JP2002186232A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通しボルトのゆるみ発生を防止し、小型、高
出力、かつ耐振性に優れ、騒音の低い車両用交流発電機
を安価に提供すること。 【解決手段】 車両用交流発電機の固定子鉄心３２は、
帯状の鋼板を螺旋状に巻き取って、積層され、ほぼ円筒
状に形成されている。この固定子鉄心３２の継鉄部３６
は、一対のフレームの間に挟持されている。固定子鉄心
３２の外周部には、軸方向に延びる溝状の凹部３８が設
けられ、凹部３８内に通しボルト１３が配置されてい
る。通しボルト１３の軸中心位置を規定することによ
り、通しボルト１３の軸方向締着の際のモーメント分力
を大幅に低減して通しボルト１３のゆるみ発生を防止す
ることができ、出力低下の心配がなく、小型で耐振性に
優れ、騒音の低い車両用交流発電機を安価に提供するこ
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、乗用車、トラック
等に搭載される車両用交流発電機に関する。

【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
ームは近年ますます狭小化しており、車両用交流発電機
の搭載スペースに余裕がなくなってきている。また、燃
費向上のためエンジン回転数は下げられ車両用交流発電
機の回転も下がっているが、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。更にエンジンが小型・軽量化されつ
つパワーアップされてきた結果、振動が大きくなり、エ
ンジンに搭載される発電機に加わる振動も増大してき
た。

【０００３】また、車外騒音低減の社会的要請や車室内
静粛性向上による商品性向上の狙いから近年ますますエ
ンジン騒音が低下してきており、とりわけ発電に伴う車
両用交流発電機の磁気騒音が耳につきやすい状況となっ
てきた。以上のことを背景として、小型、高出力、かつ
耐振性に優れ、騒音の低い車両用交流発電機を安価に提
供することが求められている。

【０００４】ところで、従来の一般的な車両用交流発電
機では、固定子をフロント、リアの両フレームに挟持固
定するにあたり、固定子鉄心に当接するフレームの開口
部端面近傍に、両フレームの対向する位置に複数個のつ
ば部を外径方向に設け、このつば部にボルト穴やねじ穴
を形成し、通しボルトによって締着固定を行っている。

【０００５】この時、図１１に示すように、フレーム１
０４、１０５の外径位置にあるつば部１４２、１５２を
通しボルト１１３によって軸方向に締め付けるため、モ
ーメント分力Ｍが加わり、椀状のフレームの開口部端面
が歪み、固定子鉄心１３２とフレーム１０４、１０５と
の当接面積は減少する。これにより、当接面の面圧力が
局部的に上昇するので、一般にアルミ製のフレームが、
鉄製の固定子鉄心の端面縁部によって削られ磨耗する。

【０００６】上述の様に発電機に加わる外部からの振動
が増加する近年の環境の下では、更にこの磨耗が加速さ
れる。磨耗が進行すると、フレーム間の軸方向距離が短
くなるため、固定子鉄心とフレームを軸方向に締着固定
している通しボルトにゆるみが発生するので、以下の問
題に至る。即ち、回転子と固定子との中心軸がずれるこ
とにより、回転子外周と固定子内周とのエアギャップが
不均一となるため、エアギャップを介して発生する両者
の磁気吸引力も不均一となるので、磁気騒音が増加す
る。

【０００７】また、通しボルトのゆるみにより、発電機
全体の剛性が低下するので外部振動と共振現象を生じる
場合もあり、これにより固定子鉄心がフレームとの間で
周方向に相対移動する回動現象が生じ、固定子巻線と整
流器との接続線が断線し、発電停止に至る危険性があ
る。また、共振による発電機全体の振動急増により、整
流器などの各種部品に過大なストレスが加わり、破損す
る可能性も高まる。

【０００８】一方、安価な車両用交流発電機を提供する
ために、図９に示すように、固定子鉄心１３２には帯状
の鋼板を螺旋状に巻き取り形成されるヘリカル型鉄心が
一般的に用いられる。よって、分離された鋼板を積層し
た鉄心に対して、ヘリカル型固定子鉄心は螺旋状巻き取
りを容易とするため鋼板が薄いとともに、巻き取られた
鋼板の中でも外周部に近いほど薄くなるため、剛性が低
下する。これにより、通しボルトによる締着力によって
固定子鉄心が変形し易く、内周の真円度悪化により磁気
騒音増大の問題もある。

