JP2002136004A

JP2002136004A - 交流発電機の界磁回転子

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Publication number: JP2002136004A
Application number: JP2000325603A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Umeda; 梅田　　敦司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-10
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: DE60109110T2; EP1202431B1; JP4300702B2; US20020135265A1; US6707226B2; EP1202431A1; DE60109110D1

Abstract

(57)【要約】【課題】高信頼性で、小型で高出力の車両用交流発電
機を提供する。【解決手段】界磁コイル２の通電時に、ランデル型の
ポールコア１２の爪状磁極部２３の内周面に当接する当
接面が同一極性となるべく着磁された略円筒形状の円筒
磁石３を、複数個の爪状磁極部２３の内周面と界磁コイ
ル２の外周面との間に配設している。また、強磁界を生
成する希土類磁石を略円筒形状に配した円筒磁石３の外
周面全体は、ステンレス等の非磁性部材３１で覆われ、
その円筒磁石３の内周面全体は、磁性部材３２で覆われ
て一体化されている。これにより、複数個の爪状磁極部
２３の内周面と円筒磁石３の外周面が当接しているた
め、外周方向に働く円筒磁石３の遠心力を複数個の爪状
磁極部２３で支えることができるので、高信頼性の車両
用交流発電機を得ることができる。また、円筒磁石３を
周方向に配向することにより、より磁界強度の高い磁石
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周方向にＮ極とＳ
極とが交互に配置されるように複数個の爪状磁極片を一
体的に設けたランデル型のポールコアを備えた交流発電
機の界磁回転子に関するもので、特に車両に搭載された
内燃機関により回転駆動されて、車載電源の充電および
電気負荷への電力の供給を行う車両用交流発電機の界磁
回転子に係わる。

【０００２】

【従来の技術】車両走行抵抗の低減のためのスラントノ
ーズ化や、車室内居住空間の確保のニーズからエンジン
ルームが近年ますます狭小化する中で、交流発電機の搭
載スペースに余裕がなくなってきている。また、交流発
電機においても、燃費向上のためエンジン回転は下げら
れ交流発電機の回転も下がっている。しかし、その一方
で、安全制御機器等の電気負荷の増加が求められ、ます
ます発電能力の向上が求められている。すなわち、小型
で、高出力の車両用交流電機を安価に提供すること求め
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ニーズに対応して、体格当たりの出力を決定づける回転
子、固定子の磁気回路は数々の改良が提案されている。
例えば回転子の磁極間に磁石を挿入し、磁石の磁束加算
により発生磁束を増加させ高出力化させるものが提案さ
れている。この方式では、磁極数だけ磁石が必要であ
り、部品点数が多く組付工数がかかる問題や磁石固定の
ため高い磁極寸法精度が必要で製造コストがかかる問題
があった。

【０００４】このため、爪状磁極部間の寸法吸収機能を
持つ磁石ホルダを設けて磁石と一体部品として組み付け
るものや、樹脂製磁石を磁極間に充填するものが提案さ
れている。しかし、前者は磁石ホルダの形状が複雑で結
局製造コストが十分下がらない問題があった。また、後
者は、形状が複雑なため磁石の配向が難しく十分な磁石
の磁界強度が得られない問題や、磁極と磁石の接着強度
が不十分なため磁石が飛散する可能性があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記問題点が、磁石を爪状磁
極部間に配置されることに起因して発生するという点に
着目し、界磁コイルの通電時に複数個の爪状磁極部の内
周面に当接する当接面が同一極性となるべく着磁された
略円筒形状の円筒磁石を採用することで、組み付けが容
易で、且つ製造コストの安価な交流発電機を提供するこ
とを目的とする。また、高信頼性の交流発電機を提供す
ることを目的とする。また、小型で高出力の交流発電機
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、界磁コイルの通電時に複数個の爪状磁極部の内
周面に当接する当接面が同一極性となるべく着磁された
略円筒形状の円筒磁石を採用することで、部品点数も１
点であることから組み付けが容易で、且つ製造コストの
安価な交流発電機を得ることができる。また、複数の爪
状磁極部の内周面と円筒磁石の外周面が当接しているた
め、外周方向に働く円筒磁石の遠心力を磁極で支えるこ
とができるので、高信頼性の交流発電機を得ることがで
きる。

