(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うティースにより画成されたスロットが周方向に所定数配列された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された電機子巻線と、界磁極と、内燃機関の回転に同期して回転する回転磁界に応じて上記電機子巻線に誘起される交流出力を整流する整流器とを有し、上記整流器からの整流出力により蓄電池を充電する回転電機において、
上記電機子巻線は、５相の巻線を起電力の電気角位相が互いに略７２度異なるように環状に結線して構成され、かつ、上記整流器は、５相全波整流器により構成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
隣り合うティースにより画成されたスロットが周方向に所定数配列された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された電機子巻線と、界磁極と、直流電源から５相交流電圧を上記電機子巻線に供給する５相インバータとを有し、
上記電機子巻線は、５相の巻線を起電力の電気角位相が互いに略７２度異なるように環状に結線して構成され、
上記界磁極の極数が２ｎ、上記スロット数が１０ｎ、ｎが正の整数であり、
上記５相の巻線の各巻線ピッチが、上記界磁極のピッチの４／５であることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
上記界磁極の極数が２ｎ、上記スロット数が１０ｎ、ｎが正の整数であることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
上記５相の巻線の各巻線ピッチが、上記界磁極のピッチの４／５であることを特徴とする請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
上記界磁極の極数が４ｎ、上記スロット数が５ｎ、ｎが正の整数であり、上記５相の巻線が上記スロットを跨がないように上記ティースに巻回されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車等に搭載される交流発電機や始動電動機に供せられる回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等に搭載される交流発電機では、例えば特公昭４４−４４５１号公報に記載されているように、星型結線の三相電機子巻線からなる充電発電機を有し、この三相交流出力をダイオード等により構成される三相全波整流回路を介して直流出力とすることが知られており、特に高出力化のために、三相電機子巻線の中性点を整流器を介して第３高調波成分をも有効に取り出すことが知られていた。
【０００３】
しかしながら、このような従来の三相交流発電機において、整流器の出力端子と蓄電池との間の距離が長く、その配線のためのケーブルに配線抵抗が大きくなると、整流出力端子電圧の整流リップル電圧は電気負荷とともに増加してしまうことになる。特に、三相電機子巻線の中性点に整流器を接続して高出力を得る構成では、発電機の回転数が約２０００〜３０００ｒｐｍ付近に達すると、その整流出力の脈動（リップル）電圧が急激に増大してしまうことになる。
【０００４】
このような整流出力の脈動電圧の増大は、ラジオの雑音の増大、電装部品に対する悪影響を生じ、さらにはモータのハウジングの共振点と該脈動電圧の周波数がほぼ一致するエンジン回転数で共鳴し、運転者に不快感を与える等の現象を生じてしまう。
【０００５】
このような不具合を解消するために、電機子巻線を星型結線してなる５相電機子巻線で構成し、かつ、整流器を５相全波整流器で構成して、整流脈動を低減させることが、例えば特公平４−７７５４６号公報に提案されている。
この特公平４−７７５４６号公報によれば、星型結線してなる５相電機子巻線を採用することにより、星型結線された三相電機子巻線を採用した発電機に比べて、脈動率を小さくすることができるので、整流リップル電圧が低減され、車載の電気負荷に与える悪影響を小さくでき、しかも高出力化を図ることができるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の交流発電機は、５相の巻線を星型結線して５相電機子巻線を構成しているので、電流は必ず直列に接続された２つの巻線を流れることになる。そこで、電機子のインピーダンスが大きくなってしまい、発電量が制限されてしまうという課題があった。
また、５相の巻線の端部を束ねて半田付け等により結線して中性点とする必要があるので、中性点の結線が煩雑となり、電機子（固定子）の組立性が悪化してしまうという課題もあった。そして、例えば各相の巻線が２本の巻線を並列接続して構成されている場合には、１０本の巻線の端部をまとめて結線して中性点としなければならず、中性点の結線作業性が極めて悪化し、星型結線できなくなる恐れもあった。また、中性点の結線部が多数本の巻線の端部を結線して構成されているので、該結線部が大型化してしまう。そして、この結線部はコイルエンドから延出しているので、コイルエンド全体としての高さが高くなり、通風抵抗の増加をもたらし、ファンによる冷却風の風量を低下させ、冷却性が悪化してしまうとともに、結線部がコイルエンドの凹凸をもたらし、風音が増加してしまうという課題もあった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、５相の巻線を電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線して５相電機子巻線を構成するようにし、低整流リップル電圧を維持しつつ、発電量を大きくできるとともに、中性点を不要として、固定子の組立性を向上し、冷却性および風音の悪化を抑えることができる回転電機を得ることを目的とする。
また、５相の巻線を電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線して５相電機子巻線を構成し、かつ、５相インバータを介して電機子巻線に５相交流電圧を供給するようにし、高速回転まで駆動でき、かつ、中性点を不要として、固定子の組立性を向上し、冷却性および風音の悪化を抑えることができる回転電機を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、隣り合うティースにより画成されたスロットが周方向に所定数配列された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された電機子巻線と、界磁極と、内燃機関の回転に同期して回転する回転磁界に応じて上記電機子巻線に誘起される交流出力を整流する整流器とを有し、上記整流器からの整流出力により蓄電池を充電する回転電機において、
上記電機子巻線は、５相の巻線を起電力の電気角位相が互いに略７２度異なるように環状に結線して構成され、かつ、上記整流器は、５相全波整流器により構成されているものである。
【０００９】
また、隣り合うティースにより画成されたスロットが周方向に所定数配列された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された電機子巻線と、界磁極と、直流電源から５相交流電圧を上記電機子巻線に供給する５相インバータとを有し、
上記電機子巻線は、５相の巻線を起電力の電気角位相が互いに略７２度異なるように環状に結線して構成され、上記界磁極の極数が２ｎ、上記スロット数が１０ｎ、ｎが正の整数であり、上記５相の巻線の各巻線ピッチが、上記界磁極のピッチの４／５であるものである。
