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JP2002112593A - 複数系統の電力発電特性を持つ発電装置 - Google Patents

複数系統の電力発電特性を持つ発電装置

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Publication number
JP2002112593A
JP2002112593A JP2000293650A JP2000293650A JP2002112593A JP 2002112593 A JP2002112593 A JP 2002112593A JP 2000293650 A JP2000293650 A JP 2000293650A JP 2000293650 A JP2000293650 A JP 2000293650A JP 2002112593 A JP2002112593 A JP 2002112593A
Authority
JP
Japan
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winding
power
windings
power generation
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000293650A
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English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2000293650A priority Critical patent/JP2002112593A/ja
Priority to US09/887,088 priority patent/US6703747B2/en
Priority to EP01305687A priority patent/EP1193842A3/en
Publication of JP2002112593A publication Critical patent/JP2002112593A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148Sectional cores

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発電装置は,巻線グループの結線を変更
することによって複数系統の電力発電を達成する。 【解決手段】 ステータは,スロット部を形成するよう
に櫛部を立設したステータコアと,スロット部を通して
櫛部に巻き上げられた複数個の巻線から構成されてい
る。巻線13A,13B,13Cは,スロット部を周方
向に分けた巻線グループ30A,30B,30C,30
Dに区画され,周方向に電気角120°ずらして三相に
巻き上げられている。巻線グループ30Aは車両用の低
電圧に使用される。コントローラ30は,巻線グループ
30B,30C,30D毎の巻線13A,13B,13
Cの端子のそれぞれの結線を直列及び/又は並列に切り
換え制御し,種類の異なる電圧の電力を発電させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,ハウジングに回
転可能に支持された回転軸に取り付けられた永久磁石板
材から成るロータと該ロータの外周に配置されたステー
タとから成る複数系統の電力発電特性を持つ発電装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年,永久磁石の性能が向上するに従っ
て永久磁石を発電・電動機の回転子即ちロータとして使
用される機会が増加してきた。また,永久磁石をロータ
とした発電・電動機は,高い発電効率又は電動効率が得
られることと,簡単な構造で構成できるということか
ら,最近,工業用機器に多く使用されるようになった。
そこで,発電・電動機についてコンパクト化したり,高
性能化,高出力化する技術の開発が盛んになり,それに
伴って構成部品の多様化が必要となっている。
【0003】従来,電動機は,その低速トルクを増加さ
せるため,ロータに対してその外周に配置されるステー
タの磁力を増大させ,回転トルクを増大させることが有
効である。電動機について,回転トルクを増大させるこ
とができれば,低速での起動力を増すことができ,機械
動力源としての役割を増すことができる。永久磁石をロ
ータとした電動機としては,例えば,特開昭62−27
2850号公報に開示された永久磁石式回転機が知られ
ている。該公報に開示された永久磁石式回転機は,ロー
タに永久磁石が配置され,可動磁性体が封入されたロー
タの回転で径方向へ可動磁性体を案内する磁極片形成用
の容器をロータに設けたものである。
【0004】また,特開平7−236260号公報に開
示された高出力交流発電・電動機は,回転速度に応じて
磁束密度を制御して発電量を適正に制御するものであ
り,ロータとステータとの間に制御リングを相対回転可
能に配置し,制御リングに接離可能な透磁性体を設けた
ものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで,自動車用発
電機では,その電力発電特性は,通常,12Vと24V
が用いられているので,この電力に合致した電力を供給
する必要がある。しかしながら,自動車に用いられてい
る他の動力を必要とする補機類は,12Vや24Vでは
電圧が低過ぎて配線の途中でロスが生じたり,巻線等の
配線の線径が太過ぎたりする問題が発生する。発電機に
ついて,自動車等の車両に合致する電力と,補機類や補
助機械を駆動させるには,配線の途中でロスを低減して
巻線等の配線の線径を細く構成してコンパクトに構成さ
れる補機類や補助機械に用いられる電力とを発電する構
造のものが望まれている。
【0006】また,永久磁石を用いた高出力の発電・電
動機では,永久磁石の磁束が決まっているので,低速ト
ルクを大きくするためには,永久磁石を大きくするか又
は電流を大きくし,巻線の巻き数を増加させ,ステータ
側の磁力を増し,そのトルクを大きくしなければならな
い。また,発電・電動機でトルクを大きくするために
は,ステータコアへの巻線の線材の線径を太くし,大電
流を流し,ステータの磁力を増加させる必要がある。ま
た,ステータコアのスロット内への巻線の線径を余り大
きくすると,ステータのステータコア間の櫛部間のスロ
ットに線材を通し,線材をステータコアのスロット内に
巻き込むことが困難になる。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
の問題を解決することであり,ステータコアの櫛部間の
スロット部へ分巻き又は集中巻きで巻線を巻き上げ,分
巻き又は集中巻きの巻線を複数個形成し,それらの巻線
の組み合わせを異ならせ,各巻線を直列及び/又は並列
に結線し,異なった電圧の電力を確保し,得られた異な
った電圧を異なった目的の電圧,例えば,12V〜24
Vの車両用電圧,30V〜100Vのディーゼルパティ
キュレートフィルタのヒータ用電圧等の補機類に使用す
る複数系統の電力発電特性を持つ発電装置を提供するこ
とである。
【0008】この発明は,ハウジングに回転可能に支持
された回転軸に取り付けられ且つ多極の永久磁石が配置
されたロータ,及び前記ロータの外周に配置され且つ前
記ハウジングに固定されたステータを有し,前記ステー
タは前記ロータの外周との間に隙間を形成し且つ周方向
にスロット部を形成するように櫛部を立設したステータ
コア,及び前記スロット部間に跨がって前記櫛部に巻き
上げられた複数個に分巻き又は集中巻きされた巻線から
構成され,前記巻線は前記ステータコアの前記スロット
部を周方向に複数の巻線グループに区画され,各々の前
記巻線グループにおいて前記スロット部を周方向に電気
角120°ずらして三相にそれぞれ巻き上げられ,前記
巻線グループの第2グループは第1グループの起電力波
と重なるような前記スロット部の場所に配置され,第3
グループは前記第1グループと前記第2グループの起電
力波と重なるようにほぼ内周上に均一に端子が分散さ
れ,前記巻線グループ毎の前記端子のそれぞれの結線を
コントローラによって切り換え制御することによって種
類の異なる電圧の電力を発電することから成る複数系統
の電力発電特性を持つ発電装置に関する。
【0009】前記巻線グループは,前記内側円筒部の前
記スロット部を周方向にずらして三巻又は四巻の前記巻
線グループに区画されている。
【0010】前記巻線グループの前記巻線で得られた交
流電力は整流回路によって整流され,整流された電力は
レギュレータに設けたチョッパ回路によって予め決めら
れた所定の電圧に制御される。
【0011】前記巻線グループは用途に応じて交流のま
ま又は直流に変換して使用される相互独立型電源装置に
構成されている。
【0012】前記巻線グループの前記巻線の端子は,前
記コントローラによって直列及び/又は並列に互いに結
線制御され,前記巻線グループの前記巻線で得られた低
電圧は車両で消費され,高電圧は前記車両に設けられた
ディーゼルパティキュレートフィルタ等に組み込まれた
ヒータへの通電電力及び/又は前記車両に設けた補機類
の駆動電力として消費されるように構成されている。
【0013】前記巻線グループは,高圧電力用に三分割
されて分割巻きされ,前記巻線の端子は前記コントロー
ラによって直列及び/又は並列に互いに結線制御され,
また,24V系等の車両用の低電圧のように全域作動を
必要とする場合には前記低電圧の前記巻線は全周巻きに
巻き上げられている。
【0014】前記コントローラは,最大高電圧を確保す
る時には全巻線グループを互いに直列に結線する制御を
し,前記最大高電圧より低い電圧を確保するに従って前
記巻線グループの直列結線の数を低減し,最小低電圧を
確保する時には全巻線グループを互いに並列に結線する
制御をする。
【0015】前記コントローラは,前記巻線グループの
前記巻線で得られた電力によって電動機を駆動すること
に応答して直流を交流にインバータで変換する。
【0016】前記巻線グループは,発電作用時に,作動
巻線が対称になるように配置され,作動される。
【0017】前記巻線グループの前記巻線は,三相電流