【０００９】上記の問題点の対策として、フレームと固
定子鉄心との固定を通しボルトの締め付けによるもので
はなく、フレームをあらかじめ加熱し、フレーム内周に
固定子鉄心をはめ込むホットインサート方式を採用した
車両用交流発電機が従来から知られている。このような
ホットインサート方式においては、そのための生産工
数、設備が増えるので安価な発電機の供給を阻害する要
因となる。また、発電時に発電機の温度が上昇すると、
フレーム材料であるアルミと固定子鉄心材料である鉄と
の膨張率の違いによってはめあいはゆるむ方向となり、
その状態でもなお充分なしまりばめを確保しようとする
と、逆に車両停止時には常にフレームに大きな引っ張り
応力が負荷されることとなり、寒冷地域においてフレー
ム割れの問題さえ生ずる。フレームを固定子鉄心と同じ
鉄で作れば、膨張率の違いによるはめあいのゆるみは無
くなるが、磁束漏れによる出力低下や、加工費および重
量の大幅増加の問題がある。ヘリカル型固定子鉄心を使
用する場合は、前述のように剛性が低下するのでフレー
ムとのしまりばめによる変形が大きくなり、内周真円度
悪化とその結果としての磁気騒音の増大という問題もあ
る。

【００１０】また、図１２に示すように、ヘリカル型の
固定子鉄心１３２の軸方向端面の外周部に断面Ｌ字状の
切り欠き３１２を切削加工など適宜な機械加工によって
形成することによって、固定子鉄心１３２とフレーム１
０４、１０５との当接面を軸方向と共に径方向にも確保
した構造が従来から知られている。しかし、固定子鉄心
の軸方向端面の外周部に断面Ｌ字状の切り欠きを形成す
る方法においては、加工費増加はさることながら、切削
等の加工中に固定子コイルの絶縁皮膜が傷つけられて絶
縁不良が生じる原因ともなる。特に、近年の小型、高出
力化のために固定子鉄心の軸方向にある固定子コイルエ
ンドの外径は拡大し、逆に固定子鉄心の外径は小さく設
定されるので、上記の固定子コイルへの損傷はますます
発生しやすい。

【００１１】また、通しボルトの軸方向締着力を上げる
ことにより、固定子鉄心とフレーム間の固定力を上げる
ことも考えられる。しかし、この場合には、モーメント
分力Ｍも増加し、椀状のフレーム開口部端面が更に歪む
ので、これを低減すべくフレーム円筒外周部を厚肉化し
てフレームの剛性を上げる必要がある。この時、フレー
ム開口部の変形歪みを低減するため厚肉化してフレーム
剛性を高めることにより、充分な効果を得るためには、
つば部を含めフレーム全体の外径厚を相当増大させる必
要があり、エンジンへの搭載スペース上、および重量増
加の問題がある。

【００１２】また、モーメント分力Ｍが増加することに
より、通しボルト近辺の固定子鉄心が内周側に変形して
鉄心内周の真円度が悪化するため、回転子外周と固定子
内周とのエアギャップが不均一となり、磁気騒音が増大
するという新たな問題も生ずる。これを解決するため
に、特開平７−２４５９０１号公報に記載のように、通
しボルトを締め付けるフレームつば部の近傍に切り欠き
を設け、固定子鉄心の変形を防止するものがある。

