JP2003324916A - Ac generator for vehicle - Google Patents

Ac generator for vehicle

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Publication number
JP2003324916A
JP2003324916A JP2002126607A JP2002126607A JP2003324916A JP 2003324916 A JP2003324916 A JP 2003324916A JP 2002126607 A JP2002126607 A JP 2002126607A JP 2002126607 A JP2002126607 A JP 2002126607A JP 2003324916 A JP2003324916 A JP 2003324916A
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JP
Japan
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rotor
claw
vehicle
shaped magnetic
permanent magnet
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Pending
Application number
JP2002126607A
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Japanese (ja)
Inventor
Masami Takano
雅美 高野
Yuichiro Baba
雄一郎 馬場
Kazuo Horioka
和生 堀岡
Shinji Yamazaki
慎司 山▲崎▼
Shinji Kikawa
真二 木川
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details
    • H02K21/04Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
    • H02K21/044Rotor of the claw pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/22Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable AC generator for a vehicle, which can achieve high output while suppressing the occurrence of eddy voltage. <P>SOLUTION: The magnetic clearance δ between a rotor 5 and a stator 6 is set to 0.55-0.65 mm, using a permanent magnet 17, 1.0 (T) or over in residual magnetic flux density. Consequently, even if the rotor 5 is rotated at high speed in case that the magnitude of stationary electric load connected is small, voltage more excessive than objective regulation voltage is not generated by the magnetic flux leaked from the permanent magnet 17, so excessive voltage more than specified is never applied to electric load or a battery mounted on the vehicle. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載された
電気的負荷の駆動用電力及び蓄電池の充電用電力を発生
する車両用交流発電機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle AC generator for generating electric power for driving an electric load mounted on a vehicle and electric power for charging a storage battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両用交流発電機は、複数の爪状磁極を
有する一対のランデル型鉄心を有する回転子を備え、こ
の回転子を高速で回転させることにより発電を行ってい
る。最近では、車両の電気負荷増大に伴い、車両用交流
発電機に対する高出力化の市場ニーズが高い。
2. Description of the Related Art An alternator for a vehicle is provided with a rotor having a pair of Landel-type iron cores having a plurality of claw-shaped magnetic poles, and the rotor is rotated at a high speed to generate electric power. Recently, as the electric load on a vehicle increases, there is a strong market need for high-output AC generators for vehicles.

【0003】発電出力を向上させる従来の車両用交流発
電機としては、例えば特開昭61−85045号公報に
開示されたものが知られている。この公報に開示された
車両用交流発電機では、回転子の爪状磁極間に永久磁石
を配設し、爪状磁極間の漏洩磁束を減らして、発電に寄
与する有効磁束を増量させ、車両用交流発電機の出力を
向上させている。
As a conventional vehicular AC generator for improving the power generation output, for example, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-85045 is known. In the vehicle alternator disclosed in this publication, a permanent magnet is arranged between the claw-shaped magnetic poles of the rotor to reduce the leakage magnetic flux between the claw-shaped magnetic poles and increase the effective magnetic flux that contributes to power generation. The output of the AC generator is improved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両用交流発電機では、接続される定常使用電気負荷の
大きさが小さい場合、回転子が高速回転されると、内蔵
された永久磁石からの漏れ磁束によって目標調整電圧よ
り過大な電圧が発生し、車両に搭載された電気的負荷や
バッテリに規定以上の過大な電圧を印加してしまうとい
う点について配慮がなされていない。
However, in the conventional vehicular AC generator, when the size of the steady-state electric load to be connected is small, when the rotor is rotated at high speed, the permanent magnets built in the rotor generate electric power. No consideration has been given to the fact that an excessive voltage higher than the target adjustment voltage is generated due to the leakage magnetic flux, and an excessive voltage exceeding a specified value is applied to an electric load or a battery mounted on the vehicle.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、過電圧の発生
を抑えながら高出力化を達成することができる信頼性の
高い車両用交流発電機を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a highly reliable vehicle alternator capable of achieving high output while suppressing the occurrence of overvoltage.

【0006】このため、本発明の代表的な一つのもの
は、鉄心の周方向に隣り合う爪状磁極の間に、鉄心の周
方向に隣り合う爪状磁極の間の漏洩磁束を減少させる極
性を持ち、残留磁束密度が1.0〔T〕 以上の磁石を配
設してなると共に、回転子に対向配置された固定子と回
転子との磁気的隙間を0.55〜0.65〔mm〕に設定し
ている。
For this reason, one representative example of the present invention has a polarity that reduces the leakage magnetic flux between the claw-shaped magnetic poles adjacent in the circumferential direction of the iron core between the claw-shaped magnetic poles adjacent in the circumferential direction of the iron core. With a residual magnetic flux density of 1.0 [T] or more, and a magnetic gap between the stator and the rotor arranged facing the rotor is 0.55 to 0.65 [. mm].