を得るためスター結線又はΔ結線にされ,前記スター結
線又は前記Δ結線の巻線コイルの一片が直列になるよう
に前記端子がリレーによって結線されている。
【0018】この複数系統の電力発電特性を持つ発電装
置は,上記のように構成されているので,例えば,車両
用として必要な電力が12V〜28Vであり,0.5K
W〜1KW程度であり,車両に設けられた補機類用又は
補助機械用としては2KW〜3KWの電力が必要である
が,車両用として必要な電圧が12V〜28Vであり,
3KWの電力を12V〜28Vとすると,電流値が大き
くなり,ロスによる発熱が大きくなる。その他の補機類
や補助機械では,電圧が100V〜200Vであっても
問題はなく,電圧が高い方が配線上の問題が少なくな
り,例えば,補機類へ供給する電力を得るための巻線に
ついて,巻線の線径を小さく形成することができ,小型
に且つ軽量に形成することができ,また,リレー等を用
いる場合には電圧が大きくなるので,電流が小さくな
り,接点の溶着等が発生しない。
【0019】
【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
による複数系統の電力発電特性を持つ発電装置の実施例
を説明する。図1はこの発明による複数系統の電力発電
特性を持つ発電装置の一実施例を示す概略断面図,図2
はステータコアへの巻線の分巻き又は集中巻きの状態を
示した図1のA−A断面の断面図,図3はステータコア
を示す平面図,図4はステータコアに巻き上げた巻線を
説明する展開図,図5は図1の発電装置の複数の巻線の
結線回路を示す回路図,図6は図4の回路図の結線で発
生する回転数と電圧との関係を示すグラフ,及び図7は
この発電装置で発生させる三相電流の状態を示す線図,
図8は巻線グループの巻線をスター結線した状態を示す
説明図,及び図9は巻線グループの巻線をΔ結線した状
態を示す説明図である。
【0020】この発明による発電装置は,例えば,自動
車等の車両に搭載されたエンジンに設けた発電機,コー
ジェネレーションシステムのエンジンに組み込まれた発
電機,ハイブリット自動車のエンジン等の出力軸に取り
付けられた発電機,排気ガスエネルギを回収するターボ
チャージャに組み込まれた発電機,或いはエネルギ回収
装置に設けた発電機に適用して好ましいものである。
【0021】この発電装置は,図1に示すように,一対
のハウジング1A,1B,ハウジング1A,1Bにワッ
シャ26を介して一対の軸受23によって回転可能に支
持された回転軸2,回転軸2に固定された永久磁石部材
3から成る回転子即ちロータ5,及びロータ5の外周で
ロータ5との間に隙間22を形成してハウジング1A,
1Bに固定されたステータ6を有する。ロータ5は,ハ
ウジング1A,1Bに固定されたステータ6の中空孔2
8に所定の間隔の隙間22を形成した状態で回転可能に
挿通されている。ロータ5は,回転軸2の一端に設けた
押え板25と他端に設けた押え板27を介して回転軸2
のねじ部21に螺入された固定ナット24とによって回
転軸2に固定されている。回転軸2は,例えば,その端
部にナット29で固定されたベルトプーリ16等を通じ
てエンジンの出力軸に動力伝達装置を介して取り付けら
れた回転軸に連結されたり,或いはタービン軸等の回転
軸を構成している。
【0022】ステータ6は,図2及び図3に示すよう
に,ロータ5の外周との間に隙間22を形成し且つ円周
方向に隔置してスロット部9を形成するように櫛部10
を立設した外側円筒部の磁路円筒部8から成る櫛状部材
のステータコア7,及びステータコア7の櫛部10間の
スロット部に跨がって櫛部10に巻き上げられた複数の
巻線13A,13B,13Cから構成されている。巻線
13A,13B,13Cは,ステータコア7のスロット
部9を周方向に分けられた複数の巻線グループ30A,
30B,30C,30Dの一巻線グループ間において,
スロット部9毎にずらして三相にそれぞれ分巻き又は集
中巻きで巻き上げられている。この発電装置は,巻線グ
ループ30A,30B,30C,30D毎の巻線13
A,13B,13Cの端子14のそれぞれの結線は,コ
ントローラ30によって切り換え制御され,種類の異な
る電圧の電力を発電することができる。図5に示すよう
に,巻線グループ30Aは,12V〜24V系の車両用
の低電圧のように全域作動を必要とするものに適用し,
その巻線13A,13B,13Cは全周巻きに巻き上げ
られている。また,巻線グループ30B,30C,30
Dは,高圧電力用に三分割されて分割巻きされ,巻線1
3A,13B,13Cの端子14はコントローラ30に
よって直列及び/又は並列に互いに結線制御される。
【0023】巻線グループ30A,30B,30C,3
0Dは,例えば,図4に示すように,ステータコア7の
スロット部9を周方向に3巻線(又は4巻線)グルー
プ,即ち,第1グループ(R,S,T),第2グループ
(U,V,W)及び第3グループ(X,Y,Z)に区画
されている。図4では,巻線R,U,Xは実線で示さ
れ,巻線S,V,Yは点線で示され,また,巻線T,
W,Zは一点鎖線で示されている。図4には,スロット
部9を明確にするため,説明のためNo.1からNo.
