JP4263271B2

JP4263271B2 - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP4263271B2
Application number: JP14253698A
Authority: JP
Inventors: 淑人浅尾; 佳宏小川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2018-05-25
Also published as: JPH11341762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用交流発電機の騒音抑制対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の車両用交流発電機を示す側面断面図、図１１は同じく回転子部分を示す斜視図である。図において、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回転子３６と、回転子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、回転子３６に電流を供給するスリップリング３９と、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、プラシホルダ４１に嵌着されたヒートシンク４３と、このヒートシンク４３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４４とを備えている。
【０００３】
又、回転子３６は、電流を流して磁束を発生させる回転子コイル４５と、この回転子コイル４５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４６とを備えている。ポールコア４６は一対の交互に噛み合った第一のポールコア体４７及び第二のポールコア体４８とから構成されている。第一のポールコア体４７及び第二のポールコア体４８は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極４９，５０をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極４９，５０は、両爪間で磁束が漏れないよう、また、回転子コイル４５を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間５１が設けられ、配設されている。ロータ内部を冷却するための冷却風は、隣り合う爪状磁極との谷部５２より流入し、磁極間隙間５１を通風しながら回転子コイル４５を冷却し、対極の爪状磁極谷部より流出している。回転子コイル４５を十分に冷却することにより、回転子コイル４５の温度を下げ（コイル抵抗の上昇を抑え）、発電機の熱時状態での、励磁電流の落ち込みを抑え、出力を維持している。
【０００４】
また、爪状磁極４９，５０の肩部５３，５４は、回転時に発生する爪状磁極４９，５０による風騒音（風切音）を抑制するため、アール形状やテーパ形状となっている。
出力が大きい時など、回転子３６と固定子３８とのエアギャップに生じる磁気吸引力により、図１２に示すような爪振動による電磁音が発生する。これを抑制するために、図１３に示すように冷却爪状磁極４９，５０の内側面（内径側面）に振動抑制リング５５が嵌着されている。
ステータ３８はステータコア５６と、このステータコア５６に導線が巻回されることにより、回転子３６の回転に伴い、回転子コイル４５からの磁束の変化で交流が生じるステータコイル５７とを備えている。
【０００５】
次に動作について説明する。バッテリ（図示せず）からブラシ４０、スリップリング３９を通じて回転子コイル４５に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体４７の爪状磁極４９にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体４８の爪状磁極５０にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ３４は駆動され、シャフト３５によって回転子３６が回転するため、ステータコイル５７には回転磁界が与えられ、ステータコイル５７には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器４２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ４４によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００６】
【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、オルタネータの回転子３６は、音源探査の結果、このステータコア５６の対向部面以外の爪状磁極４９，５０の最外径部面４９ａ，５０ａより、高次数成分の不快な風騒音が発生する。この風騒音の対策の従来例として、特許第２６１７００２号公報に開示されているように、ステータコア５６端面対向部点を起点にテーパ形状にするなどしていたが、音源であるステータコア５６対向部面以外の隣り合う爪状磁極の隙間５８による凹凸形状のため、風騒音の抑制は十分でなかった。
