上である場合に（エンジンの高回転領域において）この回転速度が減速するときには、互いに隣接する２個以上のポールにおけるコイルの発電を休止しない状態で複数個のポールにおけるコイルの発電を休止すると共に残りのコイルを用いて発電を行う。このとき、発電を休止するコイル群は、両隣に発電を行うポールが位置する状態で、複数箇所において１個ずつ配置されたポールにおけるコイルとしている（つまり、すべての右巻きコイルもしくは多くの右巻きコイル、あるいはすべての左巻きコイルもしくは多くの左巻きコイルとしている。）。
【００１５】
これにより、回転速度の増加に伴ってコイル全体におけるインピーダンスが増加することを抑制することができる。また、エンジンの高回転領域において、出力電流が流れるコイルが配置されたポールと出力電流が流れないコイルが配置されたポールとが隣接し、すべてのポールにおいて発電に寄与する磁路を形成することができる。そのため、コイル全体の発電電力値を増加させることができる。
なお、このとき、アウターロータを回転させるときのフリクション（回転抵抗等）は増加するが、エンジンの回転を減速するときであるため、フリクションの増加はエンジンの回転を減速させるのに有利な方向に作用する。
【００１６】
一方、アウターロータの回転速度が所定の回転速度未満である場合に（エンジンの低回転領域において）この回転速度が減速するとき、並びに回転速度の全域においてこの回転速度が加速するときもしくは一定速度であるときには、すべてのコイルを用いて発電を行う。これにより、上記特定の状態（上記所定の回転速度以上である場合に減速する）以外において、発電電力値を適切に確保することができる。
また、本発明においては、車両の減速時における発電量を増加できることによって、車両の加速時及び低速時における発電量を少なくすることもできる。これによっても、発電損失の低減を図ることができる。
【００１７】
それ故、本発明の車両用交流発電機によっても、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、車両用交流発電機におけるステータを示す説明図。
【図２】実施例１における、車両用交流発電機を示す説明図。
【図３】実施例１における、車両用交流発電機における発電出力の状態を概略的に示すグラフ。
【図４】実施例１における、車両用交流発電機を示す断面説明図。
【図５】実施例１における、スイッチング回路及びレギュレータ回路の構成を概略的に示す回路図。
【図６】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図７】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図８】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図９】実施例１における、他のステータを示す説明図。
【図１０】実施例１における、他のスイッチング回路の構成を概略的に示す回路図。
【図１１】実施例２における、ステータを示す説明図。
【図１２】実施例２における、他のステータにおけるＵ相の連続コイル群の形成状態を示す説明図。
【図１３】実施例２における、他のステータにおけるＶ相の連続コイル群の形成状態を示す説明図。
【図１４】実施例２における、他のステータにおけるＷ相の連続コイル群の形成状態を示す説明図。
【図１５】実施例３における、車両用交流発電機における発電出力の状態を概略的に示すグラフ。
【図１６】実施例３における、ステータを示す説明図。
【図１７】実施例３における、他のステータを示す説明図。
【図１８】実施例３における、他のステータを示す説明図。
【図１９】確認試験における、各車両用交流発電機における出力電流の変化を示すグラフ。
【図２０】確認試験における、各車両用交流発電機におけるフリクションの変化を示すグラフ。
【図２１】効果の説明における、発明品のポールにおける磁束量の変化を数値で示す説明図。
【図２２】効果の説明における、磁束の通過状態が変化したときの発明品のポールにおける磁束量の変化を数値で示す説明図。
【図２３】効果の説明における、比較品のポールにおける磁束量の変化を数値で示す説明図。
【図２４】効果の説明における、鉄損を考慮した場合の発明品のポールにおける磁束量の変化を数値で示す説明図。
【図２５】効果の説明における、鉄損を考慮した場合に磁束の通過状態が変化したときの発明品のポールにおける磁束量の変化を数値で示す説明図。
【図２６】効果の説明における、鉄損を考慮した場合の比較品のポールにおける磁束量の変化を数値で示す説明図。
【図２７】効果の説明における、横軸に回転速度をとり、縦軸に出力電流をとって、鉄損の発生により生ずる発明品と比較品との出力電流の違いを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上述した第１、第２の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１、第２の発明において、上記右巻きコイルと上記左巻きコイルとは、巻き方向が互いに逆方向になることを示し、いずれを時計回り又は反時計回りに巻回してもよい。
また、上記車両用交流発電機は、いずれも車両におけるバッテリーを充電するよう構成することができる。そして、第１の発明においては、バッテリーの電圧を測定し、この電圧値が所定の電圧値以上である場合に、上記スイッチング回路を用いた切換制御を行うことができる。
【００２０】
第１、第２の発明において、上記コイルの全体は、マグネットワイヤの巻回によって渡り線を介して上記コイル同士が連続して繋がった連続コイル群の複数個を結線してなり、該複数個の連続コイル群におけるいずれかによって、上記発電を休止することが可能な発電休止可能コイル群を構成することが好ましい（請求項２、１０）。
この場合には、連続コイル群の形成により、コイルの全体の形成が容易であり、上記発電休止可能コイル群を容易に形成することができる。
また、発電休止可能コイル群は、１個とする以外にも、複数個形成することもできる。この場合には、上記アウターロータの回転速度の上昇に対応して、発電を休止させる発電休止可能コイル群を段階的に増加させることができる。
【００２１】
また、第１の発明において、上記スイッチング回路は、上記すべてのコイルを用いて発電を行う全発電状態と、上記発電休止可能コイル群における発電を休止して残りの上記連続コイル群を用いて発電を行う部分発電状態とに切換可能であり、上記アウターロータの回転速度領域の全域において、上記全発電状態における発電電力値は、車両から要求される要求発電電力値よりも大きくなっており、上記アウターロータの回転速度領域の全域において、上記部分発電状態において発電を行う際の発電電力値は、上記全発電状態において発電を行う際の発電電力値よりも小さくなっており、上記スイッチング回路が切換を行う上記所定の回転速度は、上記部分発電状態における発電電力値が上記要求発電電力値よりも大きくなる回転速度とすることが好ましい（請求項３）。