【０００７】また、磁極の内周面と円筒磁石の当接面が
同一極性に着磁されているため、爪状磁極部に磁石磁束
を供給することができ、爪状磁極部間に磁石を挿入させ
た場合と同様の出力向上効果を得ることができるので、
小型で高出力の交流発電機を得ることができる。また、
円筒磁石であるため形状が簡略化できるので、円筒磁石
の配向が容易で、より磁界強度の高い磁石が使用できる
効果もある。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、円筒磁石
を、周方向に配向することにより、より磁界強度の高い
磁石を得ることができるので、小型で高出力の交流発電
機を得ることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、ポールコ
アの軸方向の両側端面に形状の異なる２つの第１、第２
冷却ファンを設けているため、それぞれの第１、第２冷
却ファンの吐出風量差により軸方向に圧力差が生じ、軸
方向に冷却風が発生する。また、円筒磁石の内周面と界
磁コイルの外周面に空隙部を設ける構成としているた
め、その空隙部に冷却風が流れ、円筒磁石や界磁コイル
の両方を効率良く冷却でき、温度に対し負の磁力特性を
持つ円筒磁石、界磁コイルの発生磁束を増加させること
ができるので、交流発電機の出力効率を向上させること
ができる。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、略円筒形
状の磁性部材で、円筒磁石の内周面を包囲し、且つその
磁性部材を円筒磁石の内周部に一体化することにより、
円筒磁石の剛性を高めることができるので、耐遠心性が
向上する。また、略円筒形状の磁性部材で円筒磁石の内
周面を包囲し、且つその非磁性部材を円筒磁石と一体化
することにより、円筒磁石のパーミアンス特性を改善で
きるので、界磁コイルの反磁界による円筒磁石の減磁を
防止することができる。これらにより、高信頼性の交流
発電機を得ることができる。

【００１１】請求項５に記載の発明によれば、円筒磁石
の外周面を非磁性部材で包囲し、且つその非磁性部材を
円筒磁石の外周部に一体化することにより、円筒磁石に
割れ等が生じた場合の円筒磁石の飛散を防止することが
でき、また、異物の進入により円筒磁石の破壊を防止す
ることができるので、高信頼性の交流発電機を得ること
ができる。また、非磁性部材であるため、爪状磁極部間
の磁束の漏れを生じさせることがなく、小型で高出力の
交流発電機を得ることができる。

【００１２】請求項６に記載の発明によれば、円筒磁石
は強磁界の希土類磁石を素材とすることにより、同一発
電出力を得るための磁石体積が小さくできるため、耐遠
心性を向上することができるので、高信頼性の交流発電
機を得ることができる。また、磁石スペースが小さくて
良いため、界磁回転子を小型化でき、小型で高出力の交
流発電機を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態の構成〕図１ない
し図６は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は
車両用交流発電機の全体構造を示した図で、図２は界磁
回転子の主要構造を示した図で、図３は円筒磁石の全体
構造を示した図である。

【００１４】本実施形態の車両用交流発電機は、回転界
磁型の交流発電機で、界磁として働く界磁回転子１と、
電機子として働く固定子４と、界磁回転子１および固定
子４を支持するハウジング７と、車両用交流発電機の交
流出力を直流出力に変換する三相整流装置８と、界磁電
流量を増減して車両用交流発電機の発電量を制御する電
圧調整装置９とから構成された車両用オルタネータであ
る。

【００１５】界磁回転子１は、回転軸としてのシャフト
１１と一体になって回転するもので、ランデル型のポー
ルコア１２、２個の冷却ファン１３、１４、２個のスリ
ップリング１５、１６、界磁コイル２、円筒磁石３等に
よって構成されている。シャフト１１は、プーリ２０に
連結され、自動車等の車両に搭載された走行用のエンジ
ン（図示せず）により回転駆動される。