【0007】このように構成された本発明の代表的な一
つのものによれば、接続される定常使用電気負荷の大き
さが小さい場合に回転子が高速回転されても、磁石から
の漏れ磁束によって目標調整電圧より過大な電圧が発生
することはない。従って、車両に搭載された電気的負荷
やバッテリに規定以上の過大な電圧が印加されるような
ことはない。
According to a typical one of the present invention having such a configuration, even if the rotor is rotated at a high speed when the connected steady use electric load is small, the leakage magnetic flux from the magnet is generated. Does not generate a voltage higher than the target adjustment voltage. Therefore, an excessive voltage exceeding the regulation is not applied to the electric load and the battery mounted on the vehicle.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1乃至図9に
基づいて説明する。図1は本実施例の車両用交流発電機
の全体構成を示す。図2,図4乃至図6は本実施例の車
両用交流発電機の回転子の構成を示す。図3,図7は、
本実施例の車両用交流発電機の回転子に用いられる永久
磁石保持器の構成を示す。図8は、本実施例の車両用交
流発電機の回転子に用いられる永久磁石の構成を示す。
図9は、本実施例の車両用交流発電機における固定子と
回転子との間の磁気的空隙δと無励磁発生電圧と出力電
流との関係を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall configuration of the vehicle alternator of this embodiment. 2, FIG. 4 to FIG. 6 show the structure of the rotor of the vehicle alternator of this embodiment. 3 and 7 show
The structure of the permanent magnet holder used for the rotor of the vehicle AC generator of this embodiment is shown. FIG. 8 shows the structure of a permanent magnet used in the rotor of the vehicle AC generator of this embodiment.
FIG. 9 shows the relationship between the magnetic gap δ between the stator and the rotor, the non-excitation generated voltage, and the output current in the vehicle AC generator of this embodiment.

【0009】本実施例の車両用交流発電機は、界磁電流
の供給を受けながら、自動車の内燃機関であるエンジン
の回転駆動力を受けて回転子を回転させて固定子に交流
電力を発生させ、発生した交流電力を整流器で整流して
直流電力(自動車に搭載された電気的負荷の駆動用電力
及び蓄電池の充電用電力)を得る。また、本実施例の車
両用交流発電機は、冷却水を機内循環させて発熱体、例
えば固定子などを冷却する。いわゆる水冷方式の同期発
電機であり、オルタネータ或いは車両用充電発電機と呼
ばれる場合もある。冷却水は、自動車のエンジンを冷却
すると共に、エンジンに付属のラジェータによって冷却
される冷却水の一部を分岐して用いている。
The vehicle alternator of this embodiment receives the field current and receives the rotational driving force of the engine, which is the internal combustion engine of the automobile, to rotate the rotor and generate AC power in the stator. Then, the generated AC power is rectified by a rectifier to obtain DC power (power for driving an electric load mounted on the vehicle and power for charging a storage battery). In the vehicle AC generator of this embodiment, the cooling water is circulated in the machine to cool the heating element such as the stator. It is a so-called water-cooled synchronous generator, and may be called an alternator or a vehicle charging generator. The cooling water is used for cooling the engine of the automobile and also for branching a part of the cooling water cooled by the radiator attached to the engine.

【0010】図において1はフロントブラケットであ
る。2はリアブラケットである。フロントブラケット1
はアルミニウム製の環状部材であり、その内周側に軸受
装置を保持している。リアブラケット2はアルミニウム
製の器状部材であり、ほぼ円筒状の周壁2aと、この周
壁2aのフロントブラケット1側とは反対側を塞ぐ側壁
2bから構成されている。リアブラケット2の側壁2b
の中央部分はフロントブラケット1側とは反対側に突出
している。側壁2bの突出部分の先端内周側には軸受装
置を保持している。周壁2aの内部には、フロントブラ
ケット1側端部が開口した冷却水循環用の冷却水路2c
が形成されている。フロントブラケット1は冷却水路2
cの開口端を塞いでいる。
In the figure, 1 is a front bracket. 2 is a rear bracket. Front bracket 1
Is an aluminum annular member, and holds the bearing device on the inner peripheral side thereof. The rear bracket 2 is a container member made of aluminum, and includes a substantially cylindrical peripheral wall 2a and a side wall 2b that closes the side of the peripheral wall 2a opposite to the front bracket 1 side. Side wall 2b of rear bracket 2
Has a central portion projecting to the side opposite to the front bracket 1 side. A bearing device is held on the inner peripheral side of the tip of the protruding portion of the side wall 2b. Inside the peripheral wall 2a, a cooling water passage 2c for cooling water circulation, which is open at an end on the side of the front bracket 1
Are formed. Front bracket 1 is cooling water channel 2
The open end of c is blocked.

