JP2917815B2 - 回転電機 - Google Patents

回転電機

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JP2917815B2
JP2917815B2 JP6125139A JP12513994A JP2917815B2 JP 2917815 B2 JP2917815 B2 JP 2917815B2 JP 6125139 A JP6125139 A JP 6125139A JP 12513994 A JP12513994 A JP 12513994A JP 2917815 B2 JP2917815 B2 JP 2917815B2
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両等に搭載される交流発電機では、ス
テータ等の磁気振動を受けてフレームが共振すること等
により磁気音が発生する。この磁気音は、フレームの共
振が顕著に現れる低回転数域（１５００〜４０００ｒｐ
ｍ）で大きくなり、車両走行中においても耳障りな音と
して聞こえる。そこで、従来では、図１０および図１１
に示すように、フロントフレーム１００およびリヤフレ
ーム２００の各周壁１１０、２１０の厚みを厚くして各
フレーム１００、２００の剛性を高めることにより、フ
レーム１００、２００の共振を抑えて磁気音を低減する
方法が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にフレーム１００、２００の剛性を高めるためにフレー
ム１００、２００の各周壁１１０、２１０の厚みを厚く
すると、大幅な重量増加を招くとともに、フレーム１０
０、２００の外径が大きくなることで車両搭載性が低下
するという問題が生じる。本発明は、上記事情に基づい
て成されたもので、その目的は、大幅な重量増加および
外径の拡大を招くことなく、磁気音の低減を図ることの
できる回転電機の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１では、回転軸と一体に回転する
回転子と、この回転子の外周に配される固定子と、内部
に前記回転子を収容して前記回転軸を回転自在に保持す
るとともに、軸方向の締結力を受けて組み合わされるこ
とにより、前記固定子を保持する一対のフレームと、こ
の一対のフレームを軸方向に締結する締結部材とを備
え、前記フレームは、外周部に前記締結部材の締結力を
受けるサポート部が設けられるとともに、前記サポート
部より周方向に連続して多数の通気窓が開口されて、周
方向に隣合う前記各通気窓の間を形成する窓リブを有
し、前記サポート部と周方向に隣合う前記窓リブは、他
の前記窓リブより剛性が高くなっていることを技術的手
段とする。
【０００５】請求項２では、前記一対のフレームの少な
くとも一方のフレーム側において、前記サポート部と周
方向に隣合う前記窓リブの剛性が、他の前記窓リブの剛
性より高くなるように設けられたことを特徴とする。
【０００６】また、前記サポート部と周方向に隣合う前
記窓リブの剛性を、他の前記窓リブの剛性より高くする
ために、以下の請求項３〜７に記載した技術的手段を採
用した。 請求項３では、前記サポート部と周方向に隣合
う前記窓リブは、他の前記窓リブより周方向のリブ幅を
大きくすることで剛性を高くしたことを特徴とする。
【０００７】請求項４では、前記サポート部と周方向に
隣合う前記窓リブは、他の前記窓リブより軸方向の肉厚
を厚くすることで剛性を高くしたことを特徴とする。請
求項５では、前記サポート部と周方向に隣合う前記窓リ
ブは、他の前記窓リブより径方向の肉厚を厚くすること
で剛性を高くしたことを特徴とする。
【０００８】請求項６では、前記サポート部と周方向に
隣合う前記窓リブは、他の前記窓リブより径方向から軸
方向にかけて湾曲する湾曲部の肉厚を厚くすることで剛
性を高くしたことを特徴とする。請求項７では、前記サ
ポート部と周方向に隣合う前記窓リブは、他の前記窓リ
ブより全体の肉厚を厚くすることで剛性を高くしたこと
を特徴とする。
【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
８では、請求項１〜７記載の何れかの回転電機におい
て、周方向に隣合う前記窓リブ同士では、前記サポート
部に近い前記窓リブの方が前記サポート部から遠い前記
窓リブより剛性が高くなるように設けられたことを技術
的手段とする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】また、本発明の請求項１〜８に記載された
何れかの回転電機において、前記サポート部と周方向に
隣合う前記窓リブは、周方向において前記サポート部の
両側に位置する窓リブであることを特徴とする。あるい