【００１６】ポールコア１２は、シャフト１１の中央部
の外周に圧入される円筒部２１と、この円筒部２１の外
周より径方向に延長された継鉄部２２と、この継鉄部２
２より略軸方向に延長された複数個の爪状磁極部２３と
が一体化された２組の上下鉄心により構成されている。
なお、複数個の爪状磁極部２３は、界磁コイル２に起磁
力が発生すると周方向に交互にＮ極とＳ極とに励磁され
る。

【００１７】２個の冷却ファン１３、１４は、本発明の
第１、第２冷却ファンに相当するもので、ランデル型の
ポールコア１２の継鉄部２２のフロント側、リヤ側の背
面にそれぞれ溶接等の手段を用いて固定されており、そ
れぞれの吐出風量に差が出るように形状を異ならせてい
る。例えばフロント側の冷却ファン１３には、軸方向の
一方側（フロント側）より吸い込んだ冷却風を略半径方
向および軸方向の他方側に吐出する複数枚の斜流式冷却
翼を有する斜流式冷却ファンが使用され、リヤ側の冷却
ファン１４には、軸方向の他方側（リヤ側）より吸い込
んだ冷却風を略半径方向のみに吐出する複数枚の遠心式
冷却翼を有する遠心式冷却ファンが使用される。なお、
冷却ファン１３、１４に斜流式冷却翼と遠心式冷却翼と
を混在させても良い。

【００１８】２個のスリップリング１５、１６は、シャ
フト１１のリヤ側端部の外周に固定されて、それらの外
周面を摺動する２個のブラシ１７、１８から界磁コイル
２に給電するための励磁電流が流れる。なお、２個のブ
ラシ１７、１８は、ハウジング７に固定されたブラシホ
ルダ１９内に収容されている。

【００１９】界磁コイル２は、自身に励磁電流が流れる
と起磁力を発生して、一方のポールコア１１の複数個の
爪状磁極部２３を全てＮ極に、他方のポールコア１２の
複数個の爪状磁極部２３を全てＳ極に磁化する界磁巻線
である。この界磁コイル２は、ポールコア１２の円筒部
２１、継鉄部２２および複数個の爪状磁極部２３により
囲まれた中空部に介装されたナイロン等の絶縁性樹脂製
のコイルボビン２４に巻装され、外周径が略同一の円筒
形状をしている。

【００２０】円筒磁石３は、略円筒形状で、例えばネオ
ジウム（Ｎｄ）磁石等の希土類磁石が用いられ、長期間
磁気力を発生し続ける永久磁石で、界磁コイル２の外周
面とポールコア１２の複数個の爪状磁極部２３との間に
配設されて、外周面が複数個の爪状磁極部２３の内周面
に当接され、内周面が界磁コイル２の外周面より所定の
円環状隙間を隔てて対向配置するように配設されてい
る。そして、円筒磁石３は、界磁コイル２に励磁電流が
流れている時に、複数個の爪状磁極部２３の内周面に当
接する当接面が同一極性となるべく着磁されている。

【００２１】そして、円筒磁石３は、外周面全体をステ
ンレス等の非磁性部材（非磁性金属部材）３１で包囲さ
れ、内周面全体を鉄系の金属等の磁性部材（磁性体）３
２で包囲されている。すなわち、円筒磁石３は、複数個
の爪状磁極部２３の内周面に対向する外周面全体が非磁
性部材３１で覆われ、界磁コイル２の外周面に対向する
内周面全体が磁性部材３２で覆われて、これらが一体化
されている。また、円筒磁石３の外周面は、図２および
図３に示したように、界磁コイル２に励磁電流が流れた
際の複数個の爪状磁極部２３の極性が同一となるべく着
磁されており、外周部が複数個の爪状磁極部２３の内周
面に適当な圧縮力をもって当接固定されている。

【００２２】また、円筒磁石３の内周面と界磁コイル２
の外周面との間には、適当な大きさの空隙部２７が設け
られている。その空隙部２７は、冷却ファン１３の回転
に伴って軸方向の冷却風が流れる送風経路を形成してい
る。なお、円筒磁石３は、強磁界を生成するネオジウム
磁石等の希土類磁石またはネオジウム等の焼結体または
樹脂磁石を素材とし、図２および図３に示したように、
Ｓ極とＮ極とが径方向に配向されており、且つＳ極とＮ
極とが内周面および外周面に周方向に交互に位置するよ
うに配置されている。そして、本実施形態では、円筒磁
石３の軸方向の移動を規制する目的で、ランデル型のポ
ールコア１２の複数個の爪状磁極部２３の内周面に、円
筒磁石３が嵌合する切欠き部２３ａが設けられている。