【0011】周壁2aの内周側にはステータ6が保持さ
れている。ステータ6はステータコア19及びステータ
コイル20を有する。ステータコア19は円筒状の磁性
部材であり、その内周部にスロットを複数形成してい
る。ステータコア19の複数のスロットにはステータコ
イル20が挿入されている。ステータコイル20は、u
相,v相,w相の3相を構成する各相のコイルが対応す
るスロットに挿入されて結線されており、回転子5の回
転に伴って回転子コイル13で生じる磁束の変化により
交流電力を発生する。
A stator 6 is held on the inner peripheral side of the peripheral wall 2a. The stator 6 has a stator core 19 and a stator coil 20. The stator core 19 is a cylindrical magnetic member and has a plurality of slots formed on the inner peripheral portion thereof. The stator coils 20 are inserted into the plurality of slots of the stator core 19. The stator coil 20 is u
The coils of the respective phases constituting the three phases of the v-phase, the v-phase, and the w-phase are inserted and connected in the corresponding slots, and the alternating-current power is generated by the change in the magnetic flux generated in the rotor coil 13 as the rotor 5 rotates. To occur.

【0012】ステータ6の内周側には、磁気的空隙を介
してステータ6に対向配置されたランデル型の回転子5
が回転可能に配設されている。ステータ6と回転子5と
の間の磁気的空隙、具体的にはステータコア19の内周
表面と、ポールコア14,15の爪状磁極14a,15
aの外周表面との間の磁気的隙間は0.55〜0.65mmに
設定されている。
On the inner peripheral side of the stator 6, a Lundell type rotor 5 is arranged to face the stator 6 with a magnetic gap.
Are rotatably arranged. A magnetic gap between the stator 6 and the rotor 5, specifically, the inner peripheral surface of the stator core 19 and the claw-shaped magnetic poles 14a and 15 of the pole cores 14 and 15.
The magnetic gap with the outer peripheral surface of a is set to 0.55 to 0.65 mm.

【0013】回転子5は鉄製のポールコア14,15を
有する。ポールコア14には爪状磁極14aが周方向に
複数形成されている。ポールコア15には爪状磁極15
aが周方向に複数形成されている。ポールコア14,1
5は、爪状磁極14aと爪状磁極15aが周方向に交互
に配置されるように、回転軸の軸線方向に対向し、シャ
フト4上に固定されている。
The rotor 5 has iron pole cores 14 and 15. A plurality of claw-shaped magnetic poles 14a are formed on the pole core 14 in the circumferential direction. The pole core 15 has a claw-shaped magnetic pole 15
A plurality of a are formed in the circumferential direction. Pole core 14,1
5 is fixed on the shaft 4 so as to face each other in the axial direction of the rotating shaft so that the claw-shaped magnetic poles 14a and the claw-shaped magnetic poles 15a are alternately arranged in the circumferential direction.

【0014】爪状磁極14a,15aの内周面と対向す
る部分には、ボビンに巻かれて絶縁処理が施された回転
子コイル13が設けられている。周方向に隣接する爪状
磁極14a,15a間には、回転子コイル13を覆うよ
うに磁性体16が装着されている。磁性体16は、永久
磁石17の全周を樹脂で覆った樹脂成形体であり、支持
部21と磁性部23から構成されている。
A rotor coil 13 wound around a bobbin and subjected to an insulation treatment is provided at a portion facing the inner peripheral surfaces of the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a. A magnetic body 16 is mounted between the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a adjacent to each other in the circumferential direction so as to cover the rotor coil 13. The magnetic body 16 is a resin molded body in which the entire circumference of the permanent magnet 17 is covered with resin, and is composed of a support portion 21 and a magnetic portion 23.

【0015】支持部21は、弾性を有していて径方向に
変位が可能な円筒状の樹脂成形部であり、爪状磁極14
a,15aの裏側に形成された段部に当接する段部を有
している。磁性部23は、支持部21の周回上に蛇行す
るように設けられた樹脂成形部であり、矩形状の永久磁
石17と、永久磁石17の全周を覆う覆い部18から構
成され、周方向に隣接する爪状磁極14a,15aの側
面間に装着されている。ここで、支持部21の周回上に
蛇行するように設けるとは、支持部21の周回上におい
て、蛇行(ジクザク)して進むような道筋を描くよう
に、支持部21の周回上に磁性部23を設けることを意
味する。別な見方をすれば、支持部21の周回上におい
て、隣接する磁性部23が「ハ」の字を描くように、支
持部21の周回上に磁性部23を設けることを意味す
る。
The support portion 21 is a cylindrical resin molding portion which has elasticity and can be displaced in the radial direction.
It has a step portion that comes into contact with a step portion formed on the back side of a, 15a. The magnetic part 23 is a resin molding part provided so as to meander on the circumference of the support part 21, and is composed of a rectangular permanent magnet 17 and a cover part 18 that covers the entire circumference of the permanent magnet 17, and the magnetic part 23 is arranged in the circumferential direction. Is mounted between the side surfaces of the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a adjacent to each other. Here, “providing meandering on the circumference of the support part 21” means that the magnetic part is arranged on the circumference of the support part 21 so as to draw a path that goes in a zigzag manner on the circumference of the support part 21. It means that 23 is provided. From another point of view, it means that the magnetic portions 23 are provided on the circumference of the support portion 21 so that the adjacent magnetic portions 23 draw the letter “C” on the circumference of the support portion 21.

