JP2003219584A - 交流発電機 - Google Patents
交流発電機Info
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- 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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- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流出力の低下を抑えつつ、対向する磁極片
間における磁束変動を少なくして磁気音の発生を低減し
た交流発電機を提供する。 【解決手段】 巻線を収納する複数のスロット７を有す
る固定子２と、この固定子２に対向して配置され、複数
交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片１１、１２を有
する回転子３とを備えた交流発電機１において、複数交
互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片１１、１２の各々
には、先端部に固定子２の内周面と対向する距離が徐増
する先端面取り部２０、２１が設けられ、その先端面取
り部２０、２１は、中心線Ｃを挟んで回転方向前方側が
相対的に小さく且つ回転方向後方側が相対的に大きく形
成されている。
間における磁束変動を少なくして磁気音の発生を低減し
た交流発電機を提供する。 【解決手段】 巻線を収納する複数のスロット７を有す
る固定子２と、この固定子２に対向して配置され、複数
交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片１１、１２を有
する回転子３とを備えた交流発電機１において、複数交
互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片１１、１２の各々
には、先端部に固定子２の内周面と対向する距離が徐増
する先端面取り部２０、２１が設けられ、その先端面取
り部２０、２１は、中心線Ｃを挟んで回転方向前方側が
相対的に小さく且つ回転方向後方側が相対的に大きく形
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複数の爪状
磁極片で励磁巻線を保持する回転子を具備した交流発電
機に関するものである。
磁極片で励磁巻線を保持する回転子を具備した交流発電
機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、騒音となる磁気音の発生が、
負荷時の磁束波形の歪による第３次高調波に大きく影響
されていることに着眼し、負荷時の磁束波形を正弦波に
近くなるように、磁束歪を持たせるために爪状磁極片の
形状を予め中心線に対して非対称となるように不等辺台
形状に冷鍛成形してなる回転子を備えた交流発電機（特
公昭６１−１１０６６号公報）が知られている。
負荷時の磁束波形の歪による第３次高調波に大きく影響
されていることに着眼し、負荷時の磁束波形を正弦波に
近くなるように、磁束歪を持たせるために爪状磁極片の
形状を予め中心線に対して非対称となるように不等辺台
形状に冷鍛成形してなる回転子を備えた交流発電機（特
公昭６１−１１０６６号公報）が知られている。
【０００３】また、交流発電機における回転子の各々の
爪状磁極片に対し、回転方向後縁側に回転方向前縁側に
比べて相対的に大きな面取りを施すことにより磁気音を
低減するようにした交流発電機が提案されている（特許
第３２２３５３６号公報）。
爪状磁極片に対し、回転方向後縁側に回転方向前縁側に
比べて相対的に大きな面取りを施すことにより磁気音を
低減するようにした交流発電機が提案されている（特許
第３２２３５３６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
６１−１１０６６号公報に記載された前記従来の交流発
電機においては、爪状磁極片の形状が中心線に対して非
対称であるため、冷鍛成形する際に回転方向の前縁側と
後縁側とで成形圧のアンバランスが大きく、爪状磁極片
の形状が不揃いとなってしまい、爪状磁極片の形状精度
が確保できないという問題点がある。
６１−１１０６６号公報に記載された前記従来の交流発
電機においては、爪状磁極片の形状が中心線に対して非
対称であるため、冷鍛成形する際に回転方向の前縁側と
後縁側とで成形圧のアンバランスが大きく、爪状磁極片
の形状が不揃いとなってしまい、爪状磁極片の形状精度
が確保できないという問題点がある。
【０００５】一方、特許第３２２３５３６号公報に記載
された前記従来の交流発電機では、対向する磁極片間に
おける磁束変動が大きいことが磁気音発生の一因となっ
ているという問題点がある。すなわち、前記従来の交流
発電機では、一方の磁極片における面取りの小さい回転
方向前縁側と、他方の磁極片における面取りの大きい後
縁側とが対向する状態で交互に噛み合う構造となってい
るために、磁束変動が大きく、これにより磁気音が発生
するという問題がある。さらに、爪状磁極片の回転方向
後縁側全体に大きく面取りが施されることにより、交流
発電機の電流出力が低下するという問題点もある。
された前記従来の交流発電機では、対向する磁極片間に
おける磁束変動が大きいことが磁気音発生の一因となっ
ているという問題点がある。すなわち、前記従来の交流
発電機では、一方の磁極片における面取りの小さい回転
方向前縁側と、他方の磁極片における面取りの大きい後
縁側とが対向する状態で交互に噛み合う構造となってい
るために、磁束変動が大きく、これにより磁気音が発生
するという問題がある。さらに、爪状磁極片の回転方向
後縁側全体に大きく面取りが施されることにより、交流
発電機の電流出力が低下するという問題点もある。
【０００６】本発明は、電流出力の低下を抑えつつ、対
向する磁極片間における磁束変動を少なくして磁気音の
発生を低減した交流発電機を提供することを解決すべき
