JPH01318532A

JPH01318532A - ブラシレス交流発電機の回転子

Info

Publication number: JPH01318532A
Application number: JP14683488A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Honda; 本田　義明
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1989-12-25
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2702154B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば自動車、小型船舶等に使用される交流
発電機に係り、特にルンデルタイプのブラシレス交流発
電機に使用される回転子に関する。

〔従来の技術〕

近年、自動車等に使用される交流発電機（オルタネータ
）は、自動車の高級化及びエンジンルーム内の高密度実
装化により小形高出力の要求が一層厳しくなっている。

また、品質向上及びメンテナンスフリー化を含む長寿命
の要求もある。

このうち、交流発電機の小形高出力化は、従来、ステー
タコイルの巻線技術（コイルの巻枠内占積率の向上）や
コイル冷却技術を向上させて行なっていた。しかし、今
日ではステータコイルの占積率をそれ以上向上させるこ
とが幾何学的に困難となっており、これに代わるものと
しては１発電機を現状より高回転仕様にするほか、小形
高出力化に対応する有効な手段がなくなりつつある。ま
た長寿命化に関しては、摺動部であるブラシの摩耗寿命
が問題となるので、ブラシレスにすれば長寿命の要求に
応えることができる。

以上の要求に応えるものとして、今後のオルタネータは
、高速回転形のブラシレス交流発電機へ移向しつつある
。

この種のブラシレス交流発電機は、特開昭６２−１８９
９４１号公報等に開示されるように、円周方向に爪形磁
極を複数配設してなる１対のロータコアを有し、ロータ
コアの一方を回転子軸に固定すると共に、他方を前記一
方のロータコアの爪形磁極に非磁性リングを介して結合
し、一方、界磁コイルは、爪形磁極とロータコアの中心
部外周との間に介在させつつ非回転状態で固定配置され
る。

このように界磁コイルが非回転式となるため、ブラシレ
ス化を可能にするが、この種のブラシレス交流発電機を
今後更に高速化させていくには、次のような改善すべき
点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

すなわち、従来のブラシレス交流発電機は、互いに噛合
う爪形磁極の内周面中央に非磁性リングを溶接により固
定して、１対のロータコアの爪形磁極同士を結合してい
るが、このような構造によれば、各ロータコアの爪形磁
極の先端部が拘束されていないため、高速回転（２０、
００Ｏｒｐｍ以上）になると、爪形磁極自身の自重によ
る遠心力で爪形磁極先端が広がる。その結果、ロータコ
アの外周側に微少ギャップを保って固定配置されるステ
ータコアに爪形磁極が接触して火花が発生する事態が生
じ、最悪の場合は、交流発電機が破損する。

また、従来は、非磁性リングと全ての爪形磁極をラジア
ル方向から溶接する必要があり、作業性の面でも改善す
べき点があった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、高速回転対応のルンデルタイプのブラシ
レス交流発電機を提供することにあり、更に副次的目的
として、この種ブラシレス交流発電機の組立作業性を向
上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、この種のブラシレス交流発電機のロータコ
ア結合に用いる非磁性リングを少なくとも２個用い、こ
れらの非磁性リングを噛合状態にある前記爪形磁極の外
周部の両端に嵌合固定することで達成される。

〔作用〕

このような構成よりなれば、各非磁性リングが噛合状態
にある爪形磁極の外周部の両端に嵌合固定されることで
、各ロータコアにおける先端部外周が非磁性リングによ
り拘束される構造となる。

その結果、回転子を高速回転させて爪形磁極に強い遠心
力が作用した場合でもこの非磁性リングの存在によって
爪形磁極の外向きの広がりを防止することができる。

また、爪形磁極外周に非磁性リングを圧入によって嵌合
固定すれば、溶接を必要とせず、各爪形磁極に非磁性リ
ングを同時に固定でき、組立作業性の向上化を図り得る
。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
実施例のロータコアの分解斜視図である。

本実施例のブラシレス交流発電機は自動車用のものを例
示する。

図中、ｌａ、ｌｂは１対のブラケットで、ブラケットｌ
ａ、ｌｂ間にステータコイル２付きのステータコア３が
挾持固定される。

４は本実施例の要部となる回転子で、回転子軸５．１対
のロータコア６．７及び２個の非磁性リング８，９等で
構成される。

回転子軸５は、ブラケットｌａ、ｌｂの内側に配設され
た軸受１０，１１により支持され、その一端に回転動力
伝達用のプーリ１２が取付けられる。また、１対のロー
タコア６．７は、夫々が外周方向に複数の爪形磁極６ａ
、７ａを配設してなる。このうちロータコア６は、中心
に筒形鉄心６ｂを有し、筒形鉄心６ｂの一端に爪形磁極
６ａが配設される。一方、ロータコア７は、第２図に示
すように環状体７ｂの一端に爪形磁極７ａを配設してな
る。各ロータコア６．７は、夫々の爪形磁極６ａ、７ａ
同士が互いに微少間隙Ｇを保って噛合うが、このうち、
ロータコア６は、回転子軸５に圧入固定され、一方、ロ
ータコア７は、非磁性リング８，９を介してロータコア
６の爪形磁極６８に結合固定される。

