(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＮＳ磁極を有する回転子と、前記回転子に対向して配置された固定子鉄心及びこの固定子鉄心に装備された多相の固定子巻線を備える固定子と、前記回転子と固定子とを支持するフレームとを備える車両用回転電機において、
前記固定子鉄心は複数のスロットを備えるとともに、各スロットには複数の電気導体が収容されており、
前記固定子巻線のひとつの相は、
前記固定子鉄心に形成された複数のスロットのうち、隣接して位置する２つのスロット群に収容された複数の電気導体により構成されており、
前記固定子巻線のひとつの相は、
並列接続され、それらの並列接続されるべき端部において位相が同じである複数の部分巻線としての第一巻線（３７）と第二巻線（３８）とを有し、
電位差による前記第一巻線（３７）と前記第二巻線（３８）との間での電流の流れ込みが無いように、前記第一巻線（３７）は隣接する２つの前記スロット群の一方に収容された複数の前記電気導体の一部と、他方に収容された複数の前記電気導体の一部とを直列接続して構成され、前記第二巻線（３８）は前記一方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の残部と、前記他方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の残部とを直列接続して構成されていることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
前記第一巻線は前記一方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の半数と、前記他方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の半数とを直列接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両用回転電機。
【請求項３】
前記回転子の磁極数をｐ、前記多相固定子巻線の相数をｎ、前記固定子巻線のひとつの相を収容する隣接スロット群の数をｍ＝２として、前記固定子鉄心には、ｐ×ｎ×ｍ（本）以上のスロットが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用回転電機。
【請求項４】
さらに、前記多相の固定子巻線の各相に接続されるスイッチング素子回路を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用回転電機。
【請求項５】
前記電気導体は、前記固定子鉄心の端部に延びだしたコイルエンドにおいて接合される複数の導体セグメントにより提供されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用回転電機。
【請求項６】
前記固定子鉄心の端部には複数のコイルエンドが延びだしており、これらコイルエンドが互いに離れていることを特徴とする請求項５記載の車両用回転電機。
【請求項７】
前記スロット内における前記電気導体は、径方向に長辺を持つ扁平な断面をもつことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の車両用回転電機。
【請求項８】
前記固定子巻線から出力される発電電圧を低速回転領域において上昇させる昇圧装置を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両用回転電機。
【請求項９】
前記固定子巻線の出力の接地短絡と開放とを、低速回転領域において繰り返すスイッチング装置を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両用回転電機。
【請求項１０】
一の前記スロット群に収容された複数の前記電気導体によって複数の単位巻線としての２本の波巻巻線が形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の車両用回転電機。
【請求項１１】
前記一方のスロット群に収容された一の前記波巻巻線（３７ａ）と前記他方のスロット群とに収容された一の前記波巻巻線（３７ｂ）とは渡り部（３７ｃ）で直列に接続され前記第一巻線（３７）を構成し、