課題とする。
向する磁極片間における磁束変動を少なくして磁気音の
発生を低減した交流発電機を提供することを解決すべき
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の交流発電機は、巻線を収納する複
数のスロットを有する固定子と、この固定子に対向して
配置され、複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片
を有する回転子とを備えた交流発電機において、前記複
数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片の各々には、
先端部に前記固定子の内周面と対向する距離が徐増する
先端面取り部が設けられ、その先端面取り部は、中心線
を挟んで回転方向前方側が相対的に小さく且つ回転方向
後方側が相対的に大きく形成されたことを特徴とする。
に、請求項１に記載の交流発電機は、巻線を収納する複
数のスロットを有する固定子と、この固定子に対向して
配置され、複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片
を有する回転子とを備えた交流発電機において、前記複
数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片の各々には、
先端部に前記固定子の内周面と対向する距離が徐増する
先端面取り部が設けられ、その先端面取り部は、中心線
を挟んで回転方向前方側が相対的に小さく且つ回転方向
後方側が相対的に大きく形成されたことを特徴とする。
【０００８】従って、複数交互に噛み合う等辺台形状の
爪状磁極片の各々には、先端部に前記固定子の内周面と
対向する距離が徐増する先端面取り部が設けられ、その
先端面取り部は、中心線を挟んで回転方向前方側が相対
的に小さく且つ回転方向後方側が相対的に大きく形成さ
れているので、爪状磁極片の先端部付近の回転方向前方
側の面取りの小さい部分で磁束が急増し、後方側の面取
りの大きい部分で磁束が徐減することとなり、磁気音発
生の一因となる第三高調波の逆位相の磁束変化が生じ、
結果として爪形磁極片を不等辺台形状とした従来の交流
発電機と同様の磁束分布を得ることができ、磁気音が低
減される。
爪状磁極片の各々には、先端部に前記固定子の内周面と
対向する距離が徐増する先端面取り部が設けられ、その
先端面取り部は、中心線を挟んで回転方向前方側が相対
的に小さく且つ回転方向後方側が相対的に大きく形成さ
れているので、爪状磁極片の先端部付近の回転方向前方
側の面取りの小さい部分で磁束が急増し、後方側の面取
りの大きい部分で磁束が徐減することとなり、磁気音発
生の一因となる第三高調波の逆位相の磁束変化が生じ、
結果として爪形磁極片を不等辺台形状とした従来の交流
発電機と同様の磁束分布を得ることができ、磁気音が低
減される。
【０００９】また、爪状磁極片全体において固定子との
ギャップが大きい部分（面取り形成部分）の占める比率
が小さいので、電流出力の低下が抑制される。
ギャップが大きい部分（面取り形成部分）の占める比率
が小さいので、電流出力の低下が抑制される。
【００１０】また、請求項２に記載の交流発電機は、巻
線を収納する複数のスロットを有する固定子と、この固
定子に対向して配置され、複数交互に噛み合う等辺台形
状の爪状磁極片を有する回転子とを備えた交流発電機に
おいて、前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極
片の各々には、先端部の前記固定子に対向する面の回転
方向後方側に凹部を形成したことを特徴とする。
線を収納する複数のスロットを有する固定子と、この固
定子に対向して配置され、複数交互に噛み合う等辺台形
状の爪状磁極片を有する回転子とを備えた交流発電機に
おいて、前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極
片の各々には、先端部の前記固定子に対向する面の回転
方向後方側に凹部を形成したことを特徴とする。
【００１１】従って、複数交互に噛み合う等辺台形状の
爪状磁極片の各々には、先端部の固定子に対向する面の
回転方向後方側に凹部を形成したので、爪状磁極片の先
端部における凹部が形成されていない回転方向前方側で
磁束が急増し、凹部が形成された後方側で磁束が徐減す
ることとなり、磁気音発生の一因となる第三高調波の逆
位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片を不等辺
台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分布を得る
ことができ、磁気音が低減される。
爪状磁極片の各々には、先端部の固定子に対向する面の
回転方向後方側に凹部を形成したので、爪状磁極片の先
端部における凹部が形成されていない回転方向前方側で
磁束が急増し、凹部が形成された後方側で磁束が徐減す
ることとなり、磁気音発生の一因となる第三高調波の逆
位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片を不等辺
台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分布を得る
ことができ、磁気音が低減される。
【００１２】また、爪状磁極片全体において固定子との
ギャップが大きい部分（凹部）の占める比率が小さいの
で、電流出力の低下が抑制される。
ギャップが大きい部分（凹部）の占める比率が小さいの
で、電流出力の低下が抑制される。
【００１３】また、請求項３に記載の交流発電機は、巻
線を収納する複数のスロットを有する固定子と、この固
定子に対向して配置され、複数交互に噛み合う等辺台形
状の爪状磁極片を有する回転子とを備えた交流発電機に
おいて、前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極
片の各々には、先端部の前記固定子に対向する面の回転