【００２３】固定子４は、ステータコア（電機子鉄心）
５、および三相のステータコイル（電機子コイル）６等
から構成され、ハウジング７により支持されている。そ
のステータコア５は、内周側に多数のティース２８が等
間隔で形成され、また、隣設する２つのティース２８間
にスロット２９が形成された略円環板形状の磁性材料製
薄鋼板を軸方向に複数積層してなる積層コア（固定子鉄
心）で、ハウジング７の内周部に固定されている。

【００２４】三相のステータコイル６は、Ｙ結線または
Δ結線により電気的に接続された固定子巻線で、図４に
示したように、２つの直線部を持つ略Ｕ字状の導電体セ
グメント３３から構成されている。そして、片方の直線
部は、図４に示したように、ステータコア５のスロット
２９の径方向の開口部側である内径側に配置されて内層
側導電体３３ａを成し、他方の直線部は、スロット２９
の径方向の奥側である外径側に配置されて外層側導電体
３３ｂを成している。また、各スロット２９内には、図
５に示したように、ステータコア５と三相のステータコ
イル６とを電気的に絶縁するため、および導電体セグメ
ント３３の内層側導電体３３ａと導電体セグメント３３
の外層側導電体３３ｂとを電気的に絶縁するための略Ｓ
字形状のインシュレータ３０が設けられている。

【００２５】さらに、１つの導電体セグメント３３の各
直線部の一端部同士を接続するターン部３３ｃは、図６
に示したように、フロント側のコイルエンド群を構成す
る部分である。また、導電体セグメント３３の直線部の
他端部には接合部３３ｄが設けられている。また、導電
体セグメント３３のうち、ステータコア５の端面から延
び出す稜線部３３ｅは、図６に示したように、内層側導
電体３３ａと外層側導電体３３ｂとで逆方向に傾斜して
いる。そして、複数の導電体セグメント３３は、ステー
タコア５のリヤ側端面より軸方向に突出して、各スロッ
ト２９のプーリ側とは逆側（リヤ側）において２つの導
電体セグメント３３の接合部３３ｄ同士を接続してそれ
ぞれリヤ側のコイルエンド群３４（図１参照）を形成し
ている。

【００２６】そして、リヤ側のコイルエンド群３４の中
で隣設する２つの導電体セグメント３３間には、電気絶
縁が確保できるように所定の隙間が形成されている。こ
のため、複数の導電体セグメント３３の接合部３３ｄを
円環状に配列したリヤ側のコイルエンド群３４には、冷
却風が横切ることにより、リヤ側のコイルエンド群３４
を冷却するための多数の通風路が形成される。これによ
り、三相のステータコイル６の冷却性能が高くなる。そ
して、複数の導電体セグメント３３は、コイルエンドが
整列するように重ねてステータコア５のスロット２９の
一方側（フロント側）端面から挿入されている。そし
て、ステータコア５のスロット２９の他方側（リヤ側）
端面から突出した内層側導電体３３ａまたは外層側導電
体３３ｂの各直線部の接合部３３ｄをそれぞれステータ
コア５の周方向に曲げ、１極分ずれた各導電体セグメン
ト３３の異なる層の各直線部の接合部３３ｄに溶接等の
手段を用いて結線することで、三相のステータコイル６
は構成されている。

【００２７】ハウジング７は、複数本のスルーボルト４
０により一体化される一対のフレーム（フロントフレー
ム４１およびリヤフレーム４２）により構成され、リヤ
フレーム４２のリヤ側には、リヤカバー４３が複数個の
固定ボルト４４およびナット４５により締結されてい
る。なお、フロントフレーム４１、リヤフレーム４２、
リヤカバー４３の周壁部および側壁部には、冷却風の通
気孔４１ａ、４２ａ、４３ａが軸方向や径方向に多数開
口している。