【００１０】
また、上記界磁極の極数が２ｎ、上記スロット数が１０ｎ、ｎが正の整数である。
【００１１】
また、上記５相の巻線の各巻線ピッチが、上記界磁極のピッチの４／５である。
【００１２】
また、上記界磁極の極数が４ｎ、上記スロット数が５ｎ、ｎが正の整数であり、上記５相の巻線が上記スロットを跨がないように上記ティースに巻回されているものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回路図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
【００１４】
図１および図２において、この回転電機１００は、交流発電機として動作するものであり、ランドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３内にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着されて構成されている。
シャフト６は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に回転可能に支持されている。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介してシャフト６に伝達できるようになっている。回転子７に電流を供給するスリップリング９がシャフト６の他端部に固着され、一対のブラシ１０がこのスリップリング９に摺接するようにケース３内に配設されたブラシホルダ１１に収納されている。固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１８がブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１７に接着されている。
【００１５】
整流器１２は、固定子８で生じた交流を直流に整流するためのもので、プラス側ダイオードｄ1とマイナス側ダイオードｄ2とを直列に接続してなるダイオード対が並列に５対接続された５相全波整流器により構成され、ケース３内に装着されている。
【００１６】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、この界磁巻線１３を覆うように設けられ、界磁巻線１３で発生された磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１とから構成される。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ２つの爪形状の爪状磁極２２、２３が外周縁に周方向に等角ピッチで突設され、爪状磁極２２、２３をかみ合わせるように対向してシャフト６に固着されている。なお、爪状磁極２２、２３が界磁極に相当している。
固定子８は、固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された電機子巻線１６とを備えている。この電機子巻線１６は、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄ、ｅ相巻線３１ｅの５本の巻線３１ａ〜３１ｅを、互いに電気角で７２度の位相差を有するように環状に結線して５相電機子巻線に構成されている。そして、２つの巻線の各結線部がそれぞれプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に結線されている。
【００１７】
また、ファン５（内扇ファン）が回転子７の軸方向の両端に固着されている。そして、吸気孔１ａ、２ａがフロントブラケット１およびリヤブラケット２の軸方向の端面に設けられ、排気孔１ｂ、２ｂがフロントブラケット１およびリヤブラケット２の外周両肩部に電機子巻線１６のフロント側およびリヤ側のコイルエンド群１６ａ、１６ｂの径方向外側に対向して設けられている。
また、整流器１２の出力が蓄電池２８および電気負荷２９に供給できるようになっている。
【００１８】
ついで、電機子巻線１６の巻線構造について図３を参照しつつ説明する。
固定子鉄心１５は、軸方向に延びるスロット１５ａが周方向に所定ピッチで２０個形成された円筒状の積層鉄心に作製されている。ここで、界磁極としての爪状磁極２２、２３は２個づつ形成されている。そこで、４つの界磁極に対してスロット１５ａが２０個形成されており、１極当たりのスロット数が５となり、スロット１５ａは電気角で３６度のピッチで配列されていることになる。なお、図３中、１〜２０はスロット番号を示している。
【００１９】
そして、絶縁被覆された円形断面の銅線で作製された導線３０が、１番と６番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで６番と１１番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１１番と１６番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、さらに１６番と１番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回されてａ相巻線３１ａを構成している。
また、導線３０が、３番と８番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで８番と１３番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１３番と１８番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、さらに１８番と３番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回されてｂ相巻線３１ｂを構成している。
また、導線３０が、５番と１０番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１０番と１５番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１５番と２０番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、さらに２０番と５番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回されてｃ相巻線３１ｃを構成している。
また、導線３０が、７番と１２番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１２番と１７番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１７番と２番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、さらに２番と７番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回されてｄ相巻線３１ｄを構成している。
また、導線３０が、９番と１４番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１４番と１９番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、ついで１９番と４番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回され、さらに４番と９番のスロット１５ａ内を通るように環状に４ターン巻回されてｅ相巻線３１ｅを構成している。
