(57)【要約】【課題】  出力電圧波形が正弦波に近く、コギングトルクが小さな３相交流回転機を提供する。【解決手段】  この３相交流発電機では、２７個のスロットＳ１〜Ｓ２７のうちの１２０度間隔で配置された３個のスロットＳ１，Ｓ１０，Ｓ１９をそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相に割当て、残りの２４個のスロットＳ２〜Ｓ９，Ｓ１１〜Ｓ１８，Ｓ２０〜Ｓ２７を１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、各相に割当てられた９個のスロットに対応の相のコイル４，５または６を連続巻きする。これにより、２つの磁極に３つのスロットが対向し、３つのスロットがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てられるという周期性をなくす。【選択図】        図１
2006262596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを含むステータと、複数の磁極を含むロータとを備えた３相交流回転機において、
３ｎ＋３個（ただし、ｎは２以上の整数である）のスロットを等角度間隔で配置し、
前記３ｎ＋３個のスロットのうちの１２０度間隔で配置された３個のスロットをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、
残りの３ｎ個のスロットを１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、
Ｕ相に割当てられたｎ＋１個のスロットにＵ相コイルを連続巻きし、
Ｖ相に割当てられたｎ＋１個のスロットにＶ相コイルを連続巻きし、
Ｗ相に割当てられたｎ＋１個のスロットにＷ相コイルを連続巻きしたことを特徴とする、３相交流回転機。
【請求項２】
前記磁極の数は、４以上で２ｎ以下の偶数である、請求項１に記載の３相交流回転機。
【請求項３】
複数のスロットを含むステータと、複数の磁極を含むロータとを備えた３相交流回転機において、
３ｍ個（ただし、ｍは４以上の整数である）のスロットを等角度間隔で配置し、
前記３ｍ個のスロットを１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、
前記３ｍ個のスロットのうちの１２０度間隔で配置されてＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ割当てられた３つのスロットを削除し、
残りの３ｍ−３個のスロットを等角度間隔に再配置し、
Ｕ相に割当てられたｍ−１個のスロットにＵ相コイルを連続巻きし、
Ｖ相に割当てられたｍ−１個のスロットにＶ相コイルを連続巻きし、
Ｗ相に割当てられたｍ−１個のスロットにＷ相コイルを連続巻きしたことを特徴とする、３相交流回転機。
【請求項４】
前記磁極の数は、４以上で２ｍ以下の偶数である、請求項３に記載の３相交流回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は３相交流回転機に関し、特に、複数のスロットを含むステータと、複数の磁極を含むロータとを備えた３相交流回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の３相交流発電機は、ロータとステータを備える。ロータは、回転自在に設けられた椀状のフライホイルと、フライホイルの内周面に設けられた２つの磁極（Ｎ極とＳ極）とを含む。Ｎ極とＳ極は、フライホイルの回転方向に沿って１８０度間隔で配置されている。ステータは、フライホイル内に固定されており、２つの磁極に対向して配置された３つのスロットと、それぞれ３つのスロットに巻回された３相コイルとを含む。たとえば内燃エンジンによってフライホイルを回転駆動させると、ステータの外周部に回転磁界が発生し、電磁誘導によって３相コイルに３相交流電圧が発生する。
【０００３】
また、４つ以上の磁極を設けた多極式の３相交流発電もある。この３相交流発電機では、極数を２ｎ（ただし、ｎは２以上の整数である）とすると、スロット数は３ｎとなる。合計２ｎ個のＮ極とＳ極は、フライホイルの回転方向に沿って等角度間隔で交互に配置される。３ｎ個のスロットは、１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てられる。Ｕ相コイルは、Ｕ相のｎ個のスロットに連続巻される。Ｖ相コイルは、Ｖ相のｎ個のスロットに連続巻される。Ｗ相コイルは、Ｗ相のｎ個のスロットに連続巻される（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１６６３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような３相交流発電機では出力電圧波形が正弦波になることが好ましいが、従来の３相交流発電機では出力電圧波形が正方向の凸と負方向の凸を組合わせた波形になっていた（図７参照）。