JP3842001B2 - 車両用交流発電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用交流発電機に係るもので、特にそのステータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の交流発電機を示す側面断面図、図１０はそのロータ部分を示す斜視図である。
この発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット３１及びリヤブラケット３２から構成されたケース３３と、このケース３３内に設けられ、一端部にプーリ３４が固定されたシャフト３５と、このシャフト３５に固定されたランドル型のロータ３６と、このロータ３６の両側面に固定されたファン３７と、ケース３３内の内壁面に固定されたステータ３８と、シャフト３５の他端部に固定され、ロータ３６に電流を供給するスリップリング３９と、このスリップリング３９に摺動する一対のブラシ４０と、このブラシ４０を収納したブラシホルダ４１と、ステータ３８に電気的に接続され、ステータ３８で生じた交流を直流に整流する整流器４２と、ブラシホルダ４１に嵌着されたヒートシンク４２と、このヒートシンク４２に接着され、ステータ３８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ４３とを備えている。
【０００３】
ステータ３８は、ステータコア４４と、このステータコア４４に導線が巻回され、ロータ３６の回転に伴い、後述のロータコイルからの磁束の変化で交流が生じるステータコイル４５とを備えている。
ロータ３６は、電流を流して磁束を発生するロータコイル４６と、このロータコイル４６を覆って設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア４７とを備えている。
【０００４】
ポールコア４７は一対の交互に噛み合った第一のポールコア体４８及びポールコア体４９とから構成されている。第一のポールコア体４８及びポールコア体４９は、鉄製で厚みのある円盤状の基部をベースとして、外縁部に均等に複数の爪型形状の爪状磁極５０，５１が一方向に突出して一体構成される。隣り合う各爪状磁極５０，５１は、両爪間で磁束が漏れないよう、ある一定の磁極間隙間Ｈが設けられて配設されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機は以上のように構成されているので、クローポールロータ形発電機において、ロータからステータに入る磁束のうち、漏れ磁束と呼ばれるものは、ステータ鉄心内周表面を軸方向に渡って、ロータの反対の極に入る経路をとってしまう。これは、クローポールの構造上生じるもので、発電に有効な磁束を減少させ、出力低下を招く。また、磁束の脈動を発生させるため、発生電圧の変動や出力波形を乱すことにもなり、車両用交流発電機の発生電圧リップルの原因となり、これにより電磁ノイズを発生させ、外部機器への悪影響を生じていた。
【０００６】
また、ステータ鉄心内周表面の磁束の脈動は、エアギャップ部で磁気加振力の変動が大きくなり、ステータの共振によって生じる電磁音を悪化させていた。
なお、上記のような漏れ磁束を減少させるための従来例として、特開平４−２６３４５号公報にあるように、毎極毎相のスロット数を２とする技術もあるが、多スロットとなり巻線が困難となっていた。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、多スロット等にすることなく、漏れ磁束を低減することによって、出力向上、リップル低減、電磁音低減を図ることができる車両用交流発電機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る車両用交流発電機は、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、ステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部の磁気抵抗を増加させたものである。
【０００９】
この発明の請求項２に係る車両用交流発電機は、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、ステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部の磁束通過断面積を減少させる形状にしたものである。
【００１０】
この発明の請求項３に係る車両用交流発電機は、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、ステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部の先端側に凹形部を設けたものである。
【００１１】
この発明の請求項４に係る車両用交流発電機は、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、ステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部であって、ロータ回転方向前方面かあるいは後方面のどちらか一方側に凹部を設けたものである。
【００１２】
この発明の請求項５に係る車両用交流発電機は、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、ステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部に非磁性材を設けたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施形態による車両用交流発電機を示す側面断面図、図２はそのロータ部分を示す斜視図である。
この発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト５と、このシャフト５に固定されたランドル型のロータ６と、このロータ６の両側面に固定されたファン７と、ケース３内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト５の他端部に固定され、ロータ６に電流を供給するスリップリング９と、このスリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続され、ステータ８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１２と、このヒートシンク１２に接着され、ステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１３とを備えている。
【００１４】
ステータ８は、ステータコア１４と、このステータコア１４に導線が巻回され、ロータ６の回転に伴い、後述のロータコイルからの磁束の変化で交流が生じるステータコイル１５とを備えている。
ロータ６は、電流を流して磁束を発生するロータコイル１６と、このロータコイル１６を覆って設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１７とを備えている。
【００１５】
ポールコア１７は、一対の交互に噛み合った第一のポールコア体１８及びポールコア体１９とから構成されている。第一のポールコア体１８及びポールコア体１９は、鉄製で厚みのある円盤状の基部をベースとして、外縁部に均等に複数の爪型形状の爪状磁極２０，２１が一方向に突出して一体構成される。隣り合う各爪状磁極２０，２１は、両爪間で磁束が漏れないよう、ある一定の磁極間隙間Ｈが設けられて配設されている。
