JPH09163700A - 交流発電機 - Google Patents

交流発電機

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JPH09163700A
JPH09163700A JP7320060A JP32006095A JPH09163700A JP H09163700 A JPH09163700 A JP H09163700A JP 7320060 A JP7320060 A JP 7320060A JP 32006095 A JP32006095 A JP 32006095A JP H09163700 A JPH09163700 A JP H09163700A
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JP
Japan
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iron core
rotor
core
permanent magnet
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JP7320060A
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Inventor
Katsumi Adachi
克己 足立
Kyoko Kurusu
恭子 来栖
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
    • H02K21/044—Rotor of the claw pole type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用交流発電機の耐久性に向上させると共
に、磁束の漏れを防ぎ、騒音も低減する。 【解決手段】 界磁鉄心爪に当接し、界磁巻線外周方向
に配置される鋼材製のリングを設け、このリングにモー
ルド成形される樹脂永久磁石を界磁鉄心爪の間に当接す
るように配置する。

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、車両等に搭載さ
れる交流発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、交流発電機において回転子の界
磁鉄心爪間に、永久磁石を設け、磁束の漏れを防ぐこと
が、例えば、特開昭５４−１１６６１０号公報に開示さ
れるように知られている。
【０００３】また、回転子の回転時の遠心力による磁石
の脱出を防ぐために、磁石から周方向に鍔部を張出した
り、磁石を略円環状とすることが、例えば、特開昭６１
−８５０４５号公報、特開平４−４９８３６号公報に示
されている。
【０００４】更に、界磁鉄心爪による風切音の発生を防
ぐために、非磁性リングを界磁鉄心爪の外周径と同じ高
さになるように設けることが、例えば、特開平３−２６
５４５０号公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の車両用交流発電機においては、固定子鉄
心と界磁鉄心との間の、固定子鉄心歯部と界磁鉄心爪部
の微小ギャップ間で、回転子の回転数に比例した周波数
によって変動する磁気吸引力が発生しており、この磁気
吸引力の変動周波数により構成部品が共振することで電
磁音と呼ばれる騒音が発生していた。この電磁音は、そ
れぞれの構成部品の固有振動モード（固有振動数）の違
いから、低速時での主に固定子の共振による低速電磁
音、高速時での主に界磁鉄心爪の共振による高速電磁音
に分けられるものであり、特に、回転子の高速回転時に
おける、高速電磁音が問題となっていた。
【０００６】また、界磁鉄心爪の間に設けられる永久磁
石と界磁鉄心爪との間に隙間ができると、永久磁石が移
動して、回転中に界磁鉄心爪に衝突して破損することが
あった。
【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、低騒音でかつ効率のよい交流発電
機を得ることを目的とする。
【０００８】また、組み立てが簡単で且つ永久磁石の固
定が確実な交流発電機を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る交流発電
機は、界磁鉄心及び界磁巻線が設けられた回転子と、こ
の回転子に対向して配置される固定子と、界磁鉄心に設
けられた複数の界磁鉄心爪とを有し、外部からの駆動力
により回転子が回転する交流発電機であって、界磁鉄心
爪を当接保持するように配置された金属製のリング部
と、このリング部に固定され界磁鉄心爪間に配置される
樹脂永久磁石部とを備えたものである。