前記一方のスロット群に収容された残部である前記波巻巻線（３８ａ）と前記他方のスロット群とに収容された残部である前記波巻巻線（３８ｂ）とは渡り部（３８ｃ）で直列に接続され前記第二巻線（３８）を構成することを特徴とする請求項１０に記載の車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶、自動車等の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。
【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、車両走行時の発電機機能とを併せ持つ、低コストな回転電機が必要となってきた。
【０００３】
ＷＯ９８／５４８２３には、複数の導体セグメントによって固定子巻線を形成し、スロット数を通常の２倍とし、異なるスロットからの異なる層の導体セグメントどうしを接続することにより、高占積率化と冷却性向上によって固定子巻線の低抵抗化を実現し、小型・高出力を達成する発電機が示されている。ここには、隣接するスロットの固定子巻線を直列に接続して３相出力を１個の整流器に結線して直流出力を得るものや、隣接するスロットの各々の固定子巻線を３相結線して各々の整流器に結線して合成出力を得るものが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両用の回転電機においては、１相あたりに流し得る電流を大きくしたいという要求がある。例えば電動機としての利用を想定した場合、駆動トルクを高めるためには、固定子巻線に流す駆動電流を大きくする必要がある。同様に発電機においてもひとつの相をなす巻線の抵抗値を下げて大電流に適合した設計が求められる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑み、大電流に適した固定子巻線をもった車両用回転電機を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、スロット内に収容される電気導体の数を少なくしながら、ひとつの相を形成する並列回路の数を増やすことによって電流量を大きくすることを目的とする。
【０００７】
本発明の目的は、ひとつの相を少なくとも２つの巻線の並列回路により構成するのに適した、新規な導体セグメントの配置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、電動機としても、発電機としても利用しうる車両用回転電機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、複数の電気導体を直列接続して構成された複数の部分巻線を並列接続して固定子巻線のひとつの相が構成され、しかも部分巻線を構成する複数の電気導体が２つの隣接するスロット群に分散して収容された構成であるという技術的手段を採用する。
【００１０】
かかる構成によると、ひとつの相として並列に接続される電気導体の並列の数を増やすことができる。この結果、その相に流し得る電流の量を多くすることができる。しかも、部分巻線は隣接するスロット群に収容された電気導体を直列接続するので、ひとつのスロット内に収容される電気導体の数を少なくすることができる。例えば、電動機として用いる場合に所要のトルク特性を得ることができる。また発電機として用いる場合には、所要の出力電流特性を得ることができる。
【００１１】
なお、多相固定子巻線としては、３相以上の例えば５相、６相などを用いることができる。ただし、整流回路あるいはインバータ回路の素子数を過剰に多くしない配慮が求められる。例えば、３相が好適である。また、ひとつの相に含まれるべき複数の電気導体を収容する隣接したスロット群の数は、車両用回転電機としての体格の制約に配慮する必要がある。例えば２つが好適である。また、並列接続される部分巻線の数は、複数の部分巻線を接続するための、作業工数に配慮する必要がある。例えば２本が好適である。さらに、ひとつのスロット内に収容される電気導体の数は、２本以上とすることができる。ただし、そこに流す電流量、体格の制限、生産性の確保に配慮する必要がある。例えば、電動機としての利用を想定した場合には４本以下が好適であり、体格と生産性との観点からも４本以下が好適である。
【００１２】
さらに、複数の前記部分巻線は、それらの並列接続されるべき端部において位相が同じであるという技術的手段を採用することができる。
【００１３】