【００２０】
このように巻装されたａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅは、それぞれ４ターンの重ね巻き巻線となっており、互いに電気角で７２度の位相差をもっている。
そして、ａ相巻線３１ａの巻き始めとｂ相巻線３１ｂの巻き終わりとが整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。同様に、ｂ相巻線３１ｂの巻き始めおよびｃ相巻線３１ｃの巻き終わり、ｃ相巻線３１ｃの巻き始めおよびｄ相巻線３１ｄの巻き終わり、ｄ相巻線３１ｄの巻き始めおよびｅ相巻線３１ｅの巻き終わり、ｅ相巻線３１ｅの巻き始めおよびａ相巻線３１ａの巻き終わりが、それぞれ整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。これにより、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅが互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線された電機子巻線１６を構成している。
【００２１】
このように構成された回転電機１００では、電流が蓄電池２８からブラシ１０およびスリップリング９を介して界磁巻線１３に供給され、磁束が発生される。この磁束により、ポールコア２０の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、ポールコア２１の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、電機子巻線１６に回転磁界が与えられ、電機子巻線１６に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大きさが電圧調整器１８により調整され、蓄電池２８に充電され、電気負荷２９に供給される。
【００２２】
そして、リヤ側においては、ファン５の回転により、外気が整流器１２のヒートシンクおよび電圧調整器１８のヒートシンク１７にそれぞれ対向して設けられた吸気孔２ａを通じて吸い込まれ、シャフト６の軸に沿って流れて整流器１２および電圧調整器１８を冷却し、その後ファン５により遠心方向に曲げられて電機子巻線１６のリヤ側のコイルエンド群１６ｂを冷却し、排気孔２ｂより外部に排出される。一方、フロント側においては、ファン５の回転により、外気が吸気孔１ａから軸方向に吸い込まれ、その後ファン５により遠心方向に曲げられて電機子巻線１６のフロント側のコイルエンド群１６ａを冷却し、排気孔１ｂより外部に排出される。
【００２３】
ここで、この回転電機１００においては、回転速度が遅い時には、環状結線された５相の巻線（ａ相巻線３１ａ〜ｅ相巻線３１ｅ）の直列に接続された２つの巻線による起電力が最大となり、この最大の起電力をもって発電することになる。この時、線間の起電力は１相の巻線の起電力の１．６１８倍（＝２×sin(54°))となる。そして、発電電流は、アース端子から、整流器１２のマイナス側ダイオードｄ2を通って、直列接続された２つの巻線、あるいは直列接続された３つの巻線を通り、プラス側ダイオードｄ1を通って蓄電池２８を充電する。
また、回転速度が速くなると、１相の巻線の起電力でも蓄電池２８を充電可能となる。そこで、発電電流が、アース端子から、整流器１２のマイナス側ダイオードｄ2を通って、１つの巻線を通り、プラス側ダイオードｄ1を通って蓄電池２８を充電する経路と、アース端子から、マイナス側ダイオードｄ2を通って、直列接続された２つの巻線を通り、プラス側ダイオードｄ1を通って蓄電池２８を充電する経路とが混在する。そして、１つの巻線だけを通る通電経路の場合、直列接続された２つの巻線を通る通電経路に比べ、巻線のインピーダンスが小さく、より多くの電流を流すことができる。
【００２４】
従って、この実施の形態１によれば、回転速度が遅い時には、線間の起電力が１相の巻線の起電力の１．６１８倍であり、５相星型結線（１．９０２倍）に比べて小さいので、発電量が少ない。しかしながら、回転速度が速くなると、１つの巻線だけを通る通電経路と直列接続された２つの巻線を通る通電経路とが混在するので、直列接続された２つの巻線を通る通電経路のみの５相星型巻線に比べ、巻線のインピーダンスが小さく、より多くの電流を流すことができ、発電量を大きくすることができる。
また、この電機子巻線１６は５相の巻線３１ａ〜３１ｅを環状に結線して構成しているので、３相の巻線を星型結線して電機子巻線を構成した場合に比べ、電流の３次高調波成分が少なく、電磁騒音を小さくすることができ、かつ、直流出力電流が大きく、効率がよい。
なお、この回転電機１００においても、従来の星型結線された５相電機子巻線を採用した発電機と同様に、星型結線された三相電機子巻線を採用した発電機に比べて、脈動率を小さくすることができるので、整流リップル電圧が低減され、車載の電気負荷に与える悪影響を小さくでき、しかも高出力化を図ることができる。
【００２５】
また、５相の巻線を環状に結線して電機子巻線１６を構成しているので、星型結線して電機子巻線を構成する際に行われる５本の巻線の巻き終わりをまとめて結線する中性点結線作業が不要となり、固定子の組立性が向上される。
また、例えば各相の巻線が２本の巻線を並列接続して構成されている場合でも、１０本の巻線の端部をまとめて結線して中性点とする必要がないので、簡易に５相電機子巻線を構成することができる。
また、大容量の中性点の結線部に起因するコイルエンド全体としての高さの増加やコイルエンドの凹凸がなく、ファン５による冷却風の風量の低下や風音の増加が抑制される。
【００２６】
ついで、この回転電機１００を駆動させて発電量を測定した結果を図４に示す。なお、図４中、実線は回転電機１００の発電量を示し、点線は、５相の巻線３１ａ〜３１ｅを星型結線して構成した電機子巻線６０を電機子巻線１６に代えて搭載した比較例としての回転電機の発電量を示している。そして、回転電機１００における５相の巻線３１ａ〜３１ｅに流れる電流を図５に示し、比較例としての回転電機における５相の巻線３１ａ〜３１ｅに流れる電流を図６に示している。図６中、線電流は各相の巻線に流れる電流と同等であるので、省略してある。
【００２７】
まず、比較例としての回転電機に適用される電機子巻線６０は、図７に示されるように、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅの巻き終わりがまとめられ、半田付け等などにより接合されて、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅが互いに電気角で７２度の位相差をもつように星型結線された５相星型結線に構成されている。なお、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅはこの実施の形態１と同様に固定子鉄心１５に巻装されている。そして、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅの巻き終わりをまとめて接合した接合部が中性点Ｎとなる。
そして、比較例としての回転電機は、図８に示されるように、ａ相巻線３１ａ、ｂ相巻線３１ｂ、ｃ相巻線３１ｃ、ｄ相巻線３１ｄおよびｅ相巻線３１ｅの巻き始めが口出し線となり、それぞれ整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。
【００２８】
