JP2942381B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

車両用交流発電機

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義明 本田
秀明 蒲原
賢二 石原
寧 村元
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車等の車両用交流発
電機に係り、さらに詳細にはステータコアの取付構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より車両用交流発電機には、図4に
示すようにステータコア40の両側をそれぞれ第1,第
2のフレーム41,42でインロー結合(この結合部分
を符号43,44で示す)することでステータコア40
を挾持するタイプのものと、図5に示すように第1フレ
ーム51と第2フレーム52とをインロー結合(この結
合部分を符号53で示す)して、その一方のフレーム5
1の内周面にステータコア50の外周を密着嵌合しつ
つ、該フレーム51に設けた係止段部54と他方のフレ
ーム52のインロー部53Aの一部とで挾持固定する方
式のものがある。後者の場合、インロー53Aの一部と
ステータコア50の一側面との間にはインローの寸法公
差を吸収するため、弾性部材55などが介在されてい
る。
【0003】これらの方式のステータコア取付構造につ
いては、例えば実開昭57−6373号公報に開示され
ている。その他に、実開昭61−7257号公報には、
エンジンに対するオルタネータの共振振動を防止するた
めに、円環状のステータをゴム部材(弾発部材)を介し
てハウジングの内壁面に取り付け、このステータを質量
部材及び弾発部材をばね部材として所謂ダイナミックダ
ンパを構成し、ダイナミックダンパの共振振動数をオル
タネータの取り付け構造全体の固有振動数に一致させる
技術が提案されている。この従来例は、弾発部材とハウ
ジングの内壁面、及び弾発部材とステータとを加硫接着
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このうち、図5に示す
ような車両用交流発電機は、フレーム51がステータコ
ア50外周をあてがうことで、ステータコア50の実質
的な剛性を増す分、図4に示すタイプのものよりステー
タコアの肉厚を薄くでき、必要以上にステータコアを厚
くすることを解消して、発電機出力/重量の比が最大と
なり得るものと評価される。
【0005】しかし、ステータコアを介してフレーム側
に磁気振動が伝わり易い構造となっており、磁気騒音対
策を施すことが望まれる。気振動に基づく磁気騒音の
メカニズムは実施例の項で詳述する。なお、上記した実
開昭61−7257号公報に開示されるオルタネータの
ように、円環状のステータをゴム部材(弾発部材)を
してハウジングの内壁面に取り付ける場合には、磁気振
動吸収がなされることも考えられるが、単純にステータ
コア外周を弾発部材で包む場合には、ステータコアをフ
レーム内周に接着しないで挾持するステータコア保持構
造の場合には、低温時等に弾発部材が収縮したときに弾
発部材とフレーム間にギャップが生じたりしてステータ
コアを完全に支持できない等の問題がある。
【0006】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、簡単な構造により有効に磁気振動の伝達を減衰し
て振動騒音の抑制を図ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は基本的には、ハ
ウジングとなるフレームの内周面に環状のステータコア
が固定される車両用交流発電機において、前記ステータ
コアの外周面に、溝方向が該ステータコアの軸方向に向
けられ周方向に等間隔で並ぶ多数の軸方向溝と、これら
の軸方向溝とクロスするよう周方向に向けて形成されて
前記軸方向溝同士を繋げる円周溝とが設けられ、これら
の軸方向溝及び円周溝に熱膨張係数が前記ステータコア
よりも大きい振動減衰部材を充填して成ることを特徴と
する。
【0008】また、上記発明に関連して、次のような車
両用交流発電機を提案する。
【0009】すなわち、車両用交流発電機において、第
1のフレームと第2のフレームとをインロー結合するこ
とでハウジング構成され、前記第1,第2のフレーム
のうち一方のフレームの内周面に環状のステータコア
密着し、前記ステータコアは前記一方のフレームの内周
面に設けた係止段部と他方のフレームに設けたインロー
部の一部とで挾持され、記ステータコアの外周面に
溝方向が該ステータコアの軸方向に向けられ周方向に等
間隔で並ぶ多数の軸方向溝と、これらの軸方向溝とクロ
スするよう周方向に形成されて前記軸方向溝同士を繋げ
る円周溝とが設けられ、これらの軸方向溝及び円周溝
熱膨張係数が前記ステータコアよりも大きい振動減衰部
材を充填して成ることを特徴とする。
【0010】なお、上記振動減衰部材としては、ゴムや
プラスチックなどが好適である。
【0011】
【作用】前述したような各課題解決手段によれば、ステ
ータコアが低温,常温の雰囲気にある場合には、前記振
動減衰部材はステータコア外周に敷設した溝(軸方向
溝,円周溝)に収まってそのステータコア外周によりも
外側に膨張することはなく、機械的にはステータコア
フレーム内周に密着して支持できる
【0012】また、ステータコイルの発熱でステータコ