方向後方側に貫通孔を形成したことを特徴とする。
線を収納する複数のスロットを有する固定子と、この固
定子に対向して配置され、複数交互に噛み合う等辺台形
状の爪状磁極片を有する回転子とを備えた交流発電機に
おいて、前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極
片の各々には、先端部の前記固定子に対向する面の回転
方向後方側に貫通孔を形成したことを特徴とする。
【００１４】従って、複数交互に噛み合う等辺台形状の
爪状磁極片の各々には、先端の固定子に対向する面の回
転方向後方側に貫通孔を形成したので、爪状磁極片の先
端部における貫通孔が形成されていない回転方向前方側
で磁束が急増し、貫通孔が形成された後方側で磁束が徐
減することとなり、磁気音発生の一因となる第三高調波
の逆位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片を不
等辺台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分布を
得ることができ、磁気音が低減される。
爪状磁極片の各々には、先端の固定子に対向する面の回
転方向後方側に貫通孔を形成したので、爪状磁極片の先
端部における貫通孔が形成されていない回転方向前方側
で磁束が急増し、貫通孔が形成された後方側で磁束が徐
減することとなり、磁気音発生の一因となる第三高調波
の逆位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片を不
等辺台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分布を
得ることができ、磁気音が低減される。
【００１５】また、爪状磁極片全体において固定子との
ギャップが大きい部分（貫通孔）の占める比率が小さい
ので、電流出力の低下が抑制される。
ギャップが大きい部分（貫通孔）の占める比率が小さい
ので、電流出力の低下が抑制される。
【００１６】また、請求項４に記載の交流発電機は、請
求項１乃至３のいずれかに記載の交流発電機において、
前記爪状磁極片の各々には、回転方向前縁側に前記固定
子の内周面と対向する距離が徐増する前縁側面取り部
と、回転方向後縁側に前記固定子の内周面と対向する距
離が徐増する後縁側面取り部とが更に設けられ、前記前
縁側面取り部と前記後縁側面取り部とは面取り形状が略
同一であることを特徴とする。
求項１乃至３のいずれかに記載の交流発電機において、
前記爪状磁極片の各々には、回転方向前縁側に前記固定
子の内周面と対向する距離が徐増する前縁側面取り部
と、回転方向後縁側に前記固定子の内周面と対向する距
離が徐増する後縁側面取り部とが更に設けられ、前記前
縁側面取り部と前記後縁側面取り部とは面取り形状が略
同一であることを特徴とする。
【００１７】従って、爪状磁極片の各々には、回転方向
前縁側に前記固定子の内周面と対向する距離が徐増する
前縁側面取り部と、回転方向後縁側に前記固定子の内周
面と対向する距離が徐増する後縁側面取り部とが更に設
けられ、前記前縁側面取り部と前記後縁側面取り部とは
面取り形状が略同一であるので、対向する磁極片間にお
ける磁束の変化が少なく、より一層、磁気音の発生が抑
制される。
前縁側に前記固定子の内周面と対向する距離が徐増する
前縁側面取り部と、回転方向後縁側に前記固定子の内周
面と対向する距離が徐増する後縁側面取り部とが更に設
けられ、前記前縁側面取り部と前記後縁側面取り部とは
面取り形状が略同一であるので、対向する磁極片間にお
ける磁束の変化が少なく、より一層、磁気音の発生が抑
制される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した交流発
電機の各実施形態について説明する。
電機の各実施形態について説明する。
【００１９】まず、本発明の第１の実施形態について、
図１乃至図６を参照しつつ説明する。尚、図１および図
２は第１の実施形態における回転子の爪状磁極片を示し
た図、図３および図４は固定子と回転子とを示した図、
図５は交流発電機の回転数と磁気音の騒音レベルとの関
係を示したグラフ、図６は変形例における回転子の爪状
磁極片を示した図である。
図１乃至図６を参照しつつ説明する。尚、図１および図
２は第１の実施形態における回転子の爪状磁極片を示し
た図、図３および図４は固定子と回転子とを示した図、
図５は交流発電機の回転数と磁気音の騒音レベルとの関
係を示したグラフ、図６は変形例における回転子の爪状
磁極片を示した図である。
【００２０】交流発電機１は、自動車に搭載され、電機
子を構成する固定子２、および界磁を構成する回転子３
を備える。固定子２は、多数のけい素鋼板を積層した円
環状の電機子鉄心４、およびこの電機子鉄心４を保持す
るヨーク（図示せず）等から構成されている。電機子鉄
心４は、全内周に亘って複数の突条（歯）５が形成さ
れ、これらの突条５間には、三相電機子巻線６が収納さ
れる複数のスロット７が形成されている。なお、複数の
スロット７は、所定のスロットピッチで形成されてい
る。
子を構成する固定子２、および界磁を構成する回転子３
を備える。固定子２は、多数のけい素鋼板を積層した円
環状の電機子鉄心４、およびこの電機子鉄心４を保持す
るヨーク（図示せず）等から構成されている。電機子鉄
心４は、全内周に亘って複数の突条（歯）５が形成さ
れ、これらの突条５間には、三相電機子巻線６が収納さ
れる複数のスロット７が形成されている。なお、複数の
スロット７は、所定のスロットピッチで形成されてい
る。
【００２１】回転子３は、エンジンに回転駆動される回
転軸８、およびこの回転軸８の外周に固着されたランデ
ル型ポールコア１０等から構成される。ポールコア１０
は、冷鍛成形により製造され、一方の爪状磁極片１１と
他方の爪状磁極片１２とが複数交互に噛み合うように配
列され、中央部に励磁巻線１３を巻回するための円筒部
１４、１５が形成されている。ポールコア１０は、励磁
巻線１３に電流を流すと、励磁巻線１３の起磁力により