一般に、ひとつのスロット群に収容された電気導体が直列接続された巻線と、隣接するスロット群の電気導体も同様に直列接続された巻線とを並列接続すると、電気的位相角のずれた起電圧が各々の巻線に発生するので、両者の間で電流の流れ込みが生じ、効率が低下する。これに対し、かかる構成では端部において位相が同じであるので、部分巻線間の位相差に起因した効率の低下が抑えられる。
【００１４】
さらに、複数の前記部分巻線としての第一巻線と第二巻線とを有し、電位差による前記第一巻線（３７）と前記第二巻線（３８）との間での電流の流れ込みが無いように、前記第一巻線は隣接する２つのスロット群の一方に収容された複数の前記電気導体の一部と、他方に収容された複数の前記電気導体の一部とを直列接続して構成され、前記第二巻線は前記一方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の残部と、前記他方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の残部とを直列接続して構成されているという技術的手段を採用することができる。
【００１５】
なお、前記第一巻線は前記一方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の半数と、前記他方のスロット群に収容された複数の前記電気導体の半数とを直列接続されているという技術的手段を採用することができる。
【００１６】
かかる構成では、第一巻線を構成する電気導体と、第二巻線を構成する電気導体とを、それらの位相角に基づいて整列させた場合に、菱形の部分巻線が構成される。このような構成は、互いに並列接続されるべき第一巻線の端部と第二巻線の端部とにおける位相角を等しくするために有効である。
【００１７】
さらに、前記回転子の磁極数をｐ、前記多相固定子巻線の相数をｎ，前記固定子巻線のひとつの相を収容する隣接スロット群の数をｍ＝２として、前記固定子鉄心には、ｐ×ｎ×ｍ（本）以上のスロットが設けられているという技術的手段を採用することができる。
【００１８】
かかる構成は、回転電機を構成するために必要とされる。なお、例えば１６極、３相、２スロットの場合には、９６本のスロットを設ける。この程度のスロットを設ける構成は、車両用発電機として好適な体格を実現する。また、いくつかの空位置をスロット内に設ける構成においては、９６本以上のスロットを配置してもよい。
【００１９】
さらに、前記多相の固定子巻線の各相に接続されるスイッチング素子回路を備えるという技術的手段を採用することができる。
【００２０】
固定子巻線の各相に接続されるスイッチング素子回路は、固定子巻線の各相が部分巻線の並列接続であるため、相の数に応じた回路である。例えば３相の固定子巻線においては、３相のフルブリッジ回路とすることができる。かかる構成は、スイッチング素子の数を抑え、スイッチング素子回路の体格を小さくすることを可能とする。なお、スイッチング素子としては、半導体素子を用いることが望ましい。例えば整流回路を構成する場合には、ダイオード素子を用いることができ、インバータ回路を構成する場合には、制御入力を有する半導体素子として、トランジスタ素子あるいはＭＯＳトランジスタ素子を用いることができる。
【００２１】
さらに、前記電気導体は、前記固定子鉄心の端部に延びだしたコイルエンドにおいて接合される複数の導体セグメントにより提供されているという技術的手段を採用することができる。
【００２２】
かかる導体セグメントを用いた構成は、スロット内に収容される電気導体の本数が比較的少ない構成に適する。複数の隣接スロットに分散した電気導体を直列接続して部分巻線とする構成により、所要のターン数を確保できる。
【００２３】
さらに、前記固定子鉄心の端部には複数のコイルエンドが延びだしており、これらコイルエンドが互いに離れているという技術的手段を採用することができる。
【００２４】
導体セグメントを用いた構成は、コイルエンドを所定の配置に整列させることが比較的容易である。このため、コイルエンドを互いに離すことができる。かかる構成は、熱的な負担の軽減に有利である。また、別の実施形態ではコイルエンド群の全体にわたって均一な構成を実現するために有利である。例えば、コイルエンドの間には冷却媒体としての冷却空気を流す隙間を形成することができる。また、コイルエンドの間を樹脂で埋めてもよい。
【００２５】
さらに、前記スロット内における前記電気導体は、径方向に長辺を持つ扁平な断面をもつという技術的手段を採用することができる。
【００２６】
かかる構成は、スロット内における電気導体の安定性を高める。また、電気導体から固定子鉄心への熱伝導を向上させる。
【００２７】