この比較例としての回転電機では、星型結線された５本の巻線３１ａ〜３１ｅうち、直列接続された電気角で１４４度の位相差をもつ２つの巻線、例えばａ相巻線３１ａとｃ相巻線３１ｃとによる起電力が最大となり、この最大の起電力をもって発電することになる。この時、線間の起電力は１相の巻線の起電力の１．９０２倍（＝２×sin(72°))となる。また、発電電流は、直列接続された２つの巻線を流れることになる。
【００２９】
図４から、回転電機１００は、約１０００ｒｐｍを越えると比較例としての回転電機より発電量が多くなることがわかる。
つまり、約１０００ｒｐｍ以下では、電機子巻線１６では、線間の起電力が１相の巻線の起電力の１．６１８倍（＝２×sin(54°))であり、電機子巻線６０（１．９０２倍）に比べて小さいので、回転電機１００の発電量が比較例に比べ少なくなる。しかし、約１０００ｒｐｍを越えると、電機子巻線１６では、発電電流の経路が１つの巻線のみを通る経路と直列接続された２つの巻線を通る経路とが混在するので、発電電流が直列接続された２つの巻線のみを通る電機子巻線６０に比べ、巻線のインピーダンスが小さくなり、回転電機１００の発電量が比較例に比べ大きくなる。
【００３０】
図５および図６から、各巻線３１ａ〜３１ｅを流れる電流の基本波形は同等であり、回転電機１００における直流出力電流（ＤＣ電流）が比較例より大きいことが分かる。
そして、巻線そのものに流れる電流は同じであるから、銅損も同じとなる。一方、直流出力電流は回転電機１００が比較例に比べて大きい。そこで、回転電機１００は、比較例に対し、効率がよいことになる。
【００３１】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
図９において、ａ相巻線３２ａは、導線３０を、１番と６番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回し、ついで１１番と１６番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回して構成されている。
また、ｂ相巻線３２ｂは、導線３０を、３番と８番のスロット１５ａ内に通すように８ターン巻回し、ついで１３番と１８番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回して構成されている。
また、ｃ相巻線３２ｃは、導線３０を、５番と１０番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回し、ついで１５番と２０番のスロット１５ａ内をとおすように８ターン巻回して構成されている。
また、ｄ相巻線３２ｄは、導線３０を、７番と１２番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回し、ついで１７番と２番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回して構成されている。
また、ｅ相巻線３２ｅは、導線３０を、９番と１４番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回し、ついで１９番と４番のスロット１５ａ内を通すように８ターン巻回して構成されている。
【００３２】
このように巻装されたａ相巻線３２ａ、ｂ相巻線３２ｂ、ｃ相巻線３２ｃ、ｄ相巻線３２ｄおよびｅ相巻線３２ｅは、それぞれ８ターンの重ね巻き巻線となっており、互いに電気角で７２度の位相差をもっている。
そして、図示していないが、ａ相巻線３２ａの巻き始めとｂ相巻線３２ｂの巻き終わりとが整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。同様に、ｂ相巻線３２ｂの巻き始めおよびｃ相巻線３２ｃの巻き終わり、ｃ相巻線３２ｃの巻き始めおよびｄ相巻線３２ｄの巻き終わり、ｄ相巻線３２ｄの巻き始めおよびｅ相巻線３２ｅの巻き終わり、ｅ相巻線３２ｅの巻き始めおよびａ相巻線３２ａの巻き終わりが、それぞれ整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。これにより、ａ相巻線３２ａ、ｂ相巻線３２ｂ、ｃ相巻線３２ｃ、ｄ相巻線３２ｄおよびｅ相巻線３２ｅが互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線された電機子巻線１６Ａを構成している。
なお、この実施の形態２は、電機子巻線１６に代えて電機子巻線１６Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３３】
従って、この実施の形態２においても、電機子巻線１６Ａが、ａ相巻線３２ａ、ｂ相巻線３２ｂ、ｃ相巻線３２ｃ、ｄ相巻線３２ｄおよびｅ相巻線３２ｅを互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線して構成されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３４】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
図１０において、ａ相巻線３３ａは、導線３０を、１番、６番、１１番、１６番の各スロット１５ａ内に、１番地と２番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで、３番地と４番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、さらに４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装して、４ターンの波巻き巻線に構成されている。ここで、１番地〜４番地は、各スロット１５ａ内におけるスロット深さ方向に導線３０の収納位置である。即ち、導線３０は各スロット１５ａ内にスロット深さ方向に１列に並んで４層収納され、１番地はスロット１５ａ内の最内層に、４番地はスロット１５ａ内の最外層に相当する。
ｂ相巻線３３ｂは、導線３０を、３番、８番、１３番、１８番の各スロット１５ａ内に、１番地と２番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで、３番地と４番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、さらに４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装して、４ターンの波巻き巻線に構成されている。
ｃ相巻線３３ｃは、導線３０を、５番、１０番、１５番、２０番の各スロット１５ａ内に、１番地と２番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで、３番地と４番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、さらに４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装して、４ターンの波巻き巻線に構成されている。
ｄ相巻線３３ｄは、導線３０を、７番、１２番、１７番、２番の各スロット１５ａ内に、１番地と２番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで、３番地と４番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、さらに４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装して、４ターンの波巻き巻線に構成されている。