アの温度が上昇すると、その熱を受けてステータコア外
周の溝に充填された振動減衰部材がステータコアよりも
大きく熱膨張して溝から一部がはみ出し、この力を受け
て見かけ上はフレーム内周よりステータコアが幾分浮い
た状態になる。なお、このような熱膨張の力はステータ
コアとフレームとの剛性が著しく異なるため(剛性はス
テータコア≫フレーム)、フレーム側に弾性変形力が及
ぼし、ステータコアは現状の状態のままなので、ステー
タコア内周とロータ外周間の適正な磁気ギャップは保持
される。
【0013】このようなステータコアの浮上現象によ
り、フレームの内周とステータコア外周との間が密着し
ない振動減衰部材が介在した状態になり、振動減衰部
材がフレーム,ステータコア双方に接触した状態にな
。その結果、ステータコアの磁気振動がフレームに伝
わりにくくなり、騒音の大幅な減少が可能となる。
【0014】なお、上記構成に代えて、ステータコア外
周に溝を敷設せず、単純にステータコア外周を振動減衰
部材で包んでフレームから浮かす構造では、既述したよ
うに特に低温時等に振動減衰部材が収縮したときに振動
減衰部材とフレーム間にギャップが生じたりしてステー
タコアを完全に支持できない等の問題があるが、本発明
では、上記した作用によりこのような問題を解消する。
【0015】
【実施例】本発明の実施例を図1から図3により説明す
る。
【0016】図1には、本実施例のステータコア取付状
態を示す要部断面図及びそのステータコアの外周面の一
部を示してあり、図2には、本実施例の適用対象となる
車両用交流発電機の全体断面図が示してある。
【0017】まず、図2により本実施例における車両用
交流発電機の全体構成について説明する。
【0018】1はロータで界磁巻線2を備えており、刷
子3、スリップリング4を経て3相全波整流器5より供
給される直流電流により励磁される。また、ロータ1
は、そのシャフト7及びシャフト一端に取付けたプーリ
6を介して図示していないエンジン等の外部駆動装置に
より駆動される。
【0019】シャフト7を回転自在に支える軸受8,9
はそれぞれアルミニウム等によるフレーム10,11に
より支持されている。
【0020】フレーム10の内周には、ステータコア1
3がその外周面が密着嵌合しつつ装着され、この状態で
フレーム10,11がそれぞれのインロー要素10A,
10B同士を介して結合され、ボルト15の締め付けに
よりフレーム10とフレーム11が合体して発電機のハ
ウジングが構成される。この状態で、ステータコア13
は、図1の(a)に示すようにその一方の側面がフレー
ム10の内周に設けた係止段部10Bに圧接し、他端が
フレーム11のインロー部11Aに圧接して、これらの
係止段部10A及びフレーム11のインロー部11Aに
より挾持固定される。
【0021】この場合、本実施例では、第1,第2のフ
レーム10,11をインロー結合する方式を採用する
が、ステータコア13をフレーム10に装着したとき
に、ステータコア13の一側面をフレーム10のインロ
ー部10Aよりも僅かに突出させたので、インロー結合
時にフレーム11のインロー部11Aの一部がステータ
コア13の一側面にインロー部10Aよりも優先して当
接する。その結果、フレーム11のインロー部11Aが
従来のようなインロー寸法公差吸収用のばね(図5の符
号55で示す部分)を介することなくステータコア13
の一側面を直接挾持する。
【0022】ここで図1(b)によりステータコア13
の構造を詳述する。
【0023】環状のステータコア13は図1の(b)に
示すようにその外周に溝17,18が敷設され、この溝
17,18に振動減衰部材としてシリコーンゴム16が
充填されている。溝17は溝方向がステータコア13外
周面の幅方向すなわちステータコアの軸方向に向けられ
る軸方向溝で、周方向に等間隔で多数並ぶよう配設さ
れ、この軸方向溝17とクロスして溝18(円周溝)が
ステータコア13の外周面上を周方向に延びて各横溝1
7同士を繋げている。
【0024】シリコーンゴム16の充填は、例えば図示
しない型内にステータコア13をセットして流し込むこ
とで行われ、円周溝18はシリコーンゴム16を各軸方
溝17に流すための案内溝として機能する。この、シ
リコーンゴム16は、ステータコア13をフレーム10
に嵌合した場合、常温時にはステータコア13の外周面
と同レベル或いはそれ以下の面となるようにしてある。
【0025】ここで、本実施例の作用の説明に先立ち磁
気振動騒音発生のメカニズムについて説明する。
【0026】界磁巻線2により励磁さらたロータ1の外
周と、ステータコア13の内周とは微小なギャップ(例
えば約0.5mm)を介して回転しており、このエアギ
ャップが不均一となるため、ロータ磁気回転力に脈動を
生じ、薄板を積層したステータコア13の共振周波数に
合致した回転数になると、ステータコア13が共振し、
フレーム10,11を伝わって騒音を発生させる。
【0027】本実施例においては、発電によりステータ
コイル12が発熱すると、その熱がステータコア13に
伝わるが、ステータコア13よりも溝17,18に充填
されたシリコーンゴム16の方が熱膨張係数が大きいの
で、シリコーンゴム16がステータコア13外周面より
膨出し、その力によりフレーム10が外側に押されるこ
とで、見かけ上、ステータコア13がフレーム10より
僅かに浮いた状態になる。
【0028】その結果、ステータコア13がフレーム1
0に密着しないでシリコーンゴム16がフレーム10と