さらに、前記固定子巻線から出力される発電電圧を低速回転領域において上昇させる昇圧装置を備えるという技術的手段を採用することができる。
【００２８】
さらに、前記固定子巻線の出力の接地短絡と開放とを、低速回転領域において繰り返すスイッチング装置を備えるという技術的手段を採用することができる。
さらに、一の前記スロット群に収容された複数の前記電気導体によって複数の単位巻線としての２本の波巻巻線が形成されるという技術的手段を採用することができる。
さらに、前記一方のスロット群に収容された一の前記波巻巻線（３７ａ）と前記他方のスロット群とに収容された一の前記波巻巻線（３７ｂ）とは渡り部（３７ｃ）で直列に接続され前記第一巻線（３７）を構成し、前記一方のスロット群に収容された残部である前記波巻巻線（３８ａ）と前記他方のスロット群とに収容された残部である前記波巻巻線（３８ｂ）とは渡り部（３８ｃ）で直列に接続され前記第二巻線（３８）を構成するという技術的手段を採用することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用回転電機の実施形態を説明する。
【００３０】
〔第一実施形態〕
図１から図６は、この発明の第一実施形態を示す。図１は第一実施形態の車両用発電電動機の全体構成を示す部分断面図である。図２は固定子の部分断面図である。図３は固定子巻線を構成する導体セグメントの斜視図である。図４は固定子を内周側から見た斜視図である。図５は固定子巻線の配線図であって、固定子巻線を構成する要素巻線毎の位相角を示したベクトル図でもある。図６は制御装置のブロック図である。
【００３１】
図１において、車両用回転電機としての車両用発電電動機１は、フロントフレーム１１、リアフレーム１２を備える。フロントフレーム１１とリアフレーム１２とは、回転子２を回転可能に支持している。さらに、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とは、固定子３を支持している。リアフレーム１２には、出力端子１３が設けられている。
【００３２】
回転子２のシャフト２１は、フロントフレーム１１を貫通して延びだし、その前端部には、プーリ２２が固定されている。このプーリ２２は、図示せぬベルトを介して車両の走行用エンジンと連結される。シャフト２１の後端部はリアフレーム１２を貫通して延びだしており、そこにはブラシ装置１４が配置される。ブラシ装置１４は、シャフト２１に設けた一対のスリップリング２３に摺動接触する一対のブラシ１５を有している。シャフト２１には、ランデル型の鉄心２４が設けられる。鉄心２４は、外周面に複数の磁極２４ａを有する。鉄心２４は、フロントポールコア２４ｂとリアポールコア２４ｃとを備える。両ポールコア２４ａ、２４ｂの間には、磁極２４ａを励磁する界磁コイル２５が設けられている。この界磁コイル２５は、スリップリング２３に接続され、ブラシ装置１４を介して通電される。鉄心２３の両端には、フロントファン２６とリアファン２７とが装備されている。これらファン２６、２７は、フレーム１１、１２に設けた吸入口１６、１７から冷却媒体としての冷却風を吸入し、フレーム１１、１２に設けた吐出口１８、１９から冷却風を排出する。
【００３３】
固定子３は、回転子２の複数の磁極２４ａに対向して配置されている。固定子３は、円筒状に構成されて、回転子２の径方向外側に配置される。固定子３は、鋼板を積層してなる固定子鉄心３１と、この固定子鉄心３１に装備された固定子巻線３２とを有する。固定子巻線３２の端部は、出力線３３として出力端子１３に接続されている。
【００３４】
図２において、固定子鉄心３１には、軸方向に延びる複数のスロット３１０が形成されている。スロット３１１は、磁極２４ａと対向する内周面に開口しており、磁極２４ａと対向する複数のティース３１２を形成する。この実施形態では、９６本のスロット３１１が形成されている。ひとつのスロット３１１内には、２本の電気導体が収容されている。径方向内側の電気導体３４と、径方向外側の電気導体３５とは、径方向に層をなして収容されている。各電気導体３４、３５は、径方向に長手方向をもった長方形断面をもっている。このような断面形状は、ティースを太くすること、電気導体から固定子鉄心への熱伝導を促進すること、スロット外のコイルエンドにおける隙間を確保することのために有利である。各電気導体３４、３５と、スロット３１１内壁面との間には、薄い絶縁紙であるインシュレータ３６が装備されている。
【００３５】