【００２２】
この場合には、発電休止可能コイル群を構成する複数のコイルの配列が適切であり、スイッチング回路は、車両用交流発電機における発電において、車両から要求される要求発電電力値が確保できる場合には、上記部分発電状態に切り換えて、バッテリーへの充電の制御を行うレギュレータ回路によってカットする（グラウンド電位に捨てる）電力を低減させることができる。これにより、ロータを回転させるフリクションの低減をより効果的に図ることができ、発電機全体の運転効率を効果的に向上させることができる。
なお、上記スイッチング回路が切換を行う上記所定の回転速度は、上記部分発電状態における発電電力値が上記要求発電電力値よりも大きくなる回転速度に対して若干の余裕をみた回転速度とすることができる。
【００２３】
また、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接して周方向の一部に集まって配置された３個以上のポールから構成することができる（請求項４）。
また、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接する２個のポールにおけるコイルと、該２個のポールに対して１個又は２個のポールを周方向に飛ばして配置したポールにおけるコイルとを含み、上記渡り線を介して上記右巻きコイル及び上記左巻きコイルが連続して繋がった部分と、上記右巻きコイル同士が連続して繋がった部分とを設けて構成することもできる（請求項５）。
さらに、上記車両用交流発電機は、単相の発電を行うものであり、上記ステータにおいては、上記発電休止可能コイル群を構成する複数のポールと、残りの上記連続コイル群を構成する複数のポールとを、交互に繰り返し配列することもできる（請求項６）。
これらの場合には、単相の発電を行う車両用交流発電機において、エンジンの高回転領域において、アウターロータが回転するときのフリクションを効果的に低減させることができる。
【００２４】
また、上記車両用交流発電機は、３相の発電を行うものであり、上記ステータにおいては、上記ポールコア部に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを巻回してなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポールを、上記中心コア部の回りに同じ順序で繰り返し配列し、上記発電休止可能コイル群は、互いに隣接して周方向の一部に集まって配置された複数のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール群から構成することもできる（請求項７）。
また、上記車両用交流発電機は、３相の発電を行うものであり、上記ステータにおいては、上記ポールコア部に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを巻回してなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポールを、上記中心コア部の回りに同じ順序で繰り返し配列し、かつ、上記発電休止可能コイル群を構成する上記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のポールと、残りの上記連続コイル群を構成する上記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のポールとを、交互に繰り返し配列して構成することもできる（請求項８）。
これらの場合には、３相の発電を行う車両用交流発電機において、エンジンの高回転領域において、アウターロータが回転するときのフリクションを効果的に低減させることができる。
【００２５】
また、第２の発明において、上記スイッチング回路は、上記すべてのコイルを用いて発電を行う全発電状態と、上記発電休止可能コイル群における発電を休止して残りの上記連続コイル群を用いて発電を行う部分発電状態とに切換可能であり、上記アウターロータの回転速度領域の全域において、上記全発電状態における発電電力値は、車両から要求される要求発電電力値よりも大きくなっており、上記部分発電状態において発電を行う際の発電電力値は、上記アウターロータが所定の臨界回転速度未満である場合には、上記全発電状態において発電を行う際の発電電力値よりも小さくなっており、かつ、上記アウターロータが所定の臨界回転速度以上である場合には、上記全発電状態において発電を行う際の発電電力値よりも大きくなっており、上記スイッチング回路が切換を行う上記所定の回転速度は、上記臨界回転速度あるいはその近傍の回転速度とすることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、発電休止可能コイル群を構成する複数のコイルの配列が適切であり、スイッチング回路は、車両用交流発電機における発電において、上記臨界回転速度あるいはその近傍の回転速度以上である場合に、回転速度を減速させるときには、コイル全体の発電電力値を効果的に増加させることができる。
【００２６】
また、上記発電休止可能コイル群は、上記渡り線を介して上記左巻きコイルの全体が繋がった、もしくは上記渡り線を介して一部の左巻きコイルを除く残りの左巻きコイルの全体が連続して繋がって形成されており、残りの上記連続コイル群は、上記渡り線を介して上記右巻きコイルの全体が繋がった、もしくは上記渡り線を介して上記右巻きコイルの全体と一部の上記左巻きコイルとが連続して繋がって形成されていることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、エンジンの高回転領域において、回転速度を減速する際に、コイル全体の発電電力値を効果的に増加させることができる。
【実施例】
【００２７】
以下に、本発明の車両用交流発電機にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の車両用交流発電機１（以下、単に交流発電機１という。）は、図２に示すごとく、Ｎ極の磁界形成部２２ＮとＳ極の磁界形成部２２Ｓとを周方向Ｃに交互に複数配列してなるアウターロータ２と、アウターロータ２の内周側に配置し、ポールコア部３２に対してコイル４の巻回を行ったポール３０を中心コア部３１の回りに複数配列してなるステータ３とを有し、各ポール３０に対して、Ｎ極の磁界形成部２２ＮとＳ極の磁界形成部２２Ｓとが交互に対向配置されることによって、単相の交流発電を行うよう構成してある。
図１に示すごとく、ステータ３におけるコイル４の全体は、ポールコア部３２に対して鎖交する状態で右巻き方向Ｒに巻回した右巻きコイル４Ａと、ポールコア部３２に対して鎖交する状態で左巻き方向Ｌに巻回した左巻きコイル４Ｂとを交互に繰り返し配列してなる。
【００２８】
