JP2783264B2 - 交流発電機 - Google Patents

交流発電機

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JP2783264B2
JP2783264B2 JP9059434A JP5943497A JP2783264B2 JP 2783264 B2 JP2783264 B2 JP 2783264B2 JP 9059434 A JP9059434 A JP 9059434A JP 5943497 A JP5943497 A JP 5943497A JP 2783264 B2 JP2783264 B2 JP 2783264B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は磁石を磁極間に装備
した交流発電機に関し、特に車両用交流発電機に好適で
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、車両用交流発電機に対する社会的
ニーズとして、低騒音化及び高出力化が求められてい
る。ここで、車両用交流発電機の出力を向上させる技術
としては、例えば特開昭61−85045号公報「車両
用交流発電機」にて開示されたものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記公報における車両
用交流発電機の回転子では、爪状磁極となるポールコア
の爪部間に設けられた補助磁石としての永久磁石により
発電に寄与する有効磁束が増し、出力向上、体格小型化
などを図ることができる。ところが、かかる従来技術で
は、環状の大型の永久磁石を採用してコアに嵌合させて
永久磁石をコアに固定するか、永久磁石をコアに接着し
て永久磁石をコアに固定している。このため、環状の永
久磁石を採用する場合には磁石材料を大量に必要とする
ため、コストがかかり、また重量増が避け難いという問
題点があった。また、永久磁石を接着する場合には高速
回転し、しかも高温になる環境において長期間にわたっ
て安定して永久磁石を固定しておくことが困難であっ
た。
【0004】本発明はかかる従来技術の問題点を解決す
ることを目的としてなされたものである。本発明は、磁
石の確実な固定構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の手段を採用する。請求項1記載の発明
では、回転子のコアを界磁コイルにより励磁する交流発
電機において、前記界磁コイルにより励磁される前記コ
アの磁極間の隙間に配置され、発電に寄与する有効磁束
を増加させる磁石と、前記磁極間に渡されて前記コアに
固定され、前記磁石の移動を規制して前記磁石を保持す
る板状の保持部材とを備えることを特徴とする交流発電
機という技術的手段を採用する。
【0006】以上に述べた本発明によると、磁極間に渡
されてコアに固定された板状の保持部材によって磁石の
移動が規制され、磁石が保持、固定されるから、磁石を
安定して保持、固定することができる。特に、磁石をコ
アに接着剤で直接接着する場合や、磁石に孔を設けてス
クリューで磁石をコアに固定する場合に比べて板状保持
部材をコアに固定して、これを介して磁石を保持するた
め確実で安定した保持、固定が可能となる。
【0007】請求項2記載の発明では、前記回転子は、
周方向に沿って複数の磁極を配して構成されており、前
記保持部材は前記磁極間の径方向外側に渡されて前記コ
アに固定されており、前記磁石は前記保持部材の径方向
内側に保持されるという技術的手段を採用する。このよ
うに磁石の径方向外側に保持部材を配置することができ
る。かかる構成では、磁石の径方向外側への移動が保持
部材によって規制され、特に径方向外側へ移動しようと
する磁石を確実に保持、固定することができる。特に、
磁石に作用する遠心力を保持部材によって受けることが
できるという利点がある。
【0008】請求項3記載の発明では、前記回転子は、
周方向に沿って複数の磁極を配して構成されており、前
記保持部材は前記磁極間の径方向内側に渡されて前記コ
アに固定されており、前記磁石は前記保持部材の径方向
外側に保持されるという技術的手段を採用する。このよ
うに磁石の径方向内側に保持部材を配置することができ
る。この発明によると、磁石の径方向内側への移動が保
持部材によって規制され、特に径方向内側へ移動しよう
とする磁石を確実に保持、固定することができる。
【0009】請求項4記載の発明では、前記保持部材は
前記磁石を径方向外側に向けて押圧するという技術的手
段を採用する。この発明によると、磁石の径方向内側へ
の移動が保持部材によって規制され、特に径方向内側へ