【００１３】しかし、特開平７−２４５９０１号公報の
方法では、剛性の低いヘリカル型固定子鉄心を使用する
ことによる内周真円度悪化による磁気騒音増大の問題
は、依然として存在する。また、特開平８−１６３７９
８号公報や特開平７−３１０８６号公報に開示された各
種の回転電機のように、通しボルトによって締め付ける
ヨークや固定子の最外周よりも内径側に通しボルトの中
心位置を自由に設定することができれば、上述したモー
メント分力Ｍを低減することができるが、車両用交流発
電機に用いられている固定子鉄心は、小型化や巻き線の
高占積率化によってスロット部外周側に余裕がないた
め、これらの公報に開示された手法をそのまま車両用交
流発電機に適用することは難しい。また、車両用交流発
電機の固定子鉄心の外周側に通しボルト用の凹部を形成
して通しボルトの中心位置を回転中心に近づけようとす
ると、特に最近のように高出力化に伴って回転子によっ
て生じた起磁力の磁路面積を確保しながらこのような凹
部を形成することは容易ではなく、車両用交流発電機の
出力の低下を伴うことになるため、不用意に通しボルト
の位置を回転中心に近づけることは好ましくない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一対のフレ
ームの間に固定子鉄心を挟持する構成において、それら
フレームを締め付ける通しボルトのゆるみを防止するこ
とを目的とする。本発明は、小型高出力化を図った場合
でも、優れた耐振動性を実現し、低騒音の車両用交流発
電機を提供することを目的とする。

【００１５】本発明は、一対のフレームを締め付けるボ
ルトの組付性を改善することを目的とする。本発明は、
一方のフレームに形成した雌ねじへの通しボルトの組付
性を改善することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の発電機は、ヘリカル型固定子鉄心の外周部
に軸方向に沿った凹部を持ち、凹部にガイドされた通し
ボルトの軸中心位置を規定することにより、通しボルト
の軸方向締着の際のモーメント分力を大幅に低減し、フ
レームと固定子鉄心との当接面の磨耗を抑制し、通しボ
ルトのゆるみ発生を防止するとともに、ヘリカル型固定
子鉄心の変形を抑制して磁気騒音の増加を防止したもの
である。

【００１７】請求項１に記載の発明によれば、軸方向端
部の少なくとも片側にファンを有する界磁回転子と、前
記回転子の外周に対向配置され、内径側の複数のスロッ
ト部と外径側の継鉄部を有する固定子鉄心と前記スロッ
ト部内に収納された固定子コイルを備えた固定子と、前
記回転子と前記固定子とを支持する一対の椀形状のフレ
ームと、前記固定子を前記一対のフレームによって軸方
向に締着固定している通しボルトとを備えた車両用交流
発電機において、前記固定子鉄心は、帯状の鋼板を螺旋
状に巻き取り積層され略円筒状を為し、前記継鉄部の軸
方向端面は外周端部に切り欠きを形成することなく前記
フレームの椀状部の開口部端面に当接されており、略円
筒状の前記固定子鉄心の外周面には軸方向に複数本の窪
んだ凹部が形成され、前記通しボルトの軸中心が前記固
定子鉄心の外径よりも前記通しボルトの径方向断面直径
の３分の１だけ半径の大なる同心円内に配置されたこと
を特徴としている。

【００１８】これにより、通しボルトの軸方向締着力に
よるモーメント分力が大幅に低減され、フレーム開口部
端面の歪みが抑制されるので、固定子鉄心とフレームと
の軸方向の当接面積が確保でき、フレーム当接面の磨耗
進行が防止されて、通しボルトの軸方向締着力が保持さ
れるとともに、軸方向締着力はほとんどが固定子鉄心と
フレームの固定のために作用するので、発電機全体の剛
性が向上し、近年のエンジンからの外部振動条件の厳し
い環境下に対応できるようになる。

【００１９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
において、前記凹部は略半円状であり、前記通しボルト
が断面円状であるとともに、前記通しボルトが略半円状
の前記凹部にガイドされることで、前記通しボルトの軸
中心が前記凹部における前記固定子鉄心の仮想最外径よ
りも前記通しボルトの径方向断面直径の３分の１だけ半
径の大なる同心円内に配置されたことを特徴としてい
る。これにより、通しボルトの外径が凹部に沿ってガイ
ドされるので、通しボルトを組み付ける時に雄ねじを雌
ねじ部に挿入し易くなり、雌ねじ部の開口部に大きなガ
イドを施す必要もなく、組み付け性と加工性が向上す
る。