また、出力が大きい時など、図１２で示したような爪状磁極４９，５０の振動により、電磁音を発生する場合があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、不快な高周波風騒音を抑制することができると共に、爪振動音も低減され、電磁音が低減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、電流を流して磁束を発生させる回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、磁束によって磁極が形成されるポールコアとを備え、ポールコアは、アール形状又はテーパ形状からなる肩部が形成された爪状磁極を有し、交互に噛み合った一対のポールコア体からなる回転子をシャフトに支承し、シャフトの他端部に固定され、回転子に電流を供給するスリップリングと、スリップリングに摺動する一対のブラシを備え、回転子の外周に固定子が配置されているものであって、回転子内部を冷却するための冷却風は、隣り合う爪状磁極との谷部より流入し、磁極間隙間を通風しながら回転子コイルを冷却し、対極の爪状磁極谷部より流出しており、固定子内周面との対向部以外であって、肩部以外の爪状磁極の最外径部面と、隣の爪状磁極との隙間を回転子外径全周にわたり非磁性体金属リングからなる騒音抑制部材で覆うとともに、この騒音抑制部材の内周面に対極するもう一方の爪状磁極の先端部外周面が嵌着されているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図について説明する。図１は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、図２は同じく回転子部分を示す斜視図である。図において、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回転子６と、回転子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、回転子６に電流を供給するスリップリング９と、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１３と、このヒートシンク１３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１４とを備えている。
【００１０】
又、回転子６は、電流を流して磁束を発生させる回転子コイル１５と、この回転子コイル１５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１６とを備えている。ポールコア１６は一対の交互に噛み合った第一のポールコア体１７及び第二のポールコア体１８とから構成されている。第一のポールコア体１７及び第二のポールコア体１８は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極１９，２０をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極１９，２０は、両爪間で磁束が漏れないよう、また、回転子コイル１５を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間２１が設けられ、配設されている。ロータ内部を冷却するための冷却風は、隣り合う爪状磁極との谷部２２より流入し、磁極間隙間２１を通風しながら回転子コイル１５を冷却し、対極の爪状磁極谷部より流出している。回転子コイル１５を十分に冷却することにより、回転子コイル１５の温度を下げ（コイル抵抗の上昇を抑え）、発電機の熱時状態での、励磁電流の落ち込みを抑え、出力を維持している。
【００１１】
また、冷却爪状磁極１９，２０の内側面（内径側面）には、図３に示したような爪振動による電磁音を抑制するために、振動抑制リング２５が嵌着されている。
固定子８は、ステータコア２６と、このステータコア２６に導線が巻回されることにより、回転子６の回転に伴い、回転子コイル１５からの磁束の変化で交流が生じるステータコイル２７とを備えている。
２８は、爪状磁極１９，２０のステータコア２６対向部以外の部分の最外径部面１９ａ，２０ａと、隣の爪との隙間を回転子６外径全周にわたり覆っている騒音抑制部材である。図３に爪状磁極部分の側面断面図を示す。
【００１２】
本実施形態においては、爪状磁極１９，２０の最外径部面１９ａ，２０ａと、隣の爪との隙間をロータ外径全周にわたり、騒音抑制部材２８にて覆ったため、この部位で発生する不快な高周波風騒音を抑制することができる。
図４にこの実施形態の騒音低減効果を示した実測データを示す。一般的に車両において騒音問題となる１２０００ｒ／ｍｉｎ回転以上の高速回転域で、不快な高次数成分が約１０ｄＢ減少するのが判る。また、各次数成分を合算したオーバーオール値も約２ｄＢ低減している。
【００１３】
この実施形態では、騒音抑制部材２８は樹脂で形成し、爪状磁極の最外径部面１９ａ，２０ａに接着されている。なお、爪状磁極の最外径部面１９ａ，２０ａと、隣の爪との隙間だけを覆い、ロータ内部の冷却風の出入口である谷部２２は従来通り開放されているので、回転子コイル１５を冷却するための冷却通風路は確保されているため、コイルの温度上昇による抵抗の上昇を抑えられ、発電機の熱時状態での励磁電流の落ち込みは少なく、出力を維持できる。
【００１４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による車両用交流発電機の回転子部分を示す斜視図、図６は同じく側面断面図であり、図において、騒音抑制部材２８は非磁性体金属リングでできており、実施の形態１の場合と同様に爪部最外径部面１９ａ，２０ａに嵌着されるとともに、対極位置するもう一方のポールコアの爪状磁極先端１９ｂ，２０ｂにも嵌着されている。こうすることにより、実施の形態１と同様に風騒音を低減できるとともに、騒音抑制部材２８は金属部材で充分に剛性があるため、図１２に示されるような爪振動音も低減され、電磁音が低減できる。
【００１５】
