(57)【要約】【課題】簡素な構成にて小型軽量の車両用タンデム式回転電機を提供すること。【解決手段】車両用タンデム式回転電機において、ランデル型ロータコア２１をもつ第１回転電機部２をアイドル回転数以上にて常時発電させ、第２回転電機部３の界磁コイル３２への通電を低回転域で遮断してベルトスリップを防止することにより、発電機プーリー５を小型化して発電機回転数を増大させる。【選択図】図１
2007049886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとをそれぞれ有する第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアと、前記両ステータ・ロータペアの界磁電流を独立制御するコントローラとを備え、前記各ロータコアは同一の回転軸に軸方向に隣接して固定されてエンジンにより駆動される車両用タンデム式回転電機において、
前記第１ステータ・ロータペアは、車両走行において給電が必須である常用電気負荷に給電し、
前記第２ステータ・ロータペアは、車両走行において前記常用電気負荷よりも給電優先度が低い非優先電気負荷に給電し、
前記コントローラは、
アイドル回転数より所定値だけ高い所定のしきい値回転数値未満にて前記第２ステータ・ロータペアの界磁電流を規制することにより前記第１ステータ・ロータペアの発電を前記第２発電部の発電より優先して行うことを特徴とする車両用タンデム式回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の車両用タンデム式回転電機において、
前記コントローラは、
アイドル回転数を超える全回転域にて前記第１ステータ・ロータペアの発電を常時可能とし、かつ、前記アイドル回転数より所定値だけ高い所定のしきい値回転数値未満にて前記第２ステータ・ロータペアの界磁電流を遮断することにより前記第２ステータ・ロータペアの発電を禁止することを特徴とする車両用タンデム式回転電機。
【請求項３】
界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとをそれぞれ有する第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアと、前記両ステータ・ロータペアの界磁電流を独立制御するコントローラとを備え、前記各ロータコアは同一の回転軸に軸方向に隣接して固定されてエンジンにより駆動される車両用タンデム式回転電機において、
前記ロータコアは、ランデル型ロータコア構造を有し、
前記第１ステータ・ロータペアのステータコアの外周面は前記第２ステータ・ロータペアのステータコアの内周面より径小に形成されていることを特徴とする車両用タンデム式回転電機。
【請求項４】
請求項３記載の車両用タンデム式回転電機において、
前記第１ステータ・ロータペアのステータコアの外周面は、前記第２ステータ・ロータペアのステータコアの内周面と一致する半径を有することを特徴とする車両用タンデム式回転電機。
【請求項５】
請求項３記載の車両用タンデム式回転電機において、
前記第１ステータ・ロータペアのステータコイルの一側のコイルエンドと、前記第２ステータ・ロータペアのステータコイルの他側のコイルエンドとは径方向に所定ギャップを有して軸方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする車両用タンデム式回転電機。
【請求項６】
請求項５記載の車両用タンデム式回転電機において、
前記第１ステータ・ロータペアのロータコアと前記第２ステータ・ロータペアのロータコアとの間に位置して前記第１ステータ・ロータペアのステータコイルの一側のコイルエンドと、前記第２ステータ・ロータペアのステータコイルの他側のコイルエンドとに径方向に冷却風を通風する中間遠心翼を有し、
前記中間遠心翼は、前記第１ステータ・ロータペアのロータコアと前記第２ステータ・ロータペアのロータコアとの双方に固定されていることを特徴とする車両用タンデム式回転電機。
【請求項７】
界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとをそれぞれ有する第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアと、前記両ステータ・ロータペアの界磁電流を独立制御するコントローラとを備え、前記各ロータコアは同一の回転軸に軸方向に隣接して固定されてエンジンにより駆動される車両用タンデム式回転電機において、
