JP2865091B2 - 交流発電機およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の磁石を装備し
た交流発電機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。

【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、複数の爪状磁極の間に永久磁石を配置するにあた
り、環状の永久磁石を配置するか、あるいは個別の永久
磁石を配置しており、個別の永久磁石を配置する場合に
はその組み立て作業が困難になるという問題点があり、
環状の永久磁石では複雑な形状の永久磁石の成形が困難
なばかりか、大型の永久磁石を要するため磁石材料の無
駄や、重量増加といった問題点があった。

【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、複
数の磁石を装備した交流発電機の組立作業性を改善する
ことを目的とする。本発明は、組立作業性に優れた構造
の交流発電機を提供することを目的とする。

【０００５】本発明は、組立作業性に優れた交流発電機
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【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、回転子のコアを励磁する界磁コイルを
備えた交流発電機において、前記コアは、複数の爪部を
有するポールコアを前記爪部を対向させて組み合わせて
構成されており、前記界磁コイルにより異なる極性に励
磁される前記ポールコアの間に配設されたそれぞれが独
立した複数個の磁石と、周方向に延在して複数の前記磁
石の間を連結し、前記磁石とともに前記コアに装着され
た磁石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。

【０００７】かかる手段を採用して複数個の独立した磁
石を周方向に延在した磁石保持部材により連結すること
で、界磁コイルにより異なる極性に励磁されるポールコ
アの間に複数の磁石を装着するにあたり、複数個の独立
した磁石を組立体として扱うことができ、磁石をコアに
装着する際の作業性を大幅に改善することができる。し
かも磁石とは別の磁石保持部材を用いるため、磁石材料
の低減、重量の低減といった効果を得ることができる。

【０００８】なお、前記磁石保持部材が、前記磁石毎に
設けられ前記磁石を保持する複数の保持部と、前記複数
の保持部の間を連結する連結部とを備えるという技術的
手段を採用してもよい。このような磁石保持部材を採用
することで、磁石の位置決めの確実化など、さらなる作
業性の向上を図ることができる。

【０００９】また、前記磁石保持部材が非磁性金属であ
るという技術的手段を採用してもよい。また、前記磁石
保持部材が樹脂であるという技術的手段を採用してもよ
い。このように非磁性金属あるいは樹脂のように非磁性
材料を採用することにより、回転子コアあるいは磁石の
磁気的特性に影響することのない磁石保持部材を提供す
ることができる。

【００１０】また、前記磁石が前記樹脂にインサート成
形されているという技術的手段を採用してもよい。かか
る構成によると、複数の前記磁石を確実に保持すること
ができる。また、前記磁石が永久磁石であるという技術
的手段を採用してもよい。かかる構成においては、一般
に強い磁石ほど磁石材料が高価になる永久磁石の材料量
を低減することができるので、作業性の向上に伴うコス
ト低減に加えて高価な永久磁石材料の低減によりさらな
るコスト低減が図られる。

【００１１】また、前記磁石保持部材は前記爪部の内側
面の軸方向の先端側から離れた根元側に当接して配置さ
れているという技術的手段を採用してもよい。かかる構
成によると、回転子が高速回転した場合にも遠心方向に
向けて比較的高い強度をもっている爪部の内側面の根元
側に磁石保持部材を介した遠心荷重が加わるため、磁石
保持部材の遠心方向への移動を抑えることができるとと
もに、遠心力による爪部の変形を抑えることができる。

【００１２】また、前記磁石保持部材は前記爪部の内側
面の軸方向の先端側から根元側に沿って配置されている
という技術的手段を採用してもよい。かかる構成による
と、爪部先端側から爪部根元側に向けて太くなる爪部に
沿わせて磁石保持部材が装着されているため、互いの寸
法誤差を吸収しながら磁石保持部材を爪部に装着するこ
とができる。

【００１３】また、前記磁石保持部材は前記複数個の磁
石のすべてを連結しているという技術的手段を採用して
もよい。かかる構成によると、コアに装着されるすべて
の磁石が連結されるため、すべての磁石をまとめて組立
体として扱うことができ、優れた作業性が実現される。
本発明は上記目的を達成するために、回転子のコアを励
磁する界磁コイルを備えた交流発電機の製造方法におい
て、それぞれが独立した複数個の磁石を磁石保持部材に
て連結して組立体とした後に、前記組立体を前記コアに
装着することを特徴とする交流発電機の製造方法という
技術的手段を採用する。

【００１４】このように、複数の磁石を磁石保持部材に
て連結して組立体とした後にコアに装着することで、複
数の磁石をまとめてコアに装着することができ、優れた
作業性が得られるとともに、磁石材料の無駄を減らし重
量低減を図ることができる。なお、複数の磁石保持部の
間を連結部にて連結した磁石保持部材に前記磁石を装着
して前記組立体とするという技術的手段を採用してもよ
い。

【００１５】このような方法を採用することで、磁石の
位置決めの確実化など、さらなる作業性の向上を図るこ
とができる。また、複数の前記磁石をインサート成形す
ることで磁石保持部材に装着して前記組立体とするとい
う技術的手段を採用してもよい。このような方法を採用
することで、磁石の位置決めの確実化、磁石保持の確実
化など、さらなる作業性の向上を図ることができる。ま
た、磁石が界磁コイルにより異なる極性に励磁されるポ
ールコアの間に位置するように組立体が装着されるとい
う技術的手段を採用してもよい。かかる方法を採用する
ことで、爪部を対向させて組み合わされるいわゆるラン
デル型のコアにおいても、そのポールコアの間に複数の
磁石を装着する際の作業性が向上する。