特に変位の大きな爪先端が嵌着されているので大きな効果が見られる。図７にこの実施形態の電磁音実測データ（オルタネータ回転数１２０００〜２００００ｒ／ｍｉｎのみ抜粋）を示す。従来の回転子の場合、電磁音は爪状磁極の振動により、オーバーオール値の１７０００ｒ／ｍｉｎにて１０２ｄＢの電磁音ピークが発生している。電磁音は風騒音とは騒音の回転次数成分が異なっており、風音効果として図内に示されている高次数成分データに低減効果は現れていないが、オーバーオール値には大きくでており、本実施形態では電磁音ピークが完全に消失しているのがわかる。なお本実施形態では、従来爪振動を抑えるために用いられていた振動抑制リング５５を使う必要がない。
【００１６】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による車両用交流発電機の回転子部分を示す斜視図である。図において、騒音抑制部材２９を爪部最外径部と同一外周上の隣の爪との隙間及び対極する爪間との隙間部とを埋めるような形状とし、樹脂にて形成したものである。このような形状とすることで、対極する爪間との隙間により発生する風騒音も抑制されるので、さらに風騒音が低減できる。
図９はロータの組み立て工程を示す側面図であり、一対のポールコア体１７，１８と回転子コイル１５をはさむと共に、騒音抑制部材２９をもはさみ込んで組み入れるものである。このようにして、騒音抑制部材２９をはさみ込むだけで、容易にロータの組み立て製作を行なうことができる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る車両用交流発電機によれば、電流を流して磁束を発生させる回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、磁束によって磁極が形成されるポールコアとを備え、ポールコアは、アール形状又はテーパ形状からなる肩部が形成された爪状磁極を有し、交互に噛み合った一対のポールコア体からなる回転子をシャフトに支承し、シャフトの他端部に固定され、回転子に電流を供給するスリップリングと、スリップリングに摺動する一対のブラシを備え、回転子の外周に固定子が配置されているものであって、回転子内部を冷却するための冷却風は、隣り合う爪状磁極との谷部より流入し、磁極間隙間を通風しながら回転子コイルを冷却し、対極の爪状磁極谷部より流出しており、固定子内周面との対向部以外であって、肩部以外の爪状磁極の最外径部面と、隣の爪状磁極との隙間を回転子外径全周にわたり非磁性体金属リングからなる騒音抑制部材で覆うとともに、この騒音抑制部材の内周面に対極するもう一方の爪状磁極の先端部外周面が嵌着されているので、これらの部位で発生する風騒音を抑制することができると共に、冷却風の通風路を確保しているため、出力低下への影響を最小限に抑えることができ、更には爪状磁極の振動音も低減させることができる。
【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】この発明の実施の形態１における回転子部分を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１における爪状磁極部分を示す側面断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における風騒音実測データを示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２における回転子部分を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２における回転子部分を示す側面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２における電磁音実測データを示すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態３における回転子部分を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３における回転子部分の組み立て工程を示す側面図である。
【図１０】従来の車両用交流発電機を示す側面断面図である。
【図１１】従来の車両用交流発電機の回転子部分を示す斜視図である。
【図１２】従来の爪状磁極部分を示す側面断面図である。
【図１３】従来の回転子部分を示す側面断面図である。
【符号の説明】
５シャフト、６回転子、８固定子、１７第一のポールコア体、
１８第二のポールコア体、１９，２０爪状磁極、２８，２９騒音抑制部材。

Claims

電流を流して磁束を発生させる回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、上記磁束によって磁極が形成されるポールコアとを備え、上記ポールコアは、アール形状又はテーパ形状からなる肩部が形成された爪状磁極を有し、交互に噛み合った一対のポールコア体からなる回転子をシャフトに支承し、シャフトの他端部に固定され、回転子に電流を供給するスリップリングと、スリップリングに摺動する一対のブラシを備え、回転子の外周に固定子が配置されている車両用交流発電機において、回転子内部を冷却するための冷却風は、隣り合う爪状磁極との谷部より流入し、磁極間隙間を通風しながら回転子コイルを冷却し、対極の爪状磁極谷部より流出しており、上記固定子内周面との対向部以外であって、上記肩部以外の上記爪状磁極の最外径部面と、隣の爪状磁極との隙間を回転子外径全周にわたり非磁性体金属リングからなる騒音抑制部材で覆うとともに、この騒音抑制部材の内周面に対極するもう一方の爪状磁極の先端部外周面が嵌着されていることを特徴とする車両用交流発電機。