そして、図３に示すごとく、交流発電機１は、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ１未満である場合には、すべてのコイル４を用いて発電を行い、一方、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ１以上である場合には、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含むコイル群５Ｂにおける発電を休止し、残りのコイル群５Ａを用いて発電を行うよう構成したスイッチング回路６を備えている。
【００２９】
以下に、本例の交流発電機１につき、図１〜図１０を参照して詳説する。
本例の交流発電機１は、二輪自動車に用いる単相磁石式交流発電機であり、エンジンの回転を受けて発電を行い、発電を行った電力をバッテリー７３の充電、ランプ類７４の点灯等を行うために用いる。
図４に示すごとく、アウターロータ２は、エンジンのクランクシャフト１１に連結されており、エンジンの回転を受けて回転するよう構成されている。アウターロータ２は、円筒状ヨーク２１の内周側に、Ｎ極の磁界形成部２２Ｎを構成する永久磁石及びＳ極の磁界形成部２２Ｓを構成する永久磁石を交互に配置して構成されている。また、ステータ３は、エンジン等に取り付けるハウジング１０に固定されている。中心コア部３１及び複数のポールコア部３２は、軟磁性の鉄材料等を用いて形成してある。また、各ポール３０の外周には、絶縁性樹脂からなるボビンが設けてあり、各コイル４は、ボビンの回りに巻回される。また、コイル４を構成するマグネットワイヤは、絶縁被膜を設けた銅線等の導体からなる。同図において、交流発電機１の軸方向をＬで示す。
【００３０】
図１に示すごとく、本例のコイル４の全体は、マグネットワイヤの巻回によって渡り線４１を介してコイル４同士が連続して繋がった連続コイル群５の複数個（本例では２個）を結線してなる。図１、図２等においては、わかり易くするため、コイル４を巻回した状態を省略して示し、渡り線４１を模式的なラインで示す。
連続コイル群５は、１本のマグネットワイヤによって複数個のコイル４を連続して形成したものである。渡り線４１は、各ポール３０間においてコイル４同士を繋ぐ部分であり、中心コア部３１及びポールコア部３２の軸方向におけるいずれかの端面において、各ポール３０間を渡っている。連続コイル群５同士は、中心コア部３１等に設けた接続金具等を介して互いに接続されている（図示略）。
【００３１】
本例のコイル４の全体は、２個の連続コイル群５によって構成されており、一方の連続コイル群５によって発電休止可能コイル群５Ｂを形成している。
図１においては、一部のコイル４における発電を休止した部分発電状態Ｗ２において、発電を行うコイル４（ポール３０）を、ハッチングした丸印によって示す。
本例の発電休止可能コイル群５Ｂは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４と、この２個のポール３０に対して１個又は２個のポール３０を周方向Ｃに飛ばして配置したポール３０におけるコイル４とを含み、渡り線４１を介して右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂが連続して繋がった部分と、右巻きコイル４Ａ同士が連続して繋がった部分とを有している。また、他の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４と、この２個のポール３０に対して１個又は２個のポール３０を周方向Ｃに飛ばして配置したポール３０におけるコイル４とを含み、渡り線４１を介して右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂが連続して繋がった部分と、左巻きコイル４Ｂ同士が連続して繋がった部分とを有している。
ここで、右巻きコイル４Ａと左巻きコイル４Ｂとは、巻き方向が互いに逆方向になることを示し、いずれを時計回り又は反時計回りに巻回してもよい。図１においては、右巻きコイル４Ａにおける右巻き方向をＲで示し、左巻きコイル４Ｂにおける左巻き方向をＬで示す。
【００３２】
図５は、交流発電機１及びスイッチング回路６と、発電を行った電力の充電、放電等の制御を行うレギュレータ回路７との電気的構成を説明する図である。
スイッチング回路６は、交流発電機１における発電状態を、発電休止可能コイル群５Ｂにおける発電を休止して他の連続コイル群５Ａを用いて発電を行う部分発電状態Ｗ２と、２個の連続コイル群５（すべてのコイル４）を用いて発電を行う全発電状態Ｗ１とに切換可能である。
本例のステータ３においては、２個の連続コイル群５を直列接続して、単相のコイル４が形成されており、２個の連続コイル群５は、グラウンド電位側に設けて常に発電を行うよう構成した第１の連続コイル群５Ａと、バッテリー７３のプラス側に設けて発電の休止を可能にした第２の連続コイル群５Ｂ（発電休止可能コイル群５Ｂ）とからなる。
【００３３】
より具体的には、図１、図５に示すごとく、本例のステータ３は１６極（１６個）のポール３０を有する。そして、他の連続コイル群（第１の連続コイル群）５Ａは、１本のマグネットワイヤによって、グラウンド電位に接続する引出部４２Ａから、各渡り線４１を介して、３つの右巻きコイル４Ａ、互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂ、１個の右巻きコイル４Ａ、及び互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂに順次連続して繋がり、第１の連続コイル群５Ａと第２の連続コイル群５Ｂとの中間接続部４３に引き出されている。また、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、１本のマグネットワイヤによって、中間接続部４３から、各渡り線４１を介して、互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂ、３つの左巻きコイル４Ｂ、互いに隣接する右巻きコイル４Ａ及び左巻きコイル４Ｂ、及び１個の左巻きコイル４Ｂに順次連続して繋がり、バッテリー７３のプラス側に繋がる引出部４２Ｂへ引き出されている。
【００３４】
本例においては、交流発電機１、スイッチング回路６及びレギュレータ回路７を用いて、バッテリー７３の充電及びランプ７４等の点灯を行う発電システムが構成されている。
図５に示すごとく、レギュレータ回路７は、交流発電機１によって発電した電力をバッテリー７３へ充電する制御を行うバッテリー充電回路７１と、交流発電機１によって発電した電力によってランプ７４等を点灯させるランプ点灯回路７２とを有している。
【００３５】