また、従来の３相交流発電機では、コギングトルクが大きいという問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、出力電圧波形が正弦波に近く、コギングトルクが小さな３相交流回転機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る３相交流回転機は、複数のスロットを含むステータと、複数の磁極を含むロータとを備えた３相交流回転機において、３ｎ＋３個（ただし、ｎは２以上の整数である）のスロットを等角度間隔で配置し、３ｎ＋３個のスロットのうちの１２０度間隔で配置された３個のスロットをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、残りの３ｎ個のスロットを１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、Ｕ相に割当てられたｎ＋１個のスロットにＵ相コイルを連続巻きし、Ｖ相に割当てられたｎ＋１個のスロットにＶ相コイルを連続巻きし、Ｗ相に割当てられたｎ＋１個のスロットにＷ相コイルを連続巻きしたことを特徴とする。したがって、各相のｎ＋１個のスロットでコイルに発生するｎ＋１個の電圧ベクトルの方向が少しずつずれるので、電圧ベクトルの方向が揃っていた従来に比べ、出力電圧波形が正弦波に近くなる。
【０００７】
好ましくは、磁極の数は、４以上で２ｎ以下の偶数である。これにより、磁極数とスロット数の最小公倍数が従来よりも大きくなり、コギングトルクが小さくなる。
【０００８】
また、この発明に係る他の３相交流回転機は、複数のスロットを含むステータと、複数の磁極を含むロータとを備えた３相交流回転機において、３ｍ個（ただし、ｍは４以上の整数である）のスロットを等角度間隔で配置し、３ｍ個のスロットを１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、３ｍ個のスロットのうちの１２０度間隔で配置されてＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ割当てられた３つのスロットを削除し、残りの３ｍ−３個のスロットを等角度間隔に再配置し、Ｕ相に割当てられたｍ−１個のスロットにＵ相コイルを連続巻きし、Ｖ相に割当てられたｍ−１個のスロットにＶ相コイルを連続巻きし、Ｗ相に割当てられたｍ−１個のスロットにＷ相コイルを連続巻きしたことを特徴とする。したがって、各相のｍ−１個のスロットでコイルに発生するｍ−１個の電圧ベクトルの方向が少しずつずれるので、電圧ベクトルの方向が揃っていた従来に比べ、出力電圧波形が正弦波に近くなる。
【０００９】
好ましくは、磁極の数は、４以上で２ｍ以下の偶数である。これにより、磁極数とスロット数の最小公倍数が従来よりも大きくなり、コギングトルクが小さくなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、この発明によれば、出力電圧波形が正弦波に近く、コギングトルクが小さな３相交流回転機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による３相交流発電機の構成を示す図である。図１において、この３相交流発電機は、ロータ１とステータ３を備える。ロータ１は、回転自在に設けられた椀状のフライホイル２と、フライホイル２の内周面に設けられた１６個の磁極Ｐ１〜Ｐ１６とを含む。１６個の磁極Ｐ１〜Ｐ１６は、フライホイルの回転方向に沿って等間隔で配置されている。１６個の磁極Ｐ１〜Ｐ１６のうちのたとえば奇数番の磁極はＮ極であり、偶数番の磁極はＳ極である。Ｎ極とＳ極は、同じ永久磁石のものでもよいし、異なる永久磁石のものでもよい。
【００１２】
ステータ３は、フライホイル１内に固定されており、磁極Ｐ１〜Ｐ１６に対向して配置された２７個のスロットＳ１〜Ｓ２７と、Ｕ相コイル４と、Ｖ相コイル５と、Ｗ相コイル６とを含む。２７個のスロットＳ１〜Ｓ２７は、等角度間隔で配置されている。Ｕ相コイル４は、Ｕ相に割当てられた９個のスロットＳに連続巻きされている。Ｖ相コイル５は、Ｖ相に割当てられた９個のスロットＳに連続巻きされている。Ｗ相コイル６は、Ｗ相に割当てられた９個のスロットＳに連続巻きされている。コイル４〜６の各々は、対応の各スロットＳに同じ向きに巻回されている。
【００１３】
たとえば内燃エンジンによってフライホイル２を回転駆動させると、フライホイル２とともに回転駆動される磁極Ｐ１〜Ｐ１６によってステータ３の外周部に回転磁界が発生し、電磁誘導によって３相コイル４〜６に３相交流電圧が発生する。
【００１４】
図２は、コイル４〜６の巻線方法を模式的に示す図である。この巻線方法では、２７個のスロットＳ１〜Ｓ２７のうちの１２０度間隔で配置された３個のスロットＳ１，Ｓ１０，Ｓ１９をそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相に割当て、残りの２４個のスロットＳ２〜Ｓ９，Ｓ１１〜Ｓ１８，Ｓ２０〜Ｓ２７を１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てる。Ｕ相に割当てられた９個のスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２２，Ｓ２５には、Ｕ相コイル４が連続巻きされる。Ｖ相に割当てられた９個のスロットＳ３，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２３，Ｓ２６には、Ｖ相コイル５が連続巻きされる。Ｗ相に割当てられた９個のスロットＳ４，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２４，Ｓ２７には、Ｗ相コイル６が連続巻きされる。コイル４，５，６の一方端はそれぞれ出力端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷに接続され、それらの他方端は中性点端子ＴＯに共通接続される。