図３、図４は、複数のスロット３１１に収容された複数の電気導体３４、３５の接続状態を示す回路図である。複数のスロット３１１に収容された内外２層の複数の電気導体３４、３５によって、固定子巻線３２が形成される。固定子鉄心３１に形成された複数のスロット３１１は、電気的な位相が異なる６つのスロット群を形成する。図３、図４では、４番、１０番、１６番……８８番、９４番のスロットが第１スロット群、５番、１１番、１７番……８９番、９５番のスロットが第２スロット群を形成する。この実施形態では、さらに第３、第４、第５、第６スロット群が配置されている。そして、第１スロット群と第２スロット群とが隣接するスロット群としてＸ相の巻線を収容する。第３スロット群と第４スロット群とが隣接するスロット群としてＹ相の巻線を収容する。第５スロット群と第６スロット群とが隣接するスロット群としてＺ相の巻線を収容する。
【００３６】
複数の電気導体３４、３５は、基本的には交互に直列に接続される。この基本的な接続は、磁極ピッチに相当する６本分離れた２つのスロットに収容された電気導体３４、３５を直列に接続する。この基本的な接続は、固定子鉄心３２を１周する単位巻線としての波巻巻線を１２本構成する。この実施形態では、スロット内に２本の電気導体を収容し、これらを波巻により接続するため、一のスロット群に収容された電気導体によって、複数の単位巻線として２本の波巻巻線が形成される。第１スロット群には、２本の波巻巻線３７ａ、３８ａが収容される。
【００３７】
隣接する第１スロット群と第２スロット群とに収容された２本の波巻巻線３７ａと３７ｂとは、渡り部３７ｃで直列に接続され、部分巻線３７を構成する。従って、部分巻線３７に含まれる複数の電気導体は、２つの隣接するスロット群に分散して配置される。部分巻線３７の両端３７ｄ、３７ｅは、コイルエンドから軸方向に延びだして配置される。さらに、第１スロット群と第２スロット群とに収容された全４本の波巻巻線のうちの残部である半分に相当する２本の波巻巻線３８ａと３８ｂとは、渡り部３８ｃで直列に接続され、部分巻線３８を構成する。部分巻線３８の両端３８ｄ、３８ｅは、コイルエンドから軸方向に延びだして配置される。そして、端部３７ｄと端部３８ｄとが接続される。そして、Ｘ相の出力線３３ａに接続される。一方、端部３７ｅと端部３８ｅとが接続される。さらに中性点接続Ｎが形成される。この結果、隣接する２つのスロット群に収容された２つの部分巻線３６と３７とは並列接続される。実質的にスロット当たり２本の電気導体を配置したＸ相の巻線が形成される。Ｙ相、Ｚ相は、Ｘ相と同様に形成される。
【００３８】
部分巻線３７と部分巻線３８とは、その両端の電気的位相角が等しい。このため、図５に図示されるように、菱形である。さらに、Ｙ相、Ｚ相を含めて、図５に図示される星形結線が形成される。この結線により、固定子３上には実質６相に相当する波巻巻線を装備するにもかかわらず、それらを各相内において位相のずれなく３相に束ねることができる。
【００３９】
３相の固定子巻線３２としての３本の出力線３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）は、それぞれの端子１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）を介して制御装置４に接続される。制御装置は、車載のバッテリに接続されている。なお、制御装置は、図６に示すように、例えばＭＯＳ−ＦＥＴを組み合わせて構成された３相ブリッジ回路と、それらのゲート電圧並びに界磁電流を制御する制御回路とを備えて構成することができる。この制御装置４は、車両の走行状態あるいは車載電気負荷の状態に応じて回転電機１を３相交流発電機として、あるいは３相同期電動機として選択的に作動させる。すなわち、電機子から出力される交流電流を整流する整流機能と、電機子に流し込む電流を制御するスイッチング機能とを持つ。
【００４０】
この実施形態では、内側電気導体３４と外側電気導体３５とは、端部において接合されて一連の巻線を構成する断片状の導体セグメントにより提供される。この実施形態では、ほとんどの部位において、図７、図８に図示されるＵ字型あるいはＶ字型と呼び得る導体セグメント３０が用いられる。そして、端部３７ｄ、３７ｅ、３８ｄ、３８ｅにおいては、所定長さのＩ字型あるいはＳ字型と呼び得る導体セグメントが使用される。また、渡り部３７ｃ、３８ｃにおいては、磁極ピッチより１スロット分小さいＵ字型あるいはＶ字型の導体セグメントが使用される。すべての導体セグメントは、図２に示した断面形状を有する皮膜付銅線から作られている。