移動しようとする磁石を確実に保持、固定することがで
きる。請求項5記載の発明では、回転子のコアを界磁コ
イルにより励磁する交流発電機において、前記界磁コイ
ルにより励磁される前記コアの磁極間の隙間に配置さ
れ、発電に寄与する有効磁束を増加させる磁石と、前記
磁極間の隙間の前記磁石より径方向外側に位置して前記
磁極間に渡されて前記コアに固定され、前記磁石の移動
を規制して前記磁石を保持する保持部材とを備えること
を特徴とする交流発電機という技術的手段を採用する。
【0010】この発明によると、磁石の径方向外側に保
持部材を配置することができる。かかる構成では、磁石
の径方向外側への移動が保持部材によって規制され、特
に径方向外側へ移動しようとする磁石を確実に保持、固
定することができる。特に、磁石に作用する遠心力を保
持部材によって受けることができるという利点がある。
【0011】請求項6記載の発明では、回転子のコアを
界磁コイルにより励磁する交流発電機において、前記界
磁コイルにより励磁される前記コアの磁極間の隙間に配
置され、発電に寄与する有効磁束を増加させる磁石と、
前記磁石の背面に配置され、前記磁石を前記磁極に向け
て押圧して前記磁石を保持する保持部材とを備えること
を特徴とする交流発電機という技術的手段を採用する。
【0012】この発明によると、磁石をその背面から磁
極に向けて押圧して保持するため、磁石を安定して保持
固定することができる。請求項7記載の発明では、前記
保持部材は、前記磁極間の隙間の両側に位置する前記磁
極に固定されているという技術的手段を採用する。この
発明のように、保持部材は両側の磁極に固定することが
でき、磁極間に配置される複数の磁石を確実に保持固定
することができる。
【0013】請求項8記載の発明では、前記磁石は永久
磁石を含むという技術的手段を採用する。この発明によ
ると、永久磁石を磁極の間に確実に、しかも安定して保
持することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をいく
つかの実施例に基づいて説明する。まず、第1の実施例
を説明する。図1は、本発明に係る車両用交流発電機の
回転子の構成を示した縦断面図、図2は一対のポールコ
アと非磁性体リング及び永久磁石とが組付けられた状態
を示した部分斜視図である。また、図3は内側面に永久
磁石が配設された非磁性体リングを示した部分斜視図、
図4は図2のIV−IV線に沿った部分縦断面図であ
る。 車両用交流発電機の回転子10は、主として、鉄
心としてのポールコア11、21と、保持部材としての
非磁性体リング31と、補助的な磁石としての永久磁石
41と、電磁的な励磁手段としての界磁コイル45と、
シャフト46と、ファン48、49とから構成されてい
る。
【0015】ポールコア11、21は、外周側に軸方向
突出した爪状磁極となる複数個の爪部12、22がそれ
ぞれ形成されている。ポールコア11、21は、爪部1
2、22を対向させ周方向に交互に位置させて組み合わ
されており、そこに形成される内部空間に界磁コイル4
5を挟持し、シャフト46に設けられたローレットに嵌
合され一体的に組み付けられている。
【0016】また、図4に示したように、非磁性体リン
グ31は、その側面部32がポールコア11、21の爪
部12、22の側面13、23に接し、その底部33が
爪部12、22の内側面14、24に接し、その外周部
34が対向する爪部12、22の間を埋めると共に爪部
12、22の外径面と同じ外径面になるように形成され
ている。
【0017】また、非磁性体リング31の外周部34の
内側面35にはそれぞれ永久磁石41が界磁コイル45
と隙間を有して配設されている。尚、永久磁石41はポ
ールコア11、21の爪部12、22の磁極間の漏洩磁
束を防ぐ向きに着磁させてある。このように、永久磁石
41は、界磁コイル45により励磁される磁極としての
爪部12、22の間、すなわち界磁コイル45により供
給される磁束の漏洩磁束経路に配置される。
【0018】そして、永久磁石41の表面には板状の非
磁性体リング31が配置されており、特に永久磁石41
と爪部12、22との間には非磁性体リング31の側面
部32が配置されており、永久磁石41の径方向外側に
は非磁性体リング31の外周部34が配置されて永久磁
石41の径方向外側の表面を覆っている。しかも、非磁
性体リング31は、底部33が爪部12、22の内側面
14、24に接して配置されることで、爪部12、22
に固定されている。このため、非磁性体リング31の外
周部34は、爪部12、22間に渡されて配置され、爪
部12、22間の隙間の径方向外側を覆っている。そし
