JP2890510B2 - 交流発電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、交流発電機に関する。

［従来の技術］ 例えば、車両用に用いられる交流発電機では、界磁
（フィールド）電流を流すためのフィールドコイルがロ
ータコアに備えられていて、ロータコアの外周には、フ
ィールドコイルへの通電によって複数の磁極を形成する
ために、複数の凸部が設けられ、各凸部の先端は、対向
するロータコア方向へ折り曲げられた形状の爪部として
形成されている。

この場合、ロータコアの各凸部および爪部は、ステー
タコアに複数のステータコイルが備えられた場合に、そ
れぞれ同等の起電力が生じるようにするために、その形
状が同一にしてあり、また、各凸部間および爪部間の幅
は一定となっている。

そして、回転軸の回転とともにロータコアが回転する
と、ロータコアの各爪部の位置変化による磁束変化がそ
の外側に所定の間隔をおいて配されたステータコアに作
用して、ステータコアに備えられた複数のステータコイ
ルに誘導起電力を発生する。

［発明が解決しようとする課題］ このような構成からなる交流発電機において、回転子
が回転すると、回転子の回転周面では、ロータコアの凸
部あるいは爪部がその間の空間と交互に現れるため音
（疎密波）が生じ、一定周期で回転する場合には、ロー
タコアの極数に応じて、その回転数の極数倍の回数発生
する音（疎密波）が重なり合って耳障りな風切り音が発
生しやすい。

特に、各爪部の付け根となる各凸部の肩部について
は、各肩部の間の空間には、対向する爪部の先端が配さ
れないため、爪部間等の他の部分と比べて幅の広い空間
が生じており、ステータコイルの内周の凹凸面とも関連
して、騒音になりやすいという問題がある。

本発明は、交流発電機において、騒音の発生を抑える
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の請求項１の発明は、回転軸に固着され巻線を
備えたロータコアの軸端から放射状に延設された複数の
凸部と、該凸部の外周で前記ロータコアの他方の軸端へ
向かってそれぞれ備えられた爪部とを具備する回転子を
有する交流発電機において、外周面の周方向の幅が異な
る複数の肉付け部材を前記凸部間毎に前記各凸部の周方
向の一方の側のみに接して設けて、前記複数の肉付け部
材によって前記各凸部の外周面毎に連続した外周面を形
成し、該連続した外周面間の周方向の幅を不均一にした
ことを技術的手段とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記肉付け部
材の前記凸部との接触面と反対面の端面には、前記回転
軸の軸方向に傾斜したファン面が形成されたことを技術
的手段とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記回
転子の軸方向の端面には、複数のファン部（13d）を備
えるベース部（13b）が装着されており、前記肉付け部
材は前記ベース部材に設けられていることを技術的手段
とする。

請求項４の発明は、一方の軸端から放射状に延設され
た複数の凸部（11b、12b）と、該各凸部の外周から他方
の軸端へ向かって周方向の幅を次第に小さくした外周面
を延設した爪部（11c、12c）とをそれぞれ形成してなる
一対のロータコア（11、12）を、各爪部の先端が他方の
ロータコアの各凸部間を指向して外周において互いに離
間させて配置してなる回転子（10）を備える交流発電機
において、外周面の周方向の幅が異なり非磁性材料から
なる複数の肉付け部材を前記凸部間毎に前記各凸部の周
方向の一方の側のみに接して設けて、前記複数の肉付け
部材によって前記各凸部の外周面毎に連続した外周面を
形成し、該連続した外周面間の周方向の幅を不均一にし
たことを技術的手段とする。

請求項５の発明は、請求項４において、前記肉付け部
材は、前記回転子の軸方向端面に装着されたベース部を
備え、該ベース部から前記凸部間を通って前記肉付け部
材が延びていることを技術的手段とする。

請求項６の発明は、請求項４又は５において、前記肉
付け部材は、前記回転子の軸方向端面に設けられたファ
ン部（13d）とともに空気をポールコアの内側に導くフ
ァン面（13e）を有することを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 請求項１の発明によると、ロータコアの凸部間にその
凸部間の周方向の幅が不均一になるように肉付け部材が
設けられるため、回転子が一定回転数で回転しても、凸
部による音（疎密波）は肉付け部材によって周方向に異
なる分だけずれたタイミングで現れ、一定周期では現れ
ない。