バッテリー充電回路７１は、交流発電機１におけるコイル４とバッテリー７３との間に接続したスイッチング素子７１１を有しており、スイッチング素子７１１がオンしたときにバッテリー７３の電圧のレギュレータ制御をするよう構成されている。また、ランプ点灯回路７２は、交流発電機１におけるコイル４とランプ７４との間に接続したスイッチング素子７２１を有しており、スイッチング素子７２１がオンしたときにランプ７４の点灯のレギュレータ制御をするよう構成されている。なお、ランプ７４としては、ライト、スピードメータ等のランプ類がある。また、バッテリー７３には、種々の補機、計器類等の負荷７５が接続されている。
本例の交流発電機１によって発電した単相交流電圧は、単相の正弦波電圧のうち、プラス側の電圧をバッテリー充電に用い、マイナス側の電圧をランプ点灯に用いる。
【００３６】
また、スイッチング回路６は、第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂに、それぞれ対応して設けたサイリスタ等のスイッチング素子６１Ａ、６１Ｂを有しており、これらのスイッチング素子６１Ａ、６１Ｂのスイッチング制御を行うよう構成されている。スイッチング回路６は、サイリスタ等のスイッチング素子６１Ａ、６１Ｂのスイッチング制御を行って、第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂをバッテリー７３に導通させる全発電状態Ｗ１と、第１の連続コイル群５Ａのみをバッテリー７３に導通させる部分発電状態Ｗ２とに切換可能である。
【００３７】
第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂは、それぞれサイリスタ等のスイッチング素子６１Ａ、６１Ｂを介してバッテリー７３のプラス側及び負荷７５に繋がっている。スイッチング回路６は、高電圧側のスイッチング素子６１Ａをオンにすると共に低電圧側のスイッチング素子６１Ｂをオフにして全発電状態Ｗ１を形成し、高電圧側のスイッチング素子６１Ａをオフにすると共に低電圧側のスイッチング素子６１Ｂをオンにして部分発電状態Ｗ２を形成する。
スイッチング回路６は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）８からの信号を受けて動作するよう構成されている。
【００３８】
図３は、横軸にアウターロータ２の回転速度をとり、縦軸にステータ３からの出力電流をとって、交流発電機１における発電出力の状態を概略的に示すグラフである。
同図は、アウターロータ２の回転速度領域の全域において、全発電状態Ｗ１を形成した場合の出力電流Ｉ１と、部分発電状態Ｗ２を形成した場合の出力電流Ｉ２とを示す。また、車両から交流発電機１に要求される要求発電電流Ｉｒも示す。また、交流発電機１のレギュレータ回路７においては、カーボン抵抗等によって電圧を一定にしてバッテリー７３への充電を行う。
【００３９】
同図に示すごとく、本例の交流発電機１においては、アウターロータ２の回転速度領域の全域において、全発電状態Ｗ１において発電を行う際の発電電流Ｉ１は、車両から要求される要求発電電流Ｉｒよりも大きくなっている。また、アウターロータ２の回転速度領域の全域において、部分発電状態Ｗ２において発電を行う際の発電電流Ｉ２は、全発電状態Ｗ１において発電を行う際の発電電流Ｉ１よりも小さくなっている。そして、スイッチング回路６が、全発電状態Ｗ１と部分発電状態Ｗ２との切換を行う所定の回転速度Ｎ１は、部分発電状態Ｗ２における発電電流Ｉ２が要求発電電流Ｉｒよりも大きくなる回転速度に若干の余裕をみた回転速度としている。
これにより、エンジンの低回転領域においては、全発電状態Ｗ１によって必要とされる要求発電電流Ｉｒを維持し、一方、エンジンの高回転領域においては、部分発電状態Ｗ２によって、要求発電電流Ｉｒに比べて過剰な発電電流の出力を制限することができる。
なお、図１には、部分発電状態Ｗ２における発電電流Ｉ２の流れを示し、図２には、全発電状態Ｗ１における発電電流Ｉ１の流れを示す。
【００４０】
本例のステータ３における発電休止可能コイル群５Ｂ（第２の連続コイル群５Ｂ）は、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含んでいれば種々の配置とすることができる。以下に、発電休止可能コイル群５Ｂの他のいくつかの構成例を示す。
例えば、図６に示すごとく、ステータ３において１６極（１６個）のポール３０を配置する場合において、他の連続コイル群５Ａである第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する３つのポール３０におけるコイル４の２箇所と、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４の１箇所と、１個のポール３０におけるコイル４の１箇所とを、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。この場合、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４の３箇所と、１個のポール３０におけるコイル４の１箇所とを、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。
【００４１】
また、図７、図８に示すごとく、ステータ３において２０極（２０個）のポール３０を配置する場合において、他の連続コイル群５Ａである第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する１３個（又は１２個）のポール３０におけるコイル４を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。この場合、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、互いに隣接する７個（又は８個）のポール３０におけるコイル４を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。
なお、ポールコア部３２は、コイル４を巻回した状態で、中心コア部３１に対する軸方向から嵌合することができる。このとき、第１の連続コイル群５Ａにおける渡り線４１を中心コア部３１及びポールコア部３２における軸方向一方の端面側に配置し、第２の連続コイル群５Ｂにおける渡り線４１を中心コア部３１及びポールコア部３２における軸方向他方の端面側に配置することができる。
【００４２】
また、図９に示すごとく、ステータ３において２０極（２０個）のポール３０を配置する場合において、他の連続コイル群５Ａである第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接する３個のポール３０におけるコイル４の４箇所を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。この場合、発電休止可能コイル群５Ｂである第２の連続コイル群５Ｂは、互いに隣接する２個のポール３０におけるコイル４の４箇所を、１本のマグネットワイヤによって構成することができる。また、この場合、ステータ３においては、第１の連続コイル群５Ａを構成する３個のポール３０と、第２の連続コイル群５Ｂを構成する２個のポール３０とが、４回交互に繰り返して配置されている。