前記第１ステータ・ロータペアは、車両走行において給電が必須である常用電気負荷と、前記電気負荷に並列に接続された電池とに給電し、
前記第２ステータ・ロータペアは、車両走行において常時給電が必須ではないが前記常用電気負荷よりも大電力を要する電気負荷と、前記電気負荷と並列に接続された電池とに給電し、
前記第１ステータ・ロータペアは、車両エンジンのアイドル回転時の発電機回転数以下において、前記電池を充電可能な発電巻線仕様を有し、
前記第２ステータ・ロータペアは、前記アイドル回転数時の発電機回転数よりも高い回転数にて初めて前記電池を充電可能な発電巻線仕様を有することを特徴とする車両用タンデム発電機。
【請求項８】
界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとをそれぞれ有する第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアと、前記両ステータ・ロータペアの界磁電流を独立制御するコントローラとを備え、前記各ロータコアは同一の回転軸に軸方向に隣接して固定されてエンジンにより駆動される車両用タンデム式回転電機において、
前記第１ステータ・ロータペアは、車両走行において給電が必須である常用電気負荷と、前記電気負荷に並列に接続された電池とに給電し、
前記第２ステータ・ロータペアは、車両走行において常時給電が必須ではないが前記常用電気負荷よりも大電力を要する電気負荷と、前記電気負荷と並列に接続された電池とに給電し、
所定の発電電力を出力する際における前記第１ステータ・ロータペアの回転数と駆動トルクとの関係を示す特性線の一部をなす前記駆動トルクのピーク領域は、所定の発電電力を出力する際における前記第２ステータ・ロータペアの回転数と駆動トルクとの関係を示す特性線の一部をなす前記駆動トルクのピーク領域に対して、異なる回転数領域に設定されることを特徴とする車両用タンデム発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの回転軸と複数のステータ・ロータペアをもつ車両用タンデム式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つのランデル型ロータをタンデム結合して出力倍増を図った回転電機（以下、タンデム型回転電機ともいう）が下記の特許文献１ー３などに提案されている。このタンデム式ランデル型回転電機によれば、２つの発電電圧をそれぞれ独立制御可能に出力する回転電機をコンパクトに製造することができる。言い換えれば、２つの回転電機を別々に設置するのに比べて、製造費用及び設置スペースを大幅に削減することができる。このような２発電電圧を独自制御可能に発生することは、たとえば従来の１２Ｖ系に加えて４２Ｖ系などの高電圧を別に出力可能な２電圧型回転電機に特に好適である。
【特許文献１】特開平１−１５７２５１号公報
【特許文献２】特開平５−１３７２９５号公報
【特許文献３】特開平５−３０８７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在の車両用交流発電機ではその小型軽量化がますます要求されており、特にタンデム式回転電機ではその軸方向長が増大する傾向があるため、小型軽量化の要求は更に大きい。発電機の小型化には回転数の増加が最も効果的である。しかしながら、エンジンからベルトを通じて駆動される発電機の回転数アップにはそのプーリー（発電機プーリー）の縮径が最も簡単であるが、発電機プーリーの縮径は、特にエンジンからみた発電機駆動トルク（発電機負荷トルクとも言う）が大きくなる低回転域においてベルト滑りによる発電出力の減少やその他の問題を発生するという不具合があった。この問題を解決するためにはクランクシャフト側のプーリー径を増大させる策も考えられるが、他の回転装置の回転数との兼ね合いのためにクランクシャフト側のプーリー径の増大は容易ではなかった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡素な装置構成にてエンジン低回転域においても発電機負荷トルクの増大を抑止して安定した発電が可能な車両用タンデム式回転電機を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する各発明の車両用タンデム式回転電機は、界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとをそれぞれ有する第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアと、前記両ステータ・ロータペアの界磁電流を独立制御するコントローラとを備え、前記各ロータコアは同一の回転軸に軸方向に隣接して固定されてエンジンにより駆動される。なお、ロータはランデル型ロータが好適であるがそれに限定されるものではない。また発電動作に加えて電動動作も行う形式の回転電機でもよい。更に、ステータ・ロータペアを更に追加してタンデム配置してもよい。