36までの番号が付されており,巻線13A,13B,
13Cが櫛部10に巻き上げられている。巻線グループ
30B,30C,30Dのうち一巻線グループの巻線1
3A,13B,13Cは,電気角120°ずれて巻き上
げられた所定の電圧を確保する三相巻線に巻き上げられ
ている。また,図5に示すように,巻線グループ30A
の巻線13A,13B,13Cで得られた交流電力は,
整流回路によって整流され,整流された電力はレギュレ
ータ42に設けたチョッパ回路によって車両に必要な所
定の電圧に制御される。巻線グループ30B,30C,
30Dは,発電作用時に,作動巻線が対称になるように
配置され,作動される。
【0024】巻線13A,13B,13Cは,例えば,
図2〜図5に示すように,ステータコア7のスロット部
9を周方向に複数の巻線グループ30B,30C,30
Dに区画され,各々の巻線グループ30B,30C,3
0Dにおいてスロット部9を周方向に電気角120°ず
らして三相にそれぞれ巻き上げられ,巻線グループの第
2グループU,V,Wは第1グループR,S,Tの起電
力波と重なるようなスロット部9の場所に配置され,第
3グループX,Y,Zは第1グループR,S,Tと第2
グループU,V,Wの起電力波と重なるようにほぼ内周
上に均一に端子14が分散されている。この発電装置
は,巻線グループ30B,30C,30D毎の端子14
のそれぞれの結線をコントローラ30によって切り換え
制御することによって種類の異なる電圧の電力を発電す
る。図7において,点線で示す曲線PCは巻線13A,
13B,13Cが並列に結線されるか又は単線の場合の
電気角に対する低電圧を示す。一点鎖線で示す曲線S2
は巻線13A,13B,13Cのうち2つが直列に結線
された場合の電気角に対する中電圧を示す。実線で示す
曲線S3は巻線13A,13B,13Cの3つが直列に
結線された場合の電気角に対する高電圧を示す。
【0025】巻線グループ30B,30C,30Dの巻
線13A,13B,13Cの端子14は,図5に示すよ
うに,コントローラ30によって直列及び/又は並列に
互いに結線制御され,巻線グループ30B,30C,3
0Dの巻線13A,13B,13Cで得られた高電圧
は,車両に設けられたディーゼルパティキュレートフィ
ルタ等に組み込まれたヒータへの通電電力及び/又は前
記車両に設けた補機類の駆動電力として消費されるよう
に構成されている。巻線グループ30B,30C,30
Dは,発電作用時に,作動巻線が対称になるように配置
され,作動されるように構成されている。また,巻線グ
ループの巻線は,三相電流を得るため,図8に示すよう
にスター結線,又は図9に示すようにΔ結線にされ,ス
ター結線又はΔ結線の巻線コイルの一片が直列になるよ
うに端子14がリレーによって結線されている。
【0026】コントローラ30は,最大高電圧を確保す
る時には三巻線グループを互いに直列に結線する制御を
し,最大高電圧より低い電圧を確保するに従って二巻線
グループを互いに直列又は三巻線グループを互いに並列
に結線する制御をする。また,コントローラ30は,巻
線グループの巻線で得られた電力によって電動機を駆動
することに応答して直流を交流にインバータで変換す
る。
【0027】ステータ6を構成するステータコア7は,
櫛部10と外側円筒部である磁路円筒部8とが一体構造
に形成された櫛状部材7から形成されている。櫛状部材
7の磁路円筒部8は,透磁性の優れた軟質の材料から構
成されている。ステータ6には,櫛状部材7の櫛部10
間に形成されたスロット部9間に位置する巻線13A,
13B,13Cをスロット部9内に固定するため非磁性
の樹脂材11が注入固化されている。また,巻線13
A,13B,13Cは,櫛状部材7における櫛部10間
のスロット部9の開口部20から挿通されてスロット部
9間に跨がって巻き上げられている。
【0028】この複数系統の電力発電特性を持つ発電装
置は,図2及び図4に示すように,予め決められたスロ
ット部9間に跨がって櫛部10に分巻き又は集中巻きさ
れた三相電流U,V,W(図4には,区別のため,更に
符号R,S,T及びX,Y,Zで示す)を得るための1
組の巻線13A(Uは端部を○印で示す),13B(V
は端部を△印で示す),13C(Wは端部を×印で示
す)から構成された複数系統,図5では,例示として4
系統の巻線グループの区間になるように,ステータ6が
分離されている。
【0029】ステータコア7には,図7で示すように,