一方の爪状磁極片１１が全てＳ極となり、他方の爪状磁
極片１２が全てＮ極となる。
転軸８、およびこの回転軸８の外周に固着されたランデ
ル型ポールコア１０等から構成される。ポールコア１０
は、冷鍛成形により製造され、一方の爪状磁極片１１と
他方の爪状磁極片１２とが複数交互に噛み合うように配
列され、中央部に励磁巻線１３を巻回するための円筒部
１４、１５が形成されている。ポールコア１０は、励磁
巻線１３に電流を流すと、励磁巻線１３の起磁力により
一方の爪状磁極片１１が全てＳ極となり、他方の爪状磁
極片１２が全てＮ極となる。
【００２２】一方の爪状磁極片１１および他方の爪状磁
極片１２は、まず回転方向の前縁側と後縁側とのスロッ
ト７の中心線に対するスキュー角度θF0、θR0が共に等
しくなるように（図１参照）、冷鍛成形により等辺台形
状に形成される。なお、本実施形態では、このスキュー
角度をθF0＝θR0＝ tan-1（τs ／Ｌ）と規定してい
る。但し、τs ：スロットピッチ、Ｌ：電機子鉄心の積
層厚さである。そして、冷鍛成形後には、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２の回転方向の前縁
側となる固定子２との対向面に固定子２との距離が徐増
する第１面取り部１６、１７が、回転方向の後縁側とな
る固定子２との対向面に固定子２との距離が徐増する第
２面取り部１８、１９が、磁極片先端部に固定子２との
距離が徐増する第３の面取り部２０、２１がそれぞれ形
成される。
極片１２は、まず回転方向の前縁側と後縁側とのスロッ
ト７の中心線に対するスキュー角度θF0、θR0が共に等
しくなるように（図１参照）、冷鍛成形により等辺台形
状に形成される。なお、本実施形態では、このスキュー
角度をθF0＝θR0＝ tan-1（τs ／Ｌ）と規定してい
る。但し、τs ：スロットピッチ、Ｌ：電機子鉄心の積
層厚さである。そして、冷鍛成形後には、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２の回転方向の前縁
側となる固定子２との対向面に固定子２との距離が徐増
する第１面取り部１６、１７が、回転方向の後縁側とな
る固定子２との対向面に固定子２との距離が徐増する第
２面取り部１８、１９が、磁極片先端部に固定子２との
距離が徐増する第３の面取り部２０、２１がそれぞれ形
成される。
【００２３】第１面取り部１６、１７は、切削加工また
はサイジング（しごき成形）加工によって施され、スロ
ット７の中心線に対して第１スキュー角度θF （＝スキ
ュー角度θF0）を持つように形成されている（図１参
照）。第２面取り部１８、１９は、切削加工またはサイ
ジング（しごき成形）加工によって施され、スロット７
の中心線に対して第２スキュー角度θR （＝スキュー角
度θR0）を持つように形成されている（図１参照）。第
３面取り部２０、２１は、切削加工またはサイジング
（しごき成形）加工によって施され、第１面取り部１
６、１７によって形成される辺線と第３面取り部２０、
２１によって形成される辺線との交点と先端縁との距離
をｔ２、第２面取り部１８、１９によって形成される辺
線と第３面取り部２０、２１によって形成される辺線と
の交点と先端縁との距離をｔ１としたとき、ｔ１＞ｔ２
となるように形成されている。従って、第３面取り部２
０、２１の面積は、一方の爪状磁極片１１および他方の
爪状磁極片１２の各々の中心線Ｃを挟んで、回転方向前
方側が相対的に小さく、且つ回転方向後方側が相対的に
大きく設定されている。尚、本実施形態における第３面
取り部の中心線Ｃを挟んで回転方向前方側の面積と後方
側の面積との比率は約１：２に設定されているが、この
比率は諸条件により適宜変更して設定される。
はサイジング（しごき成形）加工によって施され、スロ
ット７の中心線に対して第１スキュー角度θF （＝スキ
ュー角度θF0）を持つように形成されている（図１参
照）。第２面取り部１８、１９は、切削加工またはサイ
ジング（しごき成形）加工によって施され、スロット７
の中心線に対して第２スキュー角度θR （＝スキュー角
度θR0）を持つように形成されている（図１参照）。第
３面取り部２０、２１は、切削加工またはサイジング
（しごき成形）加工によって施され、第１面取り部１
６、１７によって形成される辺線と第３面取り部２０、
２１によって形成される辺線との交点と先端縁との距離
をｔ２、第２面取り部１８、１９によって形成される辺
線と第３面取り部２０、２１によって形成される辺線と
の交点と先端縁との距離をｔ１としたとき、ｔ１＞ｔ２
となるように形成されている。従って、第３面取り部２
０、２１の面積は、一方の爪状磁極片１１および他方の
爪状磁極片１２の各々の中心線Ｃを挟んで、回転方向前
方側が相対的に小さく、且つ回転方向後方側が相対的に
大きく設定されている。尚、本実施形態における第３面
取り部の中心線Ｃを挟んで回転方向前方側の面積と後方
側の面積との比率は約１：２に設定されているが、この
比率は諸条件により適宜変更して設定される。
【００２４】次に、この交流発電機１の作動を図３ない
し図４に基づき説明する。励磁巻線１３に電流が流され
ると、励磁巻線１３の起磁力により一方の爪状磁極片１
１が全てＳ極となり、他方の爪状磁極片１２が全てＮ極
となる。
し図４に基づき説明する。励磁巻線１３に電流が流され
ると、励磁巻線１３の起磁力により一方の爪状磁極片１
１が全てＳ極となり、他方の爪状磁極片１２が全てＮ極
となる。
【００２５】そして、回転子３が所定の回転方向に回転
駆動されて交流発電機１が発電した場合、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２にそれぞれ形成さ
れた第３面取り部２０、２１により、一方の爪状磁極片
１１および他方の爪状磁極片１２の各先端部付近の回転
方向前方側の面取りの小さい部分で磁束が急増し、後方
側の面取りの大きい部分で磁束が徐減することとなり、
磁気音発生の一因となる第三高調波の逆位相の磁束変化
が生じ、結果として爪形磁極片を不等辺台形状とした従