て、この外周部34の径方向内側に永久磁石41が配置
されている。
【0019】さらにこの実施例では、永久磁石41は非
磁性体リング31によって径方向外側並びに周方向が包
まれており、ポールコア11、21への組み付け状態で
は、非磁性体リング31の外周部34によって永久磁石
41の径方向外側への移動が規制されている。従って、
永久磁石41は非磁性体リング31を介してポールコア
11、21に固定されている。
【0020】しかも、永久磁石41は、爪部12、22
の間の隙間よりも小さく、非磁性体リング31により保
持されているため、図4の断面に図示されるように爪部
12、22からは離れて保持、固定されている。次に、
その作用を説明する。界磁コイル45により発生した磁
束は、ポールコア11、21を通りポールコア11、2
1の外周面に近接して配置されたステータ(図示せず)
に供給されるが、対向するポールコア11、21の爪部
12、22の間にも漏洩磁束として流れる。
【0021】ここで、ポールコア11、21の爪部1
2、22の間に永久磁石41が配設されているので、漏
洩磁束を減少させることができ、漏洩磁束の一部を発電
に寄与する有効磁束として活用でき、結果として発電に
寄与する有効磁束を増加させている。この結果、図5に
示したように、ポールコア11、21の爪部12、22
の間に永久磁石41が配設されない場合に比べて回転数
に対する出力電流を増加させることができる。
【0022】このように、爪部12、22の間に板状部
材としての非磁性体リング31が渡されており、しかも
非磁性体リング31を爪部12、22に固定したので、
非磁性体リング31によって永久磁石41を保持、固定
することができ、長期間にわたり安定して磁石を保持、
固定することができる。この非磁性体リング31は、爪
部12、22の間の径方向外側に位置しており、その内
側に永久磁石41を配置しているので、永久磁石41に
作用する遠心力を保持部材としての非磁性体リング31
で受けることができ、高速回転に耐えることができる。
【0023】しかも、非磁性体リング31は、爪部1
2、22の外周面、すなわち固定子との対向面を覆うこ
となく爪部間の隙間にのみ対応して配置されるため、爪
部から固定子へ向かう有効磁束を妨げることがない。ま
た、永久磁石41にプラスチック磁石を用いることによ
り組み付け時や組み付け後における磁石の剥がれ及び破
損等を防止することができる。
【0024】図6は、本発明に係る非磁性体リング等の
第2の実施例を示した部分斜視図でり、図7は図6の非
磁性体リングを用いた図4に対応した部分縦断面図であ
る。なお、上述の実施例と同様の作用を有するものにつ
いては、同じ符号を付して説明する。この非磁性体リン
グ31は、樹脂にて形成され、永久磁石41がインサー
ト成形されている。つまり、この実施例では永久磁石4
1のすべての表面が非磁性体リング31によって覆わ
れ、この非磁性体リング31が磁極としての爪部に固定
されることで永久磁石41も保持、固定される。
【0025】ここで、非磁性体リング31の外周部34
にポールコア11、21の爪部12、22の外径面より
大きな部分がある場合には、その部分を切削等して凹凸
を極力少なくし、爪部12、22の外径面と略同外径面
とすることにより、風切音の低減効果を増すことができ
る。また、図8は本発明を適用した非磁性体リング等の
第3の実施例を示した部分断面図である。
【0026】本実施例では、永久磁石41がポールコア
11、21の爪部12、22の側面13、23間を埋め
るように直接接して配設されている。また、非磁性体リ
ング31は爪部12、22の側面13、23及び内側面
14、24に接するように形成されている。そして、非
磁性体リング31にスプリング効果をもたせ、永久磁石
41に対して常時、押圧力を発生させた状態で爪部1
2、22の側面13、23と挟み込むようにしている。
このような磁石をその背面から磁極に向けて押し付ける
構成とすることにより、上述の実施例と同様な効果を得
ることができる。
【0027】かかる構成では、磁極としての爪部12、
22の間の径方向内側に板状部材としての非磁性体リン
グ31を渡して固定し、この非磁性体リング31によっ
て磁石としての永久磁石41の径方向内側への移動を規
制し、永久磁石41を保持、固定している。しかも、こ
の実施例では、非磁性体リング31によって永久磁石4
1を径方向外側へ向けて押圧して永久磁石41を爪部1
2、22に押しつけているため、永久磁石41を回転子
の停止時から高速回転時にわたって確実に固定すること
ができる。
【0028】さらに、図9は本発明に係る非磁性体リン
グ等の第4の実施例を示した部分縦断面である。非磁性