【００１５】
つまり、この３相交流発電機は、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝８）の３相交流発電機に３スロット追加し、追加した３スロットをＵ相、Ｗ相、Ｖ相に割当てて１２０度間隔で配置したものである。これにより、２つの磁極に３つのスロットが対向し、３つのスロットがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てられるという周期性をなくすことができ、ひいては出力電圧波形の改善、コギングトルクの低減化を図ることができる。
【００１６】
図３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧ベクトルを示す図である。Ｕ相の電圧ベクトルは、Ｕ相に割当てられた９個のスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２２，Ｓ２５でＵ相コイル４に発生する９個の単位電圧ベクトルを加算したものである。Ｖ相の電圧ベクトルは、Ｖ相に割当てられた９個のスロットＳ３，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２３，Ｓ２６でＶ相コイル５に発生する９個の単位電圧ベクトルを加算したものである。Ｗ相の電圧ベクトルは、Ｗ相に割当てられた９個のスロットＳ４，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２４，Ｓ２７でＷ相コイル６に発生する９個の単位電圧ベクトルを加算したものである。
【００１７】
図４は、図３で示した各相における９個の単位電圧ベクトルを、単位電圧ベクトルと電圧ベクトルの角度の順に並べ替えたものである。図４において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧ベクトルは１２０度ずつずれている。各相の９個の単位電圧ベクトルは、その相の電圧ベクトルを示す矢印の基端と先端を通る円弧に沿って配置されている。これは、各相の電圧ベクトルは少しずつ方向がずれた９個の単位電圧ベクトルの和であり、各相の電圧波形は少しずつ位相がずれた９個の単位電圧波形を合成したものとなることを示している。
【００１８】
図５は、Ｕ相の出力端子ＴＵと中性点端子ＴＯとの間の電圧Ｖｕｏの波形を示す図である。１つのスロットＳに巻回されたコイル部分で発生する単位電圧は、ロータ１の回転中に磁極Ｐ全体がスロットＳと重なっているときは大きく、磁極Ｐの一部（回転方向の先端または後端）のみがスロットＳと重なっているときは小さい。したがって、１つの磁極ＰがスロットＳを通過したときの単位電圧波形は凸形になる。また、磁極ＰがＮ極であるときとＳ極であるときで、電圧の極性が異なる。よって、１つのスロットＳに巻回されたコイル部分には、正方向の凸と負方向の凸が交互に現れる波形の単位電圧が発生する。各相の電圧波形は、少しずつ位相がずれた９個の単位電圧波形を合成したものであるから、図５に示すように、Ｕ相コイル４の端子間電圧Ｖｏｕの波形は正弦波に近くなる。Ｖ相コイル５とＷ相コイル６の端子間電圧の波形も、Ｖｏｕと同様に正弦波に近くなる。なお、図６に示すように、出力端子ＴＵ，ＴＶ間の電圧Ｖｕｖの波形は、より正弦波に近くなる。
【００１９】
図７は、従来の３相交流発電機のＵ相コイルの端子間電圧Ｖｕｏの波形を示す図であって、図５と対比される図である。従来の３相交流発電機では、２つの磁極ごとに３つのスロットが対向し、３つのスロットがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てられるという周期性があった。したがって、多極式の場合でも各相の電圧波形は、位相が同じ複数の単位電圧波形を合成したものとなり、正方向の凸と負方向の凸が交互に現れる波形となる。図５と図７を比較すると、本願発明の方が正弦波に近いことは明らかである。
【００２０】
なお、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝１）の３相交流発電機に３スロット追加し、３×１＋３＝６個のスロットを有する３相交流発電機を構成した場合、電圧波形は図７と同じになり、電圧波形改善効果は認められない。
【００２１】