【００２０】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または２において、前記通しボルトの軸中心が前記固定
子鉄心の外径よりも前記通しボルトの径方向断面直径の
３分の２だけ半径の小なる同心円外に配置されたことを
特徴としている。これにより、磁気回路上の磁路断面の
減少による出力低下を抑えることができる。請求項４に
記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記固定子鉄心は前記凹部表面において、軸方向に
沿った溶接により接合されていることを特徴としてい
る。これにより、通しボルトの締め付けによって圧縮力
が働く当該凹部の剛性がより高まり、固定子鉄心の変形
が防止されるので内周の真円度不良による磁気騒音の増
大も無くなるとともに、鉄心とフレームの当接面近傍に
溶接の盛り上がり等が無いため、組付け作業性も向上す
る。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
〜４のいずれかにおいて、前記通しボルトの外周面は、
前記凹部と対向した部分において前記凹部と極近接して
いることを特徴としている。このようにして通しボルト
内にも磁力線を通過させることにより、近接していない
場合に比べ、固定子鉄心内の磁路拡大の役割を担うこと
ができるので、出力が向上する。なお、ここでの極近接
とは０．４ｍｍ以下の距離を表す。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のいずれかにおいて、前記固定子コイルは、その少
なくとも前記スロット部内に位置する部分がスロット部
形状に沿った略矩形形状であり、複数のコイルによって
前記スロット部内は略充填されていることを特徴として
いる。これにより、固定子全体の剛性が向上するので、
通しボルトの締め付けによる固定子鉄心の変形とそれに
伴う固定子鉄心内周の真円度不良が防止され、磁気騒音
の増加を防ぐことができる。

【００２３】請求項７に記載の発明によれば、界磁回転
子と、この界磁回転子の外周に配置された円筒状の固定
子鉄心と、前記固定子鉄心の両端に配置され、前記固定
子鉄心を挟持する一対の椀形状のフレームと、前記一対
のフレームの間にわたって配置され、両フレームを締め
付ける複数の通しボルトとを備える車両用交流発電機に
おいて、前記固定子鉄心は、前記固定子鉄心の外周直径
をφＤ、前記通しボルトの直径をφｄとして、前記通し
ボルトの軸中心をφＤ−φｄ×２／３以上、φＤ＋φｄ
／３以下の円内に配置することを許容する凹部を外周面
に備え、一方のフレームは、前記固定子鉄心の一方の端
面と当接する端面と、前記通しボルトに形成された雄ね
じと螺合する雌ねじが形成された雌ねじ孔が設けられた
つば部とを備え、他方のフレームは、前記固定子鉄心の
他方の端面と当接する端面と、前記通しボルトが貫通し
て配置される貫通孔が設けられたつば部とを備え、さら
に前記一方のフレームは、前記固定子鉄心に形成された
前記凹部と共同して、前記雌ねじ孔と同軸状のガイド通
路を形成するガイド部を備えることを特徴とする車両用
交流発電機という技術的手段を採用する。

【００２４】本発明の構成によると、ボルトが部分的に
固定子鉄心内に埋設されるため、この固定子鉄心を挟持
する一対のフレームの変形が防止される。しかも、ボル
トの埋設範囲が制限されることで磁気的な特性の変化が
抑制される。さらには、一対のフレーム間に渡って配置
される通しボルトを、固定子鉄心外周に形成された凹部
に沿って差込むことができる。しかも、雌ねじ孔が形成
されたフレームには、固定子鉄心の凹部と共同するガイ
ド部が形成されるため、ボルトの雄ねじを雌ねじ孔に向
けて案内することができる。

【００２５】なお、通しボルトの材質としては、磁性材
料を用いることができる。また、両フレームには、固定
子鉄心の外周面に対向する内周面を形成することが望ま
しい。この構成にあっては、内周面がつば部に対応して
径方向外側に拡大されることで上記ガイド部が形成され
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら説
明する。図１から図３は本発明の第一の実施形態を示し
たもので、図１は本実施形態の自動車用交流発電機の主
要部の軸方向断面図、図２は本実施形態の固定子周辺の
軸方向断面図（回転子を除く）、図３は本実施例の固定
子周辺の径方向断面図（回転子を除く固定子コイルの一
部）を示している。車両用交流発電機１は、界磁として
働く回転子２、電機子として働く固定子３、回転子２と
固定子３を支持するフレーム４、５、固定子３に電気的
に接続されて交流電力を直流に変換する整流器６等から
構成されている。