ｅ相巻線３３ｅは、導線３０を、９番、１４番、１９番、４番の各スロット１５ａ内に、１番地と２番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで２番地と１番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、ついで、３番地と４番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装し、さらに４番地と３番地とを交互に採るように波巻きに１周巻装して、４ターンの波巻き巻線に構成されている。
【００３５】
このように巻装されたａ相巻線３３ａ、ｂ相巻線３３ｂ、ｃ相巻線３３ｃ、ｄ相巻線３３ｄおよびｅ相巻線３３ｅは、互いに電気角で７２度の位相差をもっている。
そして、図示していないが、ａ相巻線３３ａの巻き始めとｂ相巻線３３ｂの巻き終わりとが整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。同様に、ｂ相巻線３３ｂの巻き始めおよびｃ相巻線３３ｃの巻き終わり、ｃ相巻線３３ｃの巻き始めおよびｄ相巻線３３ｄの巻き終わり、ｄ相巻線３３ｄの巻き始めおよびｅ相巻線３３ｅの巻き終わり、ｅ相巻線３３ｅの巻き始めおよびａ相巻線３３ａの巻き終わりが、それぞれ整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。これにより、ａ相巻線３３ａ、ｂ相巻線３３ｂ、ｃ相巻線３３ｃ、ｄ相巻線３３ｄおよびｅ相巻線３３ｅが互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線された電機子巻線１６Ｂを構成している。
なお、この実施の形態３は、電機子巻線１６に代えて電機子巻線１６Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３６】
従って、この実施の形態３においても、電機子巻線１６Ｂが、ａ相巻線３３ａ、ｂ相巻線３３ｂ、ｃ相巻線３３ｃ、ｄ相巻線３３ｄおよびｅ相巻線３３ｅを互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線して構成されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３７】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
図１１において、ａ相巻線３４ａは、導線３０を、１番と５番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで６番と１０番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１１番と１５番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、さらに１６番と２０番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回して構成されている。
ｂ相巻線３４ｂは、導線３０を、３番と７番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで８番と１２番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１３番と１７番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、さらに１８番と２番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回して構成されている。
ｃ相巻線３４ｃは、導線３０を、５番と９番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１０番と１４番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１５番と１９番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、さらに２０番と４番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回して構成されている。
ｄ相巻線３４ｄは、導線３０を、７番と１１番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１２番と１６番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１７番と１番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、さらに２番と６番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回して構成されている。
ｅ相巻線３４ｅは、導線３０を、９番と１３番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１４番と１８番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、ついで１９番と３番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回し、さらに４番と８番のスロット１５ａ内を通すように４ターン巻回して構成されている。
【００３８】
このように巻装されたａ相巻線３４ａ、ｂ相巻線３４ｂ、ｃ相巻線３４ｃ、ｄ相巻線３４ｄおよびｅ相巻線３４ｅは、それぞれ４ターンの重ね巻き巻線となっており、互いに電気角で７２度の位相差をもっている。
そして、図示していないが、ａ相巻線３４ａの巻き始めとｂ相巻線３４ｂの巻き終わりとが整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。同様に、ｂ相巻線３４ｂの巻き始めおよびｃ相巻線３４ｃの巻き終わり、ｃ相巻線３４ｃの巻き始めおよびｄ相巻線３４ｄの巻き終わり、ｄ相巻線３４ｄの巻き始めおよびｅ相巻線３４ｅの巻き終わり、ｅ相巻線３４ｅの巻き始めおよびａ相巻線３４ａの巻き終わりが、それぞれ整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。これにより、ａ相巻線３４ａ、ｂ相巻線３４ｂ、ｃ相巻線３４ｃ、ｄ相巻線３４ｄおよびｅ相巻線３４ｅが互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線された電機子巻線１６Ｃを構成している。
なお、この実施の形態４は、電機子巻線１６に代えて電機子巻線１６Ｃを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３９】
従って、この実施の形態４においても、電機子巻線１６Ｃが、ａ相巻線３４ａ、ｂ相巻線３４ｂ、ｃ相巻線３４ｃ、ｄ相巻線３４ｄおよびｅ相巻線３４ｅを互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線して構成されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４０】
ここで、上記実施の形態１においては、５相の巻線を環状に結線して電機子巻線１６を構成しているので、５次高調波起電力により循環電流が生じ、効率を低下させている。
