JP3362229B2 - 自動車用三相交流発電機 - Google Patents

自動車用三相交流発電機

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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/243—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type
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    • H02K19/16—Synchronous generators
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用三相交流発電
機に関し、より詳しくは、固定子内に回転可能に装着さ
れ、互いに対向して配置した２個の実質的に同一形状の
磁極輪で構成された回転子を有する三相交流発電機に関
する。
【０００２】
【従来の技術】上記型式の三相交流発電機では、通常、
２個の磁極輪は、それぞれ回転軸にほぼ平行に突出し
て、爪状をなす歯列を備える円板状に形成されている。
１つの磁極輪の歯列は、他方の磁極輪の歯列に対して円
周方向に偏位させてあり、２つの磁極輪の歯列を、互い
に他方の間に挿入してある。
【０００３】回転子の捲線に、直流を供給すると、一方
の磁極輪の歯列が南磁極を構成し、他方の磁極輪の歯列
が北磁極を構成する。回転子が回転して、歯列が固定子
の磁極を通過すると、固定子の捲線に交流電流が誘導さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の交流発電機を
運転する場合に、最良の機能を確保するためには、発電
機全体をある制限温度以下に保つように冷却することが
必要である。この種の交流発電機を冷却するためには、
通常、固定子及び回転子を収容したケーシングの外側
で、回転子の一端に固着したフアンを用いるのが一般的
である。
【０００５】冷却効果を改善し、この種の交流発電機の
出力を増加させるためには、フアンを磁極輪の円板に固
着して、ケーシング自体の内部に配置し、その冷却用羽
根を固定子の捲線に対向させて、充分な熱量を放射させ
ることが行われている。このようにすると、冷却度は改
善されて、交流発電機からの電気出力を増加させること
ができるが、ケーシング内の空気の乱流により、大きい
騒音が発生するという問題がある。
【０００６】音響学上の研究、及びこの騒音の検討の結
果によると、特に、フアンの円板に近接する部分、すな
わち、固定子の捲線と対向する磁極輪の外周に近接した
部分における空気の乱流の動きにより、騒音が発生す
る。
【０００７】現在、この種の交流発電機の運転速度は、
たとえば１８００ないし２０００回転／毎分に増加させ
ることが要求されるために、上記の騒音は、さらに大き
くなっている。
【０００８】この騒音を減少させるために、フアンの形
状を変更して、たとえば、羽根を円周方向に非対称に配
置するといった手段が考えられている。しかし、このよ
うにすると、騒音レベルを低下させることはできるもの
の、交流発電機の無音運転を図る手段としては、不充分
である。
【０００９】本発明は、これらの問題を解決した三相交
流発電機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、次のとおりに構成されている。
【００１１】本発明は、積層した金属薄板と固定子捲線
とで構成した固定子組立体と、対向配置した２個の爪型
磁極輪で構成した回転子組立体とを備え、各磁極輪は、
回転子軸線におおむね垂直であり、外周縁に形成され、
前記回転子軸線とおおむね平行に延びる磁極歯に冷却ひ
れが取り付けられた円板を備え、一方の磁極輪の磁極歯
を、他方の磁極輪の磁極歯に対して円周方向に偏位させ
てあり、各磁極歯を、少なくとも、回転子軸線と平行に
延びる１つの円筒状の外面と、傾斜面で外面と接合され
た、円板の後面である背面と、自由端である端末面と、
磁極歯の対称軸と平行で、円板の厚さ方向に延びる第１
の側面と、円板を越えて延び、端末面により接合され、
かつ、面取り部により外面に接合された第２の側面によ
り区切るようにした自動車用三相交流発電機において、
各磁極歯は、背面から第２の側面の一方の周辺に延び、
外面により区切られた１つの騒音防止用面取り部と、傾
斜面と、背面と、第１の側面の一方と、面取り部の一方
とを少なくとも有し、前記騒音防止用面取り部の傾斜度
を、各磁極歯を構成する前記面の傾斜度と異なる角度で
傾斜させ、各前記磁極歯は、対称軸に対して同一形状の
２つの騒音防止用面取り部を有していることを特徴とす