【００２７】回転子２は、シャフト６と一体になって回
転するものであり、１組のランデル型ポールコア７、冷
却ファン９、フィールドコイル８、スリップリング１１
等によって構成されている。シャフト６は、プーリ１２
に連結され、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。固定子３は、固定子鉄心
３２、固定子コイル３３、及び固定子鉄心３２と固定子
コイル３３の間を電気絶縁するインシュレータ３４で構
成されている。固定子鉄心３２は磁極歯部３５と継鉄部
３６よりなり、磁極歯部３５と継鉄部３６に囲まれたス
ロット部３７に固定子コイル３３及びインシュレータ３
４が収容される。また、図４に示すように、固定子鉄心
３２は帯状の鋼板材３９を螺旋状に巻き取り、継鉄部３
６の外周が略円筒形状になるように形成される。外周面
には軸方向に沿って略半円形状の凹部３８が複数形成さ
れており、凹部３８の周方向巾の中心線は磁極歯部３５
の巾の中心線とほぼ一致している。なお、図４に示すよ
うに凹部３８は、あらかじめ帯状の鋼板材３９を形成す
る行程でプレス加工などにより形成されている。

【００２８】フレーム４、５は、アルミ製である。フレ
ーム４、５は、ほぼ椀型の形状をもっている。フレーム
４、５の開口部には、固定子鉄心３２の外周面と対向す
る内周面４０、５０が十数ｍｍの深さにわたって設けら
れている。さらに、その奥側には、軸方向に面した端面
４１、５１が形成されている。これら端面４１、５１
は、固定子鉄心３２の継鉄部３６の外径寄りの端面と当
接している。さらに、フレーム４、５の開口部には、対
をなすつば部が複数の対、フレーム４、５の外周に等間
隔で設けられている。この実施形態では、つば部４２、
５２が、４対、９０度間隔で設けられている。一方のつ
ば部４２には、通しボルト１３の雄ねじと螺合する雌ね
じ孔４２ａが形成され、他方のつば部５２には、通しボ
ルト１３が貫通して配置される貫通孔５２ａが形成され
ている。さらに、つば部４２には、ガイド部４２ｂが設
けられている。このガイド部４２ｂは、内周面４０をつ
ば部４２に対応して径方向外側に凹状に拡大して形成さ
れている。このガイド部４２ｂは、固定子鉄心３２に形
成された凹部３８と共同して、雌ねじ孔４２ａと同軸状
のガイド通路４２ｃを区画する。複数対のつば部４２、
５２に対応した位置に固定子鉄心３２の凹部３８が合致
するようにフレーム４、５と固定子３が相互配置され、
つば部４２、５２のいずれか一方に形成された貫通穴か
ら差し込まれた通しボルト１３は、固定子鉄心３２の外
周面に形成された凹部３８にガイドされて、つば部４
２、５２のいずれか他方に形成された対向するねじ穴に
挿入組み付けされている。通しボルト１３の軸方向の締
着力により、固定子鉄心３２の軸方向両端面はフレーム
４、５に挟持されて固定子鉄心３２が固定される。この
実施形態では、通しボルト１３の直径をφｄとして、そ
の中心は、固定子鉄心３２の外径直径φＤよりも、約φ
ｄ／７だけ外側に配置されている。図２、３に示すよう
に、固定子鉄心３２の外径をφＤ、通しボルト１３の軸
断面の最大内接円直径をφｄ、通しボルト１３の軸中心
と外径φＤとの外径方向に沿った距離をＸとしたとき
に、Ｘはｄの３分の１以下になるように通しボルト１３
の位置が設定されている。また、通しボルト１３の外周
と凹部３８との距離は０．３５ｍｍに設定した。