【０００６】
第１発明のタンデム式回転電機では特に、前記第１ステータ・ロータペアが、エンジン回転数がアイドル回転数以上であれば車両走行において必須である常用電気負荷に常時給電可能であり、前記第２ステータ・ロータペアは、車両走行において前記常用電気負荷よりも給電優先度が低い非優先電気負荷に給電し、前記コントローラは、アイドル回転数より所定値だけ高い所定のしきい値回転数値未満にて前記第１ステータ・ロータペアの発電を前記第２ステータ・ロータペアの発電より優先して行うことを特徴としている。
【０００７】
すなわち、この発明は、発電能力を互いに独立に制御可能な第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアをタンデム結合してなるタンデム式回転電機を用いて車両の電気負荷系に給電する。したがって、電気負荷系は第１ステータ・ロータペアから給電される第１負荷系（常用負荷系）と、第２ステータ・ロータペアから給電される第２負荷系（非優先負荷系）とに区分される。両負荷系は、同一の電源電圧で運用されてもよく、又は互いに異なる電源電圧で運用されても良い。あるいは、第１ステータ・ロータペアが出力する整流電圧と、第２ステータ・ロータペアが出力する整流電圧とを加算して高電圧側の第２負荷系に給電し、第１ステータ・ロータペアは低電圧側の第１負荷系に給電するようにしてもよい。
【０００８】
つまり、本発明では、車載電気負荷を、車両走行において給電が必須の常用電気負荷と、この常用電気負荷にくらべて給電優先度が低く、常に給電を必要としない非優先電気負荷とに区分してそれぞれ異なる回路系を構成させ、低回転域（アイドル回転数より所定値だけ高い所定のしきい値回転数値未満の回転域）では、常用電気負荷により構成される第１負荷系に給電する第１ステータ・ロータペアの発電を、非優先電気負荷により構成される第２負荷系に給電する第２ステータ・ロータペアの発電より優先して実施する。なお、この第１ステータ・ロータペア及び第２ステータ・ロータペアの発電制御は、界磁コイルへ給電する界磁電流の制御により実施する。
【０００９】
このように構成したこの発明によれば、発電機の発電能力が小さく、かつエンジンからみて負荷トルクとなる発電機駆動トルクが大きいエンジン低回転域においてタンデム式回転電機の非優先電気負荷給電用の第２ステータ・ロータペアの発電を規制するため、常用電気負荷に悪影響を与えることなく簡単に発電機の負荷トルクを軽減することができる。これにより、発電機のプーリー径を縮小して発電機回転数の増倍とそれによるタンデム式回転電機の小型化を実現することができる。
【００１０】
好適な態様において、前記コントローラは、アイドル回転数を超える全回転域にて前記第１ステータ・ロータペアの発電を常時可能とし、前記アイドル回転数より所定値だけ高い所定のしきい値回転数値未満にて前記第２ステータ・ロータペアの発電を禁止する。これにより、上記効果を一層向上することができる。なお、第２ステータ・ロータペアが給電する非優先電気負荷としては、空調用コンプレッサモータその他の電気負荷を採用することができる。
【００１１】
第２発明のタンデム式回転電機では、前記第１ステータ・ロータペアのステータコアの外周面と前記第２ステータ・ロータペアのステータコアの内周面より小さく設定されている。なお、ここで言う第２ステータ・ロータペアのステータコアの内周面とは、ティースの径方向内端縁を言う。このようにすれば、これらふたつのステータコアを共通の電磁鋼板から同心打ち抜きすることができるため、高価な電磁鋼板の歩留まりを向上することができ、製造コストを大幅に低減することができる。特に、ランデルロータコアを用いる場合、ステータコア用に打ち抜いた電磁鋼板部分の径方向内側の電磁鋼板部分をロータコア用の電磁鋼板として用いることが無いため、特に電磁鋼板歩留まり改善に有効である。
【００１２】
好適な態様において、前記第１ステータ・ロータペアのステータコアの外周面は、前記第２ステータ・ロータペアのステータコアの内周面と一致する半径を有する。このようにすれば、更に歩留まりを向上できるとともに、電磁鋼板打ち抜き工程も簡素化することができる。
【００１３】