【００４１】
図７において、導体セグメント３０は、銅線を折り曲げてへアピン型部品３０ａを作った後、ターン部３０ｂに近い位置での捻り加工Ａと、先端部に近い位置での捻り加工Ｂとを加えて作られる。なお、捻り加工Ａを固定子鉄心３１への組付前に行い、捻り加工Ｂを固定子鉄心３１への組付後に行う。
【００４２】
導体セグメント３０のターン部３０ｂと斜行部３０ｃと斜行部３０ｄとは、一方のコイルエンド３０ｍを形成する。導体セグメント３０の斜行部３０ｇと斜行部ｈと先端部３０ｉと先端部３０ｊとは、他方のコイルエンド３０ｎを形成する。なお、先端部３０ｉ、３０ｊは、他の導体セグメントの先端部と溶接などの電気的な接続手法を用いて接続され、接合部３９を形成する。さらに、導体セグメント３０の直線部３０ｅは、内側電気導体３４として一のスロット３１１内に配置される。導体セグメント３０の直線部３０ｆは、外側電気導体３５として、他のスロット３１１内に配置される。なお、一のスロットと他のスロットとは所定の磁極ピッチだけ離れている。
【００４３】
図８において、複数のコイルエンド３０ｍは、固定子鉄心３１の端面上に環状のコイルエンド群を形成する。このコイルエンド群において、複数のコイルエンド３０ｍは、互いに離れている。しかも、複数のコイルエンド３０ｍの間には、冷却風が通るための隙間が形成されている。複数のコイルエンド３０ｎは、固定子鉄心３１の端面上に環状のコイルエンド群を形成する。このコイルエンド群において、複数のコイルエンド３０ｎは、互いに離れている。しかも、複数のコイルエンド３０ｎの間には、冷却風が通るための隙間が形成されている。
【００４４】
〔実施形態の作用効果〕
発電機として作動する場合、エンジンの回転駆動力がプーリ２２に伝えられて回転子２が回転する。界磁巻線２５に励磁電流を流すことによって、鉄心２４が励磁され、合計１６極のＮＳ磁極が形成される。この界磁磁束に起因して、固定子３の固定子巻線３２に３相の交流電圧が発生する。この交流電圧は、制御装置４の整流機能によって整流され、直流出力が取り出される。
【００４５】
電動機として作動する場合、バッテリーから入力される直流電流を制御装置４のスイッチング機能によって３相交流に変換する。この３相交流を電機子としての固定子巻線３２に通電することで、回転磁界を形成させ、界磁子としての回転子２を回転させる。
【００４６】
上記構成では、実質的には６相に相当する巻線（波巻巻線）を有するにもかかわらず、制御装置のブリッジ回路は３相に相当する回路とすることができる。この構成は、体格の小型化、低コスト化に貢献する。
【００４７】
上記構成では、スロットあたりの電気導体の数を２本に抑えたので、電動機として要求される回転駆動トルクを得ることができる。しかも、隣接した２つのスロット内に収容された電気導体を２分して、一のスロットの一部と他のスロットの一部とを直列接続して２つの部分巻線を形成しているため、２つの部分巻線の両端における電気的な位相が等しく、並列接続した時の電位差による部分巻線間での電流の流れ込みが無いので、効率が良い。
【００４８】
上記構成では、スロット内の電気導体を２層のみとしたことで、コイルエンドの重なりを少なくしているので、放熱性が良い。さらにコイルエンド間を冷却風が通過するので、放熱性が良い。すなわち、熱に起因する損失を低減することができるので、発電機としても電動機としても、効率が向上する。
【００４９】
上記構成では、電気角が３０度異なる巻線を一つの固定子鉄心に配置しているので、動作している時の磁気力脈動を相殺低減できる。その結果、騒音を大幅に低減できる。
【００５０】
〔他の実施形態〕
図５の多相星型結線に代えて、図９の多相環状結線を採用することができる。
【００５１】
上記の第一実施形態に加えて、固定子鉄心や固定子巻線周辺を液冷する構成を採用することができる。これにより、さらに効率を向上することができる。
【００５２】
図７の導体セグメントに代えて、図１０の導体セグメントを採用することができる。図１０の実施形態では、スロットあたりの電気導体の数は、４本である。要求される駆動力、発電量に対応して、電気導体の数は選定可能である。この実施形態の導体セグメント３００は、大セグメント３０１と小セグメント３０２とを主として用いる。その結果、スロット内には、図１０に破線で図示されるように、４本の電気導体が１列に積層されて収容される。この構成では、一のスロット群において２ターンの重巻巻線（単位巻線）を２本構成することができる。複数の単位巻線として４本の波巻巻線を構成してもよい。このように一のスロット群内に構成される同相巻線は、波巻巻線あるいは重巻巻線などの巻線とすることができる。この構成においても、隣接する２つのスロット群のうちの一方のスロット群に収容された電気導体の半数と、他方のスロット群に収容された電気導体の半数とを直列接続してひとつの部分巻線が構成される。こうして得られる２つの部分巻線を並列接続して、ひとつの相の巻線が構成される。また、かかる構成では、図１０のように筒状に丸めたインシュレータ３６０を用いることが望ましい。