従って、各音（疎密波）は丁度重なり合うことが少な
くなるため、風切り音が発生し難くなり、騒音の発生を
抑えることができる。

請求項２の発明では、肉付け部材の端面がファン面と
なっているため、回転子が回転すると、空気がファン面
によって回転子の内側あるいは外側へ導かれるため、ロ
ータコアに備えられた巻線が冷却される。

従って、肉付け部材によって凸部間が狭くなる場合で
も、巻線の発熱を抑えることができるため、交流発電機
の性能を低下させることなく、騒音の低下を図ることが
できる。

請求項３の発明では、ファン部のためのベース部に肉
付け部材が設けられるため、回転子へのファン部の装着
により肉付け部材を同時に装着することができる。従っ
て、組み立ての作業効率を上げることができる。

請求項４の発明によると、一対のポールコアにより形
成される外周に面した溝の幅を不均一にするように非磁
性材料よりなる肉付け部材をポールコアに接して装着し
たので、ポールコアが有する凸部と爪部とによる磁気的
な特性を低下させることなく、騒音の低下を図ることが
できる。

請求項５の発明によると、回転子の軸方向端面に装着
されたベース部に肉付け部材を設けているので、ベース
部の装着によって肉付け部材を同時に装着することがで
きる。従って、組み立ての作業効率を上げることができ
る。

請求項６の発明によると、肉付け部材は、回転子の軸
方向端面に設けられたファン部（13d）とともに空気を
ポールコアの内側に導くファン面（13e）を有するか
ら、ポールコアの内側に向けて回転子を冷却する冷却風
を導入することができ、肉付け部材によって回転子外周
の溝が狭くなる場合でも、回転子を効率よく冷却するこ
とができ、交流発電機の性能を低下させることなく騒音
の低下を図ることができる。

［実施例］ 次に本発明を車両用の交流発電機１における実施例に
基づいて説明する。

第１図は、本実施例の交流発電機１における回転子10
を示し、２つのポールコア11、12、フロントファン13、
リアファン14、およびこれらを一体にする回転軸15から
なる。

ポールコア11は、低炭素鋼により形成され、第２図に
示すとおり、円柱部11aを中心としてその周囲には、６
個の凸部11bが周囲を６等分するように形成され、各凸
部11bの外周端からは、回転軸15の軸方向に折れ曲がっ
た爪部11cがそれぞれ設けられ、各凸部11bの外周端は、
爪部11cに対する肩部11dとなっている。

ポールコア12はポールコア11と同様の構成および形状
であるため説明を略す。

フロントファン13は、第３図に示すとおり、中心に金
属製の中空の円盤状のカラー13aがモールドされた略円
盤状のベース13bの一方の面には６個の肉付け部13cが、
他方の面には６枚のファン部13dがそれぞれベース13bに
対して一定の高さで設けられている。

各肉付け部13cは、第４図に示すとおり、ポールコア1
1の各凸部11bに接触して配される部分で、各肉付け部13
cはポールコア11との各接触面からの厚みが一定ではな
く、対象位置にあるもの同士が同じ厚みとなるように、
厚みはt1、t2、t3の３通りになっている。

この結果、ポールコア11の各肩部11d間の実質的な幅
は、幅w1、w2、w3の３とおりになり不均一になる。

また、各肉付け部13cにおいて、ポールコア11の各肩
部11dに接触しない側の面は、ベース13b面に対して傾斜
をなし湾曲したファン面13eとなっており、後述するフ
ァン部13dおよび通気口13fとともに、空気をポールコア
11の内側へ導いて、フィールドコイル10aによる発熱を
抑える。

肉付け部13cのファン面13e側のベース13bでは、通気
口13fが形成され、肉付け部13cとは反対側のベース13b
面には、第５図に示すとおり、ベース13b面と一定の角
度をなし回転に伴ってベース13b面方向へ空気を導く湾
曲した薄板状の６個のファン部13dが設けられている。