は、本発明の請求項１〜８に記載された何れかの回転電
機において、前記サポート部と周方向に隣合う前記窓リ
ブは、周方向において前記サポート部の片側に位置する
窓リブであることを特徴とする。
【００１５】
【作用および発明の効果】上記構成より成る本発明の回
転電機は、回転子の回転に伴って固定子に生じる磁気振
動が、フレームを締結する締結部材に伝達された後、そ
の締結部材の締結力を受けるサポート部へ伝わる。ここ
で、本発明では、サポート部と周方向に隣合う窓リブの
剛性を他の窓リブの剛性より高くしたことにより、その
剛性強化された窓リブで磁気振動が吸収されることにな
る。
【００１６】この結果、サポート部よりフレーム全体へ
伝達される磁気振動が抑えられるため、フレームの共振
が抑制されて、磁気音が低減される。また、本発明で
は、すべての窓リブの剛性強化を行うのではなく、サポ
ート部と周方向に隣合う窓リブのみ剛性を高める技術的
手段を採用することにより、過分の重量増および外径の
拡大を伴うことなく、効果的に磁気音の低減を図ること
ができる。従って、本発明の回転電機を車両に搭載する
場合でも、車両搭載性に有利であるとともに、燃費向上
にもつながる。
【００１７】また、請求項８に示すように、周方向に隣
合う窓リブ同士において、サポート部に近い窓リブの方
をサポート部から遠い窓リブより剛性を高くする（当
然、サポート部と周方向に隣合う窓リブの剛性が最も高
くなる）ことで、より効果的にフレームの共振が抑えら
れて、磁気音の低減を図ることができる。
【００１８】
【００１９】
【実施例】次に、本発明の回転電機である交流発電機の
一実施例を図１〜４に基づいて説明する。図１はフロン
トフレームの正面図、図２はリヤフレームの正面図であ
る。本実施例の交流発電機１は、図３に示すように、回
転軸２を備えたロータ３（本発明の回転子）、このロー
タ３の外周に配置されるステータ４（本発明の固定
子）、ロータ３およびステータ４を収容するフロントフ
レーム５とリヤフレーム６、およびリヤカバー７等より
構成される。
【００２０】回転軸２は、それぞれ両端部がフロントフ
レーム５およびリヤフレーム６の外側へ突出した状態
で、軸受８、９を介してフロントフレーム５およびリヤ
フレーム６に回転自在に支持されている。フロントフレ
ーム５より突出する回転軸２の一端部（図３の左端部）
にはプーリ１０が組付けられて、そのプーリ１０に掛け
渡されるＶベルト（図示しない）を介して、エンジンの
回転動力が回転軸２に伝達される。また、リヤフレーム
６より突出する回転軸２の他端部には、２個のスリップ
リング１１が組付けられて、回転軸２と一体に回転す
る。
【００２１】ロータ３は、回転軸２の他に、外周に複数
の爪状磁極壁１２ａが形成されたランデル型ポールコア
１２、このポールコア１２の中央部に設けられた円筒状
のヨーク１３、このヨーク１３の外周に巻回されたフィ
ールドコイル１４等により構成されている。なお、ポー
ルコア１２とヨーク１３とは、鍛造成形によって一体に
成形しても良い。ポールコア１２の両外側には、ロータ
３と一体に回転することで、フロントフレーム５および
リヤフレーム６の内部に冷却風を吸引するための冷却フ
ァン１５がそれぞれ固着されている。
【００２２】ステータ４は、ステータコア１６と、この
ステータコア１６に巻回されるステータコイル１７より
成る。ステータコア１６は、例えば、薄い鉄板を複数枚
重ね合わせて円環状に形成されたもので、ポールコア１
２の外周面との間に一定のギャップを保ってフロントフ
レーム５の内周面に圧入されている。フロントフレーム
５に圧入されたステータコア１６は、フロントフレーム
５の内周面に形成された段差面５ａ（図３参照）にステ
ータコア１６の一端面（図３の左端面）が当接すること
で軸方向の位置決めが行なわれている。ステータコイル
１７は、Ｙ結線またはΔ結線により接続されて、ステー
タコア１６の内周側に形成された多数のスロット（図示
しない）に挿入されている。
【００２３】リヤカバー７は、リヤフレーム６の外側に
組付けられたブラシ１８、整流装置１９、およびＩＣレ
ギュレータ２０等を覆って保護するもので、リヤフレー
ム６に固定されている。なお、ブラシ１８は、ブラシホ
ルダ２１に保持されて、スリップリング１１の外周面に
付勢されている。従って、ブラシ１８は、回転軸２と一
体に回転するスリップリング１１の回転に伴って、スリ
ップリング１１の外周面を摺接する。
【００２４】整流装置１９は、交流電流を直流電流に変
換（整流）するもので、複数個のダイオード（図示しな
い）より成る。ＩＣレギュレータ２０は、フィールドコ
イル１４の接地側に介在されたトランジスタ等のスイッ
チング素子（図示しない）をオン、オフすることによ
り、フィールドコイル１４を流れる励磁電流を制御して