しかしながら、この実施の形態４においては、導線３０が４スロット離れたスロット１５ａの対に巻回されており、また１磁極当たりのスロット数は５となっているので、この電機子巻線１６Ｃは４／５極ピッチの短節巻きとなり、５次高調波起電力をキャンセルでき、循環電流を低減して効率の高い、かつ、電磁騒音の小さい回転電機を得ることができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態１〜４では、回転子７の磁極が４極に対し、スロット１５ａが２０個形成されているものとしているが、磁極数およびスロット数はこれに限定されるものではなく、磁極数が２ｎ、スロット数が１０ｎ（ｎ＝１、２、３・・・）であればよい。
【００４２】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する固定子端面図である。なお、図中、１〜２０はティース番号を示している。
図１２において、固定子８Ａは、ティース１５ｂにより画成された２０個のスロット１５ａが等角ピッチで周方向に配列された円筒状の固定子鉄心１５と、５相の巻線３５ａ〜３５ｅを環状に結線されてなる電機子巻線１６Ｄとから構成されている。
回転子７Ａは、界磁極としての１６個の永久磁石４０が例えばアルミで作製された円筒状の基部４１の外周面に等角ピッチで周方向に配設されて構成されている。そして、各永久磁石４０は周方向にＮ極とＳ極とに交互に着磁されている。
そこで、１６つの界磁極に対してスロット１５ａ（ティース１５ｂ）が２０個形成されており、１極当たりのスロット数が１．２５となり、スロット１５ａ（ティース１５ｂ）は電気角で１４４度のピッチで配列されていることになる。
【００４３】
ここで、ａ相巻線３５ａは、導線３０を、１番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで６番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで１１番のティース１５ｂに４ターン巻回し、さらに１６番のティース１５ｂに４ターン巻回して構成されている。
ｂ相巻線３５ｂは、導線３０を、２０番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで５番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで１０番のティース１５ｂに４ターン巻回し、さらに１５番のティース１５ｂに４ターン巻回して構成されている。
ｃ相巻線３５ｃは、導線３０を、１９番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで４番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで９番のティース１５ｂに４ターン巻回し、さらに１４番のティース１５ｂに４ターン巻回して構成されている。
ｄ相巻線３５ｄは、導線３０を、１８番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで３番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで８番のティース１５ｂに４ターン巻回し、さらに１３番のティース１５ｂに４ターン巻回して構成されている。
ｅ相巻線３５ｅは、導線３０を、１７番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで２番のティース１５ｂに４ターン巻回し、ついで７番のティース１５ｂに４ターン巻回し、さらに１２番のティース１５ｂに４ターン巻回して構成されている。
【００４４】
そして、図示していないが、ａ相巻線３５ａの巻き始めとｄ相巻線３５ｄの巻き終わりとが整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。同様に、ｂ相巻線３５ｂの巻き始めおよびｅ相巻線３５ｅの巻き終わり、ｃ相巻線３５ｃの巻き始めおよびａ相巻線３５ａの巻き終わり、ｄ相巻線３５ｄの巻き始めおよびｂ相巻線３５ｂの巻き終わり、ｅ相巻線３５ｅの巻き始めおよびｃ相巻線３５ｃの巻き終わりが、それぞれ整流器１２の取付端子に取付ねじ等により固着されて、整流器１２のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。これにより、ａ相巻線３５ａ、ｂ相巻線３５ｂ、ｃ相巻線３５ｃ、ｄ相巻線３５ｄおよびｅ相巻線３５ｅが互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線された電機子巻線１６Ｄを構成している。
なお、この実施の形態５は、電機子巻線１６に代えて電機子巻線１６Ｄを用い、回転子７に代えて回転子７Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４５】
従って、この実施の形態５においても、電機子巻線１６Ｄが、ａ相巻線３５ａ、ｂ相巻線３５ｂ、ｃ相巻線３５ｃ、ｄ相巻線３５ｄおよびｅ相巻線３５ｅを互いに電気角で７２度の位相差をもつように環状に結線して構成されているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４６】
この実施の形態５においては、導線３０がティース１５ｂを跨がずに５ティース毎のティース１５ｂに巻回されて１相の巻線を構成し、かつ、１磁極当たりのスロット数は１．２５となっているので、この電機子巻線１６Ｄは、４極５スロット集中巻きとなり、即ち巻線のピッチが４／５極ピッチとなり、上記実施の形態４と同様に、５次高調波起電力をキャンセルでき、循環電流を低減して効率の高い、かつ、電磁騒音の小さい回転電機を得ることができる。
また、導線３０がティース１５ｂを跨がずに５ティース毎のティース１５ｂに巻回されているので、導線３０をティース１５ｂを跨いで所定スロット数離れたスロット対に巻回している上記実施の形態１〜４の電機子巻線に比べて、各相の巻線間の干渉が少なく、占積率を向上できるとともに、コイルエンドの軸方向の膨らみや高さを低減でき、高出力化、低風音化および小型化が図られる。
【００４７】
なお、上記実施の形態５では、界磁極として永久磁石４０を備えた回転子７Ａを用いるものとしているが、回転子７Ａに代えて回転子７を用いても、同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態１〜４において、回転子７に代えて回転子７Ａを用いてもよいことは言うまでもないことである。
また、上記実施の形態５では、回転子７Ａの磁極が１６極に対し、スロット１５ａが２０個形成されているものとしているが、磁極数およびスロット数はこれに限定されるものではなく、磁極数が４ｎ、スロット数が５ｎ（ｎ＝１、２、３・・・）であればよい。
【００４８】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６に係る回転電機の回路図である。
図１３において、５相インバータ４５は、プラス側ダイオードｄ1とマイナス側ダイオードｄ2とを直列に接続してなるダイオード対が並列に５対接続され、トランジスタＴｒが、各ダイオードｄ1、ｄ2に、コレクタ端子をダイオードのプラス側に接続し、エミッタ端子をダイオードのマイナス側に接続して構成されている。
そして、ａ相巻線３１ａの巻き始めおよびｂ相巻線３１ｂの巻き終わり、ｂ相巻線３１ｂの巻き始めおよびｃ相巻線３１ｃの巻き終わり、ｃ相巻線３１ｃの巻き始めおよびｄ相巻線３１ｄの巻き終わり、ｄ相巻線３１ｄの巻き始めおよびｅ相巻線３１ｅの巻き終わり、ｅ相巻線３１ｅの巻き始めおよびａ相巻線３１ａの巻き終わりが、それぞれ５相インバータ４５の取付端子に取付ねじ等により固着されて、５相インバータ４５のプラス側ダイオードｄ１とマイナス側ダイオードｄ２との接続部に電気的に接続される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４９】