る、自動車用三相交流発電機である。
【００１２】各歯(52)に、２個の騒音防止用面取り部(6
6)を、対称軸(Ｘ−Ｘ)に対し同一形状として設けること
が望ましい。
【００１３】騒音防止用面取り部(66)の少なくとも１つ
は、実施的に平面状であってもよい。
【００１４】騒音防止用面取り部(66)の少なくとも１つ
を、実質的に球面状にしてあってもよい。
【００１５】騒音防止用面取り部(66)を、歯の円板(50)
の背面(62)からの距離が(Ｄ)である点(68)で、その歯(5
2)の側面(56)(58)と交差させ、当該交差点(68)が、固定
子の積層コア(10)の一方の端末面(72)に接近する位置と
なるように、距離(Ｄ)を設定することが望ましい。
【００１６】交差点(68)と固定子のコア(10)の端末面(7
2)との距離(ｄ)が、２mm以下であるであることが望まし
い。
【００１７】交差点(68)と端末面(72)との距離(ｄ)は、
０.５mmとすることが望ましい。
【００１８】騒音防止用面取り部(66)を、その歯(52)の
傾斜面(64)と縁(70)で交差させ、交差縁(70)が、直径方
向に対向する２個の歯(52)の中心軸線となす角度(Ａ)
が、４０°から５０°の範囲とすることが望ましい。
【００１９】角度(Ａ)を４５°とすることが望ましい。
【００２０】
【作用】磁極輪(21)(22)の各歯(52)に、騒音防止用面取
り部(66)を、固定子のコア(10)の端末面(72)に接近した
位置から、コア(10)の外側に向けて、軸線方向及び円周
方向にそれぞれ傾斜させて形成することにより、磁極輪
(21)(22)を高速で回転させたときの空気力学的特性を改
善して、高いレベルの騒音の発生が抑制される。
【００２１】
【実施例】図１は、本発明の回転子を有する自動車用交
流発電機の構成を示す軸線方向の断面図である。この交
流発電機は、金属薄板を積層し、固定子捲線(11)を収容
する複数個の溝を設けた固定子コア(10)を有する固定子
組立体を備えている。固定子組立体は、ボルト(14)で互
いに結合された２個の端末板(12)と(13)との間に保持さ
れている。
【００２２】各端末板(12)(13)には、それぞれボールベ
アリング(17)(18)で構成した軸受(15)(16)を取付けてあ
る。自動車のエンジンにより、プリー(20)を介して駆動
される軸(19)は、これらの軸受(15)及び(16)内で回転す
る。
【００２３】軸(19)には、２個の爪型の磁極輪(21)及び
(22)からなる回転子組立体を装着してあり、磁極輪(21)
(22)の間に、誘導捲線を有する中心回転子コア（図示省
略）を保持してある。回転子組立体は、たとえば軸(19)
に形成したスプライン（図示省略）により、管軸(19)と
ともに回転するように嵌設されている。
【００２４】誘導回転子捲線の末端は、軸(19)に形成し
た段差部(34)に固着した中空のコネクタ(26)(27)に接続
器に接続してある。コネクタ(26)及び(27)は、２個のブ
ラシ(30)(31)によりそれぞれ係合してある２個のスリッ
プリング(28)(29)に、軸(19)を介して、それぞれ接続し
てある。これらのブラシは、ブラシホルダー組立体(32)
に取付けられている。
【００２５】各磁極輪(21)及び(22)には、対応する軸受
(15)又は(16)に向く側の面に、それぞれ冷却ひれ(35)(3
6)を固着してある。
【００２６】２個の磁極輪(21)(22)は互いに同一形状で
あるので、本明細書では、磁極輪の各部分を、図２に示
す磁極輪(21)に付したものと同一の符号を用いて説明す
る。
【００２７】各磁極輪(21)(22)は、回転軸(19)の軸線と
直交する平らな円板(50)を備えている。円板(50)の中心
部には、回転軸(19)を嵌挿する同心の透孔(51)を形成し
てある。
【００２８】円板(50)の外周縁に、６個の磁極歯(52)を
一体的に構成してある。歯(52)は、等間隔に配置され、
他方の磁極輪に向かって内向きに、かつ回転軸線とほぼ
平行を向いている。
【００２９】磁極輪(21)の歯(52)は、磁極輪(22)の歯(5
2)に対して、円周方向に３０°偏位しており、各磁極輪
の歯が互いに相手側の歯の間に挿入されて、図１に示す
ように、開放された環状の磁極冠を形成している。２組
の磁極歯(52)の極性は、互いに逆極性としてあり、交流
発電機の固定子の溝に対して逆極性を示す、連続した磁
極開口を構成している。
【００３０】図２から図５の各図、特に図２及び図５に
示すように、各磁極歯は、固定子の方向から見て、台形
に形成されている。各歯の広幅の基部は、磁極輪の円板
(50)に接合されている。より詳しく説明すると、各歯(5
2)は、円筒状の外面(54)と、符号(57)及び(59)で示す各