体リング31が非磁性金属体、永久磁石41が金属磁石
にて形成されている場合には、非磁性体リング31の内
側面35側に配設される永久磁石41の周囲面のうち非
磁性体リング31との当接面の少なくとも一部に緩衝部
材42或いは接着材を介在させて一体的に構成すること
により、非磁性体リング31と永久磁石41との干渉が
なくなり、上述の実施例と同様な効果を得ることができ
る。このように、非磁性体リング31に加えてさらに緩
衝部材或いは接着剤を介装しても磁石を保護する効果を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の具体的な一実施例に係る車両
用交流発電機の回転子の構成を示した縦断面図である。
【図2】図2は、一対のポールコアと非磁性体リング及
び永久磁石とが組付けられた状態を示した部分斜視図で
ある。
【図3】図3は、内側面に永久磁石が配設された非磁性
体リングを示した部分斜視図である。
【図4】図4は、図2のIV−IV線に沿った部分縦断
面図である。
【図5】図5は、永久磁石の有無による回転数と出力電
流との関係を示した説明図である。
【図6】図6は、本発明に係る非磁性体リング等の第2
の実施例を示した部分斜視図である。
【図7】図7は、図6の非磁性体リングを用いた図4に
対応した部分縦断面図である。
【図8】図8は、本発明に係る非磁性体リング等の第3
の実施例を示した部分縦断面図である。
【図9】図9は、本発明に係る非磁性体リング等の第4
の実施例を示した部分縦断面図である。
【符号の説明】
10 車両用交流発電機の回転子 11、21 ポールコア 12、22 爪部(磁極) 31 非磁性体リング 41 永久磁石 45 界磁コイル 46 シャフト 48、49 ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 19/22 H02K 1/27 501 H02K 21/04 H02K 21/14

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転子のコアを界磁コイルにより励磁す
    る交流発電機において、 前記界磁コイルにより励磁される前記コアの磁極間の隙
    間に配置され、発電に寄与する有効磁束を増加させる磁
    石と、 前記磁極間に渡されて前記コアに固定され、前記磁石の
    移動を規制して前記磁石を保持する板状の保持部材とを
    備えることを特徴とする交流発電機。
  2. 【請求項2】 前記回転子は、周方向に沿って複数の磁
    極を配して構成されており、前記保持部材は前記磁極間
    の径方向外側に渡されて前記コアに固定されており、前
    記磁石は前記保持部材の径方向内側に保持されることを
    特徴とする請求項1記載の交流発電機。
  3. 【請求項3】 前記回転子は、周方向に沿って複数の磁
    極を配して構成されており、前記保持部材は前記磁極間
    の径方向内側に渡されて前記コアに固定されており、前
    記磁石は前記保持部材の径方向外側に保持されることを
    特徴とする請求項1記載の交流発電機。
  4. 【請求項4】 前記保持部材は前記磁石を径方向外側に
    向けて押圧することを特徴とする請求項3に記載の交流
    発電機。
  5. 【請求項5】 回転子のコアを界磁コイルにより励磁す
    る交流発電機において、 前記界磁コイルにより励磁される前記コアの磁極間の隙
    間に配置され、発電に寄与する有効磁束を増加させる磁
    石と、 前記磁極間の隙間の前記磁石より径方向外側に位置して
    前記磁極間に渡されて前記コアに固定され、前記磁石の
    移動を規制して前記磁石を保持する保持部材とを備える
    ことを特徴とする交流発電機。
  6. 【請求項6】 回転子のコアを界磁コイルにより励磁す
    る交流発電機において、 前記界磁コイルにより励磁される前記コアの磁極間の隙
    間に配置され、発電に寄与する有効磁束を増加させる磁
    石と、 前記磁石の背面に配置され、前記磁石を前記磁極に向け
    て押圧して前記磁石を保持する保持部材とを備えること
    を特徴とする交流発電機。
  7. 【請求項7】 前記保持部材は、前記磁極間の隙間の両
    側に位置する前記磁極に固定されていることを特徴とす
    る請求項1から6のいずれかに記載の交流発電機。
  8. 【請求項8】 前記磁石は永久磁石を含むことを特徴と
    する請求項1から7のいずれかに記載の交流発電機。
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