来の交流発電機と同様の磁束分布を得ることができ、磁
気音が低減される。
駆動されて交流発電機１が発電した場合、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２にそれぞれ形成さ
れた第３面取り部２０、２１により、一方の爪状磁極片
１１および他方の爪状磁極片１２の各先端部付近の回転
方向前方側の面取りの小さい部分で磁束が急増し、後方
側の面取りの大きい部分で磁束が徐減することとなり、
磁気音発生の一因となる第三高調波の逆位相の磁束変化
が生じ、結果として爪形磁極片を不等辺台形状とした従
来の交流発電機と同様の磁束分布を得ることができ、磁
気音が低減される。
【００２６】また、爪状磁極片の回転方向後縁側に大き
く面取りを施した従来の交流発電機と比較して、各爪状
磁極片１１、１２全体における固定子２とのギャップの
大きい部分（面取り部分）の占める比率が小さいので、
電流出力の低下が抑制される。
く面取りを施した従来の交流発電機と比較して、各爪状
磁極片１１、１２全体における固定子２とのギャップの
大きい部分（面取り部分）の占める比率が小さいので、
電流出力の低下が抑制される。
【００２７】さらに、一方の爪状磁極片１１における回
転方向後縁側の第２面取り部１８と、他方の爪状磁極片
１２における回転方向前縁側の第１面取り部１７とが対
向するように配置されるが、これら第１と第２の面取り
部は面取り形状が同一であるため、対向する磁極片間に
おける磁束の変化が少なく、磁気音の発生が抑制され
る。尚、一方の爪状磁極片１１における第３面取り部２
０も、他方の爪状磁極片１２における回転方向前縁側の
第１面取り部１７に対向しており、両者は面取り形状が
異なっているが、第３面取り部２０は一方の爪状磁極片
１１の先端部付近のみに形成され、他方の爪状磁極片１
２との対向部分が小さいので、磁束変動を大きくする要
因とはならない。
転方向後縁側の第２面取り部１８と、他方の爪状磁極片
１２における回転方向前縁側の第１面取り部１７とが対
向するように配置されるが、これら第１と第２の面取り
部は面取り形状が同一であるため、対向する磁極片間に
おける磁束の変化が少なく、磁気音の発生が抑制され
る。尚、一方の爪状磁極片１１における第３面取り部２
０も、他方の爪状磁極片１２における回転方向前縁側の
第１面取り部１７に対向しており、両者は面取り形状が
異なっているが、第３面取り部２０は一方の爪状磁極片
１１の先端部付近のみに形成され、他方の爪状磁極片１
２との対向部分が小さいので、磁束変動を大きくする要
因とはならない。
【００２８】また、第１面取り部１６、１７、第２面取
り部１８、１９、および第３面取り部２０、２１は、冷
鍛成形された等辺台形状のポールコア１０の一方の爪状
磁極片１１および他方の爪状磁極片１２に、比較的簡単
な切削加工またはサイジング（しごき成形）加工を施す
ことによって形成できるので、冷鍛成形する際に一方の
爪状磁極片１１および他方の爪状磁極片１２の回転方向
の前縁側と後縁側とで成形圧のアンバランスが生ずるこ
とはなく、一方の爪状磁極片１１および他方の爪状磁極
片１２の形状精度を実装可能な範囲内に容易に確保する
ことができる。
り部１８、１９、および第３面取り部２０、２１は、冷
鍛成形された等辺台形状のポールコア１０の一方の爪状
磁極片１１および他方の爪状磁極片１２に、比較的簡単
な切削加工またはサイジング（しごき成形）加工を施す
ことによって形成できるので、冷鍛成形する際に一方の
爪状磁極片１１および他方の爪状磁極片１２の回転方向
の前縁側と後縁側とで成形圧のアンバランスが生ずるこ
とはなく、一方の爪状磁極片１１および他方の爪状磁極
片１２の形状精度を実装可能な範囲内に容易に確保する
ことができる。
【００２９】この実施形態の磁気音の低減効果を図４の
グラフを用いて説明する。このグラフは、上述した第
１、第２、第３の面取り部を一切設けていない従来の等
辺台形状の爪状磁極片を有する回転子Ａを採用した交流
発電機と、図１に示される本実施形態の回転子Ｂを採用
した交流発電機とを、回転数を変化させながら騒音レベ
ルを測定した結果を表している。グラフより、従来の回
転子Ａを採用したものと比較して、本実施形態の爪状磁
極片を持つ回転子Ｂでは、磁気音の騒音レベルが低下し
ていることがわかる。
グラフを用いて説明する。このグラフは、上述した第
１、第２、第３の面取り部を一切設けていない従来の等
辺台形状の爪状磁極片を有する回転子Ａを採用した交流
発電機と、図１に示される本実施形態の回転子Ｂを採用
した交流発電機とを、回転数を変化させながら騒音レベ
ルを測定した結果を表している。グラフより、従来の回
転子Ａを採用したものと比較して、本実施形態の爪状磁
極片を持つ回転子Ｂでは、磁気音の騒音レベルが低下し
ていることがわかる。
【００３０】本実施形態では、θF 、θR 、ｔ１、ｔ２
の具体的な数値については、磁気音を低減したい交流発
電機の回転数域のねらいどころ、また交流発電機の電機
子のインピーダンスによって適宜最適値が異なるととも
に、励磁力の強さ、ギャップの寸法設計、磁極基本形状
の設計によって多少ずれた最適値となることは言うまで
もない。
の具体的な数値については、磁気音を低減したい交流発
電機の回転数域のねらいどころ、また交流発電機の電機
子のインピーダンスによって適宜最適値が異なるととも
に、励磁力の強さ、ギャップの寸法設計、磁極基本形状
の設計によって多少ずれた最適値となることは言うまで
もない。
【００３１】また、前記実施形態では、一方の爪状磁極
片１１および他方の爪状磁極片１２に、第１面取り部１
６、１７、第２面取り部１８、１９を設けたが、これら
の面取り部を省略して、第３面取り部２０、２１のみを
設ける構成でも構わない。
片１１および他方の爪状磁極片１２に、第１面取り部１
６、１７、第２面取り部１８、１９を設けたが、これら
の面取り部を省略して、第３面取り部２０、２１のみを
設ける構成でも構わない。
【００３２】さらに、第１面取り部１６、１７、第２面
取り部１８、１９、及び第３面取り部２０、２１が互い