このファン部13dは、通気口13fを介して肉付け部13c
のファン面13eと連続した曲面をなしていて、回転に伴
ってファン部13d側の空気を肉付け部13c側へ導く。

従って、各ファン部13dの相互間の位置は、ベース13b
を６等分した位置ではなく、各肉付け部13cの幅の分ず
つ僅かにずれている。

一方、リアファン14は、フロントファン13と同様に、
第６図に示すとおり、中心に金属製のカラー14aがモー
ルドされた略円盤状のベース14bの一方の面には肉付け
部14cが、他方の面にはファン部14dがそれぞれベース14
bに対して一定の高さで設けられている。

各肉付け部14cは、第７図に示すとおり、ポールコア1
2の各肩部12d間の実質的な幅を、それぞれ幅w4、w5、w6
のとおり不均一にするためのもので、６個の肉付け部14
cは、それぞれ対象位置のものが同じ厚みになるよう
に、厚みt4、t5、t6がそれぞれ与えられている。

ファン部14dは、肉付け部14cとは反対側のベース14b
面に設けられたもので、各ファン部14dは回転時に遠心
ファンとなるように、第８図に示すとおり、ベース14b
面に対して垂直に、かつ外周を12等分するように配置さ
れている。

なお、フロントファン13およびリアファン14は、それ
ぞれのカラー13a、14aをモールドするようにして樹脂に
よって一体成形される。

以上の構成からなる回転子10は、第１図に示すとお
り、各ポールコア11、12の各爪部11c、12cが互いに各爪
部12c、11c間に向かい合わせるようにして配されて回転
軸15に固定され、円柱部の外周には絶縁ボビンを介して
フィールドコイル10aが巻回される。

また、フロントファン13およびリアファン14のカラー
13a、14a内に回転軸15が挿入され、このとき各肉付け部
13c、14cが、各ポールコア11、12の凸部11b、12bに接触
するように適切に位置決めして、各カラー13a、14aを回
転軸15に圧入する。

さらに複数の打込み用のリベット16が、フロントファ
ン13およびリアファン１のベース13b、14bにそれぞれ形
成された小孔13g、14gを介して各ポールコア11、12の各
小孔11g、12gにそれぞれ打込まれて圧入され、各ファン
13、14がそれぞれ固定される。

以上のとおり、回転子10が組み付けられることによっ
て、各ポールコア11、12における各凸部11b間、各凸部1
2b間の実質的な幅は不均一になり、それぞれ異なる。

以上の構成からなる回転子10の外側には、リアベアリ
ング２、２つのスリップリング３が嵌合され、さらに回
転軸15は、第９図に示すとおり、フロントベアリング４
に嵌合されて、回転子10は、フロントフレーム5aおよび
リアフレーム5bからなるフレーム５内に配設されたステ
ータコア６の内側に各ポールコア11、12が、ステータコ
イル７の内側に各ファン13、14のファン部13d、14dがそ
れぞれ位置するように配され、回転軸15はフロントベア
リング４およびリアベアリング２を介してフレーム５に
固定される。

フロントフレーム5aの外側に突出した回転軸15の先端
に固定されたプーリ８に掛け渡されたＶベルトによって
車両エンジンの回転力が伝達されて交流発電機１の回転
軸15が回転し、同時にスリップリング３の外周面に接触
するブラシ９より界磁電流が通電されると、各ポールコ
ア11、12が回転界磁を形成し、それによってステータコ
イル７に交流電圧が発生する。

このとき、ポールコア11あるいはポールコア12の各凸
部11bあるいは凸部12bは、ステータコイル７との間で音
（疎密波）を発生するが、各凸部11b間あるいは各凸部1
2b間の幅は均一ではないため、回転子10が一定回転数で
回転しても、各凸部11b間毎に異なった周波数の音（疎
密波）を発生し、同一周波数の音（疎密波）は発生しな
いため、各音（疎密波）が重なり合って大きな音（疎密
波）になることがない。