【００２８】また、フロントフレーム４１およびリヤフ
レーム４２は、一対のころがり軸受３８、３９を介して
界磁回転子１を回転自在に支持し、且つ固定子４を保持
固定すると同時に、エンジンのブラケット等の発電機取
付部材（固定部材：図示せず）への取り付けを行うため
の取付ステー４６〜４８が径方向外方へ向けてそれぞれ
延長されている。それらの取付ステー４６、４７の先端
側には、図示しないボルト等の締結部材が挿通する挿通
孔４６ａ、４７ａが形成されている。なお、取付ステー
４８の先端側に形成される挿通孔４８ａ内には、円筒状
のスライドブッシュ４９が嵌め込まれている。そのスラ
イドブッシュ４９内には、ボルト等の締結部材が挿通す
る挿通孔４９ａが形成されている。

【００２９】三相整流装置８は、三相のステータコイル
６で発生した交流出力を直流出力に変換する複数個の整
流素子（例えばダイオード：図示せず）、これらの整流
素子を冷却するための冷却フィン５１、および複数個の
整流素子で整流された直流出力を外部に取り出す直流出
力端子（図示せず）等から構成されている。なお、三相
のステータコイル６の中性点および各端末線は、絶縁性
樹脂製の端子台５２にインサート成形された各交流入力
端子を介して複数個の整流素子に電気的に接続されてい
る。

【００３０】界磁電流調整手段としての電圧調整装置９
は、車両用交流発電機が非稼働時に、界磁コイル２に電
位がかからないように、界磁コイル２に対し高電位側に
接続されている。この電圧調整装置９は、各外部接続端
子５３をインサート成形した絶縁性樹脂製の端子台５
４、およびこの端子台５４に保持された発熱部品を冷却
するため冷却フィン（図示せず）等から構成されてい
る。なお、端子台５４の内部には、ハイブリッドＩＣ等
の集積回路（電子制御回路：図示せず）を収容してお
り、外部に接続するための雄型コネクタ部５５を一体的
に形成している。

【００３１】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
の車両用交流発電機の作用を図１ないし図６に基づいて
簡単に説明する。

【００３２】エンジンの回転動力がベルト等の伝動手段
を介してプーリ２０に伝達されると、シャフト１１が回
転することにより、界磁回転子１が回転する。すなわ
ち、シャフト１１と一体的にランデル型のポールコア１
２、２個のスリップリング１５、１６および界磁コイル
２が回転する。そして、電圧調整装置９の作用によりブ
ラシ１７、１８、２個のスリップリング１５、１６を介
して界磁コイル２に励磁電流が供給されることにより、
および円筒磁石３の磁石磁束により、一方のポールコア
１２の複数個の爪状磁極部２３が全てＮ極となり、他方
のポールコア１２の複数個の爪状磁極部２３が全てＳ極
となる。

【００３３】そして、界磁回転子１と相対回転する固定
子４のステータコア５に巻かれた三相のステータコイル
６に順次交流電流が誘起する。この三相の交流電流は、
各端末線、各交流入力端子を経て複数個の整流素子に入
力されることにより、三相の交流電流が整流されて直流
電流に変換される。そして、三相のステータコイル６の
発電電圧がバッテリ電圧を越えると、整流された直流電
流が直流出力端子、導電線を経てバッテリに供給され
る。これにより、バッテリに充電電流が流れることによ
りバッテリが充電される。

【００３４】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態では、複数個の爪状磁極部２３の内周面と円筒
磁石３の当接面が同一極性に着磁されているため、界磁
コイル２の起磁力によって発生する磁束に同一極性の磁
石磁束を加算することができるので、従来の爪状磁極部
間に永久磁石を挿入させた場合と同様の出力向上効果を
得られることができる。すなわち、小型で、高出力の車
両用交流発電機を提供することができる。

【００３５】また、従来の爪状磁極部分の磁石が必要で
あったのに対し、本実施形態では、１つの円筒磁石３の
みで済むため、ホルダ等の付加部品も不要であり、ホル
ダへの磁石の組付工数も不要である。また、円筒磁石３
の製造自体も数量が格段に減少するため、円筒磁石３の
組付コストの低減に合わせて、一台当りの円筒磁石３の
製造コストも低減できる。

