JP2785423B2 - 車両用交流発電機の回転子およびその製造方法 - Google Patents

車両用交流発電機の回転子およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
本発明は磁石を装備した交流発電機の回転子およびそ
の製造方法に関し、特に車両用交流発電機に好適であ
る。
【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。
【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。 しかし、このものが高速回転された場合には、低騒音
化に対する工夫がなされていないことによりポールコア
等による爪音及び風切音が発生してしまうという問題点
があった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、高出力化に加えて低
騒音化を達成し性能向上を図った交流発電機の回転子を
提供することである。
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の目的を達成するために、以下に述べ
る手段を採用する。 請求項1記載の発明では、外周側に軸方向に突出した
爪状磁極となる複数個の爪部が形成された一対のポール
コアを組み合わせてなるランデル型コアと、前記ランデ
ル型コアの前記爪部間に配置された複数の磁石と、前記
ランデル型コアに固定されて前記爪部間の前記磁石より
外側に設けられ、前記コア間に形成される隙間を埋めて
前記コアの外径面とほぼ同じになるように設けられると
ともに前記磁石と結合されて前記磁石を保持固定する磁
石保持部材とを備えることを特徴とする車両用交流発電
機の回転子という技術的手段を採用する。 請求項2記載の発明では、前記磁石保持部材は、前記
爪部間の隙間に対応して外周面に露出する複数の外周部
と、前記爪部の内側面を通って複数の前記外周部の間を
連結する側面部ならびに底面部とを備えるという技術的
手段を採用する。 請求項3記載の発明では、前記磁石保持部材は、前記
爪部の軸方向長さのほぼ全体に渡って前記爪部間の隙間
を埋めているという技術的手段を採用する。 請求項4記載の発明では、前記磁石保持部材は、板状
部材であるという技術的手段を採用する。 請求項5記載の発明では、前記磁石保持部材は、非磁
性体リングであるという技術的手段を採用する。 請求項6記載の発明では、前記ランデル型コアは界磁
コイルによって励磁されるという技術的手段を採用す
る。 請求項7記載の発明では、外周側に軸方向に突出した
爪状磁極となる複数個の爪部が形成された一対のポール
コアを組み合わせてなるランデル型コアと、前記ランデ
ル型コアの前記爪部間に配置された磁石部材とを備える
車両用交流発電機の回転子の製造方法において、前記爪
部間の隙間に前記磁石部材を保持固定した後に前記コア
の外径面とほぼ同じになるように前記磁石部材を加工す
ることを特徴とする車両用交流発電機の回転子の製造方
法という技術的手段を採用する。 請求項8記載の発明では、前記磁石部材は、複数の永
久磁石を磁石保持部材により連結して構成されるという
技術的手段を採用する。 請求項9記載の発明では、外周側に軸方向に突出した
爪状磁極となる複数個の爪部が形成された一対のランデ
ル型ポールコアの前記爪部を対向させ組み合わせて形成
される内部空間に界磁コイルを挟持し、シャフトに設け
られたローレットに嵌合させ一体的に組付けられた車両
用交流発電機の回転子において、前記ポールコアの外径
面と前記界磁コイルの外径面との間にあって、前記爪部
の内側面と側面とに当接して略径方向に凹凸形状で前記
界磁コイルの外周を一巡するように略円環状に形成され
た非磁性体リングと、前記非磁性体リングと組み合わさ
れ前記ポールコアの爪部間を埋めて外径面が同じになる
ように形成され、それら爪部間の漏洩磁束を防ぐ向きに
着磁された永久磁石とを備えたことを特徴とする車両用
交流発電機の回転子という技術的手段を採用する。
【作用および発明の効果】
請求項1記載の発明によると、磁石と結合された磁石
保持部材がコア間に形成される隙間を埋めてコアの外径
面とほぼ同じになるように設けられる。このため、磁石
によって回転子に所要の磁気的な特性を与えることがで
きるとともに、その磁石と結合され磁石をコアに保持固
定するための磁石保持部材によってコア間の隙間が埋め
られ、この磁石保持部材がコアの外径面と同じにされる
ため、回転子の回転により発生する騒音を低減すること
ができる。 請求項2記載の発明によると、磁石保持部材は爪部の
間に露出する外周部の間を爪部の内側面を通って連結す
る側面部ならびに底面部を備えるため、爪部の間毎に露
出して配置される複数の外周部を一体にして扱うことが
できる。 請求項3記載の発明によると、爪部の軸方向長さのほ
ぼ全体に渡って爪部間の隙間が埋められるため、高い騒
音防止効果が得られる。 請求項4記載の発明によると、比較的形状が簡単な板
状部材を磁石保持部材として採用することができる。 請求項5記載の発明によると、回転子のコアの磁気的
特性に影響を与えることのない非磁性体リングを磁石保
持部材として採用することができる。 請求項6記載の発明によると、界磁コイルによる励磁
と磁石による励磁とを併用することができる。 請求項7記載の発明によると、爪部間の隙間に磁石部
材を保持固定した後にコアの外径面とほぼ同じになるよ
うに磁石部材を加工するため、コアの爪部間に磁石部材
を配置して所要の磁気的な特性を得ることができるとと