電気角120°ずれた位置で巻き上げられた巻線13
A,13B,13Cで三相電流U,V,Wを発生させる
ように複数の巻線13A,13B,13Cが分巻き又は
集中巻きに巻き上げられている。図4には,電気角で1
20°ずつずらした巻線の例が展開図で示されている。
図4に示すように,第1グループG1で三相電流R,
S,Tを発生させる巻線がスロット部9を通して櫛部1
0に巻き上げられ,第2グループG2で三相電流U,
V,Wを発生させる巻線がスロット部9を通して櫛部1
0に巻き上げられ,及び第3グループG3で三相電流
X,Y,Zを発生させる巻線がスロット部9を通して櫛
部10に巻き上げられている。ステータ6は,主とし
て,磁路円筒部8上に円周方向に隔置して櫛部10が立
設して形成された櫛状部材のステータコア7,櫛部10
間の予め決められたスロット部9に跨がって巻き上げら
れた巻線13A,13B,13C,及びスロット部9間
に位置する巻線13A,13B,13Cを固定するため
注入固化された非磁性の樹脂材11から構成されてい
る。また,樹脂材11は,巻線13A,13B,13C
の発熱によって溶損しない耐熱性材料で構成されてい
る。
【0030】この発電装置では,ロータ5は,例えば,
回転軸2,回転軸2上に配置された積層ケイ素鋼板から
成る透磁部材12,透磁部材12上に筒状に複数個隔置
して配置された円弧状の永久磁石板15と永久磁石板1
5間に配置され且つ永久磁石板15を互いに接着させる
接着用樹脂材とから成る永久磁石部材3,及び永久磁石
部材3に巻回された内面に接着剤が塗布された非磁性の
耐熱合金から成る補強部材4から構成されている。補強
部材4は,補強パイプから構成でき,オーステナイト鋼
の薄板を多重に巻いて作製されており,誘導電流が発生
しないように構成されている。また,樹脂材は,巻線1
3A,13B,13Cの発熱によって溶損しない耐熱性
材料で構成されている。
【0031】この発電装置では,各巻線グループ30
A,30B,30C,30Dをそれぞれ形成する巻線1
3A,13B,13Cは,ロータ5の極に対応する界磁
極を中心に分巻き又は集中巻きされている。この発電装
置は,発電される電圧を調整するため,ロータ5の回転
の上昇に応じて複数個結線した直列結線36,37,3
8を複数の並列結線に分割されている。直列結線36,
37,38は,例えば,4個の巻線13A,13B,1
3Cを直列に結線し,又は,3個の巻線13A,13
B,13Cを直列に結線したものである。図5に示すよ
うに,巻線13A,13B,13Cに結線された整流器
32が組み込まれたラインには,スイッチ33,34,
35,36,37,38がそれぞれ設けられている。
【0032】この発電装置は,例えば,表1及び図5に
示すように,スイッチ33,34,35,36,37,
38のON・OFFによって発生する電力が調整される
ように構成されている。また,巻線グループ30Aは,
図5に示すように,負荷43に対する発電装置の電力の
状態が示されている。巻線グループ30Aによって発電
された電力は,ブリッジ回路39,電圧安定化のための
コイル40と抵抗41を通じてチョッパ回路を備えたレ
ギュレータ42によって負荷43で消費される。電力
は,レギュレータに設けたチョッパ回路によって車両に
必要な所定の電圧に制御される。図5に示す符号44
は,アースを示す。
【表1】
【0033】例えば,コントローラ30の指令で,図5
に示す配線を表1に示す状態にON,OFF制御するこ
とによって,即ち,巻線グループ30B,30C,30
Dの配線を直列及び/又は並列のいずれかの結線に制御
することによって,高電圧,中電圧及び低電圧が得られ
る。高電圧は巻線グループ30B,30C,30Dを直
列の結線した場合であり,中電圧は巻線グループ30
B,30C,30Dの内2つのグループを直列に結線し
た場合であり,低電圧は巻線グループ30B,30C,
30Dを並列に結線した場合である。得られた出力電圧
Vは,例えば,図6で示すように,高電圧,中電圧及び
低電圧に対してグラフのように変化する。巻線グループ
30A,30B,30C,30Dは,用途に応じて交流
のまま又は直流に変換して使用される相互独立型電源装
置に構成されている。例えば,表1に示すように,発電
装置で高電圧を得る場合には,コントローラ30は,ス
イッチ33A,34,35A及び36をONにし,スイ
ッチ37,38をOFFすることによって,巻線グルー