【0016】永久磁石17は、コバルト,ネオジウム,
ボロンなど、希土類系の材料からなるものであり、残留
磁束密度が1.0(T)以上のものである。また、永久磁
石17は、磁性部23が隣接する爪状磁極14a,15
a間に装着された際、N極に着磁される爪状磁極に永久
磁石17のN極面が対面し、S極に着磁される爪状磁極
に永久磁石17のS極面が対面するように、すなわち周
方向に隣接する爪状磁極14a,15a間の漏洩磁束を
減少させる極性を持つように配設される。覆い部18
は、周方向に隣接する爪状磁極14a,15aと永久磁
石17との間で厚みλで形成されている。
The permanent magnet 17 is made of cobalt, neodymium,
It is made of a rare earth material such as boron and has a residual magnetic flux density of 1.0 (T) or more. Further, the permanent magnet 17 includes the claw-shaped magnetic poles 14a, 15 having the magnetic portions 23 adjacent to each other.
When mounted between a, the N pole surface of the permanent magnet 17 faces the claw-shaped magnetic pole magnetized to the N pole, and the S pole surface of the permanent magnet 17 faces the claw-shaped magnetic pole magnetized to the S pole. That is, it is arranged so as to have a polarity that reduces the leakage magnetic flux between the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a adjacent to each other in the circumferential direction. Cover 18
Is formed with a thickness λ between the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a and the permanent magnet 17 which are adjacent to each other in the circumferential direction.

【0017】磁性体16は、永久磁石17を金型内に配
置した状態で金型内にポリアミド系樹脂を射出してモー
ルド成形している。これにより、支持部21と磁性部2
3は一体成形される。
The magnetic body 16 is molded by injecting a polyamide resin into the mold with the permanent magnet 17 arranged in the mold. Thereby, the support portion 21 and the magnetic portion 2
3 is integrally molded.

【0018】シャフト4は周壁2aの中心軸の軸線方向
に延びている。シャフト4の一方端は、フロントブラケ
ット1に保持された軸受装置によって回転可能に支持さ
れている。シャフト4の他方端は、側壁2bに保持され
た軸受装置によって回転可能に支持されている。シャフ
ト4の一方端はフロントブラケット1よりも外側に延び
ている。シャフト4の一方端の先端にはプーリ3が固定
されている。プーリ3は、駆動力伝達手段であるチェー
ン或いはベルトを介して自動車のエンジンのクランク軸
に設けられたプーリと機械的に連結され、エンジンから
回転駆動力を受ける。
The shaft 4 extends in the axial direction of the central axis of the peripheral wall 2a. One end of the shaft 4 is rotatably supported by a bearing device held by the front bracket 1. The other end of the shaft 4 is rotatably supported by a bearing device held by the side wall 2b. One end of the shaft 4 extends outside the front bracket 1. The pulley 3 is fixed to the tip of one end of the shaft 4. The pulley 3 is mechanically connected to a pulley provided on a crankshaft of an engine of an automobile through a chain or a belt which is a driving force transmission means, and receives a rotational driving force from the engine.

【0019】シャフト4の他方端で、側壁2bよりもフ
ロントブラケット1側とは反対側の部分にはスリップリ
ング7が固定されている。スリップリング7は導電性の
環状部材であり、回転子コイル13と電気的に接続され
ている。スリップリング7にはブラシ8が摺動接触して
いる。ブラシ8を介してスリップリング7には界磁電流
が供給されている。ブラシ8は、側壁1bのフロントブ
ラケット1側とは反対側に固定されたブラシホルダ9に
よって保持されている。ブラシホルダ9内には、弾性体
であるバネが設けられている。バネはブラシ8を押圧
し、ブラシ8をスリップリング7に摺動接触させてい
る。
A slip ring 7 is fixed to the other end of the shaft 4 on the side opposite to the front bracket 1 side of the side wall 2b. The slip ring 7 is a conductive annular member, and is electrically connected to the rotor coil 13. A brush 8 is in sliding contact with the slip ring 7. A field current is supplied to the slip ring 7 via the brush 8. The brush 8 is held by a brush holder 9 fixed to the side wall 1b on the side opposite to the front bracket 1 side. A spring, which is an elastic body, is provided in the brush holder 9. The spring presses the brush 8 to bring the brush 8 into sliding contact with the slip ring 7.

