JPS62213540A - 交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、界磁用永久磁石がロータに設けられた交流の
発電機に係り、ロータがエンジンで駆動される車両等の
交流発電機に関する。

（発明の背景） 特開昭５８−４６８６０等で示されるようにロータが円
板状とされた薄形の交流発電機は車載エンジンで駆動さ
れる車両用として極めて好適であり、その場合には交流
の発電出力がレギュレータで直流に変換され、その直流
出力がチョッパされる。

しかしながらロータのステータ対向面にロータ回転軸を
周回して配置された各永久磁石の磁束が一定であるので
、エンジンの低速回転域でも充分な発電出力を取り出し
可能とすると、エンジンが高速回転される際には発電電
圧が極めて高くなり、従って巻線間の絶縁耐圧、チョッ
パ素子の耐圧が高くなって製造コストが上昇し、さらに
構造が複雑化するという問題が生じていた。

（発明の目的） 本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、ロータが低速回転のときでも充分な発電出
力を得ることができ、かつ高速回転されるときには出力
電圧を抑制することができる発電機を提供することに必
る。

（発明の構成） 上記目的を達成するために本発明は、円板状ロータのス
テータ対面面にロータ回転軸を周回して複数の永久磁石
が配置された交流発電機において、ロータは、 各永久磁石をロータ径方向へ案内する複数のガイド溝が
形成された、 ことを特徴とする。

（実施例の説明） 以下図面に基づいて本発明に係る交流発電機を車両用発
電機に適用した好適な実施例を説明する。

第１図には本発明に係る発電機の好適な第１実施例が断
面で示されており、シャフト１０はプーリ１１を介して
車載エンジンにより駆動されている。

そしてシャフト１０には円板状のロータ１２が取り付け
られており、そのロータ１２の両面にはステータ１４の
コイルが所定の間隙を介して各々対向されている。

それらコイル１６は鉄心１８に各々取り付けられており
、これら鉄心１８は２分割されたケーシング２０の内壁
に各々固定されている。

ざらにケーシング２０には前記シャフト１０がボールベ
アリング２２により回転自在に支持されており、またロ
ータ１２の軸方向位置を規制するためにスペーサ２４，
２６がケーシング２０内に挿入されている。

ここで第２図から理解されるようにロータ１２にはＳ極
とＮ極の永久磁石２８がその回転軸を周回して所定間隔
で交互に配置されている。

そしてそれら永久磁石２８は磁石保持口３０内で保持さ
れている。

第３図にはその部分の構成が示されており、永久磁石２
８のロータ径方向両側には板状のガイド子３２が各々形
成されている。

また磁石保持口３０の両側内壁にはガイド溝３４が各々
形成されており、永久磁石２８のガイド子３０はそれら
ガイド溝３４に挿入されている。

従って永久磁石２８はロータ１２の径方向へ案内されて
いる。

なお本実施例ではロータ１２がロータ板３６ａ。

３６ｂに２分割されており、ロータ板３６ｂに形成され
た磁石保持口３０の縁部に段差が設けられることにより
ガイド溝３４が形成されている。

以上のようにロータ径方向へガイド溝３４により移動可
能に磁石保持口３０内で各永久磁石２８が保持されてい
るので、ロータ１２がエンジンにより回転されると、第
４図に示されるように三相波巻とされた固定子１４のコ
イル１６で発電電圧が発生し、外部に取り出される。

そしてロータ回転速度が１３０ＯｒＤｍに達するまでは
、各永久磁石２８はその遠心力にも拘らずステータ１４
に第１図の位置に吸引保持されるので、本発電機の出力
電圧はロータ回転速度の上昇とともに第５図の特性１０
０に従い直線的に増加する。

そしてロータ回転速度が１３００ｒｌ）ｍ以上となると
、各永久磁石２８はステータ１４の吸引力に抗してその
遠心力で外径方向ヘロータ回転速度の上昇とともに徐々
に移動する。

このためロータ回転速度の上昇に伴いロータ１２、ステ
ータ１４間の磁束が減少し、従ってロータ回転速度の上
昇率に対する出力電圧の上昇率が低下する。

その結果、本発電機の出力電圧は１３００ｒｐｍ以上の
回転速度域において第５図の特性１０２に従い徐々に上
昇する。

なおロータ回転速度が一般には達しない７００Ｑ　ｒｐ
ｍを越えたときには、各永久磁石２８は第６図に示され
るように磁石保持口３０の外側内壁へ接する限界位置ま
で移動し、このためその日−タ回転速度域では特性１０
４に従い本発電機の出力電圧がロータ回転速度の上昇と
ともに増加する。

以上説明したように本実施例によれば、永久磁石２８が
その遠心力とステータ１４の吸引力との平衡位置までロ
ータ外径方向へ移動して、ロータ１２とステータ１４と
のギャップ磁束がロータ回転速度の上昇とともに減少す
るので、〇−タ１２の高回転速度域で発電電圧が有効に
抑制される。

従って、巻線間の絶縁耐圧、チョッパ素子の耐圧を低減
でき、このため構造の簡略化およびコスト低減を同時に
図ることが可能となる。

また従来装置の特性よりロータ低速回転域において第５
図の特性１００の勾配を大きく設定できるので、低いロ
ータ回転速度域でより充分な発電出力を得ることが可能
となる。

第７図には本発明に係る発電機の好適な第２実施例が示
されており、本実施例では第８図からも理解されるよう
に磁石保持口３０はロータ１２の外周面にＵ字状に形成
されており、第７図に示されるようにその外側にストッ
パ環３８が外嵌されている。

本実施例によれば、永久磁石２８がロータ１２の外周側
面まで移動できるので、前記第１実施例よりざらに高速
回転域まで発電電圧の抑制を行なうことが可能となる。

第９図には本発明に係る発電機の好適な第３実施例が示
されており、本実施例では永久磁石２８が非磁性材料に
よるバネ４０でロータ回転軸方向へ付勢されている。

本実施例によれば、バネ４０のバネ定数設定により、〇
−タ回転速度に応じて移動する永久磁石２８の移動位置
を最適なものに設定でき、その結果良好な任意出力特性
を得ることが可能となる。゛第１０図には本発明に係る
発電機の好適な第４実施例が示されており、本実施例で
はロータ１２の形式が変更されている。

そしてそのヨーク４２は透磁率の高い鋳鉄製とされてお
り、永久磁石２８の飛び出しはストッパ４４により防止
されている。

そのストッパ４４は第１１図に示されるようにヨーク４
２に取り付けられており、それらを連続してガイド溝３
４が形成されている。

さらにそのガイド溝３４を案内される永久磁石２８の摺
動面には潤滑剤がコーティングされており、本実施例で
は樹脂がそのコーティングに使用されている。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ロータ高速回転時
に界磁用永久１５がその遠心力でロータ外周側へ移動し
てロータとステータとのギャップ磁束が減少するので、
ロータ高速回転時に発電電圧が抑制され、従って巻線間
の絶縁耐圧、チョッパの素子耐圧を低減でき、このため
構造の簡略化およびコスト低減を図ることが可能となる
。

また、ロータが低速回転のときでも、充分な発電出力を
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発電機の好適な第１実施例を示す
断面図、第２図は第１図におけるロータ１２の構成説明
図、第３図は第１図実施例の要部構成説明図、第４図は
第１図におけるステータの構成説明図、第５図は第１図
実施例の発電特性説明図、第６図は第１図における永久
磁石のロータ高速回転時の移動位置説明図、第７図は本
発明に係る発電機の好適な第２実施例の構成説明図、第
８図は第２実施例の要部構成説明図、第９図は本発明に
係る発電機の第３実施例を示す断面図、第１０図は本発
明に係る発電機の好適な第４実施例を示す構成説明図、
第１１図は第４実施例の要部構成説明図である。 １２・・・ロータ １４・・・ステータ ２８・・・永久磁石 ３０・・・磁石保持口 ３２・・・ガイド子 ３４・・・ガイド溝 特許出願人　日産自動車株式会社 第１図 ５４（ｎ”４ＥＸ） 第２図 第３図 ３０（Ｈｋ５ＩｊｖｍｌＬ） 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１Ｏ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円板状ロータのステータ対向面にロータ回転軸を
   周回して複数の永久磁石が配置された交流発電機におい
   て、 ロータは、 各永久磁石をロータ径方向へ案内する複数のガイド溝が
   形成された、 ことを特徴とする交流発電機。