図８は、この実施の形態１の変更例を示す図であって、図２と対比される図である。図８において、この３相交流発電機は、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝２）の３相交流発電機に３スロット追加し、３×２＋３＝９個のスロットを設けたものである。この３相交流発電機では、９個のスロットＳ１〜Ｓ９のうちの１２０度間隔で配置された３個のスロットＳ１，Ｓ４，Ｓ７をそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相に割当て、残りの６個のスロットＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ９を１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てる。Ｕ相に割当てられた３つのスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ６には、Ｕ相コイル４が連続巻きされる。Ｖ相に割当てられた３つのスロットＳ３，Ｓ７，Ｓ８には、Ｖ相コイル５が連続巻きされる。Ｗ相に割当てられた３つのスロットＳ４，Ｓ５，Ｓ９には、Ｗ相コイル６が連続巻きされる。
【００２２】
図９は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧ベクトルを示す図である。Ｕ相の電圧ベクトルは、Ｕ相に割当てられた３つのスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ６でＵ相コイル４に発生する３つの単位電圧ベクトルを加算したものである。Ｖ相の電圧ベクトルは、Ｖ相に割当てられた３つのスロットＳ３，Ｓ７，Ｓ８でＶ相コイル５に発生する３つの単位電圧ベクトルを加算したものである。Ｗ相の電圧ベクトルは、Ｗ相に割当てられた３つのスロットＳ４，Ｓ５，Ｓ９でＷ相コイル６に発生する３つの単位電圧ベクトルを加算したものである。この３相交流発電機では、図１０に示すように、従来よりも出力電圧波形におけるステップの数が増加しており、若干の波形改善効果が認められた。
【００２３】
また、図１１は、この実施の形態１の他の変更例を示す図であって、図２と対比される図である。図１１において、この３相交流発電機は、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝１４）の３相交流発電機に３スロット追加し、３×１４＋３＝４５個のスロットを設けたものである。この３相交流発電機では、４５個のスロットＳ１〜Ｓ４５のうちの１２０度間隔で配置された３個のスロットＳ１，Ｓ１６，Ｓ３１をそれぞれＵ相、Ｗ相、Ｖ相に割当て、残りの４２個のスロットＳ２〜Ｓ１５，Ｓ１７〜Ｓ３０，Ｓ３２〜Ｓ４５を１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てる。Ｕ相に割当てられた１５個のスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１８，…には、Ｕ相コイル４が連続巻きされる。Ｖ相に割当てられた１５個のスロットＳ３，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１９，…には、Ｖ相コイル５が連続巻きされる。Ｗ相に割当てられた１５個のスロットＳ４，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ２０，…には、Ｗ相コイル６が連続巻きされる。
【００２４】
図１２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧ベクトルを示す図である。Ｕ相の電圧ベクトルは、Ｕ相に割当てられた１５個のスロットＳでＵ相コイル４に発生する１５個の単位電圧ベクトルを加算したものである。Ｖ相の電圧ベクトルは、Ｖ相に割当てられた１５個のスロットＳでＶ相コイル５に発生する１５個の単位電圧ベクトルを加算したものである。Ｗ相の電圧ベクトルは、Ｗ相に割当てられた１５個のスロットＳでＷ相コイル６に発生する１５個の単位電圧ベクトルを加算したものである。この３相交流発電機の出力電圧波形は、図示しないが、ほぼ正弦波になった。
【００２５】
以上のようにして、本願発明に係る巻線方法が適用可能な３相交流発電機の磁極数とスロット数の関係を調べた結果、磁極数が６の倍数の場合は上記巻線方法を実現できないことが分かり、磁極数Ｎｐとスロット数Ｎｓは次式（１）（２）で表されることが分かった。
Ｎｐ＝（３×Ａ）±１  …（１）
Ｎｓ＝（Ｎｐ×３／２）×Ｂ＋３  …（２）
ただし、Ｎｐは４以上であり、Ａは１以上の奇数であり、Ｂは自然数である。
【００２６】
図１３は、磁極数Ｎｐとスロット数Ｎｓの関係を示す図である。図１３では、磁極数Ｎｐが７０の場合まで示しているが、磁極数Ｎｐがさらに多い場合でも実現可能である。また、Ｂが１，２の場合を示しているが、Ｂが３以上の場合でも実現可能である。
【００２７】