【００４３】
本例の交流発電機１は、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ１以上である場合に、特定のコイル群５において発電を休止することにより、発電機全体の運転効率を向上させる工夫を行っている。
具体的には、交流発電機１は、すべてのコイル４を用いて発電を行う状態と、いずれかのコイル群５を用いて発電を行う状態とに切換可能なスイッチング回路６を備えている。
そして、本例の交流発電機１を運転する際には、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ１未満である場合には（エンジンの低回転領域においては）、すべてのコイル４を用いて発電を行う。これにより、低回転領域における発電電力値を適切に確保することができる。
【００４４】
一方、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ１以上である場合には（エンジンの高回転領域においては）、互いに隣接する２つ以上のポール３０におけるコイル４を含む発電休止可能コイル群（第２の連続コイル群）５Ｂにおける発電を休止し、第１の連続コイル群５Ａを用いて発電を行う。このとき、発電休止可能コイル群５Ｂには、互いに隣接する２つ以上のポール３０におけるコイル４が含まれていることより、高回転領域における発電電力値を意図的に低下させることができる。すなわち、互いに隣接する２つ以上のポール３０におけるコイル４に対して電流が流れない状態を形成することにより、この２つ以上のポール３０においては発電に寄与しない磁路を形成する。これにより、発電に寄与する磁束を低減し、高回転領域において、車両から要求される以上の過剰な発電を行うことを抑制することができ、アウターロータ２が回転するときのフリクション（回転抵抗等）を低減させることができる。
それ故、本例の交流発電機１によれば、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる。
【００４５】
また、発電休止可能コイル群５Ｂは、１個とする以外にも、複数形成することもできる。例えば、図１０に示すごとく、発電休止可能コイル群５Ｂを２個形成し、アウターロータ２の回転速度が第１の所定の回転速度以上になったとき、１個の発電休止可能コイル群５Ｂ（２）における発電を休止させ、アウターロータ２の回転速度が第１の所定の回転速度よりも高い第２の所定の回転速度以上になったとき、２個の発電休止可能コイル群５Ｂ（１）、５Ｂ（２）における発電を休止させることができる。一般に、アウターロータ２の回転速度が高いほど発電電力値が上昇する傾向にあり、この場合には、発電電力値が過剰になる度合いに対応して、発電電力値を低く抑えることができる。スイッチング回路６及びレギュレータ回路７の構成は、図５と同様である。
【００４６】
（実施例２）
本例は、上記実施例１に示した単相の交流発電機に採用した構造を３相の車両用交流発電機に採用した例である。
本例の３相の交流発電機１のステータ３においては、図１１に示すごとく、ポールコア部３２に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル４を巻回してなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０が、中心コア部３１の回りに同じ順序で繰り返し配列されている。
【００４７】
本例のステータ３は、１８極（１８個）のポール３０を有するものであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０が同じ順序で６回繰り返して配列されている。本例の第１の連続コイル群５Ａは、互いに隣接して周方向Ｃの一部に集まって配置された３組のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０からなり、本例の発電休止可能コイル群（第２の連続コイル群）５Ｂは、互いに隣接して周方向Ｃの残部に集まって配置された３組のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０からなる。
第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相分が形成されており、各相の第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂは、直列接続されている。
【００４８】
また、３相の交流発電機１におけるステータ３は、図１２〜図１４に示すごとく、発電休止可能コイル群（第２の連続コイル群）５Ｂを構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０と、残りの第１の連続コイル群５Ａを構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０とを、交互に繰り返し配列して構成することもできる。図１２は、Ｕ相の第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂの形成状態を示し、図１３は、Ｖ相の第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂの形成状態を示し、図１４は、Ｗ相の第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂの形成状態を示す。
なお、図１１〜図１４においては、Ｕ相の右巻きコイル４Ａにおける右巻き方向をＵＲ、Ｕ相の左巻きコイル４Ｂにおける左巻き方向をＵＬ、Ｖ相の右巻きコイル４Ａにおける右巻き方向をＶＲ、Ｖ相の左巻きコイル４Ｂにおける右巻き方向をＶＬ、Ｗ相の右巻きコイル４Ａにおける右巻き方向をＷＲ、Ｗ相の左巻きコイル４Ｂにおける左巻き方向をＷＬで示す。
【００４９】
本例においては、３相の交流発電機１において、エンジンの高回転領域において、アウターロータ２が回転するときのフリクションを効果的に低減させることができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
（実施例３）
本例は、単相の交流発電機において、上記発電休止可能コイル群５Ｂを構成するコイル４の配列が上記実施例１とは異なり、エンジンの高回転領域において、発電電力値を向上させる例である。