に辺線によって区切られず連続して形成されていてもよ
い。例えば、図６の変形例に示すように、先端部におい
て回転方向前方側に偏った１本の双曲線状の辺線を形成
する曲線状面取り部２２、２３を一方の爪状磁極片１１
および他方の爪状磁極片１２に設ける構成としてもよ
い。要するに、各爪状磁極片１１１、１２の先端部に形
成された面取り部が、中心線Ｃを挟んで回転方向前方側
が相対的に小さく且つ回転方向後方側が相対的に大きく
設定されていればよいのである。
取り部１８、１９、及び第３面取り部２０、２１が互い
に辺線によって区切られず連続して形成されていてもよ
い。例えば、図６の変形例に示すように、先端部におい
て回転方向前方側に偏った１本の双曲線状の辺線を形成
する曲線状面取り部２２、２３を一方の爪状磁極片１１
および他方の爪状磁極片１２に設ける構成としてもよ
い。要するに、各爪状磁極片１１１、１２の先端部に形
成された面取り部が、中心線Ｃを挟んで回転方向前方側
が相対的に小さく且つ回転方向後方側が相対的に大きく
設定されていればよいのである。
【００３３】次に、本発明の第２の実施形態について、
図７を参照しつつ説明する。尚、第１の実施形態と同様
の部材については共通の符号を付し、説明を省略する。
図７を参照しつつ説明する。尚、第１の実施形態と同様
の部材については共通の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】第２の実施形態では、上述した第１の実施
形態における第３面取り部２０、２１に代えて、一方の
爪状磁極片１１および他方の爪状磁極片１２の先端部の
固定子２に対向する面において、中心線Ｃより回転方向
後方側に断面略円弧状の凹部２４、２５がそれぞれ形成
されている。
形態における第３面取り部２０、２１に代えて、一方の
爪状磁極片１１および他方の爪状磁極片１２の先端部の
固定子２に対向する面において、中心線Ｃより回転方向
後方側に断面略円弧状の凹部２４、２５がそれぞれ形成
されている。
【００３５】そして、回転子３が所定の回転方向に回転
駆動されて交流発電機１が発電した場合、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２にそれぞれ形成さ
れた凹部２４、２５により、一方の爪状磁極片１１およ
び他方の爪状磁極片１２の各先端部付近における凹部２
４、２５が形成されていない回転方向前方側で磁束が急
増し、凹部２４、２５が形成された後方側で磁束が徐減
することとなり、磁気音発生の一因となる第三高調波の
逆位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片を不等
辺台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分布を得
ることができ、磁気音が低減される。
駆動されて交流発電機１が発電した場合、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２にそれぞれ形成さ
れた凹部２４、２５により、一方の爪状磁極片１１およ
び他方の爪状磁極片１２の各先端部付近における凹部２
４、２５が形成されていない回転方向前方側で磁束が急
増し、凹部２４、２５が形成された後方側で磁束が徐減
することとなり、磁気音発生の一因となる第三高調波の
逆位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片を不等
辺台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分布を得
ることができ、磁気音が低減される。
【００３６】また、爪状磁極片の回転方向後縁側に大き
く面取りを施した従来の交流発電機と比較して、各爪状
磁極片１１、１２全体における固定子２とのギャップの
大きい部分（凹部２４、２５）の占める比率が小さいの
で、電流出力の低下が抑制される。
く面取りを施した従来の交流発電機と比較して、各爪状
磁極片１１、１２全体における固定子２とのギャップの
大きい部分（凹部２４、２５）の占める比率が小さいの
で、電流出力の低下が抑制される。
【００３７】さらに、上述した第１の実施形態と同様
に、一方の爪状磁極片１１における回転方向後縁側の第
２面取り部１８と、他方の爪状磁極片１２における回転
方向前縁側の第１面取り部１７とが対向するように配置
されるが、これら第１と第２の面取り部は面取り形状が
同一であるため、対向する磁極片間における磁束の変化
が少なく、より一層、磁気音の発生が抑制される。
に、一方の爪状磁極片１１における回転方向後縁側の第
２面取り部１８と、他方の爪状磁極片１２における回転
方向前縁側の第１面取り部１７とが対向するように配置
されるが、これら第１と第２の面取り部は面取り形状が
同一であるため、対向する磁極片間における磁束の変化
が少なく、より一層、磁気音の発生が抑制される。
【００３８】尚、凹部２４、２５は、ポールコア１０の
冷鍛成形時に凸状部材が当接することにより形成される
が、冷鍛成型後に切削加工等により形成しても構わな
い。また、凹部２４、２５の断面形状は、略円弧Ｕ字状
に限られず、Ｕ字状、矩形状、Ｖ字状等であってもよ
い。また、凹部は一つの爪状磁極片について１箇所に限
られず、それぞれ２箇所以上に形成してもよい。
冷鍛成形時に凸状部材が当接することにより形成される
が、冷鍛成型後に切削加工等により形成しても構わな
い。また、凹部２４、２５の断面形状は、略円弧Ｕ字状
に限られず、Ｕ字状、矩形状、Ｖ字状等であってもよ
い。また、凹部は一つの爪状磁極片について１箇所に限
られず、それぞれ２箇所以上に形成してもよい。
【００３９】次に、本発明の第３の実施形態について、
図８を参照しつつ説明する。尚、第１の実施形態と同様
の部材については共通の符号を付し、説明を省略する。
図８を参照しつつ説明する。尚、第１の実施形態と同様
の部材については共通の符号を付し、説明を省略する。
【００４０】第３の実施形態では、第２の実施形態にお
ける凹部２４、２５に代えて、一方の爪状磁極片１１お