ここで、ロータコア６とロータコア７の結合について、
第２図に基づき説明する。

第２図に示すように、ロータコア６の爪形磁極６ａ及び
ロータコア７の爪形磁極７ａの先端部外周と根元部外周
には、リング嵌合用の切欠１３゜１４及び１５，１６が
形成されている。そして、一対のロータコア６．７の爪
形磁極を噛合せつつ、爪形磁極６ａの根元部外周の切欠
１４と爪形磁極７ａの先端部外周の切欠１５に非磁性リ
ング８を軸方向から圧入固定し、一方、爪形磁極６ａの
先端部外周の切欠１３と爪形磁極７ａの根元部外周の切
欠１６に非磁性リング９を軸方向から圧入固定する。こ
のようにして、第１図に示すように、爪形磁極６ａ、７
ａの外周部両端に非磁性リング８．９が嵌合固定され、
各非磁性リング８，９を介して爪形磁極６ａ、７ａが結
合される。非磁性リング８，９は、ＳＵＳ、アルミ材か
らなる。

回転子４は、ブラケットｌａ、ｌｂ内に組込まれると、
その爪形磁極６ａｐ７ａとステータコア３とが微少空隙
を介して対向し合う。また、１対のロータコア６．７は
回転子軸５に片持される構造となり、ロータコア７の一
端が開口し、この開口を通して界磁コイル１７付のヨー
ク１８が爪形磁極６ａ、７ａの内側に内装される。ヨー
ク１８は、ねじ１９でブラケット１ｂに固定される。界
磁コイル１７を非回転状態で固定することで、ブラシレ
スが可能となる。爪形磁極６ａ、７ａは界磁コイル１７
の励磁により、一方がＮ極、他方がＳ極で、これらが噛
合うことで交互にＮ極、Ｓ極が配置され、回転界磁極を
構成する。

ブラケット１ｂの外壁には、ステータコイル２で発生し
た３相交流を全波整流するダイオード２０、出力電圧を
一定に制御するレギュレータ２１が固定配置される。２
２．２３はロータコア６．７の背面に取付けた冷却ファ
ンである。

このような構成よりなる車両用の交流発電機は。

プーリ５を介してエンジンからの回転力が入力され１回
転子軸５と共にロータコア６．７が一体に回転する。そ
して、本実施例では、非磁性リング８．９によって各爪
形磁極６ａ、７ａの先端部外周が拘束されるので、高速
回転時に爪形磁極６ａ。

７ａに強い遠心力が働いても、爪形磁極６ａ。

７ａが外側に広がることがなく、ステータコア３との接
触を防止し、高速回転性に優れたブラシレス形交流発電
機を提供することができる。

また、爪形磁極６ａ、７ａ同士の結合も非磁性リング８
，９を軸方向から爪形磁極外周両端に圧入嵌合するだけ
でよく、従来の如き非磁性リングをラジアル方向から溶
接するという手法に較べ非常に簡単な方法で非磁性リン
グを装着でき、この種発電機の組立作業性の向上化を図
り得る。

更に、その他の効果としては、非磁性リング８゜９がロ
ータコア６．７の爪形磁極６ａ、７ａの回転振れを抑制
するので、いわゆる磁気音を低減することができる。ま
た、１対の非磁性リング８゜９を爪形磁極６ａ、７ａの
外周部両端に設けることで１次のようにして出力増大に
も寄与できる。

第１に、従来爪形磁極の根元部からステータコア３側面
に漏れていた磁束（第１図の矢印Ａ）を非磁性リングで
遮断でき、爪形磁極６ａ、７ａからステータコア３内周
側に流れる有効磁束を増加できる。第２に非磁性リング
８，９の採用で高速回転時の爪形磁極６ａ、７ａの広が
りや磁気音の問題を解消できるので、第１図に示す如く
爪形磁極の角度αを大きくとれる。すなわち、角度αを
大きくとると、磁極面積を大きくとれるので、最大の磁
性抵抗となっている爪形磁極６ａ、７ａとステータコア
３内周間のギャップの磁路面積も大きくでき、その結果
、ギャップでの磁束密度が緩和され、磁気抵抗を減少さ
せることができる。従って、交流発電機の高回転に加え
て、前記有効磁束増大、磁気抵抗減少によりブラシレス
交流発電機の出力増大が図り得る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、１対の爪形磁極の外周部
両端に非磁性リングを嵌合固定することで、高回転時の
遠心力による爪形磁極の広がりを防止でき、高速回転に
優れた小形高出力化のブラシレス交流発電機を提供でき
る。更に、非磁性リングを爪形磁極に圧入固定すれば、
非磁性リングの取付作業の向上化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は上
記実施例に用いる一対のロータコアの分解斜視図である
。４・・・回転子、５・・・回転子軸、６，７・・・ロー
タコア、６ａ、７ａ・・・爪形磁極、８，９・・・非磁
性リング、Ｇ・・・ギャップ。茗１　霞名２

Claims

【特許請求の範囲】１、ブラシレス交流発電機に使用される回転子で、円周
方向に爪形磁極が複数配設される１対のロータコアを有
し、これらのロータコアの爪形磁極同士が互いにギャッ
プを保つて噛合い、且つ前記ロータコアのうちで一方の
ロータコアを回転子軸に固定し、他方のロータコアを前
記一方のロータコアの爪形磁極に非磁性リングを介して
結合してなるものにおいて、前記非磁性リングは少なく
とも２個よりなり、これらの非磁性リングを噛合状態に
ある前記爪形磁極の外周部の両端に嵌合固定してなるこ
とを特徴とするブラシレス交流発電機の回転子。２、第１請求項において、前記非磁性リングは、前記爪
形磁極の外周両端に圧入嵌合してなるブラシレス交流発
電機の回転子。