本例の交流発電機１も、すべてのコイル４を用いて発電を行う状態と、一部のコイル４を用いて発電を行う状態とに切換可能なスイッチング回路６を備えている。このスイッチング回路６は、図１５、図１６に示すごとく、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ２以上である場合にこの回転速度が減速するときには、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４の発電を休止しない状態で複数個のポール３０における発電休止可能コイル群５Ｂの発電を休止すると共に残りの連続コイル群５Ａを用いて発電を行い、一方、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ２未満である場合にこの回転速度が減速するとき、並びに回転速度の全域においてこの回転速度が加速するときもしくは一定速度であるときには、すべてのコイル４を用いて発電を行うよう構成されている。
【００５１】
図１５に示すごとく、本例のコイル４の全体も、マグネットワイヤの巻回によって渡り線４１を介してコイル４同士が連続して繋がった連続コイル群５の２個を結線してなる。本例の２個の連続コイル群５は、直列接続されており、グラウンド電位側に設けて常に発電を行うよう構成した第１の連続コイル群５Ａと、バッテリー７３のプラス側に設けて発電の休止を可能にした第２の連続コイル群５Ｂ（発電休止可能コイル群５Ｂ）とからなる（図５参照）。
本例のスイッチング回路６は、すべてのコイル４を用いて発電を行う全発電状態Ｗ１と、発電休止可能コイル群５Ｂ（第２の連続コイル群５Ｂ）における発電を休止して残りの第１の連続コイル群５Ａを用いて発電を行う部分発電状態Ｗ２とに切換可能である。
【００５２】
図１５は、横軸にアウターロータ２の回転速度をとり、縦軸にステータ３からの出力電流をとって、交流発電機１における発電出力の状態を概略的に示すグラフである。
同図は、アウターロータ２の回転速度領域の全域において、全発電状態Ｗ１を形成した場合の出力電流Ｉ１と、部分発電状態Ｗ２を形成した場合の出力電流Ｉ２とを示す。また、車両から交流発電機１に要求される要求発電電流Ｉｒも示す。交流発電機１のレギュレータ回路７においては、カーボン抵抗等によって電圧を一定にしてバッテリー７３への充電を行う。
【００５３】
同図に示すごとく、本例の交流発電機１においては、部分発電状態Ｗ２において発電を行う際の発電電流Ｉ２は、アウターロータ２が所定の臨界回転速度Ｎ２未満である場合には、全発電状態Ｗ１において発電を行う際の発電電流Ｉ１よりも小さくなっており、かつ、アウターロータ２が所定の臨界回転速度Ｎ２以上である場合には、全発電状態Ｗ１において発電を行う際の発電電流Ｉ１よりも大きくなっている。そして、スイッチング回路６が切換を行う所定の回転速度Ｎ２は、臨界回転速度Ｎ２あるいはその近傍の回転速度としている。
これにより、エンジンの低回転領域においては、全発電状態Ｗ１によって必要とされる要求発電電流Ｉ１を維持し、一方、エンジンの高回転領域においては、部分発電状態Ｗ２によって、発電電流Ｉ２をより高くすることができる。
【００５４】
図１６に示すごとく、本例のステータ３においては、１本のマグネットワイヤによって、渡り線４１を介してすべての右巻きコイル４Ａを連続して形成して、第１の連続コイル群５Ａを形成し、１本のマグネットワイヤによって、渡り線４１を介してすべての左巻きコイル４Ｂを連続して形成して、第２の連続コイル群５Ｂ（発電休止可能コイル群５Ｂ）を形成している。そして、ステータ３においては、常に発電を行うポール３０と、発電の休止が可能なポール３０とが、１個おきに交互に配列されている。また、同図は、ステータ３において１６極（１６個）のポール３０を形成した場合を示す。
【００５５】
本例のステータ３における発電休止可能コイル群（第２の連続コイル群）５Ｂは、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４の発電を休止しない状態で複数個のポール３０におけるコイル４の発電を休止する状態が形成できれば、種々の配置とすることができる。以下に、発電休止可能コイル群５Ｂの他のいくつかの構成例を示す。
例えば、図１７に示すごとく、ステータ３において１６極（１６個）のポール３０を配置する場合には、１本のマグネットワイヤによって、渡り線４１を介してすべて（８個）の右巻きコイル４Ａ及び２個の左巻きコイル４Ｂを連続して形成して、第１の連続コイル群５Ａを形成し、１本のマグネットワイヤによって、渡り線４１を介して残り（６個）の左巻きコイル４Ｂを連続して形成して、第２の連続コイル群５Ｂ（発電休止可能コイル群５Ｂ）を形成することもできる。
【００５６】
また、例えば、図１８に示すごとく、ステータ３において２０極（２０個）のポール３０を配置する場合には、１本のマグネットワイヤによって、渡り線４１を介してすべて（１０個）の左巻きコイル４Ｂ及び２個の右巻きコイル４Ａを連続して形成して、第１の連続コイル群５Ａを形成し、１本のマグネットワイヤによって、渡り線４１を介して残り（８個）の右巻きコイル４Ａを連続して形成して、第２の連続コイル群５Ｂ（発電休止可能コイル群５Ｂ）を形成することもできる。
【００５７】
本例の車両用交流発電機１は、アウターロータ２の回転速度が所定の臨界回転速度Ｎ２以上でかつ回転速度が減速するときに、特定のコイル群５Ｂにおいて発電を休止することにより、発電機全体の運転効率を向上させる工夫を行っている。
そして、本例の車両用交流発電機１を運転する際には、アウターロータ２の回転速度が臨界回転速度Ｎ２以上である場合に（エンジンの高回転領域において）この回転速度が減速するときには、発電休止可能コイル群５Ｂにおける発電を休止すると共に第１の連続コイル群５Ａを用いて発電を行う。このとき、発電休止可能コイル群５Ｂは、両隣に発電を行うポール３０が位置する状態で、複数箇所において１個ずつ配置されたポール３０におけるコイル４としている（つまり、発電休止可能コイル群５Ｂは、すべての左巻きコイル４Ｂもしくは多くの左巻きコイル４Ｂ、あるいはすべての右巻きコイル４Ａもしくは多くの右巻きコイル４Ａとしている。）。
【００５８】
これにより、回転速度の増加に伴ってコイル４の全体におけるインピーダンスが増加することを抑制することができる。また、エンジンの高回転領域において、出力電流が流れるコイル４が配置されたポール３０と出力電流が流れないコイル４が配置されたポール３０とが隣接し、すべてのポール３０において発電に寄与する磁路を形成することができる。そのため、コイル４全体の発電電力値を増加させることができる。
なお、このとき、アウターロータ２を回転させるときのフリクション（回転抵抗等）は増加するが、エンジンの回転を減速するときであるため、フリクションの増加はエンジンの回転を減速させるのに有利な方向に作用する。
【００５９】
一方、アウターロータ２の回転速度が所定の回転速度Ｎ２未満である場合に（エンジンの低回転領域において）この回転速度が減速するとき、並びに回転速度の全域においてこの回転速度が加速するときもしくは一定速度であるときには、すべてのコイル４（第１の連続コイル群５Ａ及び第２の連続コイル群５Ｂ）を用いて発電を行う。これにより、上記特定の状態（上記所定の回転速度Ｎ２以上である場合に減速する）以外において、発電電力値を適切に確保することができる。