好適な態様において、前記第１ステータ・ロータペアのステータコイルの一側のコイルエンドと、前記第２ステータ・ロータペアのステータコイルの他側のコイルエンドとは径方向に所定ギャップを有して軸方向において重なる位置に配置されていることを特徴としている。このようにすれば、タンデム式回転電機の軸方向長さを短縮することができるため、小型軽量化を実現することができる。
【００１４】
好適な態様において、前記第１ステータ・ロータペアのロータコアと前記第２ステータ・ロータペアのロータコアとの間に位置して前記第１ステータ・ロータペアのステータコイルの一側のコイルエンドと、前記第２ステータ・ロータペアのステータコイルの他側のコイルエンドとに径方向に冷却風をながす中間遠心翼を有し、前記中間遠心翼は、前記第１ステータ・ロータペアのロータコアと前記第２ステータ・ロータペアのロータコアとの双方に固定されていることを特徴としている。このようにすれば、軸方向一対のロータコアの間において径方向に並ぶ２つのコイルエンド（以下、ロータ間コイルエンドとも言う）を良好に冷却することができる。更に説明すると、一対のロータコア間の二つのコイルエンドは径方向に隣接するため、冷却風の流れが悪くなり、冷却性の悪化のために両端部のコイルエンドに比べて温度上昇が問題となる。この態様では、これらロータ間コイルエンドの径方向内側に中間遠心翼を設ける。この中間遠心翼の軸方向両側は一対のロータコアの端面により区画されるため渦形成損失が小さく送風損失を低減することができるため、効率よく一対のロータ間コイルエンドを冷却することができ、中間遠心翼の機械支持も容易となり、中間遠心翼の振動による騒音も低減することができる。なお、この中間遠心翼の径方向内側への冷却風の送入には、ランデル型ロータコア特に径小側のランデル型ロータコアの爪基部の間の隙間を通じて軸方向に送り込むことができる。その他、中間遠心翼の径方向内側への冷却風の送入のために、相対的に径大な第２ステータ・ロータペアのロータコア（ランデル型ロータコアではそのボス部）に軸方向に空気流通孔を形成してもよい。
【００１５】
第３発明のタンデム式回転電機では特に、前記第１ステータ・ロータペアは、車両走行において給電が必須である常用電気負荷と、前記電気負荷に並列に接続された電池とに給電し、前記第２ステータ・ロータペアは、車両走行において常時給電が必須ではないが前記常用電気負荷よりも大電力を要する電気負荷と、前記電気負荷と並列に接続された電池とに給電し、前記第１ステータ・ロータペアは、車両エンジンのアイドル回転時の発電機回転数以下において、前記電池を充電可能な発電巻線仕様を有し、前記第２ステータ・ロータペアは、前記アイドル回転数時の発電機回転数よりも高い回転数にて初めて前記電池を充電可能な発電巻線仕様を有することを特徴としている。
【００１６】
すなわち、この発明では、第１ステータ・ロータペアすなわち第１の発電セットがアイドル回転時以下で電池を充電するものの、第２ステータ・ロータペアすなわち第２の発電セットは、アイドル回転数時の発電機回転数よりも高い回転数にて初めて大電力負荷へ給電可能となる。このようにすれば、エンジン始動からアイドル回転への立ち上がり、及びアイドル回転時において、第２ステータ・ロータペアがエンジンに要求するトルクがほとんど０となるため、エンジン発生トルクが弱いエンジン始動からアイドル回転への立ち上がり期間やアイドル回転時においてエンジン発生トルクを低減して円滑なエンジン回転数の立ち上がりが可能となり、安定なアイドル回転状態の維持も可能となる。
【００１７】
第４発明のタンデム式回転電機では特に、前記第１ステータ・ロータペアは、車両走行において給電が必須である常用電気負荷と、前記電気負荷に並列に接続された電池とに給電し、前記第２ステータ・ロータペアは、車両走行において常時給電が必須ではないが前記常用電気負荷よりも大電力を要する電気負荷と、前記電気負荷と並列に接続された電池とに給電し、所定の発電電力を出力する際における前記第１ステータ・ロータペアの回転数と駆動トルクとの関係を示す特性線の一部をなす前記駆動トルクのピーク領域は、所定の発電電力を出力する際における前記第２ステータ・ロータペアの回転数と駆動トルクとの関係を示す特性線の一部をなす前記駆動トルクのピーク領域に対して、異なる回転数領域に設定されることを特徴としている。
【００１８】
すなわち、この発明では、回転数―駆動トルク関係を規定する二次元平面上における両ステータ・ロータペアの駆動トルク山形領域（駆動トルクピーク領域）が重ならないように設定される。なお、上記で言う駆動トルク山形領域（駆動トルクピーク領域）について以下に説明する。