出力電圧を一定にする。
【００２５】フロントフレーム５とリアフレーム６と
は、ロータ３およびステータ４を内部に収容して、互い
の外周端面を向かい合わせて軸方向に組み合わされ、複
数のスルーボルト２２とナット２３により締結されてい
る。従って、フロントフレーム５およびリアフレーム６
には、それぞれスルーボルト２２とナット２３の締結力
を受けるサポート部５０、６０（図１および図２参照）
が設けられている。
【００２６】フロントフレーム５のサポート部５０は、
図１に示すように、径方向の外周に４か所設けられて、
各サポート部５０には、それぞれスルーボルト２２を螺
着するためのボルト孔５１が軸方向に貫通して設けられ
ている。リヤフレーム６のサポート部６０は、図２に示
すように、フロントフレーム５と同様、径方向の外周に
４か所設けられて、各サポート部６０には、それぞれス
ルーボルト２２に設けられた座付きナット２２ａを収容
するための拡大室６１（図３参照）が設けられるととも
に、スルーボルト２２の後端側を通すための挿通孔６２
が拡大室６１に通じて軸方向に貫通して設けられてい
る。
【００２７】なお、スルーボルト２２に設けられた座付
きナット２２ａは、スルーボルト２２をフロントフレー
ム５のボルト孔５１に螺着した時に、フロントフレーム
５の内周面に圧入されたステータコア１６の他端面を押
圧することで、フロントフレーム５の段差面５ａとの間
にステータコア１６を挟持する。
【００２８】フロントフレーム５およびリヤフレーム６
には、冷却ファン１５の回転によって各フレーム５、６
の内部に冷却風の流れが生じるように、各フレーム５、
６の軸方向に冷却風の吸込口を成す通気窓２４、２５
（図１および図２参照）が開口されるとともに、各フレ
ーム５、６の径方向に冷却風の吐出口を成す通気窓２
６、２７（図３参照）が開口して設けられている。
【００２９】冷却風の吐出口を成す通気窓２６、２７
は、各フレーム５、６の軸方向に長孔状に開口されて、
各フレーム５、６の周方向に多数連続して設けられてい
る。ここで、周方向に隣合う各通気窓２６、２７の間を
形成する窓リブ２６ａ、２６ｂおよび２７ａ、２７ｂ
は、フロントフレーム５およびリヤフレーム６共に、サ
ポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２７ａ
（つまり各サポート部５０、６０の両側に位置する窓リ
ブ）のリブ幅ａが他の窓リブ２６ｂ、２７ｂのリブ幅ｂ
より大きく設定されている（図１および図２参照）。従
って、サポート部５０、６０に隣接する、すなわち前記
サポート部５０、６０と周方向に隣合う窓リブ２６ａ、
２７ａは、他の窓リブ２６ｂ、２７ｂより剛性が高くな
っている。
【００３０】次に、本実施例の作用を説明する。エンジ
ンの回転動力がＶベルトを介してプーリ１０に伝達され
ることで回転軸２が回転する。また、スリップリング１
１に摺接するブラシ１８を介して外部より電流が供給さ
れることにより、フィールドコイル１４に励磁電流が流
れる。これにより、ポールコア１２の爪状磁極壁１２ａ
は、周方向に交互にＳ極とＮ極ととなる。そして、この
ロータ３の回転に伴ってステータコア１６に回転磁界が
発生し、ステータコイル１７に交流電流が誘起する。
【００３１】この作動において、ロータ３からの電機子
反作用によって生じるステータ４の磁気振動は、座付き
ナット２２ａによってフロントフレーム５の段差面５ａ
との間にステータコア１６を挟持しているスルーボルト
２２、およびこのスルーボルト２２に螺着されるナット
２３に伝達された後、このスルーボルト２２が装着され
る各フレーム５、６のサポート部５０、６０に伝わり、
このサポート部５０、６０よりフレーム全体へと伝達さ
れていく。
【００３２】この磁気振動伝達経路において、本実施例
では、サポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、
２７ａ、つまりサポート部５０、６０に最も近い窓リブ
２６ａ、２７ａのリブ幅ａを他の窓リブ２６ｂ、２７ｂ
のリブ幅ｂより大きくして剛性を高めたことにより、サ
ポート部５０、６０より伝達される磁気振動が、剛性強
化された窓リブ２６ａ、２７ａで吸収される。この結
果、サポート部５０、６０よりフレーム全体へ伝達され
る磁気振動が低減されるため、その磁気振動により発生
する磁気音を低減することができる。
【００３３】特に、サポート部５０、６０よりフレーム
全体へ伝達される磁気振動が低減することで、フレーム
５、６の共振が抑えられるため、図４の実線グラフで示
すように、低回転数域で発生する磁気音のピーク値を効
果的に抑えることができる。なお、図４のグラフは、回
転数に対する騒音レベルの大きさを示すもので、図４の
実線グラフは、サポート部５０、６０に隣接する窓リブ