よび他方の爪状磁極片１２の先端部の固定子２に対向す
る面において、中心線Ｃより回転方向後方側に上面と下
面との間を貫通する貫通孔２６、２７がそれぞれ形成さ
れている。尚、貫通孔２６、２７は、ポールコア１０の
冷鍛成型後に、切削加工等により形成される。
ける凹部２４、２５に代えて、一方の爪状磁極片１１お
よび他方の爪状磁極片１２の先端部の固定子２に対向す
る面において、中心線Ｃより回転方向後方側に上面と下
面との間を貫通する貫通孔２６、２７がそれぞれ形成さ
れている。尚、貫通孔２６、２７は、ポールコア１０の
冷鍛成型後に、切削加工等により形成される。
【００４１】そして、回転子３が所定の回転方向に回転
駆動されて交流発電機１が発電した場合、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２にそれぞれ形成さ
れた貫通孔２６、２７により、一方の爪状磁極片１１お
よび他方の爪状磁極片１２の各先端部付近における貫通
孔２６、２７が形成されていない回転方向前方側で磁束
が急増し、貫通孔２６、２７が形成された後方側で磁束
が徐減することとなり、磁気音発生の一因となる第三高
調波の逆位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片
を不等辺台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分
布を得ることができ、磁気音が低減される。
駆動されて交流発電機１が発電した場合、一方の爪状磁
極片１１および他方の爪状磁極片１２にそれぞれ形成さ
れた貫通孔２６、２７により、一方の爪状磁極片１１お
よび他方の爪状磁極片１２の各先端部付近における貫通
孔２６、２７が形成されていない回転方向前方側で磁束
が急増し、貫通孔２６、２７が形成された後方側で磁束
が徐減することとなり、磁気音発生の一因となる第三高
調波の逆位相の磁束変化が生じ、結果として爪形磁極片
を不等辺台形状とした従来の交流発電機と同様の磁束分
布を得ることができ、磁気音が低減される。
【００４２】また、爪状磁極片の回転方向後縁側に大き
く面取りを施した従来の交流発電機と比較して、爪状磁
極片全体における固定子とのギャップの大きい部分（貫
通孔２６、２７）の占める比率が小さいので、電流出力
の低下が抑制される。
く面取りを施した従来の交流発電機と比較して、爪状磁
極片全体における固定子とのギャップの大きい部分（貫
通孔２６、２７）の占める比率が小さいので、電流出力
の低下が抑制される。
【００４３】さらに、上述した第１と第２の実施形態と
同様に、一方の爪状磁極片１１における回転方向後縁側
の第２面取り部１８と、他方の爪状磁極片１２における
回転方向前縁側の第１面取り部１７とが対向するように
配置されるが、これら第１と第２の面取り部は面取り形
状が同一であるため、対向する磁極片間における磁束の
変化が少なく、より一層、磁気音の発生が抑制される。
同様に、一方の爪状磁極片１１における回転方向後縁側
の第２面取り部１８と、他方の爪状磁極片１２における
回転方向前縁側の第１面取り部１７とが対向するように
配置されるが、これら第１と第２の面取り部は面取り形
状が同一であるため、対向する磁極片間における磁束の
変化が少なく、より一層、磁気音の発生が抑制される。
【００４４】尚、貫通孔は、一つの爪状磁極片について
１箇所に限られず、それぞれ２箇所以上に形成してもよ
い。
１箇所に限られず、それぞれ２箇所以上に形成してもよ
い。
【００４５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々
の変更を施すことが可能である。
るものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々
の変更を施すことが可能である。
【００４６】例えば、前記各実施形態では、本発明を自
動車用の交流発電機に適用したが、本発明を他の車両用
の交流発電機や定置式の交流発電機に適用しても良い。
さらに、前記各実施形態では、固定子が電機子を構成
し、回転子が界磁を構成するようにしたが、固定子が界
磁を構成し、回転子が電機子を構成するようにしても良
い。
動車用の交流発電機に適用したが、本発明を他の車両用
の交流発電機や定置式の交流発電機に適用しても良い。
さらに、前記各実施形態では、固定子が電機子を構成
し、回転子が界磁を構成するようにしたが、固定子が界
磁を構成し、回転子が電機子を構成するようにしても良
い。
【００４７】
【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項１乃至
３のいずれかに記載の交流発電機によれば、磁気音発生
の一因となる第三高調波の逆位相の磁束変化が生じ、結
果として爪形磁極片を不等辺台形状とした従来の交流発
電機と同様の磁束分布を得ることができ、磁気音が低減
されるという効果を奏する。また、爪状磁極片全体にお
いて固定子とのギャップが大きい部分の占める比率が小
さいので、電流出力の低下が抑制されるという効果を奏
する。
３のいずれかに記載の交流発電機によれば、磁気音発生
の一因となる第三高調波の逆位相の磁束変化が生じ、結
果として爪形磁極片を不等辺台形状とした従来の交流発
電機と同様の磁束分布を得ることができ、磁気音が低減
されるという効果を奏する。また、爪状磁極片全体にお
いて固定子とのギャップが大きい部分の占める比率が小
さいので、電流出力の低下が抑制されるという効果を奏
する。
【００４８】また、請求項４に記載の交流発電機によれ
ば、上述した効果に加えて、前縁側面取り部と後縁側面
取り部とは面取り形状が略同一であるので、対向する磁
極片間における磁束の変化が少なく、より一層、磁気音
の発生が抑制されるという効果を奏する。
ば、上述した効果に加えて、前縁側面取り部と後縁側面
取り部とは面取り形状が略同一であるので、対向する磁
極片間における磁束の変化が少なく、より一層、磁気音
の発生が抑制されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の交流発電機におけ