ステータコア13内外周間に介在した状態が生じ、シリ
コーンゴム16のダンパー効果によりステータコア13
からフレーム10に振動が伝わりにくくなり、大幅な振
動騒音の低減が図れる。
【0029】図3に上記シリコーンゴムを用いた本実施
例の車両用発電機と従来のこの種車両用交流発電機との
発電機回転数対振動騒音特性の比較図を示す。図3のデ
ータから明らかなように、12V70Aクラスの発電機
で比較した場合、本実施例によれば1800r/mから
4000r/mの回転数範囲においてピーク騒音(dB
−A)が約15%低減することができた。
【0030】なお、上記実施例では振動減衰部材として
シリコーンゴムを用いたが、その他プラスチックなど適
宜の部材を選択しても同様の効果を奏し得る。
【0031】さらに本実施例では、第1,第2のフレー
ム10,11をインロー結合する方式を採用するが、図
5で示すような寸法公差吸収用のばね部材を介すること
なくステータコア13をフレーム10,11により直接
挾持する構造としたので、部品の省約化を図り得る利点
がある。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ステータ
コアの支持を熱サイクルの影響に関係なく確実に支持し
つつ、シンプルなステータコア取付構造により振動減衰
部材を介してステータコアからフレームへの磁気振動伝
達を抑制し、低騒音の車両用交流発電機を提供すること
ができる。また、ステータコア外周に形成された溝に振
動減衰部材を充填する場合に多数の軸方向溝に振動減衰
部材を充填しなければならないが、これらの軸方向溝に
は、クロスする周方向溝を通して振動減衰部材を連続的
に流し込むことができるので、個別に軸方向溝に振動減
衰部材を流し込む手間が省け、電動機製造の合理化を図
り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る車両用交流発電機のス
テータコアの取付構造を示す部分断面図及びそのステー
タコアの一部を示す斜視図。
【図2】上記実施例の車両用交流発電機の全体構成を示
す縦断面図。
【図3】上記実施例と従来の車両用交流発電機の発電機
回転数対騒音特性を比較した説明図。
【図4】従来のステータコアの取付構造を示す一部断面
図。
【図5】従来のステータコアの取付構造を示す一部断面
図。
【符号の説明】
10,11…フレーム(第1,第2のフレーム)、10
A,11A…インロー部、10B…係止段部、12…ス
テータコイル、13…ステータコア、16…振動減衰部
材、17…軸方向溝、18…円周溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒲原 秀明 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 石原 賢二 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地3 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社 (72)発明者 村元 寧 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 審査官 下原 浩嗣 (56)参考文献 実開 昭48−19104(JP,U) 実開 昭56−80653(JP,U) 実開 昭63−109546(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 5/00 - 5/24 H02K 1/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングとなるフレームの内周面に
    状のステータコアが固定される車両用交流発電機におい
    て、前記ステータコアの外周面に、溝方向が該ステータ
    コアの軸方向に向けられ周方向に等間隔で並ぶ多数の軸
    方向溝と、これらの軸方向溝とクロスするよう周方向に
    向けて形成されて前記軸方向溝同士を繋げる円周溝とが
    設けられ、これらの軸方向溝及び円周溝に熱膨張係数が
    前記ステータコアよりも大きい振動減衰部材を充填して
    成ることを特徴とする車両用交流発電機。
  2. 【請求項2】 車両用交流発電機において、第1のフレ
    ームと第2のフレームとをインロー結合することでハウ
    ジング構成され、前記第1,第2のフレームのうち一
    方のフレームの内周面に環状のステータコアが密着し、
    前記ステータコアは前記一方のフレームの内周面に設け
    た係止段部と他方のフレームに設けたインロー部の一部
    とで挾持され、記ステータコアの外周面に、溝方向が
    該ステータコアの軸方向に向けられ周方向に等間隔で並
    ぶ多数の軸方向溝と、これらの軸方向溝とクロスするよ
    う周方向に形成されて前記軸方向溝同士を繋げる円周溝
    とが設けられ、これらの軸方向溝及び円周溝に熱膨張係
    数が前記ステータコアよりも大きい振動減衰部材を充填
    して成ることを特徴とする車両用交流発電機。
  3. 【請求項3】 記振動減衰部材はゴム或いはプラスチ
    ックである請求項1又は請求項2記載の車両用交流発電
    機。
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