また、本例においては、車両の減速時における発電量を増加できることによって、車両の加速時及び低速時における発電量を少なくすることもできる。これによっても、発電損失の低減を図ることができる。
【００６０】
それ故、本例の車両用交流発電機１によっても、エンジンの高回転領域において、車両からの要求に応じ、発電機全体の運転効率を高く維持することができる。
本例においても、スイッチング回路６及びレギュレータ回路７の構成は、上記実施例１の図５に示した構成と同じである。また、その他の構成についても、上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
また、図示は省略するが、本例のポール３０の配列構造は、３相の交流発電機１に対しても採用することができる。例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のポール３０が同じ順序で６回繰り返し形成された１８個のポール３０を有するステータ３の場合、１組目のＵ相のポール３０、２組目のＶ相のポール３０、３組目のＷ相のポール３０、４組目のＵ相のポール３０、５組目のＶ相のポール３０、６組目のＷ相のポール３０を、発電休止可能コイル群５Ｂとすることができる。
また、本例においても、特に単相の交流発電機１において、発電休止可能コイル群５Ｂを複数形成し、レギュレータ回路６は、回転速度の増加に伴って、発電休止可能コイル群５Ｂを増加させることができる。
【００６２】
（確認試験）
本確認試験においては、上記実施例１及び上記実施例３に示した交流発電機１において、全発電状態Ｗ１を形成する場合と、部分発電状態Ｗ２を形成する場合とについて、アウターロータ２の回転速度の全域における発電電流（発電電力）の変化、及びフリクションの変化を測定した。
図１９は、横軸にアウターロータ２の回転速度（ｒｐｍ）をとり、縦軸にステータ３からの出力電流（Ａ）をとって、交流発電機１における発電出力の変化を示すグラフである。また、図２０は、横軸にアウターロータ２の回転速度（ｒｐｍ）をとり、縦軸にアウターロータ２に生じるフリクション（回転抵抗）（Ｗ）をとって、交流発電機１におけるフリクションの変化を示すグラフである。
【００６３】
また、各交流発電機１においては、ステータ３からの出力電圧は、１４（Ｖ）で一定としている。
図１９、図２０においては、２０ポールのすべてを用いた全発電状態Ｗ１（実施例１の図７等参考）をパターン１（全発電）、発電しないポール３０が７個隣接した１３ポールによる部分発電状態Ｗ２（実施例１の図７）をパターン２（部分発電１）、発電しないポール３０が８個隣接した１２ポールによる部分発電状態Ｗ２（実施例１の図８）をパターン３（部分発電１）、発電しないポール３０が２個、発電するポール３０が３個交互に並ぶ部分発電状態Ｗ２（実施例１の図９）をパターン４（部分発電１）、発電しないポール３０が２個以上隣接しない状態で発電しないポール３０を形成した状態（実施例３の図１８）をパターン５（部分発電２）としている。
また、図１９、図２０において、アウターロータ２の回転速度が増加すれば、出力電流、フリクションのいずれもが増加することがわかる。そして、回転速度が増加すれば出力電流を増加できる一方で、フリクションも増加してしまうことがわかる。
【００６４】
図１９において、全発電状態Ｗ１（パターン１）においては、出力電流Ｉ１が全回転速度の領域で、車両からの要求発電電流Ｉｒよりも大きくなるよう設定されている。一方、実施例１に示した部分発電状態Ｗ２（パターン２〜４）においては、回転速度が約２０００（ｒｐｍ）以上の範囲で、出力電流Ｉ２が要求発電電流Ｉｒよりも大きくなることがわかる。そして、車両からの要求により、出力電流が要求発電電流Ｉｒよりも高い部分がレギュレータ回路７によってカットされる場合には、出力電流が要求発電電流Ｉｒよりも高くなり過ぎない方が損失が少なくなり、フリクションの増加を抑制することができる。
従って、上記実施例１に示した２０ポールのステータ３を備えた交流発電機１においては、２０００（ｒｐｍ）よりも若干高い回転速度以上の範囲において、全発電状態Ｗ１から部分発電状態Ｗ２に切り換えることによって、フリクションの増加を抑制して、発電機全体の運転効率を高くできることがわかる。
【００６５】
また、実施例３に示した部分発電状態Ｗ２（パターン５）の場合の出力電流Ｉ２は、回転速度が約３４００（ｒｐｍ）以上の範囲で、全発電状態Ｗ１（パターン１）の場合の出力電流Ｉ１に比べて大きくなることがわかる。そして、車両からの要求により、バッテリー７３への充電速度を向上させるために、出力電流を要求発電電流Ｉｒよりも高く得た方がよい場合には、出力電流を高くした方がよいことになる。
従って、上記実施例３に示した２０ポールのステータ３を備えた交流発電機１においては、車両の減速時であって、約３４００（ｒｐｍ）よりも高い回転速度領域においては、全発電状態Ｗ１から部分発電状態Ｗ２に切り換えることによって、コイル４の全体の発電電力値を増加させることができ、発電機全体の運転効率を高くできることがわかる。なお、この場合には、フリクションの増加は、エンジンの回転を減速させるのに有利な方向に作用するため問題とならない。
【００６６】
（発明の効果の説明）
以下に、上記実施例１、２に示した単相の交流発電機（発明品）についての優れた効果を、比較品による場合と比較しながら、８個のポール３０を有するステータ３を例にして説明する。
発明品と比較品においては、部分発電を行う際に、いずれも同じ数のポール３０について発電を休止させる。そして、本効果の説明においては、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含むコイル群４Ｂにおける発電を休止して残りのコイル群４Ａを用いて発電を行う場合（発明品）に、発電量を効果的に減少させることができる理由を、具体的な数値を用いて説明する。
図２１は、発明品について、８個のポール３０のうち互いに隣接する４個のポール３０における発電を中止し、残りの４個のポール３０によって発電を行ったときに、いずれかのポール３０からこれに隣接するポール３０へ磁束が通過する際の磁束量の変化を数値によって示す図である。ここで、発電を行うポール３０をハッチングした丸印によって示す。また、ポール３０において発電が行われる際には、磁束量の１／５が発電（電流）に変換されて使用されると仮定する。
【００６７】
同図において、いずれかのポール３０に入る磁束量を１００としたとき、このいずれかのポール３０において２０の磁束量が発電（電流）に変換されて使用されると、８０の磁束量がいずれかのポール３０から出ることになる。そして、この８０の磁束量がいずれかのポール３０に隣接するポール３０に入り、１６の磁束量が発電（電流）に変換されて使用されると、６４の磁束量が隣接するポール３０から出ることになる。このとき、もう１組のいずれかのポール３０とこれに隣接するポール３０においても、同様の磁束量が発電に使用され、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×２＋１６×２＝７２となる。つまり、７２の磁束量分の発電が行われることになる。