【００１０】また、界磁鉄心及び界磁巻線が設けられた
回転子と、この回転子に対向して配置される固定子と、
界磁鉄心に設けられた複数の界磁鉄心爪とを有し、外部
からの駆動力により回転子が回転する交流発電機であっ
て、界磁鉄心爪間に配置される永久磁石を保持する保持
部材と、この保持部材もしくは永久磁石の界磁鉄心爪と
の当接面に設けられた凹凸部とを備えたものである。
【００１１】また、界磁鉄心及び界磁巻線が設けられた
回転子と、この回転子に対向して配置される固定子と、
界磁鉄心に設けられた複数の界磁鉄心爪とを有し、外部
からの駆動力により回転子が回転する交流発電機であっ
て、界磁鉄心爪間に配置される樹脂永久磁石部を備え、
この樹脂永久磁石部の界磁鉄心爪との当接面に凹凸部を
設けたものである。
【００１２】また、リング部の固有振動数は少なくとも
界磁鉄心爪の固有振動数以上であるものである。
【００１３】また、リング部の熱膨張率は少なくとも界
磁鉄心爪の熱膨張率以上であるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 発明の実施の形態１．図１は、この実施の形態１におけ
る車両用交流発電機を示す断面図、図２は回転子を示す
断面図、図３は回転子を示す斜視図、図４は回転子の界
磁鉄心爪と保持部材とを示す部分断面図、図５は保持部
材を示す斜視図、図６は、固定子を示す斜視図である。
【００１５】これらの図において、１は回転子で、１１
は図示しない車両の内燃機関から駆動力が図示しないベ
ルトを介して伝達され、駆動される回転軸、１２は回転
軸１１に嵌着される鋼鉄製の一対のランデル型の界磁鉄
心である。この界磁鉄心１２からは界磁鉄心爪１２ａが
突設され、その後ほぼ直角に曲げられることにより図３
に示すような形状を持つこととなる。１３は界磁巻線、
１４は巻線枠で、一対の界磁鉄心１２がこの界磁巻線１
３及び巻線枠１４をはさんで、また、界磁鉄心爪１２ａ
をかみあわせるごとく対向して配置される。
【００１６】また、界磁鉄心１２の両側面には、溶接等
により冷却ファン１５が固着されている。２は固定子
で、図６に示すように固定子鉄心２１と固定子巻線２２
とを有し、固定子鉄心２１の表面には固定子鉄心歯部２
１ａが設けられている。また、回転子１との間に微小ギ
ャップを有するように対向している。３はフロントブラ
ケット、４はリヤブラケットで、軸受け３１、４１を介
して回転子１を回転自在に支承するとともに、フロント
ブラケット３とリヤブラケット４との間に固定子２を挟
恃している。
【００１７】２５は、かみ合わさった界磁鉄心爪１２ａ
の間及び界磁鉄心爪１２ａの界磁巻線１３方向に設けら
れる保持部材で、界磁巻線１３と界磁鉄心爪１２ａの間
に位置して保持部材２５の基材となる鋼鉄製で且つ環状
のリング部２５ａと、永久磁石粉末を含有する樹脂液を
固化して成形される樹脂永久磁石により形成された樹脂
永久磁石部２５ｂから成っている。この樹脂永久磁石部
２５ｂはリング部２５ａを巻くようにモールディング
（モールド成形）により成形され、また、図３に示すよ
うに一対の界磁鉄心１２が組み合わされた際に各界磁鉄
心爪１２ａの間を埋めるように配置されている。
【００１８】また、図４に示されるように、界磁鉄心爪
１２ａの側面１２ｂと当接する樹脂永久磁石部２５ｂの
面２５ｄには、モールド成形時に複数の溝が成形される
ことにより、凹凸部２５ｃが構成されている。この凹凸
部２５ｃは、組み立て時に、界磁鉄心爪１２ａの側面１
２ｂに当接することにより界磁鉄心爪１２ａの寸法誤差
や組み立てのばらつきを吸収し、界磁鉄心爪１２ａの側
面１２ｂと樹脂永久磁石部２５ｂとの間に隙間が空いて
しまうことを防止するものである。また、組み立て後
は、樹脂永久磁石部２５ｂの凹凸部２５ｃが界磁鉄心爪
１２ａにより両側から圧接されて固定が確実になるもの
である。
【００１９】また、界磁鉄心爪１２ａの間の隙間に樹脂
永久磁石２５ｂが設けられることにより、回転子１の回
転時に生じる界磁鉄心爪１２ａによる風切り音も減少す
ることとなる。
【００２０】ここで、凹凸部２５ｃは図４及び図５に示
されるように回転軸１１の軸方向と平行な方向に凹溝を
形成するように設けられているが、その他、回転軸１１
と直交する方向に凹溝を形成するように設けてもよく、
また、ランダムに凹溝が形成されるように設けてもかま
わない。さらに、略半球状の凸部を複数設けたような形
状としてもよい。
【００２１】また、リング部２５ａは界磁鉄心爪１２ａ
の内側に当接して、界磁鉄心爪１２ａを保持するように
設けられているものである。ここで、界磁鉄心爪１２ａ
は界磁鉄心１２本体から突設され、且つ曲げられている
ものであり、この形状により界磁鉄心爪１２ａの固有振