【００３６】また、円筒磁石３は、単純な円筒形状であ
るため、円筒磁石３の配向が容易である。このため、高
磁界強度の円筒磁石３を使用することができる。また、
焼結、樹脂製磁石等の磁石製造法も任意に選択できる。
また、複数個の爪状磁極部２３の内周面と円筒磁石３の
外周面とが当接しているため、外周方向に働く円筒磁石
３の遠心力を剛性の高い爪状磁極部２３で支えることが
できるので、高信頼性の車両用交流発電機を提供するこ
とができる。また、円筒磁石３の形状が円筒形状である
ため、円筒磁石３単体の耐遠心強度を向上できる。

【００３７】また、円筒磁石３は、内周面に鉄等からな
る磁性部材３２の円筒部と一体化されているため、更に
遠心強度を増すことができる。また、鉄等からなる磁性
部材３２で円筒磁石３の内周面を包囲しているため、円
筒磁石３のパーミアンス特性を改善できるので、界磁コ
イル２の反磁界による円筒磁石の減磁を防止できる効果
もある。これらにより、高信頼性の車両用交流発電機を
提供できる。また、円筒磁石３のパーミアンス特性を改
善できるため、回転子をアッセンブリにした後の円筒磁
石３の着磁が容易となり、製造自由度の向上、着磁機の
容量低減ができるので、車両用交流発電機の低コスト化
が図れる。また、円筒磁石３の漏れ磁束も低減できるの
で、発電出力が向上する効果もある。

【００３８】また、本実施形態では、円筒磁石３は外周
面を非磁性部材３１で覆っている。外周面が非磁性部材
３１で覆われているため、円筒磁石３の割れ等が生じた
場合の円筒磁石３の飛散を防止できることや、異物の進
入により円筒磁石３の破壊を防止することができるの
で、高信頼性の車両用交流発電機を提供できる。また、
非磁性部材３１であるため、複数個の爪状磁極部２３の
磁束の漏れを生じさせることがなく、小型で高出力の車
両用交流発電機を提供できる。また、前述の円筒磁石の
外周面、内周面を覆う部材つまり、非磁性部材３１と磁
性部材３２は、共に略円筒形状であるため、製造工程が
簡素化でき、従来の磁石ホルダに対し格段に製造工程が
簡素化できるので、製造コストを飛躍的に低減できる。

【００３９】本実施形態では、界磁回転子１は、ランデ
ル型のポールコア１２の継鉄部２２のフロント側、リヤ
側の背面、つまりポールコア１２の軸方向両側端面に形
状の異なる２個の冷却ファン１３、１４を備え、界磁コ
イル２の外周面と円筒磁石３の内周面との間には適当な
大きさの空隙部２７を設けている。すなわち、ポールコ
ア１２の軸方向両側端面に形状の異なる２個の冷却ファ
ン１３、１４を備えているため、それぞれの冷却ファン
１３、１４の吐出風量差により軸方向に圧力差が生じ、
軸方向に冷却風が発生する。また、界磁コイル２の外周
面と円筒磁石３の内周面との間に円環状の空隙部（送風
経路）２７を設ける構成としているため、その空隙部２
７に冷却風が流れ、円筒磁石３、界磁コイル２の両方を
効率良く冷却でき、温度に対して負の磁力特性を持つ円
筒磁石３、界磁コイル２の発生磁束を増加させることが
できるので、三相のステータコイルの発電出力（交流出
力）を向上させることができる。

【００４０】本実施形態では、円筒磁石３は希土類磁石
を素材としている。強磁界の希土類磁石で構成している
ため、同一出力を得るための磁石体積を小さくできるた
め、耐遠心性を向上することができるので、高信頼性の
車両用交流発電機を得ることができる。また、磁石スペ
ースが小さくて良いため、界磁回転子１の磁極部、つま
りランデル型のポールコア１２の体格（径方向寸法）を
小型化できるので、小型で高出力の車両用交流発電機を
得ることができる。