プ30B,30C,30Dが直列に結線される。発電装
置で中電圧を得る場合には,コントローラ30は,スイ
ッチ33A,34及び35BをONにし,スイッチ3
6,37,38をOFFすることによって,巻線グルー
プ30B,30Cが直列に結線され,巻線グループ30
Dが無効になる。また,発電装置で低電圧を得る場合に
は,コントローラ30は,スイッチ33B,34,35
B,36,37及び38をONにすることによって,巻
線グループ30B,30C及び30Dが並列に結線され
る。
【0034】
【発明の効果】この発明による発電装置は,上記のよう
に構成されているので,巻線グループの巻線の端子を互
いに直列及び/又は並列に結線するだけで,高電圧,中
電圧及び低電圧を得ることができる。即ち,コントロー
ラは,最大高電圧を確保する時には三巻線グループを互
いに直列に結線する制御をし,前記最大高電圧より低い
電圧を確保するに従って二巻線グループを互いに直列又
は三巻線グループを互いに並列に結線する制御をするこ
とができる。例えば,巻線グループの巻線を直列結線で
得られた高電圧は車両に設けられたディーゼルパティキ
ュレートフィルタ等に組み込まれたヒータへの通電電力
及び/又は車両に設けた補機類の駆動電力として消費す
ることができる。また,巻線グループの巻線を並列結線
で得られた低電圧は車両用電圧として使用することがで
きる。
【0035】この発電装置におけるステータは,櫛状部
材に磁路円筒体を圧入するのに先立って,櫛状部材の櫛
部間のスロット部に外側の開口部から巻線を容易に分巻
き又は集中巻きで巻き上げることができ,生産効率を大
幅に向上させることができ,信頼性に富んだステータコ
アを形成することができる。特に,ステータコアへの分
巻き又は集中巻きのように,相毎,極毎の巻線グループ
が何個かのスロット部に分布して巻かれる方式では.そ
の磁力線出力が階段状にずれた状態に巻き上げられ,巻
線カーブがサインカーブに近いので,極めて効率的に容
易に巻線をスロット部へ巻き上げることができる。この
発電装置は,低電力を得る巻線結線で発生した電力を車
両を駆動するのに必要な電力として供給し,また,高電
力を得る巻線結線で発生した電力をDPF装置,暖房等
にヒータ,PTO等の補機類を作動するのに必要な電力
として供給することができる。しかも,この発電装置
は,高電力用の巻線結線で高電圧を発電すれば,必要な
電力に対して電流を小さくでき,そのため配線の線径を
細くでき,装置全体をコンパクトに小型に構成でき,配
線途中でのロスを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による複数系統の電力発電特性を持つ
発電装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図2】ステータコアへの巻線の分巻き又は集中巻きの
状態を示した図1のA−A断面の断面図である。
【図3】ステータコアを示す平面図である。
【図4】ステータコアに巻き上げた巻線を説明する展開
図である。
【図5】図1の発電装置の複数の巻線の結線回路を示す
回路図である。
【図6】図5の回路図の結線で発生する回転数と電圧と
の関係を示すグラフである。
【図7】この発電装置で発生させる三相電流の状態を示
す線図である。
【図8】巻線グループの巻線をスター結線した状態を示
す説明図である。
【図9】巻線グループの巻線をΔ結線した状態を示す説
明図である。
【符号の説明】
1A,1B ハウジング 2 回転軸 3 永久磁石部材 4 補強部材 5 ロータ 6 ステータ 7 ステータコア 8 磁路円筒部 9 スロット部 10 櫛部 11 樹脂材 12 透磁部材 13A,13B,13C 巻線 14 端子 15 永久磁石板 20 開口部 22 隙間 30 コントローラ 33,34,35,36,37,38 スイッチ 33A,33B,35A,35B スイッチ 39 ブリッジ回路 42 レギュレータ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 9/48 H02P 9/48 B

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングに回転可能に支持された回転
    軸に取り付けられ且つ多極の永久磁石が配置されたロー
    タ,及び前記ロータの外周に配置され且つ前記ハウジン
    グに固定されたステータを有し,前記ステータは前記ロ