【0020】側壁1Bのフロントブラケット1側とは反
対側には、ステータコイル20に電気的に接続され、ス
テータコイル20で生じた交流電圧を直流電圧に整流す
る整流器10が固定されている。ブラシホルダ9にはヒ
ートシンク11が装着されている。ヒートシンク11に
は、ステータコイル20で生じた交流電圧の大きさを調
整するレギュレータ12が装着されている。側壁1Bの
フロントブラケット1側とは反対側(整流器10,レギ
ュレータ12及びブラシホルダ9が固定された側)はカ
バー22によって覆われている。
A rectifier 10 that is electrically connected to the stator coil 20 and that rectifies the AC voltage generated in the stator coil 20 into a DC voltage is fixed to the side wall 1B opposite to the front bracket 1 side. A heat sink 11 is attached to the brush holder 9. The heat sink 11 is equipped with a regulator 12 that adjusts the magnitude of the AC voltage generated in the stator coil 20. The side of the side wall 1B opposite to the side of the front bracket 1 (the side to which the rectifier 10, the regulator 12 and the brush holder 9 are fixed) is covered with a cover 22.

【0021】以上のように構成された車両用交流発電機
では、バッテリからブラシ8,スリップリング7を介し
て回転子コイル13に電流が供給される。これにより、
磁束が発生し、ポールコア14の爪状磁極14aがN極
に、ポールコア15の爪状磁極15aがS極にそれぞれ
着磁される。一方、自動車の内燃機関であるエンジンに
よってプーリ3が駆動されてシャフト4が回転し、回転
子5が回転すると、ステータコイル20には回転磁界が
与えられる。これにより、ステータコイル20では交流
の起電力が生じる。交流の起電力は、整流器10を通っ
て直流に整流されると共に、レギュレータ12によって
その大きさが調整され、バッテリに充電される。或いは
自動車に搭載された電気的負荷に供給される。
In the vehicular AC generator configured as described above, current is supplied from the battery to the rotor coil 13 via the brush 8 and the slip ring 7. This allows
Magnetic flux is generated, and the claw-shaped magnetic pole 14a of the pole core 14 is magnetized to the N pole and the claw-shaped magnetic pole 15a of the pole core 15 is magnetized to the S pole. On the other hand, when the pulley 3 is driven by the engine which is the internal combustion engine of the automobile to rotate the shaft 4 and the rotor 5 rotates, a rotating magnetic field is applied to the stator coil 20. As a result, an alternating electromotive force is generated in the stator coil 20. The AC electromotive force is rectified into a direct current through the rectifier 10, and the magnitude thereof is adjusted by the regulator 12 to charge the battery. Alternatively, it is supplied to an electric load mounted on the automobile.

【0022】次に、回転子5への磁性体16の装着方法
について説明する。回転子5への磁性体16の装着は、
回転子コイル13が予め回転子5の支持部内に収められ
た状態で、蛇行周回した磁性部23間に挟むように、磁
性体16の中心軸の軸線方向両側から爪状磁極14a,
15aを押し込んで行う。この際、周方向に隣接する爪
状磁極14a,15aと永久磁石17との間に覆い部1
8が厚みλで形成されているので、爪状磁極14a,1
5aの押し込み時、爪状磁極14a,15aが永久磁石
17に衝突して永久磁石17が破損することはない。
Next, a method of mounting the magnetic body 16 on the rotor 5 will be described. The magnetic body 16 is attached to the rotor 5 by
With the rotor coil 13 housed in the support portion of the rotor 5 in advance, the claw-shaped magnetic poles 14a from both sides in the axial direction of the central axis of the magnetic body 16 are sandwiched between the magnetic portions 23 that meander.
15a is pushed in. At this time, the covering portion 1 is provided between the permanent magnet 17 and the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a that are adjacent to each other in the circumferential direction.
8 is formed with a thickness λ, the claw-shaped magnetic poles 14a, 1
When the 5a is pushed, the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a do not collide with the permanent magnet 17 and the permanent magnet 17 is not damaged.

【0023】回転子5の回転に伴って、爪状磁極14
a,15a及び永久磁石17には遠心力が作用する。し
かし、永久磁石17は主に円筒形状の支持部21によっ
て支持されるので、遠心力の荷重が永久磁石17に加わ
ることがなく、遠心力による永久磁石17の破損を防止
することができる。
As the rotor 5 rotates, the claw-shaped magnetic pole 14
A centrifugal force acts on a, 15a and the permanent magnet 17. However, since the permanent magnet 17 is mainly supported by the cylindrical support portion 21, the load of centrifugal force is not applied to the permanent magnet 17, and the permanent magnet 17 can be prevented from being damaged by the centrifugal force.

【0024】また、回転子5の組立時、覆い部18が爪
状磁極14a,15aによって内側に押されるので、支
持部21は半径内側方向に微小に変位する。しかし、回
転子5の回転時、支持部21は遠心力によって半径外側
方向に変位するので、回転子5の組立時、覆い部18に
生じた残留応力は減少される。
When the rotor 5 is assembled, the cover 18 is pushed inward by the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a, so that the support 21 is slightly displaced radially inward. However, when the rotor 5 rotates, the supporting portion 21 is displaced radially outward by the centrifugal force, so that the residual stress generated in the cover portion 18 when the rotor 5 is assembled is reduced.