もに、磁石部材を保持固定した後にコアの外径面と同じ
になるように磁石部材を加工しているから、コアの外径
面の凹凸を減らすことができ、低騒音化を図ることがで
きる。 請求項8記載の発明によると、磁石部材は、複数の永
久磁石を磁石保持部材により連結して構成されるため、
複数の永久磁石を一体にして扱うことができ、コアへの
組み付け作業性を向上することができる。 請求項9記載の発明によると、ポールコアの外径面と
界磁コイルの外径面との間にあって、ポールコアの爪部
の内側面と側面とに当接して略径方向に凹凸形状で界磁
コイルの外周を一巡するようにほぼ円環状に形成された
非磁性体リングと、その非磁性体リングと組み合わされ
ポールコアの爪部間を埋めて外径面が同じになるように
形成され、それら爪部間の漏洩磁束を防ぐ向きに着磁さ
れた永久磁石とを備えているので、ポールコアの爪部間
に配設された永久磁石により漏洩磁束を減少させ、回転
数に対する出力電流を大きくできると共に非磁性体リン
グと永久磁石とが組み合わされポールコアの爪部間を埋
めて外径面が同じになるように形成されていることによ
りポールコアの爪音や風切音による騒音を低減させるこ
とができる。更に、永久磁石は非磁性体リングと組み合
わされて形成されていることによりポールコアの爪部間
に容易且つ確実に保持されるという効果がある。
【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。 第1図は、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、第2図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、第3図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、第4
図は第2図の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、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。 ポールコア11、21は、外周側に軸方向に突出した爪状
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12、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45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。 また、第4図に示したように、磁石保持部材としての
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1
2、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。 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、磁石部材として構成されている。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、磁石としての永久磁石41は、界磁コイル
45により励磁されるコアとしてのポールコア11、21の漏
洩磁束経路である爪部12、22の間に配置されている。そ
して、永久磁石41は磁石保持部材としての板状の非磁性
体リング31により保持されて磁石部材を構成している。 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、21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。 ここで、ポールコア11、21の爪部12、22の間に永久磁
石41が配設されているので、漏洩磁束を減少させること
ができ、上記漏洩磁束の一部を有効磁束として活用して
有効磁束を増加できる。 この結果、第5図に示したように、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。 また、上述したように、非磁性体リング31はポールコ
ア11、21の爪部12、22の側面13、23間でそれらの隙間を
埋めると共にその外周部34は爪部12、22の外周径と同じ
になるように形成されている。従って、この車両用交流
発電機の回転子10は高速回転してもポールコア11、21の
爪部12、22による遠心ファン効果がないので風切音は起
こらない。 さらに、非磁性体リング31と界磁コイル45との間には
全周に渡って隙間が設けられており、ポールコア11、21
内部の通風は損なわれないので、界磁コイル45の冷却に
悪影響を及ぼすことがない。 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。 なお、非磁性体リング31の材料としては、後述する実
施例のように樹脂、あるいは非磁性金属を用いることが
できる。 第6図は、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り、第7図は第6図の非磁
性体リングを用いた第4図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。 ここで、非磁性体リング31の外周部34にポールコア1