【００５３】
また、三相よりも多い相数を採用することができる。
【００５４】
さらに図１１の実施形態では、制御装置４０１からの出力電圧をバッテリの電圧以上まで昇圧する昇圧装置４１を備える。この昇圧装置４１は、制御装置４０１の指令に応じて機能する。制御装置４０１は、エンジン回転数が比較的低い時に、発電機の出力電圧を、最も高い電力が得られるように調整する。そして、発電機の出力電圧がバッテリの電圧より低い場合に、昇圧装置４１を機能させ、出力電圧を昇圧してバッテリを充電する。例えば、図１２にＮ１、Ｎ２として示されるような低回転時には、敢えて出力電圧をバッテリ電圧ＶＢよりも低いＶ１、Ｖ２に抑制する。そして、このＶ１、Ｖ２を、昇圧装置４１によってバッテリ電圧ＶＢ以上に充電する。なお、図１２は、発電機の出力電圧を横軸にとって、縦軸に出力電力を示したものであり、エンジン回転数がＮ１の場合と、Ｎ２の場合（ただしＮ１＜Ｎ２）とを示している。かかる構成は、スロットあたりの導体数の低下に伴う、低速回転領域での発電出力低下を補償するために有効である。かかる構成は、アイドリング時にエンジンを一時的に停止させるいわゆるアイドル・ストップ・システムが組み込まれた車両に用いて好適である。
【００５５】
図１３の実施形態では、制御装置４０２からの出力を地絡するスイッチング素子４２を備える。この実施形態では、出力の接地短絡と開放とをスイッチング素子４２によって繰り返すことにより、バッテリ電圧Ｖｂよりも高い電圧Ｖｏを発生させてバッテリの充電を行う。かかる構成を用いても、低速回転領域での発電機としての出力低下を補償することができる。
【００５６】
さらに、図１１と図１３の装置を併用して採用することができる。すなわち、出力の短絡、開放の繰り返しによる誘起電圧値を、最大電力を取り出し得る電圧値に設定する。低速回転領域での出力向上効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の車両用回転電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】第一実施形態の固定子の部分的断面図である。
【図３】第一実施形態の固定子巻線の回路図である。
【図４】第一実施形態の固定子巻線の回路図であって、III−III切断線、IV−IV切断線において図３と接続されて、固定子巻線の全体を示している。
【図５】第一実施形態の固定子巻線のベクトルを示す回路図である。
【図６】第一実施形態の制御装置のブロック図である。
【図７】第一実施例の導体セグメントの斜視図である。
【図８】第一実施形態の固定子を内周側から見た斜視図である。
【図９】他の実施形態の固定子巻線のベクトルを示す回路図である。
【図１０】他の実施形態の導体セグメントの斜視図である。
【図１１】他の実施形態の回路図である。
【図１２】発電電圧と出力電力との関係を、回転数をパラメータとして示すグラフである。
【図１３】他の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
１  車両用回転電機
２  回転子
３  固定子
３０  導体セグメント
３１  固定子鉄心
３２  固定子巻線
３４  電気導体
３５  電気導体
３７  部分巻線
３７ａ  第一スロット群に収容された波巻巻線
３７ｂ  第二スロット群に収容された波巻巻線
３８  部分巻線
３８ａ  第一スロット群に収容された波巻巻線
３８ｂ  第二スロット群に収容された波巻巻線
【図１】
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【図２】
0004450125.tif 000003
【図３】
0004450125.tif 000004
【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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