    ータの外周との間に隙間を形成し且つ周方向にスロット
    部を形成するように櫛部を立設したステータコア,及び
    前記スロット部間に跨がって前記櫛部に巻き上げられた
    複数個に分巻き又は集中巻きされた巻線から構成され,
    前記巻線は前記ステータコアの前記スロット部を周方向
    に複数の巻線グループに区画され,各々の前記巻線グル
    ープにおいて前記スロット部を周方向に電気角120°
    ずらして三相にそれぞれ巻き上げられ,前記巻線グルー
    プの第2グループは第1グループの起電力波と重なるよ
    うな前記スロット部の場所に配置され,第3グループは
    前記第1グループと前記第2グループの起電力波と重な
    るようにほぼ内周上に均一に端子が分散され,前記巻線
    グループ毎の前記端子のそれぞれの結線をコントローラ
    によって切り換え制御することによって種類の異なる電
    圧の電力を発電することから成る複数系統の電力発電特
    性を持つ発電装置。
  2. 【請求項2】 前記巻線グループは,前記内側円筒部の
    前記スロット部を周方向にずらして三巻又は四巻の前記
    巻線グループに区画されていることから成る請求項1に
    記載の複数系統の電力発電特性を持つ発電装置。
  3. 【請求項3】 前記巻線グループの前記巻線で得られた
    交流電力は整流回路によって整流され,整流された電力
    はレギュレータに設けたチョッパ回路によって予め決め
    られた所定の電圧に制御されることから成る請求項2に
    記載の複数系統の電力発電特性を持つ発電装置。
  4. 【請求項4】 前記巻線グループは用途に応じて交流の
    まま又は直流に変換して使用される相互独立型電源装置
    に構成されていることから成る請求項1に記載の複数系
    統の電力発電特性を持つ発電装置。
  5. 【請求項5】 前記巻線グループの前記巻線の端子は,
    前記コントローラによって直列及び/又は並列に互いに
    結線制御され,前記巻線グループの前記巻線で得られた
    低電圧は車両で消費され,高電圧は前記車両に設けられ
    たディーゼルパティキュレートフィルタ等に組み込まれ
    たヒータへの通電電力及び/又は前記車両に設けた補機
    類の駆動電力として消費されるように構成されているこ
    とから成る請求項1に記載の複数系統の電力発電特性を
    持つ発電装置。
  6. 【請求項6】 前記巻線グループは,高圧電力用に三分
    割されて分割巻きされ,前記巻線の端子は前記コントロ
    ーラによって直列及び/又は並列に互いに結線制御さ
    れ,また,24V系等の車両用の低電圧のように全域作
    動を必要とする場合には前記低電圧の前記巻線は全周巻
    きに巻き上げられていることから成る請求項1に記載の
    複数系統の電力発電特性を持つ発電装置。
  7. 【請求項7】 前記コントローラは,最大高電圧を確保
    する時には全巻線グループを互いに直列に結線する制御
    をし,前記最大高電圧より低い電圧を確保するに従って
    前記巻線グループの直列結線の数を低減し,最小低電圧
    を確保する時には全巻線グループを互いに並列に結線す
    る制御をすることから成る請求項4に記載の複数系統の
    電力発電特性を持つ発電装置。
  8. 【請求項8】 前記コントローラは,前記巻線グループ
    の前記巻線で得られた電力によって電動機を駆動するこ
    とに応答して直流を交流にインバータで変換することか
    ら成る請求項1に記載の複数系統の電力発電特性を持つ
    発電装置。
  9. 【請求項9】 前記巻線グループは,発電作用時に,作
    動巻線が対称になるように配置され,作動されることか
    ら成る請求項1に記載の複数系統の電力発電特性を持つ
    発電装置。
  10. 【請求項10】 前記巻線グループの前記巻線は,三相
    電流を得るためスター結線又はΔ結線にされ,前記スタ
    ー結線又は前記Δ結線の巻線コイルの一片が直列になる
    ように前記端子がリレーによって結線されていることか
    ら成る請求項1に記載の複数系統の電力発電特性を持つ
    発電装置。
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