【００２９】図５は、通しボルトの径方向位置のみを変
えたフレームを用意し、比率Ｘ／ｄを変化させて車両用
交流発電機単体での振動試験を実施した後の通しボルト
１３のトルクを測定し、試験前の所定の締め付けトルク
値に対する比率を求めた結果を示している。振動試験
は、フレームに形成された取り付け穴４３を使ってボル
ト、ナットによって車両用交流発電機を加振盤上の取り
付け治具に締付固定して行った。また、振動条件は、実
際にエンジンに搭載されている車両用交流発電機に加わ
る振動環境を考慮して、加速度を２００ｍ／ｓ² とし、
周波数を１００Ｈｚから４００Ｈｚまでを５分間で往復
させ、車両用交流発電機の径方向と軸方向にそれぞれ１
０時間加振した。通しボルト１３は、車両用交流発電機
に一般的に用いられているＭ５ねじとし、固定子３は、
通しボルト４本によって両フレーム間に狭持した。その
結果、Ｘをｄの３分の１（Ｘ／ｄ＝０．３３）以下に設
定すれば、通しボルト１３のトルク低下は大幅に改善さ
れることが判明した。即ち、上記の設定により、通しボ
ルト１３のゆるみによる磁気騒音の増加や固定子回動に
よるコイル断線、及び各部の振動による破損を防止でき
る。

【００３０】Ｘ／ｄ比率が大きいと通しボルトのゆるみ
が大きくなる理由を、従来の構造事例を示した図１１を
参照しながら、以下に説明する。図１１に示すように、
通しボルト１１３が固定子鉄心１３２の外周よりも径方
向外側に位置する場合には、通しボルト１１３によって
つば部１４２、１５２を軸方向に締め付けると、固定子
鉄心１３２の軸方向両側面縁部３２１を支点とした大き
なモーメント分力Ｍが生じ、フレーム開口部端面１４
１、１５１が傾き、その結果、開口部端面１４１、１５
１と固定子鉄心１３２とは、側面縁部３２１でのみ当接
する。よって当接部の面圧力は高い状態となる。加え
て、固定子は車両用交流発電機の中でも大きな重量を占
めるので振動による荷重も大きく、エンジンから軸方向
の振動を受けるので上記当接面の面圧力は更に大きくな
る。以上により、固定子鉄心１３２よりも材料硬度の低
いフレームの開口部端面１４１、１５１が削られ、磨耗
する。磨耗によってつば部１４２、１５２間の距離が短
くなり、通しボルト１１３の軸方向締着力が低下し、そ
の結果通しボルト１１３のゆるみが発生する。また径方
向の外部振動によって、上記の磨耗がフレームの当接面
全体に波及していき、更に車両用交流発電機の振動が増
幅され、磨耗を促進させる。Ｘをｄの３分の１以下に設
定すれば、これらの問題点が解決できる。

【００３１】また、本実施形態ではモーメント分力Ｍを
大幅に減少させてフレーム開口部の歪みを抑制している
ため、固定子鉄心３２の内周側への変形も抑えられ、固
定子鉄心３２内周の真円度不良による磁気騒音の増加も
ない。本実施形態では、冷却ファン９を車両用交流発電
機１内部に配置させた高冷却構造とすることによって熱
損失を低減して高出力化を達成できたので、ヘリカル型
固定子鉄心３２の外周部に凹部３８を形成しても、車両
ニーズを充分満足する出力を確保することができる。

【００３２】更に、本実施形態では、通しボルト１３を
凹部３８と極近接させて配設しているので、通しボルト
１３内にも磁力線を通過させることができ、近接してい
ない場合に比べ固定子鉄心３２内の磁路面積拡大の役割
をある程度担うことができるので、出力が向上する効果
もある。 〔その他の実施形態〕上述した第一の実施形態では、固
定子コイル３３をスロット部３７内に隙間をもって充填
していたが、図６に示すように、断面がスロット部３７
の形状に沿った矩形形状の導体からなる固定子コイル１
３３を用い、スロット部３７内部をほぼ完全に充填する
ようにしてもよい。これにより、スロット部３７も継鉄
部３６と一体となり、固定子３全体の剛性が高まるの
で、通しボルト１３の締め付けによる固定子鉄心３２の
変形に対する耐力が向上し、固定子鉄心３２内周の真円
度不良による磁気騒音の増加を抑止できる。