【００１９】
車両用交流発電機では、駆動トルクは回転数増大とともに増大してピーク値に達し、更に回転数が増大すると駆動トルクは次第に減少する特性をもつ。この特性は、車両用交流発電機が電池電圧（電気負荷に印加される電源電圧にほぼ等しい）を一定化するためのフィードバック界磁電流制御による。ステータコイルの発電電圧が小さい範囲では、界磁電流制御装置は１００％デューティ比で界磁電流を界磁コイルに給電し、その結果、回転数増加につれてステータコイルの発電電圧が増加し、電池電圧を目標電圧値まで高めるべく発電電流が増加する。車両用交流発電機の駆動トルクは本質的にステータコイルが出力する発電電流により規定されるため、回転数増加とともに、駆動トルクが増加することになる。
【００２０】
車両用交流発電機からみた電気負荷及び電池からなる電気負荷系へ、車両用交流発電機が給電する発電電流の平均値は、車両用交流発電機の発電電圧と電池電圧との差に依存する。回転数が増加すると発電電圧が増加し、それにつれて発電電流が増加し、発電電流の増加は電池電圧の上昇を招く。これは電池の充電電流が増加することにより、電池の内部インピーダンスと充電電流との積が増加して電池の端子電圧が増加するためである。したがって、電池電圧を目標電圧値に収束させる通常の界磁電流フィードバック制御を行う場合、上記回転数増加による電池電圧上昇は、界磁電流フィードバック制御による界磁電流デューティ比の減少を招き、その結果として平均発電電圧の低下並びにそれによる発電電流の減少を招く。この発電電流の減少は、駆動トルクの減少を招く。すなわち、発電機駆動トルクが所定回転数値にてピーク値に達した後は、界磁電流デューティ比の減少により界磁電流の減少とそれに強い正相関を有する駆動トルクの減少を招く。つまり、回転数が駆動トルクのピーク値に対応する回転数値（駆動トルクピーク回転数値とも呼ぶ）を越えると、回転数の増大につれて駆動トルクが減少する。なお、上記説明は、電気負荷系の運転条件（電池の充電レベルや電気負荷が要求する消費電流条件）がある一定値（たとえばある常用値又は想定最大値）である仮定し、電気負荷系の運転条件の変動は考慮していない。
【００２１】
当然、上記した駆動トルクのピーク値は、大きなトルク発生がエンジンに要求されることを意味する。そこで、この発明では、二つのステータ・ロータペアの駆動トルクのピーク領域を異なる回転数領域に分散させる。これにより、これら二つのステータ・ロータペアが最大限の発電電流をそれぞれの電気負荷系に出力する場合であっても、両者の駆動トルクの合計値を相対的に小さくすることができるため、エンジンに大きなトルク負担を掛けるのを防止することができる。また、発電機とエンジンとを連結するベルトのスリップも低減することができる。なお、ここで言う駆動トルクのピーク領域とは、駆動トルクのピーク値の９０％以上を言うものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の車両用タンデム式回転電機の好適な実施態様を以下の実施例を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定されるものではなく、その他の公知技術又はそれと必要機能が等しい技術を組み合わせて本発明を構成しても良いことは当然である。
【００２３】
（実施形態１）
（全体構成）
まず、実施例１の車両用タンデム式回転電機の全体構造を図１を参照して以下に説明する。１はハウジング、２は第１回転電機部、３は第２回転電機部、４は回転軸、５はプーリ、６、７は軸受け、８は整流器、９はレギュレータ、１０はスリップリング給電機構である。
【００２４】
ハウジング１は、フロントハウジング１１と、センターハウジング１２と、リヤハウジング１３とからなり、スルーボルト１４で締結して構成されている。回転軸４は、軸受け６，７を介してハウジング１に支承されており、プーリ５がハウジング１から前方へ突出する回転軸４の前端部に固定されている。整流器８、レギュレータ９及びスリップリング給電機構１０は第２回転電機部３のリヤ側にてリヤハウジング１３に固定されている。
【００２５】
第１回転電機部２は、ランデル型ロータコア２１と、ランデル型ロータコア２１に個別に巻装された界磁コイル２２と、ランデル型ロータコア２１の径方向外側に配置されたステータコア２３と、ステータコア２３に巻装されたステータコイル２４とを有するステータ・ロータペアからなる。ランデル型ロータコア２１は、それぞれボス部２１１と、ボス部２１１から径方向外側に延設される爪基端部であるポール部２１２と、爪部（爪状磁極）２１３とをそれぞれもつ一対のハーフコアのボス部２１１同士を突き合わせてなり、ランデル型ロータコア２１のボス部２１１には界磁コイル２２が巻装されている。ステータコア２３はフロントハウジング１１とセンターハウジング１２とにより挟設されており、ステータコア２３にはステータコイル２４が巻装されている。