【００１６】

【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、コ
アとしてのポールコア１１、２１と、非磁性体リング３
１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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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、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により保持されており、ポールコアの爪部間に容易
に且つ確実に保持される。

【００２０】ここで、非磁性体リング３１は、永久磁石
４１を収容している側面部３２と外周部３４とで磁石保
持部を構成しており、底部３３により磁石保持部の間を
連結する連結部を構成している。なお、連結部としての
底部３３は、爪部１２、２２の内側面１４、２４に当接
しており、特にその先端側から根元側に沿って配置され
ているとともに、爪部１２、２２の根元部に内側面に当
接している。このため、非磁性体リング３１は、爪部１
２、２２の先端部側から装着することができるととも
に、装着状態では遠心方向に関して比較的高い強度をも
っている爪部の根元部で遠心方向に対して支えられるた
め、回転子が高速回転した場合でも遠心力による非磁性
体リング３１の移動や、爪部の変形が抑えられる。

【００２１】次に、その作用を説明する。界磁コイル４
５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。

【００２２】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、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、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。

【００２３】また、上述したように、非磁性体リング３
１はポールコア１１、２１の爪部１２、２２の側面１
３、２３間でそれらの隙間を埋めると共にその外周部３
４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、２
２による遠心ファン効果がないので風切音は起こらな
い。

【００２４】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。

【００２５】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。以上に述べたようにこの実施例
によると、非磁性体リング３１がポールコア１１、２１
への組み付け前に複数の永久磁石４１を連結し、保持す
る保持部材として機能する。そしてこの非磁性体リング
３１により複数の磁石としての永久磁石４１の間が連結
されるため、複数の永久磁石４１と非磁性体リング３１
とを組立体として扱うことができる。このため、複数の
永久磁石４１をまとめて扱うことができ、複数の永久磁
石４１をコア１１、２１の間に容易に組み付けることが
できる。

【００２６】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。

【００２７】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。このように、磁石保持部材としての非磁性体リング
３１に磁石としての永久磁石４１をインサート成形し
て、非磁性体リング３１に永久磁石４１を装着してもよ
い。

【００２８】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。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１
２、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。

【００２９】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、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。

【００３０】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４
１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。このように磁石保持部材として
は非磁性金属を用いることもでき、さらには磁石保持部
材に磁石を装着するにあたっては接着材を用いてもよ
い。

【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（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

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子のコアを励磁する界磁コイルを備
   えた交流発電機において、前記コアは、複数の爪部を有するポールコアを前記爪部
   を対向させて組み合わせて構成されており、 前記界磁コイルにより異なる極性に励磁される前記ポー
   ルコアの間 に配設されたそれぞれが独立した複数個の磁
   石と、周方向に延在して 複数の前記磁石の間を連結し、前記磁
   石とともに前記コアに装着された磁石保持部材とを備え
   ることを特徴とする交流発電機。
2. 【請求項２】 前記磁石保持部材が、 前記磁石毎に設けられ前記磁石を保持する複数の保持部
   と、 前記複数の保持部の間を連結する連結部とを備えること
   を特徴とする請求項１記載の交流発電機。
3. 【請求項３】 前記磁石保持部材が非磁性金属であるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機。
4. 【請求項４】 前記磁石保持部材が樹脂であることを特
   徴とする請求項１または２に記載の交流発電機。
5. 【請求項５】 前記磁石が前記樹脂にインサート成形さ
   れていることを特徴とする請求項４記載の交流発電機。
6. 【請求項６】 前記磁石が永久磁石であることを特徴と
   する請求項１から５のいずれかに記載の交流発電機。
7. 【請求項７】 前記磁石保持部材は前記爪部の内側面の
   軸方向の先端側から離れた根元側に当接して配置されて
   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】 前記磁石保持部材は前記爪部の内側面の
   軸方向の先端側から根元側に沿って配置されていること
   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。
9. 【請求項９】 前記磁石保持部材は前記複数個の磁石の
   すべてを連結していることを特徴とする請求項１から８
   のいずれかに記載の交流発電機。
10. 【請求項１０】 回転子のコアを励磁する界磁コイルを
    備えた交流発電機の製造方法において、 それぞれが独立した複数個の磁石を磁石保持部材にて連
    結して組立体とした後に、 前記組立体を前記コアに装着することを特徴とする交流
    発電機の製造方法。
11. 【請求項１１】 複数の磁石保持部の間を連結部にて連
    結した磁石保持部材の前記磁石保持部に前記磁石を装着
    して前記組立体とすることを特徴とする請求項１０記載
    の交流発電機の製造方法。
12. 【請求項１２】 複数の前記磁石をインサート成形する
    ことで前記組立体とすることを特徴とする請求項１０記
    載の交流発電機の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記組立体は、爪部を対向させて組み
    合わされ、前記界磁コイルにより異なる極性に励磁され
    るポールコアの間に前記磁石が位置するように装着され
    ることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記
    載の交流発電機の製造方法。