また図１４は、従来の３相交流発電機のコギングトルクと本願発明の３相交流発電機のコギングトルクとを比較した図である。コギングトルクは、同じ状態で重なる磁極ＰとスロットＳの数が多いほど大きくなる。たとえば、従来の４極、６スロットの３相交流発電機では、磁極ＰとスロットＳが０度と１８０度の２箇所で重なる。これに対して本願発明の４極、９スロットの３相交流発電機では、磁極ＰとスロットＳは０度の位置でのみ重なる。したがって、本願発明の方がコギングトルクが小さい。ここで、コギングトルクの大きさが磁極数とスロット数の最小公倍数の逆数で表されるものとすると、従来の４極、６スロットの３相交流発電機のコギングトルクは１／１２となり、本願発明の４極、９スロットのコギングトルクは１／３６となり、従来の３３．３％となる。本願発明のコギングトルク低減化の効果は磁極数が多いほど顕著になり、図１で示した１６極、２７スロットの３相交流発電機ではコギングトルクが従来の１／１０程度になった。
【００２８】
[実施の形態２]
図１５は、この発明の実施の形態２による３相交流発電機の構成を示す図であって、図１と比較される図である。図１５を参照して、この３相交流発電機が図１の３相交流発電機と異なる点は、スロット数が２７個から２１個に減っている点である。
【００２９】
図１６は、コイル４〜６の巻線方法を模式的に示す図である。この巻線方法では、磁極数Ｎｐ＝１６の３／２倍の２４個のスロットＳを仮想的に等角度間隔で配置し、２４個のスロットＳを１つずつ順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、２４個のスロットＳのうちの１２０度間隔で配置されてＵ相、Ｗ相、Ｖ相にそれぞれ割当てられた３つのスロットＳを削除し、残りの２１個のスロットＳ１〜Ｓ２１を等角度間隔に再配置する。Ｕ相に割当てられた７個のスロットＳ３，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１９には、Ｕ相コイル４が連続巻きされる。Ｖ相に割当てられた７個のスロットＳ１，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１７，Ｓ２０には、Ｖ相コイル５が連続巻きされる。Ｗ相に割当てられた７個のスロットＳ２，Ｓ５，Ｓ１０，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２１には、Ｗ相コイル６が連続巻きされる。コイル４，５，６の一方端はそれぞれ出力端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷに接続され、それらの他方端は中性点端子ＴＯに共通接続される。
【００３０】
つまり、この３相交流発電機は、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝８）の３相交流発電機から１２０度間隔で３スロットを削除し、残りの２１スロットを等角度間隔で再配置したものである。これにより、２つの磁極に３つのスロットが対向し、３つのスロットがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に割当てられるという周期性をなくし、ひいては出力電圧波形の改善、コギングトルクの低減化を図ることができる。各相の電圧ベクトルは少しずつ方向がずれた７つの単位電圧ベクトルの和であり、各相の電圧波形は少しずつ位相がずれた７つの単位電圧波形を合成したものとなり、正弦波に近くなる。
【００３１】
なお、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝２）の３相交流発電機から３スロット削除し、３×２−３＝３個のスロットを有する３相交流発電機を構成した場合、あるいはスロット数が６以下の場合は電圧波形は図７と同じになり、電圧波形改善効果は認められない。
【００３２】
図１７は、この実施の形態２の変更例を示す図であって、図１６と対比される図である。図１７において、この３相交流発電機は、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝４）の３相交流発電機から３スロット削除し、３×４−３＝９個のスロットを設けたものである。この３相交流発電機では、磁極数Ｎｐ＝８の３／２倍の１２個のスロットＳを仮想的に等角度間隔で配置し、１２個のスロットＳを順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、１２個のスロットＳのうちの１２０度間隔で配置されてＵ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ割当てられた３つのスロットＳを削除し、残りの９個のスロットＳ１〜Ｓ９を等角度間隔に再配置する。Ｕ相に割当てられた３つのスロットＳ３，Ｓ５，Ｓ７には、Ｕ相コイル４が連続巻きされる。Ｖ相に割当てられた３つのスロットＳ１，Ｓ６，Ｓ８には、Ｖ相コイル５が連続巻きされる。Ｗ相に割当てられた３つのスロットＳ２，Ｓ４，Ｓ９には、Ｗ相コイル６が連続巻きされる。この変更例でも、電圧波形が改善される。
【００３３】