【0025】次に、本実施例の車両用交流発電機におけ
る固定子と回転子との間の磁気的空隙δと無励磁発生電
圧と出力電流との関係について説明する。図9は、残留
磁束密度が1.0(T)以上の永久磁石17を用いて、回
転子5の回転数が5000r/min の条件下で、回転子
5とステータ6との間の磁気的隙間δ(エアギャップ)を
パラメータ(横軸)として、無励磁発生電圧及び出力電
流(縦軸)を実測したときの特性図である。
Next, the relationship between the magnetic gap δ between the stator and the rotor, the non-excitation generated voltage, and the output current in the vehicle AC generator of this embodiment will be described. FIG. 9 shows a magnetic field between the rotor 5 and the stator 6 under the condition that the rotation speed of the rotor 5 is 5000 r / min using the permanent magnet 17 having a residual magnetic flux density of 1.0 (T) or more. FIG. 6 is a characteristic diagram when a non-excitation generated voltage and an output current (vertical axis) are actually measured with a gap δ (air gap) as a parameter (horizontal axis).

【0026】図9から分かるように、δ=0.55〜0.
65mmで無励磁発生電圧の減少勾配の変化点が見出さ
れ、この変化点を越えると無励磁発生電圧の減少が加速
度的に小さくなる。尚、図9では、回転子5の回転数が
5000r/min の条件下で行った実測データを示した
が、本願発明者らは、回転数を変えた場合についても同
様に実測した。この結果、無励磁発生電圧の値は回転数
に比例して変化するだけであり、変曲点の位置はほぼ一
定であった。
As can be seen from FIG. 9, δ = 0.55-0.
At 65 mm, a change point of the decrease gradient of the non-excitation generated voltage is found, and beyond this change point, the decrease of the non-excitation generated voltage decreases at an accelerating rate. Note that, although FIG. 9 shows the actual measurement data performed under the condition that the rotation speed of the rotor 5 is 5000 r / min, the inventors of the present application also performed actual measurement when the rotation speed was changed. As a result, the value of the non-excitation generated voltage only changed in proportion to the rotation speed, and the position of the inflection point was almost constant.

【0027】以上のことから、本願発明者らは、残留磁
束密度が1.0(T)以上の永久磁石17を用い、回転子
5とステータ6との間の磁気的隙間δ(エアギャップ)
を0.55〜0.65mmになるように車両用交流発電機を
設計すれば、発電機の無励磁発生電圧の値を適正な値の
範囲内に収めることができ、車両用交流発電機の高出力
化に伴って、車両に搭載された電気的負荷やバッテリの
規定以上の過大な電圧が印加されないという事実が判明
した。
From the above, the inventors of the present application used the permanent magnet 17 having a residual magnetic flux density of 1.0 (T) or more, and used the magnetic gap δ (air gap) between the rotor 5 and the stator 6.
If the vehicle alternator is designed so that the distance is 0.55 to 0.65 mm, the value of the non-excitation generated voltage of the generator can be kept within an appropriate value range. With the increase in output, it has been found that an excessive voltage exceeding the regulation of the electric load and the battery mounted on the vehicle is not applied.

【0028】以上説明した本実施例によれば、残留磁束
密度が1.0(T)以上の永久磁石17を用い、回転子5
とステータ6との間の磁気的隙間δを0.55〜0.65
mmに設定したので、接続される定常使用電気負荷の大き
さが小さい場合に回転子5が高速回転されても、永久磁
石17からの漏れ磁束によって目標調整電圧より過大な
電圧が発生することはなく、車両に搭載された電気的負
荷やバッテリに規定以上の過大な電圧が印加されるよう
なことはない。従って、本実施例によれば、過電圧の発
生を抑えながら高出力化を達成することができる信頼性
の高い車両用交流発電機を提供することができる。
According to this embodiment described above, the permanent magnet 17 having a residual magnetic flux density of 1.0 (T) or more is used, and the rotor 5
And the magnetic gap δ between the stator 6 and the stator 6 is 0.55 to 0.65.
Since the value is set to mm, even if the rotor 5 is rotated at a high speed when the size of the connected steady-use electric load is small, the leakage magnetic flux from the permanent magnet 17 may cause an excessive voltage higher than the target adjustment voltage. In addition, an excessive voltage exceeding the regulation is not applied to the electric load and the battery mounted on the vehicle. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a highly reliable vehicle alternator capable of achieving high output while suppressing the occurrence of overvoltage.

【0029】また、本実施例によれば、覆い部18によ
って永久磁石17の全周を覆って磁性部23を形成し、
支持部21の周回上に蛇行するように設けたので、永久
磁石17にかかる遠心力を磁性体16全体で支持するこ
とができ、遠心力による永久磁石17の破損を防止する
ことができる。
Further, according to the present embodiment, the magnetic portion 23 is formed by covering the entire circumference of the permanent magnet 17 with the cover portion 18,
Since it is provided so as to meander on the circumference of the support portion 21, the centrifugal force applied to the permanent magnet 17 can be supported by the entire magnetic body 16, and damage to the permanent magnet 17 due to the centrifugal force can be prevented.