【００３３】第一の実施形態では、凹部３８は巻き取り
前にあらかじめ帯状の鋼板材３９の段階でプレス加工な
どで形成されているが、巻き取り後の除去加工で形成し
ても構わない。また、凹部３８は略半円形状の軸方向断
面を持つものとしたが、通しボルト１３のガイドとなる
のであれば、軸方向断面形状が三角形や四角形などの多
角形であってもよい。

【００３４】第一の実施形態では、通しボルト１３のゆ
るみ防止のために、通しボルト１３の中心軸が固定子鉄
心３２の外周より外側にある場合の位置を規定している
が、通しボルト１３の中心軸が固定子鉄心３２外周より
も内側に配置された場合には、いかに通しボルト１３が
磁路として働くとしても空隙が存在するので、空隙増加
による出力低下の問題は残る。そこで、図７に示すよう
に、固定子鉄心３２の外径をφＤ、通しボルト１３の軸
断面の最大内接円直径をφｄ、通しボルト１３の軸中心
と外径φＤとの内径方向に沿った距離をＹとし、比率Ｙ
／ｄを変化させて、車両用交流発電機の出力値の変化を
調査した。定格出力が７０Ａ、１００Ａ、１３０Ａクラ
スのそれぞれの車両用交流発電機について、周囲温度２
０°Ｃ、５０００ｒｐｍでの飽和出力を測定し、Ｙ／ｄ
＝−０．５、即ち凹部３８が無い場合の出力値を１とし
て、Ｙの増加による出力値比率を測定した結果を図８に
示す。なお、通しボルト１３には、このクラスの車両用
交流発電機に標準的に用いられているＭ５サイズを４本
使用した。図８に示した測定結果から、Ｙをｄの３分の
２（Ｙ／ｄ＝０．６６）以下に設定すれば、出力低下を
抑制できることが判った。よって、高出力保持の面か
ら、通しボルト１３の軸中心と凹部３８における固定子
端面の仮想最外径との内径方向に沿った距離が、通しボ
ルト１３の断面の最大内接円直径の３分の２以下とする
ことが望ましい。したがって、通しボルトの中心は、φ
Ｄ−φｄ×２／３以上であって、φＤ＋φｄ／３以下の
円内に配置されることが望ましい。

【００３５】また、通しボルト１３は軸方向断面は円形
状が一般的であるが、多角形の断面を有するものでもよ
い。この場合、本発明で規定した通しボルトの直径φｄ
としては、多角形の最大内接円の直径を用いればよい。
また、フレーム４、５のいずれか一方のつば部４２ある
いは５２に通しボルト１３の貫通穴を設け、他方のつば
部４２、５２にねじ穴を設けたが、両方に貫通穴を設け
てボルトとナットを使って固定子鉄心３２を両端面から
締着固定してもよい。

【００３６】更に、フレーム４、５のそれぞれのつば部
４２、５２は、フレーム外周から径方向に突出している
場合が一般的であるが、このつば部４２、５２が車両用
交流発電機１をエンジンに搭載するためにフレーム外周
に突出している取り付けステー部に近接している場合
は、このステー部の一部をつば部４２、５２と兼用して
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態の車両用交流発電機の主要部断
面図である。