また、図１８は、この実施の形態２の他の変更例を示す図であって、図１６と対比される図である。図１８において、この３相交流発電機は、従来の２ｎ極、３ｎスロット（ｎ＝１４）の３相交流発電機から３スロット削除し、３×１４−３＝３９個のスロットを設けたものである。この３相交流発電機では、磁極数Ｎｐ＝２８の３／２倍の４２個のスロットＳを仮想的に等角度間隔で配置し、４２個のスロットＳを順次Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に割当て、４２個のスロットＳのうちの１２０度間隔で配置されてＵ相、Ｗ相、Ｖ相にそれぞれ割当てられた３つのスロットＳを削除し、残りの３９個のスロットＳ１〜Ｓ３９を等角度間隔に再配置する。Ｕ相に割当てられた１３個のスロットＳ３，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１７，…には、Ｕ相コイル４が連続巻きされる。Ｖ相に割当てられた１３個のスロットＳ１，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１３，Ｓ１５，…には、Ｖ相コイル５が連続巻きされる。Ｗ相に割当てられた１３個のスロットＳ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１６，Ｓ１９，Ｓ２２，…には、Ｗ相コイル６が連続巻きされる。この変更例でも、電圧波形が改善される。
【００３４】
以上のようにして、本願発明に係る巻線方法が適用可能な３相交流発電機の磁極数とスロット数の関係を調べた結果、磁極数が６の倍数の場合は上記巻線方法を実現できないことが分かり、磁極数Ｎｐとスロット数Ｎｓは次式（３）（４）で表されることが分かった。
Ｎｐ＝（３×Ａ）±１  …（３）
Ｎｓ＝（Ｎｐ×３／２）×Ｂ−３  …（４）
ただし、Ｎｐは４以上であり、Ｎｓは９以上であり、Ａは１以上の奇数であり、Ｂは自然数である。
【００３５】
図１９は、磁極数Ｎｐとスロット数Ｎｓの関係を示す図である。図１９では、磁極数Ｎｐが７０の場合まで示しているが、磁極数Ｎｐがさらに多い場合でも実現可能である。また、Ｂが１，２の場合を示しているが、Ｂが３以上の場合でも実現可能である。
【００３６】
また図２０は、従来の３相交流発電機のコギングトルクと本願発明の３相交流発電機のコギングトルクとを比較した図である。コギングトルクは、同じ状態で重なる磁極ＰとスロットＳの数が多いほど大きくなる。たとえば、従来の２０極、３０スロットの３相交流発電機では、磁極ＰとスロットＳが０度、６０度、１２０度、１８０度、２４０度、３００度の６箇所で重なる。これに対して本願発明の２０極、２７スロットの３相交流発電機では、磁極ＰとスロットＳは０度の位置でのみ重なる。したがって、本願発明の方がコギングトルクが小さい。ここで、コギングトルクの大きさが磁極数とスロット数の最小公倍数の逆数で表されるものとすると、従来の２０極、３０スロットの３相交流発電機のコギングトルクは１／６０となり、本願発明の２０極、２７スロットのコギングトルクは１／５４０となり、従来の１１．１％となる。本願発明のコギングトルク低減化の効果は磁極数が多いほど顕著になり、図１８で示した２８極、３９スロットの３相交流発電機ではコギングトルクが従来の１／１０以下になった。
【００３７】
なお、以上の実施の形態１，２では、この発明が３相交流発電機に適用された場合について説明したが、これに限るものではなく、この発明はどのような回転電気機器（発電機、電動機などを含む）にも適用可能であることは言うまでもない。
【００３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１による３相交流発電機の構成を示す図である。
【図２】図１に示した３相交流発電機の巻線方法を模式的に示す図である。
【図３】図１に示した３相交流発電機の３相電圧ベクトルを示す図である。
【図４】図１に示した３相交流発電機の３相電圧ベクトルを示す他の図である。
【図５】図１に示した３相交流発電機の電圧波形を示す図である。
【図６】図１に示した３相交流発電機の電圧波形を示す他の図である。
【図７】実施の形態１の比較例を示す図である。
【図８】実施の形態１の変更例を示す図である。
【図９】図８に示した３相交流発電機の３相電圧ベクトルを示す図である。
【図１０】図８に示した３相交流発電機の電圧波形を示す図である。
【図１１】実施の形態１の他の変更例を示す図である。
【図１２】図１１に示した３相交流発電機の３相電圧ベクトルを示す図である。
【図１３】実施の形態１における磁極数とスロット数の関係を示す図である。
【図１４】実施の形態１の効果を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態２による３相交流発電機の構成を示す図である。
【図１６】図１５に示した３相交流発電機の巻線方法を模式的に示す図である。
【図１７】実施の形態２の変更例を示す図である。
【図１８】実施の形態２の他の変更例を示す図である。
【図１９】実施の形態２における磁極数とスロット数の関係を示す図である。
【図２０】実施の形態２の効果を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ロータ、２  フライホイル、３  ステータ、４  Ｕ相コイル、５  Ｖ相コイル、６  Ｗ相コイル、Ｐ  磁極、Ｓ  スロット、ＴＵ，ＴＶ，ＴＷ  出力端子、ＴＯ  中性点端子。
【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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