【００４１】また、本実施形態では、三相のステータコ
イル６は２つの直線部を持つ略Ｕ字状の導電体セグメン
ト３３からなり、片方の直線部はスロット２９の径方向
の開口部側である内径側に配置されて内層側導電体３３
ａを成し、他方の直線部は、スロット２９の径方向の奥
側である外径側に配置されて外層側導電体３３ｂを成し
ている。複数の導電体セグメント３３は、コイルエンド
が整列するように重ねてステータコア５のスロット２９
の一方側端面から挿入されている。

【００４２】そして、スロット２９の他方側端面から突
出した内層側導電体３３ａまたは外層側導電体３３ｂの
各直線部をそれぞれステータコア５の周方向に曲げ、１
極分ずれた各導電体セグメント３３の異なる層の各直線
部の接合部３３ｄに結線することで、三相のステータコ
イル６を構成している。このため、ステータコイル６
は、コイルエンド部分で重なりがないため、高占積率、
低コイルエンド高さで作成でき、低抵抗とすることがで
きる。したがって、固定子を非常に小型化できるので、
更に小型で高出力の車両用交流発電機を提供できる。

【００４３】〔第２実施形態〕図７は本発明の第２実施
形態を示したもので、図７（ａ）、（ｂ）は円筒磁石の
製造方法を示した図である。

【００４４】本実施形態の円筒磁石３は、ステンレス製
の非磁性部材６１と鉄系の金属製の磁性部材６２との間
に複数個の永久磁石６３、６４を周方向に等間隔で配し
ている。なお、永久磁石６３、６４は、ネオジウム磁石
等の希土類磁石を使用する。そして、永久磁石６３は非
磁性部材６１側がＳ極、磁性部材６２側がＮ極とされ、
また、永久磁石６４は非磁性部材６１側がＮ極、磁性部
材６２側がＳ極とされる。ここで、本実施形態の円筒磁
石３の製造は、平板形状の非磁性部材６１と平板形状の
磁性部材６２との間に、界磁回転子１のランデル型のポ
ールコア１２の外周側に設けられる爪状磁極部２３、つ
まり磁極数と同一個数分だけの永久磁石６３、６４を着
磁方向が交互となるように、しかも爪状磁極部２３の周
方向の間隔と略同一となるように等間隔で配置する。

【００４５】そして、非磁性部材６１と磁性部材６２と
の隣設する永久磁石６３、６４の間を溶接またはかしめ
等の手段６５を用いて固定または凹ませることにより、
複数個の永久磁石６３、６４を非磁性部材６１と磁性部
材６２との間に保持固定した後に、非磁性部材６１およ
び磁性部材６２を略円筒形状に曲げる。これにより、外
径側に略円筒状の非磁性部材６１を配し、内径側に略円
筒状の磁性部材６２を配し、周方向に複数個の永久磁石
６３、６４を交互に等間隔で配した略円筒形状の円筒磁
石３を容易に得ることができる。

【００４６】〔その他の実施形態〕本実施形態では、円
筒磁石３としてネオジウム磁石等の希土類磁石を使用し
たが、アルニコ磁石、フェライト磁石、あるいは樹脂磁
石（ナイロン樹脂、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂ粉末を焼結して成形
した磁石）を使用しても良い。また、円筒磁石の配向は
無くても良い。この場合、前述の発電出力向上は得られ
ないが、相当の効果は得られる。

【００４７】また、円筒磁石３の外周面を覆う非磁性部
材３１は金属材料で無くても良く、樹脂材料等であって
も良い。また、円筒磁石３は、内周面および外周面を覆
う磁性部材３２および非磁性部材３１と一体としたが、
一体ではなく、順次組み付けられるものであっても良
い。また、ランデル型のポールコアに対し、円筒磁石３
は当接固定としたが、溶接、接着等の接合手段による固
定であっても良い。

【００４８】本実施例では、本発明を、乗用車やトラッ
ク等の車両に搭載された走行用エンジンにより回転駆動
される車両用ブラシレスオルタネータに適用した例を説
明したが、本発明を、車両搭載用エンジンを除く内燃機
関、電動モータ、水車、風車等の駆動源によりベルト駆
動または直接駆動されるブラシレス交流発電機に適用し
ても良い。また、本実施例では、複数個の整流素子とし
て複数個のダイオードを使用した例を説明したが、複数
個の整流素子として複数個のＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体
スイッチング素子を用いても良い。