面取り部を介して、外面(54)に接合した２個の側面(56)
及び(58)で形成されている。
【００３１】円板(50)に垂直な方向では、側面(56)及び
(58)は、歯(52)の対称軸Ｘ−Ｘと平行をなしている。円
板(50)を越える部分で、側面(56)及び(58)は、軸線Ｘ−
Ｘに対称に収斂するように傾斜し、軸線Ｘ−Ｘと直交す
る歯(52)の端部を形成する端末面(60)を介して結合して
ある。外面(52)は、円板(50)の背面(62)に傾斜面(64)を
介して接合してある。
【００３２】各歯(52)は、騒音防止用として作用する、
少なくとも１個の面取り部(66)を有している。この面取
り部は、一方では外面(54)と側面(56)又は(58)とに隣接
し、他方では面(64)と(62)とに隣接している。騒音防止
面取り部(66)は、それと隣接するそれぞれの面の傾斜度
と異なる角度で傾斜している。
【００３３】図示の好ましい実施例では、各歯(52)に、
２個の同型の騒音防止面取り部を、軸線Ｘ−Ｘに関して
対称に形成してある。面取り部(66)は、磁極輪の構成手
法に応じて、平面状であってもよく、あるいは球面状で
あってもよい。
【００３４】図示の好ましい実施例では、騒音防止面取
り部(66)は、円板(50)の背面(62)から、円板(50)の厚さ
「Ｄ」を越えて、図１に示すように、その側面(56)又は(5
8)との交差点(68)(図５参照)が、固定子コア(10)の端末
面(72)、すなわち円形をなす端末面に整合する位置まで
延びている。
【００３５】交差点(68)と固定子コア(10)の端末面との
距離を「ｄ」とすると、距離ｄの最大値は２ｍｍである。
距離ｄは、０.５ｍｍに等しいことが望ましい。
【００３６】騒音防止面取り部は、傾斜面(64)と縁(70)
に沿って交差する。直径方向の軸線Ｙ−Ｙ(図３参照)
は、磁極輪の対向する２個の歯(52)の中心を通り、交差
縁(70)は、この直径方向の面Ｙ−Ｙと、図３に示す角度
Ａをなしている。角度Ａの大きさは、４０°から５０°
の範囲であり、好ましくは４５°である。
【００３７】上述した交流発電機を運転する際に発生す
る騒音は、交流発電機の速度とも、その発生出力とも無
関係に、従来型の同等サイズの交流発電機よりも、きわ
めて少ない。
【００３８】各歯(52)の騒音防止面取り部の物理的位
置、及びそれらの寸法特性によって、磁極輪(21)及び(2
2)は、周知の磁極輪と実質的に同等な機械的剛性を保持
し、かつまた、それらの磁性作用は、なんらの影響も受
けない。
【００３９】本発明は、上述実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、当業
者が実施し得る各種の変形を含むものである。特に、磁
極輪(21)及び(22)は、互いに同一形状でなくてもよく、
たとえば、歯(52)の個数を図示のものと異ならせてあっ
てもよい。
【００４０】１個の歯(52)に２個の騒音防止面取り部を
設けた場合、それらが互いに同一形状である必要はな
く、すなわち、軸線Ｘ−Ｘに対して非対称にしてあって
もよい。
【００４１】距離ｄ及び角度Ａの大きさは、１つの歯(5
2)における２個の騒音防止面取り部(66)のそれぞれごと
に、異ならせてあってもよい。
【００４２】
【発明の効果】(ａ) 磁極輪(21)(22)の各歯(52)の基部
に、軸線方向及び円周方向の両方に傾斜する騒音防止用
面取り部(66)を形成してあるため、磁極輪(21)(22)が高
速度で回転するときの、空気力学的特性が改善され、高
いレベルの騒音の発生を抑制することができる。
【００４３】(ｂ) 磁極輪(21)(22)及び歯(52)の機械的
強度及び磁性特性を劣化させることなく、したがって交
流発電機の機能を維持しつつ、騒音を減少させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車用三相交流発電機の軸線方向の
断面図である。
【図２】交流発電機の回転子の１個の磁極輪を示す拡大
斜視図である。
【図３】本発明の磁極輪を、図１の矢印Ｆ方向から見た
端面図である。
【図４】図３の線IV−IVにおける磁極輪の断面図であ
る。
【図５】磁極輪の歯の１つを示す拡大図である。
【符号の説明】
(10)固定子コア (11)固定子捲線 (15)(16)軸受 (17)(18)ボールベアリ
ング (19)軸 (20)プリー (21)(22)磁極輪 (26)(27)コネクタ (28)(29)スリップリング (30)(31)ブラシ (32)ブラシ組立体 (35)(36)冷却ひれ (50)円板 (52)歯(磁極歯) (54)外面 (56)(58)側面 (57)(59)面取り部 (60)端末面 (62)背面 (64)傾斜面 (66)騒音防止用面取り部 (72)コア端末面