この実施の形態６による回転電機は、全トランジスタＴｒをオフとすると、５相インバータ４５は５相全波整流器として機能し、上記実施の形態１と同様に交流発電機として動作する。
また、トランジスタＴｒをオン・オフ制御して蓄電池２８の直流電圧を電機子巻線１６に供給することにより、回転子７を回転駆動でき、電動機として動作する。
【００５０】
ついで、電動機としての回転電機の駆動方法について図１４乃至図１９を参照しつつ説明する。
図１４は通電角７２度の矩形波駆動におけるトランジスタのオン・オフのタイミングを示す図、図１５は図１４中時刻Ｘにおける回転電機の電機子巻線を流れる電流の流れを説明する図、図１６は通電角１４４度の矩形波駆動におけるトランジスタのオン・オフのタイミングを示す図、図１７は図１６中時刻Ｘにおける回転電機の電機子巻線を流れる電流の流れを説明する図、図１８は通電角１８０度の矩形波駆動におけるトランジスタのオン・オフのタイミングを示す図、図１９は図１８中時刻Ｘにおける回転電機の電機子巻線を流れる電流の流れを説明する図である。
【００５１】
なお、図１４、図１６および図１８において、（ａ）は点Ａの両側のプラス側ダイオードｄ1およびマイナス側ダイオードｄ2に接続されたトランジスタＴｒのオン・オフのタイミング示し、（ｂ）は点Ｂの両側のプラス側ダイオードｄ1およびマイナス側ダイオードｄ2に接続されたトランジスタＴｒのオン・オフのタイミング示し、（ｃ）は点Ｃの両側のプラス側ダイオードｄ1およびマイナス側ダイオードｄ2に接続されたトランジスタＴｒのオン・オフのタイミング示し、（ｄ）は点Ｄの両側のプラス側ダイオードｄ1およびマイナス側ダイオードｄ2に接続されたトランジスタＴｒのオン・オフのタイミング示し、（ｅ）は点Ｅの両側のプラス側ダイオードｄ1およびマイナス側ダイオードｄ2に接続されたトランジスタＴｒのオン・オフのタイミング示している。そして、Ｐonはプラス側ダイオードｄ1に接続されたトランジスタＴｒのオンを示し、Ｎonはマイナス側ダイオードｄ2に接続されたトランジスタＴｒのオンを示している。
【００５２】
まず、通電角７２度の矩形波駆動では、図１４に示されるように、５つのプラス側のトランジスタＴｒが７２度づつづれて順次７２度の間オンし、５つのマイナス側のトランジスタＴｒが７２度づつづれて順次７２度の間オンし、かつ、マイナス側のトランジスタＴｒが直列接続されているプラス側のトランジスタＴｒに対して１８０度ずれてオンするように、制御される。そして、各トランジスタＴｒは、１周期（３６０度）のうち７２度の間オンするように制御されている（７２度通電）。
この通電角７２度の矩形波駆動では、プラス側のトランジスタＴｒのいずれか１つと、マイナス側のトランジスタＴｒのいずれか１つとがオンし、他のトランジスタＴｒはオフとなっている。そして、例えば時刻Ｘにおいては、図１５に矢印で示されるように、電流は直列接続された２つの巻線３１ａ、３１ｂと、直列接続された３つの巻線３１ｃ、３１ｄ、３１ｅとに流れる。
そこで、電動機の出せる最大電圧に対して電流を流すことになり、高速回転では最大電圧（直列接続された２つの巻線３１ａ、３１ｂの線間電圧）が電源電圧（蓄電池２８の電圧）を上まわり、電流が流れなくなる。
【００５３】
ついで、通電角１４４度の矩形波駆動では、図１６に示されるように、５つのプラス側のトランジスタＴｒが７２度づつづれて順次１４４度の間オンし、５つのマイナス側のトランジスタＴｒが７２度づつづれて順次１４４度の間オンし、かつ、マイナス側のトランジスタＴｒが直列接続されているプラス側のトランジスタＴｒに対して１８０度ずれてオンするように、制御される。そして、各トランジスタＴｒは、１周期（３６０度）のうち１４４度の間オンするように制御されている（１４４度通電）。
この通電角１４４度の矩形波駆動では、プラス側のトランジスタＴｒのいずれか２つと、マイナス側のトランジスタＴｒのいずれか２つとがオンし、他のトランジスタＴｒはオフとなっている。そして、例えば時刻Ｘにおいては、図１７に矢印で示されるように、巻線３１ｂ、３１ｅが短絡状態となり、１つの巻線３１ａと、直列接続された２つの巻線３１ｃ、３１ｄとに流れる。
そこで、高速回転となって、最大電圧（直列接続された２つの巻線３１ｃ、３１ｄの線間電圧）が電源電圧（蓄電池２８の電圧）を上まわり、電流が直列接続された２つの巻線３１ｃ、３１ｄに流れなくなっても、１つの巻線３１ａの起電力は小さいので、電流は巻線３１ａを流れる。従って、高速まで電動機を駆動できることになる。
【００５４】
さらに、通電角１８０度の矩形波駆動では、図１８に示されるように、５つのプラス側のトランジスタＴｒが７２度づつづれて順次１８０度の間オンし、５つのマイナス側のトランジスタＴｒが７２度づつづれて順次１８０度の間オンし、かつ、マイナス側のトランジスタＴｒが直列接続されているプラス側のトランジスタＴｒに対して１８０度ずれてオンするように、制御される。そして、各トランジスタＴｒは、１周期（３６０度）のうち１８０度の間オンするように制御されている（１８０度通電）。なお、直列接続されたプラス側およびマイナス側のトランジスタＴｒのオン・オフ切り換え時に、蓄電池２８が短絡しないように、通電角は１８０度未満となっている。
この通電角１８０度の矩形波駆動では、プラス側のトランジスタＴｒのいずれか３つと、マイナス側のトランジスタＴｒのいずれか２つとがオンし、他のトランジスタＴｒはオフとなっている状態と、プラス側のトランジスタＴｒのいずれか２つと、マイナス側のトランジスタＴｒのいずれか３つとがオンし、他のトランジスタＴｒはオフとなっている状態とのいずれかの状態を採る。そして、例えば時刻Ｘにおいては、図１９に矢印で示されるように、３つの巻線３１ｂ、３１ｄ、３１ｅが短絡状態となり、１つの巻線３１ａと、１つの巻線３１ｃとに流れる。
そこで、高速回転となっても、１つの巻線３１ａ、３１ｃの起電力は小さいので、電流は巻線３１ａ、３１ｃを流れる。従って、高速まで電動機を駆動できることになる。
なお、プラス側のトランジスタＴｒのいずれか２つと、マイナス側のトランジスタＴｒのいずれか３つとがオンし、他のトランジスタＴｒはオフとなっている状態においても、３つの巻線が短絡状態となり、同様の結果となる。
【００５５】
ここでは、矩形波駆動の通電角θが１４４度、１８０度の場合に、高速まで電動機を駆動できることを示しているが、矩形波駆動の通電角θが７２度＜θ＜１８０度であれば、同様の効果が得られる。
【００５６】
一方、電機子巻線１６に代えて５相星型結線の電機子巻線６０を用いた場合、電流が常に直列接続された２つの巻線を流れる。そこで、高速回転となって、最大電圧（直列接続された２つの巻線の線間電圧）が電源電圧（蓄電池２８の電圧）を上まわると、電流が直列接続された２つの巻線に流れなくなる。つまり、高速まで電動機を駆動できなくなる。
また、電機子巻線１６に代えて３相Δ結線の電機子巻線を用いた場合、電流が常に１つの巻線を流れる。そして、１つの巻線の起電力が最大電圧となることから、高速回転となって、この最大電圧が電源電圧（蓄電池２８の電圧）を上まわると、電流が流れなくなる。つまり、高速まで電動機を駆動できなくなる。
【００５７】
このように、この実施の形態６によれば、最大の起電力は直列接続された２つの巻線の線間電圧であり、矩形波駆動の通電角θが７２度＜θ＜１８０度であれば、１つの巻線単独に通電できるので、高速までモータ駆動でき、かつ、低速から発電できる電動発電機として使用可能な回転電機が得られる。