従って、風切り音等の騒音を抑えることができる。

また、フロントファン13では、回転に伴ってファン部
13dによって導かれる空気が、通気口13fを通過し、さら
に肉付け部13cのファン面13eによってポールコア11の内
側へ導かれるため、フィールドコイル10aを冷却でき、
その発熱を抑えることができる。

本実施例では、各ファンをポールコアと別部材の樹脂
で形成して、ポールコアに固定したため、ポールコアの
磁気回路を乱すことがなく、安定した出力電圧が得られ
る。

また、各ファン部と肉付け部とを同一部材により一体
成形したため、ポールコアへの装着性がかなり簡素化さ
れ、作業効率を上げることができる。

上記の実施例では、各ファンをカラーを備えた樹脂性
としたが、アルミ等の非磁性金属によるダイカスト製で
もよい。

また、各ファンのポールコアへの固定方法は、リベッ
トによるものでなく、溶接、ろう付けでもよい。

また、肉付け部をファンと一体に形成しないで、ファ
ンとは別部材によって構成した補填部材として設けて、
ポールコアの肩部に直接固定してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すもので、第１図は
回転子の斜視図、第２図はポールコアの斜視図、第３図
から第５図はフロントファンを示し、第３図は斜視図、
第４図は肉付け部側の平面図、第５図はファン部側の平
面図、第６図から第８図はリアファンを示し、第６図は
斜視図、第７図は肉付き部側の平面図、第８図はファン
部側の平面図、第９図は交流発電機の断面図である。 図中、１…交流発電機、10…回転子、10a…フィールド
コイル（巻線）、11、12…ポールコア（ロータコア）、
11b、12b…凸部、11c、12c…爪部、11d、12d…肩部、13
c、14c…肉付け部（肉付け部材）、13e…ファン面、15
…回転軸。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に固着され巻線を備えたロータコア
   の軸端から放射状に延設された複数の凸部と、該凸部の
   外周で前記ロータコアの他方の軸端へ向かってそれぞれ
   備えられた爪部とを具備する回転子を有する交流発電機
   において、 外周面の周方向の幅が異なる複数の肉付け部材を前記凸
   部間毎に前記各凸部の周方向の一方の側のみに接して設
   けて、前記複数の肉付け部材によって前記各凸部の外周
   面毎に連続した外周面を形成し、該連続した外周面間の
   周方向の幅を不均一にしたことを特徴とする交流発電
   機。
2. 【請求項２】前記肉付け部材の前記凸部との接触面と反
   対面の端面には、前記回転軸の軸方向に傾斜したファン
   面が形成された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】前記回転子の軸方向の端面には、複数のフ
   ァン部（13d）を備えるベース部（13b）が装着されてお
   り、前記肉付け部材は前記ベース部材に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の交流発電機。
4. 【請求項４】一方の軸端から放射状に延設された複数の
   凸部（11b、12b）と、該各凸部の外周から他方の軸端へ
   向かって周方向の幅を次第に小さくした外周面を延設し
   た爪部（11c、12c）とをそれぞれ形成してなる一対のロ
   ータコア（11、12）を、各爪部の先端が他方のロータコ
   アの各凸部間を指向して外周において互いに離間させて
   配置してなる回転子（10）を備える交流発電機におい
   て、 外周面の周方向の幅が異なり非磁性材料からなる複数の
   肉付け部材を前記凸部間毎に前記各凸部の周方向の一方
   の側のみに接して設けて、前記複数の肉付け部材によっ
   て前記各凸部の外周面毎に連続した外周面を形成し、該
   連続した外周面間の周方向の幅を不均一にしたことを特
   徴とする交流発電機。
5. 【請求項５】前記肉付け部材は、前記回転子の軸方向端
   面に装着されたベース部を備え、該ベース部から前記凸
   部間を通って前記肉付け部材が延び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】前記肉付け部材は、前記回転子の軸方向端
   面に設けられたファン部（13d）とともに空気をポール
   コアの内側に導くファン面（13e）を有することを特徴
   とする請求項４又は５記載の交流発電機。