【００２６】
第２回転電機部３は、ランデル型ロータコア３１と、ランデル型ロータコア３１に個別に巻装された界磁コイル３２と、ランデル型ロータコア３１の径方向外側に配置されたステータコア３３と、ステータコア３３に個別に巻装されたステータコイル３４とを有するステータ・ロータペアからなる。ランデル型ロータコア３１は、それぞれボス部３１１と、ポール部３１２と、爪部３１３とをもつハーフコアのボス部３１１同士を突き合わせてなり、ランデル型ロータコア３１のボス部３１１には界磁コイル３２が巻装されている。ステータコア３３はセンターハウジング１２とリヤハウジング１３とにより挟設されており、ステータコア３３にはステータコイル３４が巻装されている。上記した第１回転電機部２及び第２回転電機部３は、典型的なランデル型ロータコアをもつ回転電機であって、その他の構造詳細は通常のランデル型回転電機と同じであるためこれ以上の説明は省略する。
【００２７】
（回路構成）
図２を参照して回路系を説明する。
【００２８】
ステータコイル２４から出力される三相交流電圧U、V、Wは三相全波整流器８１により整流され、ステータコイル３４から出力される三相交流電圧U’、V’、W’は三相全波整流器８２により整流される。
【００２９】
スリップリング給電機構１０は一対のスリップリングを有し、その一つはたとえば接地端子をなす界磁コイルの共通端子であり、他の一つはバッテリの正極端子から給電されている。界磁コイル２２、３２に通電される界磁電流は、ロータコア２１、３１側に固定された一対の界磁電流制御トランジスタにより個別に通電制御され、レギュレータ９はこれら一対のトランジスタの断続比を制御して界磁電流を個別に制御する。
【００３０】
第２回転電機部３のステータコイル３４は、第１回転電機部２のステータコイル２４よりも大きいターン数をもち、第１回転電機部２は低電圧用（１２V用）、第２回転電機部３は低電圧用（４２V用）とされ、第１回転電機部２は図示しない低電圧負荷に給電し、第２回転電機部３は図示しない高電圧負荷に給電している。ただし、この実施例では、常に給電が必要な重要電気負荷（常用電気負荷）は低電圧負荷として設計され、高電圧負荷はすべて常に給電が必要ではない非優先電気負荷として選択されている。
【００３１】
（発電制御）
レギュレータ９により行われるこの実施例の発電制御動作を図３を参照して説明する。
【００３２】
まずエンジン回転数またはそれと連動する回転数を読み込み（S100）、それがエンジンのアイドル回転数（７００〜１０００ＲＰＭ）より所定回転数値だけ高いしきい値回転数（たとえば１５００ＲＰＭ）を下回っているかどうかを調べ（S102）、下回っていれば界磁コイル３２への界磁電流の通電を禁止して高電圧負荷（非優先電気負荷）への給電を禁止する（S104）。回転数が上記しきい値回転数よりも高くなれば、高電圧電気負荷の要求に応じて界磁コイル３２への界磁電流の通電を許可して高電圧電気負荷（非優先電気負荷）への給電を許可する（S106）。これにより、低回転域でも運転が要求される低電圧負荷（常用電気負荷）への給電を確保しつつ発電機駆動トルク（駆動トルク）を低回転域にて低減することができるため、発電機プーリー５が径小であっても低回転域でのそのベルトスリップを防止することができる。低電圧電気負荷及び高電圧電気負荷の駆動に際して必要となる発電機駆動トルク（駆動トルク）と回転数との関係を図４に模式的に示す。
【００３３】
図４において、Tsはベルトスリップが発生するトルクしきい値であり、Niはアイドリング回転数に相当する発電機回転数、Nxは第２ステータ・ロータペアが発電を開始する発電機回転数値である。発電機回転数値Nxでは、第１ステータ・ロータペアの駆動トルクは既にそのピーク領域を過ぎて減少しているため、合計駆動トルクをトルクしきい値Tsより小さくすることができる。つまり、両方の電気負荷へ給電した場合でも合計の発電機駆動トルク（駆動トルク）はベルト滑り発生トルク値を下回る。
【００３４】
（実施形態２）
その他の実施形態を図５を参照して説明する。図５に示すタンデム式回転電機は、図１に示すタンデム式回転電機において、第２回転電機部３のステータコア３３の内周径を、第１回転電機２のステータコア２３の外周径と一致させ、ステータコイル２４のリヤ側のコイルエンドの径方向外側にステータコイル３４のフロント側のコイルエンドを突出させた点をその特徴としている。