【0030】また、本実施例によれば、爪状磁極14
a,15aと永久磁石17との間には厚みを持った覆い
部18が形成されているので、磁性体16の中心軸の軸
線方向両側から爪状磁極14a,15aを組み込んでい
る途中で永久磁石17に爪状磁極14a,15aが衝突
し、永久磁石17が破損することを防止することができ
る。また、本実施例のような組み込み方によれば、爪状
磁極14a,15aの周方向の寸法に高い精度が要求さ
れないので、爪状磁極14a,15aを簡単に形成する
ことができる。
Further, according to the present embodiment, the claw-shaped magnetic pole 14
Since a covering portion 18 having a thickness is formed between the a and 15a and the permanent magnet 17, it is permanent while the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a are being incorporated from both sides in the axial direction of the central axis of the magnetic body 16. It is possible to prevent the permanent magnet 17 from being damaged by the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a colliding with the magnet 17. Further, according to the assembling method as in this embodiment, high accuracy is not required in the circumferential dimension of the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a, so that the claw-shaped magnetic poles 14a and 15a can be easily formed.

【0031】また、本実施例によれば、爪状磁極14
a,15aの内側で円筒形状の支持部21によって覆い
部18を支持しているので、磁性体16の耐遠心力強度
を大幅に向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the claw-shaped magnetic pole 14
Since the cover portion 18 is supported by the cylindrical support portion 21 inside the a and 15a, the centrifugal force resistance strength of the magnetic body 16 can be significantly improved.

【0032】また、本実施例によれば、支持部21が弾
性を有するので、磁性体16や爪状磁極14a,15a
に製作寸法誤差があっても、その誤差を吸収して、磁性
体16の中心軸の軸線方向両側から爪状磁極14a,1
5aを組み込ませることができる。
Further, according to this embodiment, since the support portion 21 has elasticity, the magnetic body 16 and the claw-shaped magnetic poles 14a, 15a are provided.
Even if there is a manufacturing dimensional error, the error is absorbed, and the claw-shaped magnetic poles 14a, 1 are inserted from both sides in the axial direction of the central axis of the magnetic body 16.
5a can be incorporated.

【0033】また、本実施例によれば、磁性部23と支
持部21とをインサートモールド成形によって一体成形
しているので、磁性部23と支持部21とを簡単に一体
化することができる。
Further, according to this embodiment, since the magnetic portion 23 and the supporting portion 21 are integrally molded by insert molding, the magnetic portion 23 and the supporting portion 21 can be easily integrated.

【0034】また、本実施例によれば、磁性体16はポ
リアミド系樹脂の樹脂成形体で構成されているので、低
コストで弾性及び絶縁性に優れた磁性体16を得ること
ができる。
Further, according to this embodiment, since the magnetic body 16 is made of a resin molded body of polyamide resin, it is possible to obtain the magnetic body 16 excellent in elasticity and insulating property at low cost.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、車両に搭
載された電気的負荷やバッテリに規定以上の過大な電圧
が印加されるようなことはない。従って、本発明によれ
ば、過電圧の発生を抑えながら高出力化を達成すること
ができる信頼性の高い車両用交流発電機を提供すること
ができる。
According to the present invention described above, an excessive voltage exceeding a specified value is not applied to an electric load or a battery mounted on a vehicle. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a highly reliable vehicle alternator capable of achieving high output while suppressing the occurrence of overvoltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例である車両用交流発電機の全体
構成を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a vehicle AC generator that is an embodiment of the present invention.

【図2】図1の車両用交流発電機の回転子の外観構成を
示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing an external configuration of a rotor of the vehicle AC generator of FIG.

【図3】図2の車両用交流発電機の回転子に装着される
磁性体の構成を示す斜視図。
3 is a perspective view showing the configuration of a magnetic body mounted on the rotor of the vehicle alternator of FIG.

【図4】図2の車両用交流発電機の回転子の内部構成を
示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a rotor of the vehicle AC generator of FIG.

【図5】図2の車両用交流発電機の回転子の部分構成を
示す部分断面図。
5 is a partial cross-sectional view showing a partial configuration of a rotor of the vehicle alternator of FIG.

【図6】図2の車両用交流発電機の回転子のポールコア
の構成を示す斜視図。
6 is a perspective view showing a configuration of a pole core of a rotor of the vehicle alternator of FIG.

【図7】図3の車両用交流発電機の回転子に装着される
磁性体の構成を示す正面図。
7 is a front view showing the configuration of a magnetic body mounted on the rotor of the vehicle AC generator of FIG.