【００６８】
また、図２２は、図２１の発明品について、アウターロータ２の回転により、ポール３０を通過する磁束の状態が変わったときの磁束量の変化を数値によって示す図である。この場合、３個のポール３０においては、２０の磁束量が発電に変換されて使用され、１個のポール３０においては、１６の磁束量が発電に変換されて使用される。そして、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×３＋１６×１＝７６となる。つまり、７６の磁束量分の発電が行われることになる。
【００６９】
これに対し、図２３は、比較品について、８個のポール３０のうち１個おきに合計４個のポール３０における発電を中止し、残りの４個のポール３０によって発電を行ったときに、いずれかのポール３０からこれに隣接するポール３０へ磁束が通過する際の磁束量の変化を数値によって示す図である。ここで、発電を行うポール３０をハッチングした丸印によって示す。また、ポール３０において発電が行われる際には、磁束量の１／５が発電（電流）に変換されて使用されると仮定する。
【００７０】
同図において、いずれかのポール３０に入る磁束量を１００としたとき、このいずれかのポール３０において２０の磁束量が発電（電流）に変換されて使用されると、８０の磁束量がいずれかのポール３０から出ることになる。そして、この８０の磁束量がいずれかのポール３０に隣接するポール３０に入り、８０の磁束量が発電に使用されずにそのまま隣接するポール３０から出ることになる。また、他の３組のいずれかのポール３０とこれに隣接するポール３０においても、同様の磁束量が発電に使用され、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×４＝８０となる。つまり、８０の磁束量分の発電が行われることになる。
また、アウターロータ２の回転により、図２２の場合と同様にポール３０を通過する磁束の状態が変わったときでも、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×４＝８０となる。
【００７１】
このように、発明品においては、部分発電を行う際に、（７２＋７６）／２＝７４の磁束量分の発電が行われるのに対し、比較品においては、８０の磁束量分の発電が行われることになり、発明品による発電量を比較品に比べて低くすることができる。
従って、上記実施例１、２に示した単相の交流発電機について、互いに隣接する２個以上のポール３０におけるコイル４を含むコイル群４Ｂにおける発電を休止して残りのコイル群４Ａを用いて発電を行う場合には、発電に寄与する磁束を低減し、高回転領域において、車両から要求される以上の過剰な発電を行うことを抑制することができ、アウターロータ２が回転するときのフリクション（回転抵抗等）を低減できることがわかる。
【００７２】
また、回転速度が高くなるほど中心コア部３１における鉄損が増大する。そして、発明品によれば、回転速度が高くなるほど、鉄損の増大により発電量の減少幅を大きくできることを以下に示す。
ここで、回転速度が高くなった場合に、いずれかのポール３０からこれに隣接するポール３０へ磁束が通過する際には、中心コア部３１を通過する磁束は、２０の磁束量が鉄損として減少すると仮定する。
【００７３】
図２４は、図２１の発明品において、回転速度が高くなった場合の鉄損を考慮した場合を示す。図２４において、いずれかのポール３０からこれに隣接するポール３０へ磁束が通過する際に、中心コア部３１において２０の磁束量が鉄損として減少したとき、隣接するポール３０には６０の磁束量が入り、その１／５である１２の磁束量が発電に使用されることになる。そのため、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×２＋１２×２＝６４となり、６４の磁束量分の発電が行われることになる。
【００７４】
また、図２５は、図２２の発明品において回転速度が高くなった場合の鉄損を考慮した場合を示す。図２５において、いずれかのポール３０からこれに隣接するポール３０へ磁束が通過する際に、中心コア部３１において２０の磁束量が鉄損として減少したとき、隣接するポール３０には８０又は６０の磁束量が入り、その１／５である１６又は１２の磁束量が発電に使用されることになる。そのため、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×２＋１６×１＋１２×１＝６８となり、６８の磁束量分の発電が行われることになる。
【００７５】
これに対し、図２６は、図２３の比較品において、回転速度が高くなった場合の鉄損を考慮した場合を示す。図２６において、いずれかのポール３０からこれに隣接するポール３０へ磁束が通過する際に、中心コア部３１において２０の磁束量が鉄損として減少したときでも、隣接するポール３０において発電が行われないことより、ステータ３の全体において発電に使用される磁束量は、２０×４＝８０となり、発電量は中心コア部３１の鉄損がないとした場合と同じになる。
【００７６】
このように、中心コア部３１に生じる鉄損を考慮すると、部分発電を行う際に、発明品による発電量を比較品に比べてより一層低くすることができる。
そして、図２７に示すごとく、回転速度が高くなるほど中心コア部３１における鉄損が増大し、ステータ３における出力電流は、発明品の出力電流ＩＡの方が比較品の出力電流ＩＢのよりも減少幅が大きくなる。そのため、発明品によれば、回転速度が高くなるほど発電量を低く抑えることができる。そして、回転速度が高くなるほど、車両から要求される以上の過剰な発電を行うことを効果的に抑制することができ、アウターロータ２が回転するときのフリクション（回転抵抗等）を効果的に低減できることがわかる。
【符号の説明】
【００７７】
１  交流発電機
２  アウターロータ
２２Ｎ  Ｎ極の磁界形成部
２２Ｓ  Ｓ極の磁界形成部
３  ステータ
３０  ポール
３１  中心コア部
３２  ポールコア部
４  コイル
４Ａ  右巻きコイル
４Ｂ  左巻きコイル
４１  渡り線
５  連続コイル群
５Ａ  第１の連続コイル群
５Ｂ  発電休止可能コイル群（第２の連続コイル群）
６  スイッチング回路
７  レギュレータ回路
７３  バッテリー
７４  ランプ
７５  負荷
Ｃ  周方向
Ｒ  右巻き方向
Ｌ  左巻き方向
Ｗ１  全発電状態
Ｗ２  部分発電状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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