【００１６】
図３はステータ鉄心を軸中心側からみた斜視図であり、ステータ８の複数のスロット開口部において、軸方向中心付近の開口巾をその他の部分より大きくしている。ティース側から言うと、ティース軸方向中心部分が狭い形状となっている。図３では、ほぼ円形凹形部８ａが設けられてあるが、略Ｖ字形状等でも良く、また、中心部付近が狭く設けてあれば、図３に示された形状に限定するものではない。
図４は従来のステータ鉄心を軸中心側からみた斜視図であり、図４において、ロータ６のある回転磁極Ａから出た磁束Ｃは、Ａ部対向ティース→コアバックＤ→Ｂ部対向ティースへと通って、隣りの回転磁極Ｂへ戻り、そのうち漏れ磁束Ｅと呼ばれるものは、ティースの表面を渡ってしまい、ロータ鉄心からの磁束がステータ鉄心に入らず、発電に寄与しない。
【００１７】
本実施形態のステータ８においては、この漏れ磁束のティースの表面を渡る磁路において、中心部の狭磁路部により磁気抵抗が拡大し、その結果漏れ磁束が低減し、出力向上となる。また、ティースと爪状磁極２０，２１との対向配置関係において、主磁束Ｆは爪の基部２２寄りを通ることから、ティースの凹形部８ａが主磁束Ｆを大きく減ずることはなく、本発明の漏れ磁束低減効果のほうが大きい。
又、図３においては、ティースの軸方向中心部分の先端側に凹形部８ａを設けた例を示したが、ティースのどのような部分にも凹形部を設けることもできる。
【００１８】
更に、図５に示すように、ティースの軸方向中心部分であり、先端側以外のところに凹形部を設けることもでき、更に図６に示すように、ティースの軸方向中心部分の磁束が通過する断面積を減少させるような形状にすることもできる。即ち、ティースの軸方向中心部分の磁気抵抗を増加させるような形状であれば、形状の如何は問わない。
上記のように構成することにより、界磁漏れ磁束が、部分的に磁気抵抗を高くしたステータのティース部分を通るので、漏れ磁束が減少し、出力向上、リップル低減、電磁音低減を図ることができる。
【００１９】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２によるステータ鉄心を軸中心側からみた斜視図であり、本実施形態においては、スロット中心部の周方向のロータ回転方向後方面８Ａのみに凹部８ｂを設けたものである。この周方向に偏った狭磁路部形状は、軸中心側のティース幅が狭く形成されており、ティースのロータ回転方向前方面８Ｂは従来のままで、後方面のみが徐々に狭くなっている。
【００２０】
これにより、先細り形状の爪状磁極とティースが回転後方において、同一方向に傾斜しているので、実施の形態１と比較して、ティースのロータ６対向面の面積は減少することがないため、主磁束の減少を抑えることが出来る。
即ち、ロータ６による起磁力は後方面８Ａ側に多く分布するので、後方面８Ａ側に凹部８ｂを設ければ、漏れ磁束の低減効果は大きく、且つ主磁束の減少は少ないため、更に出力向上となる。
尚、上記においては、後方面８Ａ側に凹部８ｂを設けた例を示したが、前方面８Ｂ側にのみ凹部を設けるように構成してもよい。ただしこの場合漏れ磁束の低減効果は減少する。
【００２１】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３によるステータ鉄心を軸中心側からみた斜視図であり、図において、ティースの軸方向中心部にステンレス等の非磁性材２３を設けたものである。これにより、上記実施の形態１，２と同様に磁気抵抗を増加させることができ、同様の効果を奏することができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜請求項３及び請求項５に係る車両用交流発電機によれば、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、このステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部の磁気抵抗を増加させたので、漏れ磁束が減少し、出力向上，リップル低減，電磁音低減を図ることができる。
【００２３】
この発明の請求項４に係る車両用交流発電機によれば、ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、ステータに電気的に接続された整流子とを有するものであって、ステータにおけるティースの軸方向中心部であって、ロータ回転方向前方面かあるいは後方面のどちらか一方側に凹部を設けたので、磁束の脈動が更に減るため、電磁騒音の元とされる高周波成分が低減でき、更に騒音低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用交流発電機を示す側面断面図である。
【図２】 ロータ部分を示す斜視図である。
【図３】 ステータを示す斜視図である。
【図４】 ステータを示す斜視図である。
【図５】 ステータを示す斜視図である。
【図６】 ステータを示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態２によるステータを示す斜視図である。
【図８】 この発明の実施の形態３によるステータを示す斜視図である。
【図９】 従来の車両用交流発電機を示す側面断面図である。
【図１０】 従来のロータ部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
３ ケース、４ プーリ、５ シャフト、６ ロータ、８ ステータ、８ａ 凹形部、８ｂ 凹部、１２ 整流子 ２３ 非磁性材。

Claims (5)

1. ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、このステータに電気的に接続された整流子とを有する車両用交流発電機において、上記ステータにおけるティースの軸方向中心部の磁気抵抗を増加させたことを特徴とする車両用交流発電機。
2. ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、このステータに電気的に接続された整流子とを有する車両用交流発電機において、上記ステータにおけるティースの軸方向中心部の磁束通過断面積を減少させる形状にしたことを特徴とする車両用交流発電機。
3. ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、このステータに電気的に接続された整流子とを有する車両用交流発電機において、上記ステータにおけるティースの軸方向中心部の先端側に凹形部を設けたことを特徴とする車両用交流発電機。
4. ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、このステータに電気的に接続された整流子とを有する車両用交流発電機において、上記ステータにおけるティースの軸方向中心部であって、上記ロータ回転方向前方面かあるいは後方面のどちらか一方側に凹部を設けたことを特徴とする車両用交流発電機。
5. ケース内に設けられ、爪状磁極を有するロータと、ケース内にて固定されたステータと、このステータに電気的に接続された整流子とを有する車両用交流発電機において、上記ステータにおけるティースの軸方向中心部に非磁性材を設けたことを特徴とする車両用交流発電機。

Images