２６ａ、２７ａが剛性強化された本実施例品による騒音
レベルを示し、破線グラフは、サポート部５０、６０に
隣接する窓リブ２６ａ、２７ａが剛性強化されていない
場合の騒音レベルを示す。
【００３４】また、本実施例では、すべての窓リブ２６
ａ、２６ｂおよび２７ａ、２７ｂのリブ幅を大きくする
ことなく、サポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６
ａ、２７ａのみリブ幅ａを大きくして剛性強化を図った
ものである。このため、過分の重量増加および外径の拡
大を伴うことがなく、磁気音を低減するためにフレーム
全体の肉厚を厚くする従来品と比較して、車両搭載性が
有利であるとともに、燃費の向上にも寄与する。
【００３５】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
５はサポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２
７ａの断面図。第１実施例では、サポート部５０、６０
に隣接する窓リブ２６ａ、２７ａのリブ幅ａを他の窓リ
ブ２６ｂ、２７ｂのリブ幅ｂより大きくすることで剛性
強化を図ったが、サポート部５０、６０に隣接する窓リ
ブ２６ａ、２７ａは、図９に示す他の窓リブ２６ｂ、２
７ｂに対して、図５に示すように、径方向（図５の上下
方向）の肉厚を厚くすることで剛性強化を図ることがで
きる。
【００３６】次に、本発明の第３実施例を説明する。図
６はサポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２
７ａの断面図。サポート部５０、６０に隣接する窓リブ
２６ａ、２７ａは、図９に示す他の窓リブ２６ｂ、２７
ｂに対して、図６に示すように、軸方向（図６の左右方
向）の肉厚を厚くすることで剛性強化を図ることができ
る。
【００３７】次に、本発明の第４実施例を説明する。図
７はサポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２
７ａの断面図。サポート部５０、６０に隣接する窓リブ
２６ａ、２７ａは、図９に示す他の窓リブ２６ｂ、２７
ｂに対して、図７に示すように、径方向から軸方向へ湾
曲する湾曲部２８の肉厚を厚くすることで剛性強化を図
ることができる。この場合、湾曲部２８の内周にステー
タコイル１７が配置されることから、湾曲部２８の内周
形状を変更することは困難である。従って、図７に示す
ように、湾曲部２８の外周形状の曲率半径を小さくする
ことで厚肉化した方が良い。
【００３８】次に、本発明の第５実施例を説明する。図
８はサポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２
７ａの断面図。サポート部５０、６０に隣接する窓リブ
２６ａ、２７ａは、図９に示す他の窓リブ２６ｂ、２７
ｂに対して、図８に示すように、リブ全体の肉厚を厚く
することで剛性強化を図ることができる。
【００３９】なお、上述の第２実施例〜第５実施例の場
合は、サポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、
２７ａのリブ幅ａを他の窓リブ２６ｂ、２７ｂのリブ幅
ｂと同じとしても良いが、第１実施例と同様に他の窓リ
ブ２６ｂ、２７ｂのリブ幅ｂより大きくすることで、窓
リブ２６ａ、２７ａの剛性を更に高めても良い。
【００４０】〔変形例〕上述の各実施例では、サポート
部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２７ａのみ他の
窓リブ２６ｂ、２７ｂに対して剛性が高くなるように設
けたが、周方向に隣合う窓リブ同士において、サポート
部５０、６０に近い窓リブの方が、サポート部５０、６
０から遠い窓リブより剛性が高くなるように設けても良
い。この場合でも、サポート部５０、６０に最も近い窓
リブ２６ａ、２７ａ（サポート部５０、６０に隣接する
窓リブ２６ａ、２７ａ）の剛性が最も高くなる。なお、
剛性を高める技術的手段としては、第１実施例〜第５実
施例に示す方法を採用することができる。
【００４１】また、第１実施例では、フロントフレーム
５とリヤフレーム６の両方で各サポート部５０、６０に
隣接する窓リブ２６ａ、２７ａの剛性強化を図ったが、
フロントフレーム５側のみ、あるいはリヤフレーム６側
のみサポート部５０、６０に隣接する窓リブ２６ａ、２
７ａの剛性強化を行なっても良い。さらに、第１実施例
では、サポート部５０、６０の両側に位置する窓リブ２
６ａ、２７ａの剛性強化を図ったが、サポート部５０、
６０の片側に位置する窓リブ２６ａ、２７ａのみを剛性
強化しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロントフレームの正面図である。