【００５８】
なお、上記各実施の形態では、円形断面の導線３０を用いて電機子巻線を作製すものとしているが、断面矩形の導線を用いて電機子巻線を作製してもよい。この場合、電機子巻線の占積率を向上できるとともに、コイルエンドを容易に整列化でき、コイルエンドの整列化により巻線全長が短くなり、巻線抵抗が下げられるので、高出力化が可能となる。また、コイルエンドの整列化により、内扇ファンから送風される冷却風に対するコイルエンド群の通風抵抗が下がり、風音を低減できる。
また、上記実施の形態では、各相の巻線が４ターンあるいは８ターンに巻回されているものとしているが、各相の巻線のターン数はこれに限定されるものではなく、仕様によって適宜設定されるものである。
また、上記実施の形態６では、電機子巻線１６を用いるものとして説明しているが、電機子巻線１６に代えて電機子巻線１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを用いても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、電気角で７２度の位相差をもつ各２相の巻線の巻き始めと巻き終わりとの両者を口出し線として整流器あるいは５相インバータの取付端子に取付ねじ等により固着するものとして説明しているが、固定子の組み立て段階で電気角で７２度の位相差をもつ各２相の巻線の巻き始めと巻き終わりとを半田付け等により接合し、電気角で７２度の位相差をもつ各２相の巻線の巻き始めと巻き終わりとの一方を口出し線として整流器あるいは５相インバータの取付端子に取付ねじ等により固着するようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６０】
この発明によれば、隣り合うティースにより画成されたスロットが周方向に所定数配列された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された電機子巻線と、界磁極と、内燃機関の回転に同期して回転する回転磁界に応じて上記電機子巻線に誘起される交流出力を整流する整流器とを有し、上記整流器からの整流出力により蓄電池を充電する回転電機において、上記電機子巻線は、５相の巻線を起電力の電気角位相が互いに略７２度異なるように環状に結線して構成され、かつ、上記整流器は、５相全波整流器により構成されているので、低整流リップル電圧を維持しつつ、発電量を大きくできるとともに、中性点を不要として、固定子の組立性を向上し、冷却性および風音の悪化を抑えることができる発電機として動作する回転電機が得られる。
【００６１】
また、隣り合うティースにより画成されたスロットが周方向に所定数配列された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された電機子巻線と、界磁極と、直流電源から５相交流電圧を上記電機子巻線に供給する５相インバータとを有し、上記電機子巻線は、５相の巻線を起電力の電気角位相が互いに略７２度異なるように環状に結線して構成され、上記界磁極の極数が２ｎ、上記スロット数が１０ｎ、ｎが正の整数であり、上記５相の巻線の各巻線ピッチが、上記界磁極のピッチの４／５であるので、低整流リップル電圧を維持しつつ、発電量を大きくできるとともに、中性点を不要として、固定子の組立性を向上し、冷却性および風音の悪化を抑えることができ、さらに高速までモータ駆動できる電動発電機として動作する回転電機が得られる。
【００６２】
また、上記界磁極の極数が２ｎ、上記スロット数が１０ｎ、ｎが正の整数であるので、空間起磁力高調波を低減し、電磁騒音を低減できる。
【００６３】
また、上記５相の巻線の各巻線ピッチが、上記界磁極のピッチの４／５であるので、循環電流を低減でき、効率を向上させることができる。
【００６４】
また、上記界磁極の極数が４ｎ、上記スロット数が５ｎ、ｎが正の整数であり、上記５相の巻線が上記スロットを跨がないように上記ティースに巻回されているので、循環電流を低減でき、かつ、占積率を高められ、効率を向上させることができるとともに、コイルエンドを小さくでき、小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る回転電機の回路図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係る回転電機における回転速度と発電量とを関係を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動時における電機子巻線の各相巻線に流れる相電流を示す図である。
【図６】  比較例の回転電機の駆動時における電機子巻線の各相巻線に流れる相電流を示す図である。
【図７】  比較例の回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
【図８】  比較例の回転電機の回路図である。
【図９】  この発明の実施の形態２に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
【図１０】  この発明の実施の形態３に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
【図１１】  この発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する展開図である。
【図１２】  この発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子巻線の構成を説明する固定子端面図である。
【図１３】  この発明の実施の形態６に係る回転電機の回路図である。
【図１４】  通電角７２度の矩形波駆動におけるトランジスタのオン・オフのタイミングを示す図である。
【図１５】  図１４中時刻Ｘにおける回転電機の電機子巻線を流れる電流の流れを説明する図である。
【図１６】  通電角１４４度の矩形波駆動におけるトランジスタのオン・オフのタイミングを示す図である。
【図１７】  図１６中時刻Ｘにおける回転電機の電機子巻線を流れる電流の流れを説明する図である。
【図１８】  通電角１８０度の矩形波駆動におけるトランジスタのオン・オフのタイミングを示す図である。
【図１９】  図１８中時刻Ｘにおける回転電機の電機子巻線を流れる電流の流れを説明する図である。
【符号の説明】
１２  整流器、１５  固定子鉄心、１５ａ  スロット、１５ｂ  ティース、１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ  電機子巻線、２２、２３  爪状磁極（界磁極）、２８  蓄電池、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ  ａ相巻線、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ  ｂ相巻線、３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ、３５ｃ  ｃ相巻線、３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄ、３５ｄ  ｄ相巻線、３１ｅ、３２ｅ、３３ｅ、３４ｅ、３５ｅ  ｅ相巻線、４０  永久磁石（界磁極）、４５  ５相インバータ。
【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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