【００３５】
（ステータコア２３、３３の製造）
ステータコア２３、３３に用いる電磁鋼板の打ち抜き工程を以下に説明する。シート状の電磁鋼板から、まず径小なステータコア２３用の電磁鋼板を打ち抜き、残ったシート状の電磁鋼板からステータコア３３用の電磁鋼板を打ち抜く。あるいは逆に行う。電磁鋼板２３０の外周は電磁鋼板３３０の内周と一致させる。これにより無駄を無くし、切断領域を減らすことができる。ステータコア２３の外径をステータコア３４の内径より小さくするか一致させる場合、ステータコイル２４、３４のコイルエンドを図５に示すように径方向に重ねた場合に両ステータコイル間に径方向に隙間を十分確保することができるため、コイルエンドの放射熱が互いに悪影響を与える防止することもできる。
【００３６】
なお、この図５では、プーリー５から離れて大径の第２回転電機部３を配置したが、第２回転電機部３の慣性質量が大きいため、第２回転電機部３をプーリー５に近接させ、第１回転電機部２をプーリー５から離れて配置しても良い。
【００３７】
（冷却機構）
図５では、ロータコア２１、２２の中間に冷却ファン（中間遠心翼）１００、ロータコア２１の前端に冷却ファン１０１、ロータコア３１の後端に冷却ファン１０２が設けられている。冷却ファン１０１は、フロントハウジング１１の前端壁の吸入孔から吸い込んだ冷却空気を付勢し、ハウジング１の周壁の吹き出し孔から吹き出させる。これにより、ステータコイル２４の前側のコイルエンドが冷却される。冷却ファン１０２は、リヤハウジング１３の後端壁の吸入孔から吸い込んだ冷却空気を付勢し、ハウジング１の周壁の吹き出し孔から吹き出させる。これにより、ステータコイル３４の後側のコイルエンドが冷却される。冷却ファン（中間遠心翼）１００は、ロータコア２１の後端面とロータコア３１の前端面との間に位置してこれら両者に固定されている。これにより、この遠心翼１００の振動が良好に防止でき、かつ、冷却風を径方向外側へ効率良く噴出することができる。遠心翼１００の径方向内側へは、冷却風が、主として径小なロータコア２１のポール部２１２の間の隙間を通じて流れ込む。なお、径大に形成可能なロータコア３１のボス部３１１に軸方向へ貫設された空気流通用の孔を通じてリヤ側から冷却ファン１００の径方向内側へ冷却風を供給してもよい。冷却ファン１００から径方向外側へ噴出される冷却風はステータコイル２４のリヤ側のコイルエンドとステータコイル３４のフロント側のコイルエンドを冷却して外部に排出される。
【００３８】
（実施形態３）
その他の実施形態を図６を参照して説明する。この実施形態は、図１に示すタンデム式回転電機において、第１回転電機部（第１ステータ・ロータペア）２の発電電流（出力電流）の立ち上がり回転数N１をアイドル回転数Niより小さく設定し、第２回転電機部（第２ステータ・ロータペア）３の発電電流（出力電流）の立ち上がり回転数N２をアイドル回転数Niより大きく設定した点をその特徴としている。なお、図６において、第１回転電機部２の出力電流は界磁電流フィードバック制御により一定値以下に制御され、同様に第２回転電機部３の出力電流も界磁電流フィードバック制御により一定値以下に制御されているものとする。ただし、第１回転電機部２は車両走行において給電が必須である常用電気負荷と、この常用電気負荷用と並列接続された電池とに給電し、第２回転電機部３は走行において必須に給電する必要はないものの常用電気負荷よりも大電力を要する電気負荷に給電するものとする。このようにすれば、アイドル回転またはそれ以下の回転数において、エンジンが発生する発電機駆動トルクを低減できるため、アイドル回転数のふらつきを減らし、安定なエンジン回転状態を保つことができる。なお、図６において、縦軸を出力電力としてもよい。
【００３９】
（実施形態４）
その他の実施形態を図７を参照して説明する。図７において、１００は、図１に示すタンデム式回転電機における第１回転電機部（第１ステータ・ロータペア）２の駆動トルクと回転数との関係を示す特性線である。２００は、図１に示すタンデム式回転電機における第２回転電機部（第２ステータ・ロータペア）３の駆動トルクと回転数との関係を示す特性線である。３００はこれら二つの駆動トルクの合計と回転数との関係を示す特性線である。ただし、特性線１００は第１回転電機部２が所定電力又は所定電流を給電し、特性線２００は第２回転電機部３が所定電力又は所定電流を給電する場合を示す。ただし、第１回転電機部２が所定の発電開始回転数値未満で発電できず、第２回転電機部３も所定の発電開始回転数値未満で発電できず、発電開始回転数値未満では、第１回転電機部２も第２回転電機部３も風損や機械損に対応する駆動トルクのみ発生することは当然である。なお、第１回転電機部２は車両走行において給電が必須である常用電気負荷と、この常用電気負荷用と並列接続された電池とに給電し、第２回転電機部３は走行において必須に給電する必要はないものの常用電気負荷よりも大電力を要する電気負荷に給電するものとする。
