JP2865094B2 - 交流発電機 - Google Patents
交流発電機Info
- Publication number
- JP2865094B2 JP2865094B2 JP9059435A JP5943597A JP2865094B2 JP 2865094 B2 JP2865094 B2 JP 2865094B2 JP 9059435 A JP9059435 A JP 9059435A JP 5943597 A JP5943597 A JP 5943597A JP 2865094 B2 JP2865094 B2 JP 2865094B2
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- JP
- Japan
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- rotor
- permanent magnet
- magnetic
- ring
- generator
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- Synchronous Machinery (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Description
【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。
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。
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、永久磁石を回転子に装備するため、回転子は発電停
止時にも磁化された状態となり、砂鉄、鉄片、さびなど
の磁性金属片を吸着し、保持するという問題点があっ
た。かかる磁性金属片はやがてサビを生じ、回転子の回
転を妨げる原因となったり、電気的、磁気的な特性を悪
化させるおそれすらあった。特に回転中には磁性金属片
が回転子から離脱すると回転子と固定子との間の微小な
隙間に噛み込む恐れがあり、発電性能の低下や回転不能
などの不具合を生じるおそれがあった。
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、永久磁石を回転子に装備するため、回転子は発電停
止時にも磁化された状態となり、砂鉄、鉄片、さびなど
の磁性金属片を吸着し、保持するという問題点があっ
た。かかる磁性金属片はやがてサビを生じ、回転子の回
転を妨げる原因となったり、電気的、磁気的な特性を悪
化させるおそれすらあった。特に回転中には磁性金属片
が回転子から離脱すると回転子と固定子との間の微小な
隙間に噛み込む恐れがあり、発電性能の低下や回転不能
などの不具合を生じるおそれがあった。
【0004】また、従来から車両用の交流発電機におい
ては、空冷構造が多く採用されており、発電機のケース
外部から発電機内部に強制的に冷却空気を取り込み、排
出するという構成が採用されてきた。ところが、発電機
ケースの外側に冷却ファンを配置し、発電機ケースの特
定の開口部から発電機ケース内の空気を吸い出すいわゆ
る外扇式のものでは外部の空気をすべて発電機内部に通
した後に冷却ファンで径方向外側に向けて流し出すた
め、磁性金属片は外部の空気とともに発電機内部を通る
ため、回転子に磁性金属片が吸着されやすいという問題
点があった。
ては、空冷構造が多く採用されており、発電機のケース
外部から発電機内部に強制的に冷却空気を取り込み、排
出するという構成が採用されてきた。ところが、発電機
ケースの外側に冷却ファンを配置し、発電機ケースの特
定の開口部から発電機ケース内の空気を吸い出すいわゆ
る外扇式のものでは外部の空気をすべて発電機内部に通
した後に冷却ファンで径方向外側に向けて流し出すた
め、磁性金属片は外部の空気とともに発電機内部を通る
ため、回転子に磁性金属片が吸着されやすいという問題
点があった。
【0005】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、永
久磁石を備える回転子においてその永久磁石の磁力によ
る磁性金属片の付着を防止することを目的とする。
ることを目的としてなされたものである。本発明は、永
久磁石を備える回転子においてその永久磁石の磁力によ
る磁性金属片の付着を防止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、回転子のコアを界磁コイルにより励磁
する交流発電機において、前記回転子のコアは、爪部を
互いに対向させて組み合わせたポールコアを有し、前記
回転子に装着され、発電に寄与する有効磁束を増加させ
る永久磁石と、前記ポールコアの前記爪部とは反対側で
ある前記回転子の軸方向の端部に配置され、前記回転子
の端部の径方向外側において軸方向に立設されたファン
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。
達成するために、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、前記回転子のコアは、爪部を
互いに対向させて組み合わせたポールコアを有し、前記
回転子に装着され、発電に寄与する有効磁束を増加させ
る永久磁石と、前記ポールコアの前記爪部とは反対側で
ある前記回転子の軸方向の端部に配置され、前記回転子
の端部の径方向外側において軸方向に立設されたファン
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】このような構成によると、永久磁石を備え
た回転子の端部にファンが配置され、発電機の外部から
回転軸に沿って導入される冷却空気を径方向外側に向け
て排出するため、この冷却空気とともに侵入しようとす
る磁性金属片はファンの複数のブレードによってはじか
れ、回転子に到達することが防止される。特に、いわゆ
る外扇式のファンを利用した交流発電機では、冷却空気
が発電機内部を通過した後にファンに達するため、磁性
金属片はファンではじかれる前に回転子に到達でき回転
子に吸着されやすいが、本発明の構成によると回転子に
付着しようとする磁性金属片を回転子に到達する前には
じいて飛ばすことができるという効果がある。
た回転子の端部にファンが配置され、発電機の外部から
回転軸に沿って導入される冷却空気を径方向外側に向け
て排出するため、この冷却空気とともに侵入しようとす
る磁性金属片はファンの複数のブレードによってはじか
れ、回転子に到達することが防止される。特に、いわゆ
る外扇式のファンを利用した交流発電機では、冷却空気
が発電機内部を通過した後にファンに達するため、磁性
金属片はファンではじかれる前に回転子に到達でき回転
子に吸着されやすいが、本発明の構成によると回転子に
付着しようとする磁性金属片を回転子に到達する前には
じいて飛ばすことができるという効果がある。
【0008】なお、請求項2の発明のように、前記ファ
ンは前記回転子の軸方向の両端部に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、
回転子の回転軸の両側から導入され、径方向外側に向け
て排出される冷却空気の流れを作ることができ、しかも
それら両方の経路を通って侵入する磁性金属片をファン
のファンブレードによってはじき飛ばすことができ、よ
り確実に磁性金属片の蓄積を防止することができる。
ンは前記回転子の軸方向の両端部に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、
回転子の回転軸の両側から導入され、径方向外側に向け
て排出される冷却空気の流れを作ることができ、しかも
それら両方の経路を通って侵入する磁性金属片をファン
のファンブレードによってはじき飛ばすことができ、よ
り確実に磁性金属片の蓄積を防止することができる。
【0009】また、請求項3記載の発明のように、前記
永久磁石は、前記回転子の前記ポールコアに形成された
複数の磁極の間に対応して配置された複数の永久磁石か
らな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、複数の磁極の間に対応して配置された複数の
永久磁石による磁性金属片の吸着、蓄積を防止すること
ができる。特に固定子と対向する磁極の間に永久磁石を
設け、固定子と回転子との間の微小隙間に金属片が侵入
しやすい構成においても金属片の侵入を防止することが
できる。
永久磁石は、前記回転子の前記ポールコアに形成された
複数の磁極の間に対応して配置された複数の永久磁石か
らな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、複数の磁極の間に対応して配置された複数の
永久磁石による磁性金属片の吸着、蓄積を防止すること
ができる。特に固定子と対向する磁極の間に永久磁石を