【図２】第一の実施形態の車両用交流発電機の固定子周
辺の軸方向断面図である。

【図３】第一の実施形態の車両用交流発電機の固定子周
辺の径方向断面図である。

【図４】固定子鉄心の製作方法を示す図である。

【図５】通しボルトの径方向位置とボルトのトルクの関
係を示す図である。

【図６】固定子コイルがスロット部形状に沿った略矩形
状とした場合の固定子の部分的な断面図である。

【図７】その他の実施形態における固定子周辺の径方向
断面図である。

【図８】通しボルトの径方向位置と出力の関係を示す図
である。

【図９】従来の固定子鉄心の制作方法を示す図である。

【図１０】ヘリカル型の固定子鉄心をフレームに挟持し
た状態の説明図である。

【図１１】従来の固定子締着固定時における作用を表す
軸方向断面図である。

【図１２】ヘリカル型の固定子の端面外周部に切り欠き
を設け、フレームに挟持した場合の説明図である。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 回転子 ３ 固定子 ４、５ フレーム １３ 通しボルト ３１ 段差部 ３２ 固定子鉄心 ３３ 固定子コイル ３５ 磁極歯部 ３６ 継鉄部 ３７ スロット部 ３８ 凹部 ３９ 鋼板材 ４１、５１ 端面 ４２、５２ つば部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向端部の少なくとも片側にファンを
   有する界磁回転子と、前記回転子の外周に対向配置さ
   れ、内径側の複数のスロット部と外径側の継鉄部を有す
   る固定子鉄心と前記スロット部内に収納された固定子コ
   イルを備えた固定子と、前記回転子と前記固定子とを支
   持する一対の椀形状のフレームと、前記固定子を前記一
   対のフレームによって軸方向に締着固定している通しボ
   ルトとを備えた車両用交流発電機において、 前記固定子鉄心は、帯状の鋼板を螺旋状に巻き取り積層
   され略円筒状を為し、前記継鉄部の軸方向端面は外周端
   部に切り欠きを形成することなく前記フレームの椀状部
   の開口部端面に当接されており、略円筒状の前記固定子
   鉄心の外周面には軸方向に複数本の窪んだ凹部が形成さ
   れ、前記通しボルトの軸中心が前記固定子鉄心の外径よ
   りも前記通しボルトの径方向断面直径の３分の１だけ半
   径の大なる同心円内に配置されたことを特徴とする車両
   用交流発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記凹部は略半円状であり、前記通しボルトが断面円状
   であるとともに、前記通しボルトが略半円状の前記凹部
   にガイドされることで、前記通しボルトの軸中心が前記
   凹部における前記固定子鉄心の仮想最外径よりも前記通
   しボルトの径方向断面直径の３分の１だけ半径の大なる
   同心円内に配置されたことを特徴とする車両用交流発電
   機。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記通しボルトの軸中心が前記固定子鉄心の外径よりも
   前記通しボルトの径方向断面直径の３分の２だけ半径の
   小なる同心円外に配置されたことを特徴とする車両用交
   流発電機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記固定子鉄心は前記凹部表面において、軸方向に沿っ
   た溶接により接合されていることを特徴とする車両用交
   流発電機。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記通しボルトの外周面は、前記凹部と対向した部分に
   おいて前記凹部と極近接していることを特徴とする車両
   用交流発電機。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記固定子コイルは、その少なくとも前記スロット部内
   に位置する部分がスロット部形状に沿った略矩形形状で
   あり、複数のコイルによって前記スロット部内は略充填
   されていることを特徴とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】 界磁回転子と、この界磁回転子の外周に
   配置された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の両
   端に配置され、前記固定子鉄心を挟持する一対の椀形状
   のフレームと、前記一対のフレームの間にわたって配置
   され、両フレームを締め付ける複数の通しボルトとを備
   える車両用交流発電機において、 前記固定子鉄心は、前記固定子鉄心の外周直径をφＤ、
   前記通しボルトの直径をφｄとして、前記通しボルトの
   軸中心をφＤ−φｄ×２／３以上、φＤ＋φｄ／３以下
   の円内に配置することを許容する凹部を外周面に備え、 一方のフレームは、前記固定子鉄心の一方の端面と当接
   する端面と、前記通しボルトに形成された雄ねじと螺合
   する雌ねじが形成された雌ねじ孔が設けられたつば部と
   を備え、 他方のフレームは、前記固定子鉄心の他方の端面と当接
   する端面と、前記通しボルトが貫通して配置される貫通
   孔が設けられたつば部とを備え、 さらに前記一方のフレームは、前記固定子鉄心に形成さ
   れた前記凹部と共同して、前記雌ねじ孔と同軸状のガイ
   ド通路を形成するガイド部を備えることを特徴とする車
   両用交流発電機。