動数は界磁鉄心１２本体の固有振動数より低くなり、磁
気吸引力の変動周波数に共振してしまうものである。こ
のことを防止するために、リング部２５ａは、界磁鉄心
爪１２ａを保持して界磁鉄心爪１２ａ自体の剛性を向上
させることにより、界磁鉄心爪１２ａの固有振動数を変
化させて、交流発電機の使用時に発生する磁気吸引力の
変動周波数に界磁鉄心爪１２ａが共振しないようにする
ものである。
【００２２】ここでは、リング部２５ａにより保持され
ることにより界磁鉄心爪１２ａの固有振動数は高くなる
ために、通常使用する範囲の磁気吸引力の変動周波数に
は共振しないようにする。このように、リング部２５ａ
を設けることにより、界磁鉄心爪１２ａが共振しないよ
うにすることによって、界磁鉄心爪１２ａから発生する
騒音を防止することができる。また、上述したように、
リング部２５ａが界磁鉄心爪１２ａを当接して保持する
ことにより、界磁鉄心爪１２ａの固有振動数を上げてい
るが、リング部２５ａが界磁鉄心爪１２ａ以上の剛性を
持ったり、界磁鉄心爪１２ａ以上の固有振動数を持つこ
とにより、界磁鉄心爪１２ａの固有振動数をより確実に
上げることができ、よって、より確実に騒音を防止する
こともできるものである。
【００２３】また、リング部２５ａの剛性を上げると共
に、例えばその形状を帯状にすることにより、リング部
２５ａと界磁鉄心爪１２ａとの当接面の面積を増やし
て、界磁鉄心爪１２ａをより共振しにくくすることが可
能である。また、ここでは、リング部２５ａ及び界磁鉄
心爪１２ａが鋼鉄製であるが、リング部２５ａの熱膨張
率が界磁鉄心１２ａの熱膨張率より大きくなるように材
質を選択することにより、交流発電機の動作時に熱が発
生し、それぞれが熱膨張を起こした際に、リング部２５
ａは界磁鉄心爪１２ａを更に押圧することとなり、固定
をより確実にするとと共に、界磁鉄心爪１２ａの固有振
動数を上げることとなる。
【００２４】また、リング部２５ａは環状のような簡単
な形状とすることができるものであるので、その製造が
容易となるものである。そして、このリング部２５ａを
成形した後に、このリング部２５ａの一部を囲むように
樹脂永久磁石部２５ｂをモールド成形すればよいもので
あるので、複雑な形状をもつ樹脂永久磁石部２５ｂ及び
その凹凸部２５ｃも簡単に形成することができるもので
ある。
【００２５】次に、動作について説明する。上述したよ
うな車両用交流発電機は、図示しないバッテリから界磁
巻線１３に電流を供給して界磁巻線１３により磁界を発
生させ、また、図示しないベルトを介して伝達される駆
動力により回転子１が回転することにより、回転子１周
辺に回転磁界が発生し、この回転子１と微小ギャップを
介した配置されている固定子鉄心２１の固定子巻線２２
にこの回転磁界により電流を発生させている。このと
き、界磁巻線１３に電流が流れると、それぞれの界磁鉄
心爪１２ａにはＮ極もしくはＳ極の磁性があらわれるこ
とにより、Ｎ極の界磁鉄心爪１２ａとＳ極の界磁鉄心爪
１２ａの間に磁束が生じるが、この磁束の中の内の漏洩
磁束を防ぐ方向に樹脂永久磁石部２５ｂを着磁しておく
ことにより、樹脂永久磁石部２５ｂを通過する漏洩磁束
が減少し、固定子巻線２２と鎖交する界磁磁束が増加し
て、発電の効率が向上する。
【００２６】次に、回転子１の組み立てについて説明す
る。まず、一対の界磁鉄心１２の内の一方に保持部材２
５が当接するように設置される。このとき、界磁巻線１
３及び巻線枠１４も設置される。次に、一対の界磁鉄心
１２の内の他方が保持部材２５を挟持するように、ま
た、界磁鉄心爪１２ａが交互に噛み合うように設置さ
れ、固定される。このとき、樹脂永久磁石部２５ｂの側
面２５ｄに界磁鉄心爪１２ａの側面１２ｂが当接するの
で、樹脂永久磁石部２５ｂの側面２５ｄの凹凸部２５ｃ
の凸部分が界磁鉄心爪１２ａの側面１２ｂにより圧接さ
れてある程度変位することにより、それぞれの部品の寸
法誤差を解消するものである。
【００２７】この実施の形態１は以上のように構成され
ているので、かみ合わさった界磁鉄心爪１２ａの隣り合
う側面１２ｂ間に、樹脂永久磁石部２５ｂを配置し、回
転子１を円筒形状に近づけることで、回転に伴う風切り
音を低減することができるものである。また、樹脂永久
磁石部２５ｂが界磁鉄心爪１２ａからの磁束の漏れを防
ぐものである。
【００２８】また、保持部材２５は取り付け、固定、製
造等の容易さから、図５に示されるように帯状に、すな
わち断面が長方形もしくは楕円形状になるように構成さ
れているが、界磁鉄心爪１２ａを内側から保持すること
ができる構造であれば、その他の形状でもよく、さら
に、樹脂永久磁石部２５ｂがモールドされる部分はモー
ルドした後に固定が確実になるように凹凸を設けること