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−6058（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−95470（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−102984（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭39−13665（ＪＰ，Ｂ１) 仏国特許発明2256572（ＦＲ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/24,19/22

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 積層した金属薄板(10)と固定子捲線(11)
    とで構成した固定子組立体と、対向配置した２個の爪型
    磁極輪(21)(22)で構成した回転子組立体とを備え、各磁
    極輪(21)(22)は、回転子軸線におおむね垂直であり、外
    周縁に形成され、前記回転子軸線とおおむね平行に延び
    る磁極歯(52)に冷却ひれ(35)(36)が取り付けられた円板
    (50)を備え、一方の磁極輪(21)の磁極歯(52)を、他方の
    磁極輪(22)の磁極歯(52)に対して円周方向に偏位させて
    あり、各磁極歯(52)を、少なくとも、回転子軸線と平行
    に延びる１つの円筒状の外面(54)と、傾斜面(64)で外面
    (54)と接合された、円板(50)の後面である背面(62)と、
    自由端である端末面(60)と、磁極歯(52)の対称軸（Ｘ−
    Ｘ）と平行で、円板(50)の厚さ方向に延びる第１の側面
    (156)(158)と、円板(50)を越えて延び、端末面(60)によ
    り接合され、かつ、面取り部(57)(59)により外面(54)に
    接合された第２の側面(56)(58)により区切るようにした
    自動車用三相交流発電機において、 各磁極歯(52)は、背面(62)から第２の側面(56)(58)の一
    方の周辺に延び、外面(54)により区切られた１つの騒音
    防止用面取り部(66)と、傾斜面(64)と、背面(62)と、第
    １の側面(156)(158)の一方と、面取り部(57)(59)の一方
    とを少なくとも有し、前記騒音防止用面取り部(66)の傾
    斜度を、各磁極歯(52)を構成する前記面(54)(56)(58)(6
    0)(62)(64)(156)(158)の傾斜度と異なる角度で傾斜さ
    せ、各前記磁極歯(52)は、対称軸（Ｘ−Ｘ）に対して同
    一形状の２つの騒音防止用面取り部(66)を有しているこ
    とを特徴とする、自動車用三相交流発電機。
  2. 【請求項２】 騒音防止用面取り部(66)は、おおむね平
    面である請求項１に記載の自動車用三相交流発電機。
  3. 【請求項３】 騒音防止用面取り部(66)は、おおむね球
    面である請求項１に記載の自動車用三相交流発電機。
  4. 【請求項４】 騒音防止用面取り部(66)は、第２の側面
    (56)(58)と交差点(68)を形成している請求項１に記載の
    自動車用三相交流発電機。
  5. 【請求項５】 交差点(68)は、固定子の金属薄板のコア
    端末面(72)とおおむね軸方向に整列して位置している請
    求項４に記載の自動車用三相交流発電機。
  6. 【請求項６】 交差点(68)と固定子の金属薄板(10)のコ
    ア端末面(72)との最 大の距離（Ｄ）は、2mmである請求
    項５に記載の自動車用三相交流発電機。
  7. 【請求項７】 距離（Ｄ）は、0.5mmである請求項６に
    記載の自動車用三相交流発電機。
  8. 【請求項８】 騒音防止用面取り部(66)は、傾斜面(64)
    とともに交差縁(70)を形成し、前記交差縁(70)と、対向
    する２つの磁極歯(52)の中心を通る直径方向の軸線（Ｙ
    −Ｙ）とがなす角度（Ａ）は、４０°から５０°の範囲
    である請求項１に記載の自動車用三相交流発電機。
  9. 【請求項９】 角度（Ａ）は、４５°である請求項８に
    記載の自動車用三相交流発電機。
JP15123092A 1991-05-21 1992-05-20 自動車用三相交流発電機 Expired - Fee Related JP3362229B2 (ja)

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