【００４９】本実施例では、三相整流装置８をハウジン
グ７の外側、つまりリヤフレーム４２とリヤカバー４３
との間に配置したが、三相整流装置８をハウジング７の
内側、つまりリヤフレーム４２の内側に配置しても良
い。また、本実施例では、電圧調整装置９をハウジング
７の外側、つまりリヤフレーム４２とリヤカバー４３と
の間に配置したが、電圧調整装置９をハウジング７の内
側、つまりリヤフレーム４２の内側に配置しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用交流発電機の全体構造を示した断面図で
ある（第１実施形態）。

【図２】界磁回転子の主要構造を示した部分断面図であ
る（第１実施形態）。

【図３】円筒磁石の全体構造を示した斜視図である（第
１実施形態）。

【図４】１つの導電体セグメントを示した斜視図である
（第１実施形態）。

【図５】固定子の主要構造を示した部分断面図である
（第１実施形態）。

【図６】三相のステータコイルのコイルエンドを示した
斜視図である（第１実施形態）。

【図７】（ａ）、（ｂ）は円筒磁石の製造方法を示した
斜視図である（第２実施形態）。

【符号の説明】

１界磁回転子２界磁コイル３円筒磁石４固定子７ハウジング１１シャフト１２ポールコア１３冷却ファン（第１冷却ファン）１４冷却ファン（第２冷却ファン）２３爪状磁極部２７空隙部３１非磁性部材３２磁性部材６１非磁性部材６２磁性部材６３永久磁石６４永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 3/04 Ｈ０２Ｋ 3/04 Ｅ 19/22 19/22 21/12 21/12 ＧＦターム(参考） 5H002 AA01 AB07 AE02 5H603 AA09 BB02 BB05 BB09 BB12 CA01 CA05 CB02 CB03 CB18 CB23 CB26 CC03 CD02 CD11 CD22 CE05 EE01 EE12 EE13 EE21 FA02 FA16 5H619 AA01 BB02 BB06 BB17 PP02 PP04 PP08 PP24 PP30 5H621 AA03 BB07 BB10 GA01 HH01 JK01 JK03 5H622 AA03 CA02 CA05 CA10 CB03 DD02 PP03 PP07 PP16 PP17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）通電されると起磁力を発生する界磁
コイルと、（ｂ）内周側に前記界磁コイルが巻装されて、前記界磁
コイルの起磁力により励磁される複数個の爪状磁極部を
有するランデル型のポールコアと、（ｃ）前記界磁コイルの通電時に、前記複数個の爪状磁
極部の内周面に当接する当接面が同一極性となるべく着
磁された略円筒形状の円筒磁石とを備えた交流発電機の
界磁回転子。
【請求項２】請求項１に記載の交流発電機の界磁回転子
において、前記円筒磁石は、周方向に配向されていることを特徴と
する交流発電機の界磁回転子。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の交流発電
機の界磁回転子において、前記界磁回転子は、前記ポールコアの軸方向の一端面に
取り付けられた第１冷却ファン、この第１冷却ファンと
は形状が異なり、前記ポールコアの軸方向の他端面に取
り付けられた第２冷却ファン、および前記円筒磁石の内
周面と前記界磁コイルの外周面に設けられた空隙部を備
えたことを特徴とする交流発電機の界磁回転子。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の交流発電機の界磁回転子において、前記円筒磁石の内周面には、略円筒形状の磁性部材が設
けられ、前記磁性部材は、前記円筒磁石の内周部に一体化されて
いることを特徴とする交流発電機の界磁回転子。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の交流発電機の界磁回転子において、前記円筒磁石の外周面には、略円筒形状の非磁性部材が
設けられ、前記非磁性部材は、前記円筒磁石の外周部に一体化され
ていることを特徴とする交流発電機の界磁回転子。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
の交流発電機の界磁回転子において、前記円筒磁石は、強磁界の希土類磁石を素材としている
ことを特徴とする交流発電機の界磁回転子。