としてもよい。
【００２９】また、樹脂永久磁石部２５ｂが樹脂で構成
されており、また、界磁鉄心爪１２ａに一体化されてい
るわけではないので、寸法誤差を吸収することができる
と共に、鋼鉄製のリング部２５ａと一体化されているの
で、たとえ約１８０００回転／分にもなる車両用発電機
の回転子１の回転に伴う遠心力を受けても破損すること
はない。
【００３０】また、実施の形態１では、漏洩磁束を減少
させるために界磁鉄心爪に樹脂永久磁石を当接させてい
たが、固形の永久磁石の周りを樹脂等で覆い、この樹脂
に凹凸部を設けることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における車両用交流発
電機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回転子を示す
断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における回転子を示す
斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１における保持部材及び
界磁鉄心爪を示す部分断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における保持部材を示
す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１における固定子を示す
斜視図である。
【符号の説明】
１：回転子、２：固定子、１２：界磁鉄心、１２ａ：界
磁鉄心爪、２５：保持部材、２５ａ：リング部、２５
ｂ：樹脂永久磁石部、２５ｃ：凹凸部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 界磁鉄心及び界磁巻線が設けられた回転
    子と、この回転子に対向して配置される固定子と、上記
    界磁鉄心に設けられた複数の界磁鉄心爪とを有し、外部
    からの駆動力により上記回転子が回転する交流発電機で
    あって、上記界磁鉄心爪を当接保持するように配置され
    た金属製のリング部と、このリング部に固定され上記界
    磁鉄心爪間に配置される樹脂永久磁石部とを備えた交流
    発電機。
  2. 【請求項２】 界磁鉄心及び界磁巻線が設けられた回転
    子と、この回転子に対向して配置される固定子と、上記
    界磁鉄心に設けられた複数の界磁鉄心爪とを有し、外部
    からの駆動力により上記回転子が回転する交流発電機で
    あって、上記界磁鉄心爪間に配置される永久磁石を保持
    する保持部材を備え、上記保持部材もしくは上記永久磁
    石の上記界磁鉄心爪との当接面に凹凸部を設けたことを
    特徴とする交流発電機。
  3. 【請求項３】 界磁鉄心及び界磁巻線が設けられた回転
    子と、この回転子に対向して配置される固定子と、上記
    界磁鉄心に設けられた複数の界磁鉄心爪とを有し、外部
    からの駆動力により上記回転子が回転する交流発電機で
    あって、上記界磁鉄心爪間に配置される樹脂永久磁石部
    を備え、この樹脂永久磁石部の界磁鉄心爪との当接面に
    凹凸部を設けたことを特徴とする交流発電機。
  4. 【請求項４】 リング部の固有振動数は少なくとも界磁
    鉄心爪の固有振動数以上であることを特徴とする請求項
    １記載の交流発電機。
  5. 【請求項５】 リング部の熱膨張率は少なくとも界磁鉄
    心爪の熱膨張率以上であることを特徴とする請求項１記
    載の交流発電機。
JP7320060A 1995-12-08 1995-12-08 交流発電機 Pending JPH09163700A (ja)

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JP7320060A JPH09163700A (ja) 1995-12-08 1995-12-08 交流発電機
GB9611722A GB2308017B (en) 1995-12-08 1996-06-05 Alternating current generator
US08/659,240 US5828155A (en) 1995-12-08 1996-06-05 Alternating current generator

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JP (1) JPH09163700A (ja)
GB (1) GB2308017B (ja)

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