設け、固定子と回転子との間の微小隙間に金属片が侵入
しやすい構成においても金属片の侵入を防止することが
できる。
【0010】
【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、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。
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、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。
【0011】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。
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。
【0012】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。
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。
【0013】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。
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。
【0014】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。
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。
【0015】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。
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。
【0016】ファン48、49は回転子10の軸方向の
両端部に固定されている。ファン48、49は、回転子
の外周よりわずかに内側に、複数のファンブレードを環
状に配列して構成されており、回転子の回転軸に沿って
両端側から導入され、径方向外側に向けて排出される冷
却空気の流れを生起する。次に、その作用を説明する。
両端部に固定されている。ファン48、49は、回転子
の外周よりわずかに内側に、複数のファンブレードを環
状に配列して構成されており、回転子の回転軸に沿って
両端側から導入され、径方向外側に向けて排出される冷
却空気の流れを生起する。次に、その作用を説明する。
【0017】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、2
2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、上記漏洩磁束の一部を有効磁束として
活用でき、結果として漏洩磁束を減少させることができ
る。
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、2
2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、上記漏洩磁束の一部を有効磁束として
活用でき、結果として漏洩磁束を減少させることができ
る。
【0018】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。また、ファン48、49が回転子
10の軸方向の両端部に配置されているので、軸方向両
端部から侵入しようとする磁性金属片をはじき飛ばし、
磁性金属片が回転子10に到達し、永久磁石41の磁力
に吸着されることが防止される。
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、ファン48、49が回転子
10の軸方向の両端部に配置されているので、軸方向両
端部から侵入しようとする磁性金属片をはじき飛ばし、
磁性金属片が回転子10に到達し、永久磁石41の磁力
に吸着されることが防止される。
【0019】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。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。
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。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。
【0020】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41のすべての表面が非磁
性体リング31によって覆われ、保護される。ここで、
非磁性体リング31の外周部34にポールコア11、2
1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。
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41のすべての表面が非磁
性体リング31によって覆われ、保護される。ここで、
非磁性体リング31の外周部34にポールコア11、2
1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。
【0021】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。
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。
【0022】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。
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。
【0023】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、非磁性体リング3
1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。
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、非磁性体リング3
1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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // H02K 7/14 H02K 7/14 A (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 21/00 H02K 1/27 501 H02K 9/06 H02K 19/24 H02K 29/00 H02K 7/14
Claims (3)
- 【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、前記回転子のコアは、爪部を互
いに対向させて組み合わせたポールコアを有し、前記回
転子に装着され、発電に寄与する有効磁束を増加させる
永久磁石と、前記ポールコアの前記爪部とは反対側であ
る前記回転子の軸方向の端部に配置され、前記回転子の
端部の径方向外側において軸方向に立設されたファンと
を備えることを特徴とする交流発電機。 - 【請求項2】 前記ファンは前記回転子の軸方向の両端
部に配置されていることを特徴とする請求項1記載の交
流発電機。 - 【請求項3】 前記永久磁石は、前記回転子の前記ポー
ルコアに形成された複数の磁極の間に対応して配置され
た複数の永久磁石からなることを特徴とする請求項1又
は2に記載の交流発電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9059435A JP2865094B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 交流発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9059435A JP2865094B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 交流発電機 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2062001A Division JP2785423B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 車両用交流発電機の回転子およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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