【００４０】
駆動トルク１００がピーク値Tp1をもち、駆動トルク２００がピーク値Tp2をもつこと、すなわち、それらの駆動トルク回転数特性が単峰曲線となることは既述した通りである。Np1はピーク値Tp1が発生する回転数値、Np2はピーク値Tp2が発生する回転数値である。この実施形態では、駆動トルク１００のピーク領域（ピーク値Tp1×９０％以上）と、駆動トルク２００のピーク領域（ピーク値Tp2×９０％以上）とを異なる回転数として重ならないようにした点にその特徴がある。このようにすれば、ピーク領域が重ならないため合計駆動トルク３００を小さくかつ平坦とすることができるので、ベルトスリップの発生を良好に防止することができる。
【００４１】
（実施例効果）
上記説明した各実施例によれば、車両走行において低回転域でも発電が必要となる常用電気負荷と、この常用電気負荷にくらべて給電優先度が低く、低回転域での給電を遮断可能な非優先電気負荷とに、車載電気負荷を区分してそれぞれ異なる回路系を構成させ、低回転域（アイドル回転数より所定値だけ高い所定のしきい値回転数値未満の回転域）では、常用電気負荷により構成される第１負荷系に給電する第１ステータ・ロータペアの発電を、非優先電気負荷により構成される第２負荷系に給電する第２ステータ・ロータペアの発電より優先して実施するので、発電機の発電能力が小さいエンジン低回転域においてタンデム式回転電機の非優先電気負荷給電用の第２ステータ・ロータペアの発電を寄生するため、常用電気負荷に悪影響を与えることなく簡単に発電機の負荷トルクを軽減することができる。
【００４２】
更に、前記第１ステータ・ロータペアのステータコアの外周面と前記第２ステータ・ロータペアのステータコアの内周面とを略一致させている。このようにすれば、これらステータコア２３、３３を共通の電磁鋼板から同心打ち抜きすることができるため、高価な電磁鋼板の歩留まりを向上することができ、製造コストを大幅に低減することができる。更に、中間遠心翼１００を軸方向両端支持できるため騒音を減らし、流体損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１のタンデム式回転電機の軸方向模式断面図である。
【図２】図１の回転電機の回路図である。
【図３】図１の回転電機の発電制御例を示すフローチャートである。
【図４】図１の回転電機のトルク特性を示す模式的な特性図である。
【図５】実施形態２のタンデム式回転電機の軸方向模式断面図である。
【図６】実施形態３のタンデム式回転電機の回転数と出力電流との関係を示す特性図である。
【図７】実施形態４のタンデム式回転電機の回転数と駆動トルクとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      ハウジング
２      第１回転電機部（第１ステータ・ロータペア）
３      第２回転電機部（第２ステータ・ロータペア）
４      回転軸
５      プーリー
８      整流装置
９      レギュレータ
１０      スリップリング給電機構
１１      フロントハウジング
１２      センターハウジング
１３      リヤハウジング
２１      ランデル型ロータコア
２２      界磁コイル
２３      ステータコア
２４      ステータコイル
２５      励磁電流スイッチング素子
３１      ランデル型ロータコア
３２      界磁コイル
３３      ステータコア
３４      ステータコイル
３５      励磁電流スイッチング素子
１００      冷却ファン（中間遠心翼）
１０１      冷却ファン
１０２      冷却ファン
２１１      ボス部
２１２      ポール部
２１３      爪部
３１１      ボス部
３１２      ポール部
３１３      爪部
【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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