【図２】リヤフレームの正面図である。
【図３】交流発電機の半断面図である。
【図４】回転数と騒音レベルとの関係を示すグラフであ
る。
【図５】サポート部に隣接する窓リブの断面図である
（第２実施例）。
【図６】サポート部に隣接する窓リブの断面図である
（第３実施例）。
【図７】サポート部に隣接する窓リブの断面図である
（第４実施例）。
【図８】サポート部に隣接する窓リブの断面図である
（第５実施例）。
【図９】剛性強化されていない窓リブの断面図である。
【図１０】従来技術を説明するフロントフレームの正面
図である。
【図１１】従来技術を説明するリヤフレームの正面図で
ある。
【符号の説明】
１ 交流発電機（回転電機） ２ 回転軸 ３ ロータ（回転子） ４ ステータ（固定子） ５ フロントフレーム ６ リヤフレーム ２２ スルーボルト（締結部材） ２３ ナット（締結部材） ２６ 通気窓（フロントフレーム側） ２６ａ、２６ｂ 窓リブ ２７ 通気窓（リヤフレーム側） ２７ａ、２７ｂ 窓リブ ２８ 湾曲部 ５０ サポート部（フロントフレーム側） ６０ サポート部（リヤフレーム側）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02K 5/20 H02K 5/24

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）回転軸と一体に回転する回転子と、 ｂ）この回転子の外周に配される固定子と、 ｃ）内部に前記回転子を収容して前記回転軸を回転自在
    に保持するとともに、軸方向の締結力を受けて組み合わ
    されることにより、前記固定子を保持する一対のフレー
    ムと、 ｄ）この一対のフレームを軸方向に締結する締結部材と
    を備え、 前記フレームは、外周部に前記締結部材の締結力を受け
    るサポート部が設けられるとともに、前記サポート部よ
    り周方向に連続して多数の通気窓が開口されて、周方向
    に隣合う前記各通気窓の間を形成する窓リブを有し、前
    記サポート部と周方向に隣合う前記窓リブは、他の前記
    窓リブより剛性が高くなっていることを特徴とする回転
    電機。
  2. 【請求項２】 前記一対のフレームの少なくとも一方の
    フレーム側において、前記サポート部と周方向に隣合う
    前記窓リブの剛性が他の前記窓リブの剛性より高くなる
    ように設けられたことを特徴とする請求項１記載の回転
    電機。
  3. 【請求項３】 前記サポート部と周方向に隣合う前記窓
    リブは、他の前記窓リブより周方向のリブ幅を大きくす
    ることで剛性を高くしたことを特徴とする請求項１また
    は２記載の何れかの回転電機。
  4. 【請求項４】 前記サポート部と周方向に隣合う前記窓
    リブは、他の前記窓リブより軸方向の肉厚を厚くするこ
    とで剛性を高くしたことを特徴とする請求項１または２
    記載の何れかの回転電機。
  5. 【請求項５】 前記サポート部と周方向に隣合う前記窓
    リブは、他の前記窓リブより径方向の肉厚を厚くするこ
    とで剛性を高くしたことを特徴とする請求項１または２
    記載の回転電機。
  6. 【請求項６】 前記サポート部と周方向に隣合う前記窓
    リブは、他の前記窓リブより径方向から軸方向にかけて
    湾曲する湾曲部の肉厚を厚くすることで剛性を高くした
    ことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
  7. 【請求項７】 前記サポート部と周方向に隣合う前記窓
    リブは、他の前記窓リブより全体の肉厚を厚くすること
    で剛性を高くしたことを特徴とする請求項１または２記
    載の回転電機。
  8. 【請求項８】 周方向に隣合う前記窓リブ同士では、前
    記サポート部に近い前記窓リブの方が前記サポート部か
    ら遠い前記窓リブより剛性が高くなるように設けられた
    ことを特徴とする請求項１〜７記載の何れかの回転電
    機。
  9. 【請求項９】 前記サポート部と周方向に隣合う前記窓
    リブは、周方向において前記サポート部の両側に位置す
    る窓リブであることを特徴とする請求項１〜８記載の何
    れかの回転電機。
  10. 【請求項１０】 前記サポート部と周方向に隣合う前記
    窓リブは、周方向において前記サポート部の片側に位置
    する窓リブであることを特徴とする請求項１〜８記載の
    何れかの回転電機。
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