1、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、第8図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。 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12、22の側面13、23と挟み込むようにしている。
このような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。 さらに、第9図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。
【図面の簡単な説明】
第1図は、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、第2図は、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、第3図は、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、第4図は、第2図のIV−IV線に沿った部分縦断面
図、第5図は、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、第6図は、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、第7
図は、第6図の非磁性体リングを用いた第4図に対応し
た部分縦断面図、第8図は、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、第9図は、
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(コア) 12、22……爪部(磁極) 31……非磁性体リング(磁石保持部材) 41……永久磁石(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 21/04 H02K 1/27 501

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外周側に軸方向に突出した爪状磁極となる
    複数個の爪部が形成された一対のポールコアを組み合わ
    せてなるランデル型コアと、 前記ランデル型コアの前記爪部間に配置された複数の磁
    石と、 前記ランデル型コアに固定されて前記爪部間の前記磁石
    より外側に設けられ、前記コア間に形成される隙間を埋
    めて前記コアの外径面とほぼ同じになるように設けられ
    るとともに前記磁石と結合されて前記磁石を保持固定す
    る磁石保持部材とを備えることを特徴とする交流発電機
    の回転子。
  2. 【請求項2】前記磁石保持部材は、前記爪部間の隙間に
    対応して外周面に露出する複数の外周部と、前記爪部の
    内側面を通って複数の前記外周部の間を連結する側面部
    ならびに底面部とを備えることを特徴とする請求項1記
    載の交流発電機の回転子。
  3. 【請求項3】前記磁石保持部材は、前記爪部の軸方向長
    さのほぼ全体に渡って前記爪部間の隙間を埋めているこ
    とを特徴とする請求項1記載の交流発電機の回転子。
  4. 【請求項4】前記磁石保持部材は、板状部材であること
    を特徴とする請求項1記載の交流発電機の回転子。
  5. 【請求項5】前記磁石保持部材は、非磁性体リングであ
    ることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の
    交流発電機の回転子。
  6. 【請求項6】前記ランデル型コアは界磁コイルによって
    励磁されることを特徴とする請求項1から5のいずれか
    に記載の交流発電機の回転子。
  7. 【請求項7】外周側に軸方向に突出した爪状磁極となる
    複数個の爪部が形成された一対のポールコアを組み合わ
    せてなるランデル型コアと、前記ランデル型コアの前記
    爪部間に配置された磁石部材とを備える車両用交流発電
    機の回転子の製造方法において、 前記爪部間の隙間に前記磁石部材を保持固定した後に前
    記コアの外径面とほぼ同じになるように前記磁石部材を
    加工することを特徴とする交流発電機の回転子の製造方
    法。
  8. 【請求項8】前記磁石部材は、複数の永久磁石を磁石保
    持部材により連結して構成されることを特徴とする請求
    項7記載の交流発電機の回転子の製造方法。
  9. 【請求項9】外周側に軸方向に突出した爪状磁極となる
    複数個の爪部が形成された一対のランデル型ポールコア
    の前記爪部を対向させ組み合わせて形成される内部空間
    に界磁コイルを挟持し、シャフトに設けられたローレッ
    トに嵌合させ一体的に組付けられた車両用交流発電機の
    回転子において、 前記ポールコアの外径面と前記界磁コイルの外径面との
    間にあって、前記爪部の内側面と側面とに当接して略径
    方向に凹凸形状で前記界磁コイルの外周を一巡するよう
    に略円環状に形成された非磁性体リングと、 前記非磁性体リングと組み合わされ前記ポールコアの爪
    部間を埋めて外径面が同じになるように形成され、それ
    ら爪部間の漏洩磁束を防ぐ向きに着磁された永久磁石と を備えたことを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
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