【図8】図3の車両用交流発電機の回転子に装着される
磁性体に埋め込まれた永久磁石の構成を示す斜視図。
8 is a perspective view showing a configuration of a permanent magnet embedded in a magnetic body mounted on the rotor of the vehicle AC generator of FIG.

【図9】本実施例の車両用交流発電機における固定子と
回転子との間の磁気的空隙δと無励磁発生電圧と出力電
流との関係を示す特性図。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a magnetic gap δ between a stator and a rotor, a non-excitation generated voltage, and an output current in the vehicle AC generator of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フロントブラケット、2…リアブラケット、3…プ
ーリ、4…シャフト、5…回転子、6…ステータ、7…
スリップリング、8…ブラシ、9…ブラシホルダ、10
…整流器、11…ヒートシンク、12…レギュレータ、
13…回転子コイル、14,15…ポールコア、16…
磁性体、17…永久磁石、18…覆い部、19…ステー
タコア、20…ステータコイル、21…支持部、22…
カバー、23…磁性部。
1 ... Front bracket, 2 ... Rear bracket, 3 ... Pulley, 4 ... Shaft, 5 ... Rotor, 6 ... Stator, 7 ...
Slip ring, 8 ... Brush, 9 ... Brush holder, 10
… Rectifier, 11… Heat sink, 12… Regulator,
13 ... Rotor coil, 14, 15 ... Pole core, 16 ...
Magnetic material, 17 ... Permanent magnet, 18 ... Covering portion, 19 ... Stator core, 20 ... Stator coil, 21 ... Supporting portion, 22 ...
Cover, 23 ... Magnetic part.

フロントページの続き (72)発明者 馬場 雄一郎 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 堀岡 和生 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 山▲崎▼ 慎司 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 木川 真二 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 Fターム(参考) 5H619 AA01 BB02 BB10 BB17 PP08 PP13 5H622 AA03 CA07 CB04 DD02 PP03 PP20 QA08 Continued front page    (72) Inventor Yuichiro Baba             Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture 2520 Takaba             Ceremony Company Hitachi Ltd. Automotive equipment group (72) Inventor Kazuo Horioka             Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture 2520 Takaba             Ceremony Company Hitachi Ltd. Automotive equipment group (72) Inventor Yama-saki Shinji             Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture 2520 Takaba             Ceremony Company Hitachi Ltd. Automotive equipment group (72) Shinji Kikawa             2477 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Stock Association             Inside Hitachi Car Engineering F-term (reference) 5H619 AA01 BB02 BB10 BB17 PP08                       PP13                 5H622 AA03 CA07 CB04 DD02 PP03                       PP20 QA08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の爪状磁極を有する一対のランデル型
の鉄心と、該鉄心の周方向に隣り合う爪状磁極間に配設
されると共に、前記鉄心の周方向に隣り合う爪状磁極間
の漏洩磁束を減少させる極性を持つ磁石とを有する回転
子を備え、前記磁石の残留磁束密度が1.0〔T〕 以上
であり、前記回転子に対向配置された固定子と前記回転
子との磁気的隙間が0.55〜0.65〔mm〕に設定され
ていることを特徴とする車両用交流発電機。
1. A pair of Lundell-type iron cores having a plurality of claw-shaped magnetic poles, and claw-shaped magnetic poles disposed between the claw-shaped magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction of the iron cores and adjacent to each other in the circumferential direction of the iron core. A rotor having a magnet having a polarity that reduces leakage flux between the rotor, the residual magnetic flux density of the magnet is 1.0 [T] or more, and the stator and the rotor arranged to face the rotor. An alternating current generator for vehicles, characterized in that the magnetic gap between and is set to 0.55 to 0.65 [mm].
【請求項2】請求項1に記載の車両用交流発電機におい
て、前記磁石は覆い部によって覆われていることを特徴
とする車両用交流発電機。
2. The vehicle alternator according to claim 1, wherein the magnet is covered by a cover portion.
【請求項3】請求項2に記載の車両用交流発電機におい
て、前記覆い材は、前記爪状磁極の内側で円筒形状の支
持部によって支持されていることを特徴とする車両用交
流発電機。
3. The vehicular AC generator according to claim 2, wherein the covering member is supported by a cylindrical support portion inside the claw-shaped magnetic pole. .
【請求項4】請求項3に記載の車両用交流発電機におい
て、前記支持部は弾性を有することを特徴とする車両用
交流発電機。
4. The vehicle alternator according to claim 3, wherein the support portion has elasticity.
【請求項5】請求項3又は4に記載の車両用交流発電機
において、前記覆い部及び前記支持部はモールド成形に
よって一体成形されていることを特徴とする車両用交流
発電機。
5. The vehicle alternator according to claim 3 or 4, wherein the cover portion and the support portion are integrally formed by molding.
【請求項6】請求項5に記載の車両用交流発電機におい
て、前記覆い部及び前記支持部はポリアミド系樹脂で構
成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
6. The vehicle alternator according to claim 5, wherein the cover portion and the support portion are made of polyamide resin.
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