JPH06133511A - Generator for vehicle - Google Patents

Generator for vehicle

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Publication number
JPH06133511A
JPH06133511A JP4140873A JP14087392A JPH06133511A JP H06133511 A JPH06133511 A JP H06133511A JP 4140873 A JP4140873 A JP 4140873A JP 14087392 A JP14087392 A JP 14087392A JP H06133511 A JPH06133511 A JP H06133511A
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JP
Japan
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armature
generator
vehicle
rotor
poles
Prior art date
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Pending
Application number
JP4140873A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Nakano
一夫 中野
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPH06133511A publication Critical patent/JPH06133511A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a generator for a vehicle which can generate a high output from a low mechanical energy. CONSTITUTION:The generator 1 for a vehicle comprises an armature 27 having n (n is an integer) armature cores 35 each applied with a winding 41, and a rotor 29 having (n-1) pieces of annular permanent magnets 45 arranged on the outer periphery of each armature pole of the armature 27 at a predetermined pitch in the direction of rotary motion with each pair of N and S poles inclining against the axis of rotary motion. The armature 27 and the rotor 29 are disposed at the wheel section 3 of a vehicle such that they can rotate relatively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両用発電機に係り、
特に車両の回転部分に、電機子と、前記電機子の外周に
円環状に配置した永久磁石からなる界磁とを相対的に回
転することにより電力を取り出し得るようにした車両用
発電機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle generator,
In particular, the present invention relates to a vehicle generator in which electric power can be taken out by relatively rotating an armature and a field composed of a permanent magnet annularly arranged on the outer periphery of the armature in a rotating portion of the vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車には発電機が搭載されており、内
燃機関が所定回転数以上に回転することにより前記発電
機から電力が発生し、バッテリ等を充電し、あるいは所
定の電気負荷に電力を供給している。この車両用発電機
は、一般的に内燃機関に固定されている。この車両用発
電機の回転軸は内燃機関の回転軸にベルト等で連結され
ており、当該内燃機関の回転により発電機が回転するよ
うになっている。ところで、かかる車両用発電機には直
流発電機や同期発電機が使用されている。これら直流発
電機や同期発電機は、電機子回転型、界磁回転型と大別
されるが、何れの場合でも、界磁の磁極数と電機子ポー
ル数とは、1対1、1対2のように整数比で構成されて
いる。また、これら発電機の場合、界磁極は、電機子巻
線に対し、直角方向に着磁されるのが一般的である。
2. Description of the Related Art An automobile is equipped with a generator, and when the internal combustion engine rotates at a predetermined speed or more, electric power is generated from the generator to charge a battery or the like, or to a predetermined electric load. Is being supplied. This vehicular generator is generally fixed to an internal combustion engine. The rotating shaft of the vehicle generator is connected to the rotating shaft of the internal combustion engine by a belt or the like, and the generator is rotated by the rotation of the internal combustion engine. By the way, DC generators and synchronous generators are used for such vehicle generators. These DC generators and synchronous generators are roughly classified into an armature rotating type and a field rotating type. In either case, the number of magnetic poles of the field and the number of armature poles are 1: 1 and 1: 1. It is configured by an integer ratio like 2. Further, in the case of these generators, the field pole is generally magnetized in a direction perpendicular to the armature winding.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】したがって、例えば永
久磁石を使用した界磁回転型の直流発電機や同期発電機
にあっては、界磁極の永久磁石が電機子の相対回転方向
と直角に着磁されているため、その極と電機子のポール
とが正対した時に最も強い吸引力を生じ、反対に磁極の
谷間では急激に吸引力が減じるというように、強い吸引
力と弱い吸引力とが交互に生じることになり、電機子の
回転には強いコギングを生ずる。このため、強い回転ト
ルクを必要とし、その回転もスムーズに行われないこと
から、機械入力に対し発電効率が低くなるという欠点が
あった。本発明の目的は、上述した点に鑑み、小さな機
械エネルギーの入力で大出力の発電が可能である車両用
発電機を提供することにある。
Therefore, for example, in a field rotating type DC generator or a synchronous generator using permanent magnets, the permanent magnets of the field poles are attached at right angles to the relative rotation direction of the armature. Since it is magnetized, the strongest suction force is generated when the pole and the armature pole face each other, and on the contrary, the suction force is sharply reduced in the valley of the magnetic pole. