JP2000295800A - 車両用交流発電機の固定子コア及び車両用交流発電機の固定子コアの製造方法 - Google Patents
車両用交流発電機の固定子コア及び車両用交流発電機の固定子コアの製造方法Info
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Abstract
吸引力が固定子にかかった場合、固定子全体が径方向の
振動モードを引き起こす。 【解決手段】 金属薄板17aを積層して積層方向の厚
さが所定厚さの1/N(Nは2以上の自然数)の厚さの
環筒状のコア構成体71を予め複数個形成した後、これ
ら複数個のコア構成体を複数積層して上記所定厚さの環
状筒体を形成し、その後、各コア構成体同士が固着され
て成る。
Description
る交流発電機の固定子コア及びその製造方法に関する。
図である。この交流発電機は、アルミニウム製のフロン
トブラケット1とリヤブラケット2がボルト3Bで接続
されて構成されたケース3と、このケース3内に設けら
れ、一端部にベルトにより伝達されるエンジンの回転力
を受けるプーリ4が固定されたシャフト5と、このシャ
フト5に固定されたランドル型の回転子6と、回転子の
両側に固定されたファン6Fと、ケース3内の内壁面に
固定された固定子7Aと、シャフト5の他端部に固定さ
れ、回転子6に電流を供給するスリップリング8と、こ
のスリップリング8に摺動する一対のブラシ9,9と、
このブラシ9,9を収納したブラシホルダ10と、固定
子7Aに電気的に接続され固定子7Aで生じた交流を直
流に整流する整流器11と、ブラシホルダ10に取付け
られたヒートシンク12と、このヒートシンク12に接
着され固定子7Aで生じた交流電圧の大きさを調整する
レギュレータ13とを備えている。尚、14a,14b
はベアリング、15は交流発電機をエンジンに取り付け
るためのブラケットである。上記回転子6は、電流を流
して磁束を発生する回転子コイル6Aと、回転子コイル
6Aを覆って設けられその磁束によって磁極が形成され
るポールコア6Bとを備えている。ポールコア6Bは一
対の交互に噛み合ったポールコア体6x及びポールコア
体6yとから構成されている。ポールコア体6x,6y
は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極62,62をそれぞれ
有している。上記固定子7Aは、固定子コア17Aと、
この固定子コア17Aに巻き回された導線で構成される
固定子コイル17Bとを備える。この固定子コイル17
Bには、回転子6の回転に伴い、回転子コイル6Aから
の磁束の変化で交流が生じる。上記構成の車両用交流発
電機では、バッテリ(図示せず)からブラシ9,9、ス
リップリング8を通じて回転子コイル6Aに電流が供給
されて磁束が発生する一方、エンジンによってプーリ4
が駆動され、シャフト5によって回転子6が回転するた
め、固定子コイル17Bには回転磁界が与えられ、固定
子コイル17Bには起電力が生じる。この交流の起電力
は、整流器11のダイオード16,16を通って直流に
整流されるとともに、レギュレータ13によりその大き
さが調整されて、バッテリに充電される。
機の断面図である。尚、図13と同一又は同等の部位に
は同一符号を付してその説明を省略する。この車両用ブ
ラシレス交流発電機の場合は、エンジンが始動される
と、バッテリからの励磁電流がレギュレータ13Aを介
して励磁コア19に内蔵された励磁コイルに供給される
とともに、シャフト5の回転により回転子6のポールコ
ア体6x,6yが回転することで、固定子7Aの固定子
コイル17Bに起電力が発生する。そして、この交流の
起電力は、整流器11のダイオード16,16を通って
直流に整流されるとともに、レギュレータ13Aにより
その大きさが調整されて、バッテリに充電される。
来の車両用交流発電機に用いられる固定子コア17Aの
一例を示す簡略斜視図である。固定子コア17Aは、図
16に示すような形状に打ち抜き形成された長尺な1本
の鉄製の金属薄板17aを螺旋状に積層して環状筒体に
形成した後に、環状筒体の外周側における数箇所で積層
方向に延長するように溶接することで積層方向の厚さが
所定厚さSの固定子コア17Aが完成する。金属薄板1
7aは、積層後にスロット20を構成する凹部17bと
ボルトよけ溝21を構成する凹部17cと有するもので
ある。尚、図17は、固定子コア17Aの略平面図であ
る。図15では環状筒体の環中心を基準としてほぼ90
°間隔で外周側に溶接箇所を4箇所設けた例を示してい
る。一般には、コア組立体(ASSY)の強度的な問題
から、溶接箇所は4箇所ほど設けられる。尚、溶接は、
例えば、環状筒体をチャックなどで挟んで金属薄板17
a間を密着状態に固定した上で、環状筒体の積層方向に
移動する治具を用いて環状筒体の外周の上端から下端に
かけて一直線状に溶接される。そして、図15のように
完成した固定子コア17Aの各スロット20に第1相コ
イル、第2相コイル、第3相コイルが巻かれて3相交流
を誘起する図18に示すような固定子7Aが完成する。
尚、各1相分のコイルはスロット2個ずつ間隔を開けて
巻かれている。また、コイルを構成する導線17eは各
スロット20内において、図19に示すように、ワニス
22で固定され、スロット20の開口側は樹脂23で封
止されている。また、図16に示す形状に打ち抜き形成
された長尺な金属薄板17aを螺旋状に積層することに
より、固定子コア17Aの外周においては、金属薄板1
7aの積層方向に平行で上下に連続するように一直線状
に複数のボルトよけ溝21が設けられることになる。こ
のボルトよけ溝21は固定子コア17Aの環中心を基準
として例えば10°間隔で設けられる。尚、上述のよう
に長尺な金属薄板17aを螺旋状に積層して環状筒体に
形成する他に、薄板リング状の金属薄板を複数枚積層し
て環状筒体を形成し、上記と同様に環状筒体の外周を数
箇所溶接して所定厚さの固定子コアを組み立てる場合も
ある。
コア17Aによれば、環状筒体の外周において、金属薄
板の積層方向に平行で環状筒体の上下端に連続するよう
に一直線状に(即ち、上記ボルトよけ溝21に沿って平
行に)溶接をしていたので、回転子6と固定子7A間の
吸引力が固定子コア17Aにかかった場合、一直線状の
溶接箇所が節となって、図20に示すように、固定子7
A全体が径方向の振動モードを引き起こすという課題が
あった。尚、図21に示すように、実開昭53−141
410号に開示された固定子コア30においては、一部
に非溶接部31を設ける構成が開示されている。これ
は、所定厚さSの固定子コア30の外周における数箇所
の溶接箇所において上下方向に連続する溶接部32が形
成されているものである。しかし、これによれば、各溶
接箇所において上下方向に連続する溶接部32が集中し
て形成されており、溶接部32が固定子コアの外周の周
方向及び上下方向に分散されているとは言えないので、
溶接部32が節となって、節を消すことにならず、回転
数が広範囲に及ぶ車両用発電機においてはさまざまな次
数が存在しているので、いずれかの節となって依然とし
て振動モードが生じるという課題がある。
ためになされたもので、径方向振動の節を生じにくく、
振動モードを低減できる固定子コア及びその製造方法を
提供することを目的とする。
は、金属薄板が積層されて積層方向の厚さが所定厚さの
環状筒体に形成されて成る車両用交流発電機の固定子コ
アにおいて、金属薄板が積層されて積層方向の厚さが上
記所定厚さの1/N(Nは2以上の自然数)の厚さの環
状筒体に形成され、積層されて上記所定厚さの環状筒体
を構成する複数のコア構成体より成り、各コア構成体の
金属薄板は、環状筒体の外周側あるいは内周側において
溶接で固着されて成る。また、各コア構成体同士は、各
コア構成体が積層されて成る環状筒体の外周側あるいは
内周側において、上記金属薄板の溶接箇所に対して周方
向にずれた位置にて溶接で固着されて成る。また、上記
各コア構成体のうち少なくとも1つは、コア構成体の金
属薄板の溶接箇所が、金属薄板の積層方向の上下間にお
いて不連続に設けられているものを用いてもよい。尚、
上記固定子コアは、金属薄板を積層して積層方向の厚さ
が上記所定厚さの1/N(Nは2以上の自然数)の厚さ
の環筒状のコア構成体を予め複数個形成した後、これら
複数個のコア構成体を複数積層して上記所定厚さの環状
筒体を形成し、その後、各コア構成体同士を固着するこ
とにより製造する。
る固定子コアは、金属薄板が積層されて積層方向の厚さ
が所定厚さS(図15参照)の1/N(Nは2以上の自
然数)の厚さの環状筒体に形成され、積層されて上記所
定厚さSの環状筒体を構成する複数のコア構成体より成
るものである。この固定子コアは、まず、金属薄板を積
層して積層方向の厚さが上記所定厚さSの1/Nの厚さ
の環筒状のコア構成体を予め複数個形成した後、これら
複数個のコア構成体を複数積層して所定厚さSの環状筒
体を形成し、その後、各コア構成体同士を固着すること
により製造される。
所定厚さS(図12参照)の1/N(Nは2以上の自然
数)の厚さの環状筒体に形成され、環状筒体の外周側の
複数箇所で金属薄板17aが溶接72で固着されたコア
構成体71を示す図である。尚、図1では、環中心を基
準として45°間隔で外周側に溶接72の箇所を8箇所
設ける例を示している。本実施例1では、予め上記コア
構成体71を複数形成しておき、完成する固定子コア7
の積層方向の厚さが所定厚さSとなるように各コア構成
体71を図2に示すように積層した状態で、これら各コ
ア構成体71同士を環状筒体の外周側において溶接で固
着することにより固定子コア7を製造する。尚、図2に
おいて、20はスロット、21はボルトよけ溝である。
また、図2では、3個のコア構成体71により固定子コ
ア7を構成する場合を示している。この場合、各コア構
成体71は、図1に示すように、外周側の8箇所におい
て予め金属薄板17aの積層方向にそれぞれ平行に上下
に延長する溶接72,…によって金属薄板17aが固着
されている。そして、図2に示すように、各コア構成体
71の溶接72の箇所が一致するように、各コア構成体
71同士を積層した状態で、各コア構成体71同士を固
着するための溶接74を行う。この溶接74は、金属薄
板17a同士を固着するための上記溶接72に対して周
方向にずれた位置にて行う。尚、溶接は、例えば、環状
筒体をチャックなどで挟んで金属薄板17a間を密着状
態に固定した上で、環状筒体の積層方向に移動する治具
を用いて行えばよい。以上により、複数のコア構成体7
1を積層、固着して成る固定子コア7が完成する。尚、
本実施例1及び後述の各実施例においては、溶接はなる
べくボルトよけ溝21を避けて行うことが望ましい。ボ
ルトよけ溝21に溶接を行うと、ボルト3Bで前後ブラ
ケット1,2を接続するときに、溶接の盛上がりが邪魔
になる可能性があり、この溶接の盛上がりを削らなくて
はならない場合があるからである。
発電機の電磁音を測定し、従来の固定子コア7Aを備え
る発電機の電磁音と比較したところ、不快な高周波次数
成分のピーク値が下がって、電磁音低減の効果が得られ
た。尚、固定子自身が共振振動する特徴的な周波数は主
に30次成分、36次成分であるので、これら成分にお
ける効果を図3及び図4に示す。図3は30次成分の比
較結果であり、実線Xは本実施の形態1による固定子コ
ア7を備える発電機の30次成分の電磁音のレベルを示
し、破線Yは従来の固定子コア17Aを備える発電機の
30次成分の電磁音のレベルを示したものである。これ
によれば、特に、回転子が5000回転付近のときの3
0次成分(5000(±α)×1/60×30(Hz))
の電磁音レベル(dB)が従来と比べて顕著に低くなっ
ていることがわかる。また、図4は36次成分の比較結
果であり、実線Xは本実施の形態1による固定子コア7
を備える発電機の36次成分の電磁音のレベルを示し、
破線Yは従来の固定子コア17Aを備える発電機の36
次成分の電磁音のレベルを示したものである。これによ
れば、36次成分の電磁音レベルが従来と比べてほぼ全
般的に低くなっていることがわかる。特に、回転子が2
500回転近辺のとき、3200回転近辺のとき、40
00回転付近のときの36次成分の電磁音レベルが従来
と比べて顕著に低くなっていることがわかる。従って、
本実施例1による固定子コア7によれば、径方向振動の
節を生じにくく、振動モードを低減できることがわか
る。
ア構成体71より構成したので、溶接による剛性の高い
部分を、積層方向(図の上下方向又は発電機に取付けら
れた場合は軸(シャフト)方向である)にも周方向にも
ランダムに分散して配置することが可能になり、径方向
振動の節を生じにくく、振動モードを低減できる固定子
コア7が得られる。また、実施例1の固定子コアの製造
方法によれば、複数のコア構成体71を予め形成した
後、各コア構成体71同士を環状筒体の外周において溶
接で固着するようにしたので、環状筒体の積層方向にも
周方向にもランダムに分散するように溶接を行うことが
可能となり、上述の効果を有する固定子コア7を容易に
製造することができる。
致するように、各コア構成体71同士を積層した状態
で、各コア構成体71同士を固着するための溶接74を
行う例を示したが、図5に示すように、各コア構成体7
1の溶接72の箇所が周方向にずれるように各コア構成
体71同士を積層した状態で、各コア構成体71同士を
固着するための溶接74は、周方向にずれた溶接72と
溶接72との間の箇所において行うようにしてもよい。
固定子コア7として見れば、各溶接箇所が、環状筒体に
おける左上から右下に流れるように位置され、このよう
に位置される溶接群724が、環状筒体の外周上におい
て平行に複数設けられているものとなる。また、溶接群
724が、図6のように、環状筒体の外周上において、
ジグザグに設けられるようにしてもよい。尚、この場合
に用いるコア構成体71に設ける溶接72の間隔は図6
のように設定する必要がある。以上の実施例2によって
も、溶接による剛性の高い部分は、積層方向にも周方向
にもランダムに分散するので、実施例1と同様な効果を
有する固定子コア7が得られ、このような固定子コア7
を容易に製造することができる。
にほぼ垂直に延長して行なうものを示したが、図7に示
すように、各コア構成体71の金属薄板17aを固着す
るための斜めの溶接72aを行なっておき、これら各コ
ア構成体71の溶接72aの一端同士が一致するように
各コア構成体71を積層してから、適当な箇所において
各コア構成体71同士を溶接74するようにしてもよ
い。また、各コア構成体71の上述の斜めの溶接72a
の一端同士が一致しないように各コア構成体71を積層
してから、適当な箇所において各コア構成体71同士を
溶接74するようにしてもよい。以上の実施例3によっ
ても、溶接による剛性の高い部分は、積層方向にも周方
向にもランダムに分散するので、実施例1,2と同様な
効果を有する固定子コア7が得られ、このような固定子
コア7を容易に製造することができる。
ように各コア構成体71を積層するほうが、各溶接72
あるいは72aの一端同士を一致させて各コア構成体7
1を積層するより効果が高くなると考えられるが、この
ように単純に各溶接72あるいは72aの一端同士が一
致しないように各コア構成体71を積層する以外に、例
えば、図8のように、溶接72を行ったコア構成体71
と斜めの溶接72aを行ったコア構成体71とを混在さ
せて用いて、これら各溶接72,72aの一端同士が一
致しないように各コア構成体71を積層するようにして
もよい。以上の実施例4によっても、実施例1,2と同
様な効果が得られる。
コアを構成する場合を示したが、2個のコア構成体を用
いる場合であっても、上記各実施例の態様を適用でき
る。例えば、図9〜図11に示すように、2個のコア構
成体81により固定子コア7を構成してもよい。以上の
実施例5によっても、実施例1,2と同様な効果が得ら
れる。
17aの積層方向の上下間において連続となるように金
属薄板17aを溶接72や斜めの溶接72aで固着して
おくようにしたが、図12に示すように、各コア構成体
71の金属薄板17aを、予め外周側の複数箇所におい
て上下に不連続な溶接72Xや溶接72Yによって固着
して形成しておき、各コア構成体71の溶接72Xや溶
接72Yの一端同士が一致しないように(あるいは一致
するように)各コア構成体71を積層してから、溶接7
4を行うようにしてもよい。尚、図12(a)は2本の
ほぼ垂直な溶接72b,72bより成る上下に不連続な
溶接72Xの態様を、図12(b)は2本の斜めの溶接
72c,72cより成る上下に不連続な溶接72Yの態
様を示しており、溶接72b,72bあるいは斜めの溶
接72c,72cは、積層方向においてラップする部分
Rが生じるように行なう。図12に示すような、各コア
構成体71を用いるようにしても、上記各実施例と同様
な効果が得られる。
溶接を外周上においてほぼ等間隔に設ける例を示した
が、必ずしも等間隔で設ける必要はなく、固定子コアと
して一体化していればまばらであっても、隣接して設け
ても良い。また、コア構成体の金属薄板の溶接箇所も、
金属薄板がはがれなければ溶接箇所の数は少なくても多
くてもかまわない(大体3〜4箇所以上ぐらいが妥当と
思われる)。即ち、本発明は、複数のコア構成体を用
い、溶接による剛性の高い部分が、周方向及び積層方向
に分散するように溶接が施さればよく、これを実現でき
れば、溶接のバリエーションは問わない。従って、4個
以上のコア構成体により固定子コアを構成してもよい。
また、溶接は環状筒体の内周側に行うようにしてもよ
い。尚、各実施例では長尺な金属薄板17aを螺旋状に
積層して環状筒体に形成する場合について説明したが、
本発明は、薄板リング状の金属薄板を複数枚積層して環
状筒体を形成する場合にも適用できることはいうまでも
ない。
向振動の節を生じにくく、振動モードを低減できる固定
子コアが得られる。
コア構成体を示す略斜視図である。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
図である。
ある。
明する図である。
断面図である。
ある。
構成体。
Claims (4)
- 【請求項1】 金属薄板が積層されて積層方向の厚さが
所定厚さの環状筒体に形成されて成る車両用交流発電機
の固定子コアにおいて、 金属薄板が積層されて積層方向の厚さが上記所定厚さの
1/N(Nは2以上の自然数)の厚さの環状筒体に形成
され、積層されて上記所定厚さの環状筒体を構成する複
数のコア構成体より成り、各コア構成体の金属薄板は、
環状筒体の外周側あるいは内周側において溶接で固着さ
れて成ることを特徴とする車両用交流発電機の固定子コ
ア。 - 【請求項2】 上記各コア構成体同士は、各コア構成体
が積層されて成る環状筒体の外周側あるいは内周側にお
いて、上記金属薄板の溶接箇所に対して周方向にずれた
位置にて溶接で固着されて成ることを特徴とする請求項
1に記載の車両用交流発電機の固定子コア。 - 【請求項3】 上記各コア構成体のうち少なくとも1つ
は、コア構成体の金属薄板の溶接箇所が、金属薄板の積
層方向の上下間において不連続に設けられていることを
特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用交流発
電機の固定子コア。 - 【請求項4】 金属薄板を積層して積層方向の厚さが所
定厚さの環状筒体を形成し、金属薄板同士を固着して固
定子コアを製造するようにした車両用交流発電機の固定
子コアの製造方法において、 金属薄板を積層して積層方向の厚さが上記所定厚さの1
/N(Nは2以上の自然数)の厚さの環筒状のコア構成
体を予め複数個形成した後、これら複数個のコア構成体
を複数積層して上記所定厚さの環状筒体を形成し、その
後、各コア構成体同士を固着するようにしたことを特徴
とする車両用交流発電機の固定子コアの製造方法。
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