る回転子の爪状磁極片を示した平面図である。
る回転子の爪状磁極片を示した平面図である。
【図２】 回転子の爪状磁極片を示した側面図である。
【図３】 固定子および回転子を示した側面図である。
【図４】 固定子および回転子を示した断面図である。
【図５】 交流発電機の回転数と磁気音の騒音レベルと
の関係を示したグラフである。
の関係を示したグラフである。
【図６】 第１の実施形態の変形例における爪状磁極片
を示した平面図である。
を示した平面図である。
【図７】 第２の実施形態における爪状磁極片を示した
平面図である。
平面図である。
【図８】 第３の実施形態における爪状磁極片を示した
平面図である。
平面図である。
１…交流発電機、２…固定子、３…回転子、６…三相電
機子巻線、７…スロット、１１…一方の爪状磁極片、１
２…他方の爪状磁極片、１６…第１面取り部（前縁側面
取り部）、１７…第１面取り部（前縁側面取り部）、１
８…第２面取り部（後縁側面取り部）、１９…第２面取
り部（後縁側面取り部）、２０…第３面取り部（先端面
取り部）、２１…第３面取り部（先端面取り部）、２２
…曲線状面取り部（先端面取り部）、２３…曲線状面取
り部（先端面取り部）、２４…凹部、２５…凹部、２６
…貫通孔、２７…貫通孔。
機子巻線、７…スロット、１１…一方の爪状磁極片、１
２…他方の爪状磁極片、１６…第１面取り部（前縁側面
取り部）、１７…第１面取り部（前縁側面取り部）、１
８…第２面取り部（後縁側面取り部）、１９…第２面取
り部（後縁側面取り部）、２０…第３面取り部（先端面
取り部）、２１…第３面取り部（先端面取り部）、２２
…曲線状面取り部（先端面取り部）、２３…曲線状面取
り部（先端面取り部）、２４…凹部、２５…凹部、２６
…貫通孔、２７…貫通孔。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 市川 雅雄
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 5H002 AB08 AE02 AE07
5H619 AA10 BB02 BB06 BB17 PP02
PP05
Claims (4)
- 【請求項１】 巻線を収納する複数のスロットを有する
固定子と、この固定子に対向して配置され、複数交互に
噛み合う等辺台形状の爪状磁極片を有する回転子とを備
えた交流発電機において、 前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片の各々
には、先端部に前記固定子の内周面と対向する距離が徐
増する先端面取り部が設けられ、その先端面取り部は、
中心線を挟んで回転方向前方側が相対的に小さく且つ回
転方向後方側が相対的に大きく形成されたことを特徴と
する交流発電機。 - 【請求項２】 巻線を収納する複数のスロットを有する
固定子と、この固定子に対向して配置され、複数交互に
噛み合う等辺台形状の爪状磁極片を有する回転子とを備
えた交流発電機において、 前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片の各々
には、先端部の前記固定子に対向する面の回転方向後方
側に凹部を形成したことを特徴とする交流発電機。 - 【請求項３】 巻線を収納する複数のスロットを有する
固定子と、この固定子に対向して配置され、複数交互に
噛み合う等辺台形状の爪状磁極片を有する回転子とを備
えた交流発電機において、 前記複数交互に噛み合う等辺台形状の爪状磁極片の各々
には、先端部の前記固定子に対向する面の回転方向後方
側に貫通孔を形成したことを特徴とする交流発電機。 - 【請求項４】 前記爪状磁極片の各々には、回転方向前
縁側に前記固定子の内周面と対向する距離が徐増する前
縁側面取り部と、回転方向後縁側に前記固定子の内周面
と対向する距離が徐増する後縁側面取り部とが更に設け
られ、前記前縁側面取り部と前記後縁側面取り部とは面
取り形状が略同一であることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の交流発電機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009931A JP3789361B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 交流発電機 |
| US10/340,616 US6710506B2 (en) | 2002-01-18 | 2003-01-13 | AC generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002009931A JP3789361B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 交流発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003219584A true JP2003219584A (ja) | 2003-07-31 |
| JP3789361B2 JP3789361B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=19191551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002009931A Expired - Fee Related JP3789361B2 (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 交流発電機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6710506B2 (ja) |
| JP (1) | JP3789361B2 (ja) |
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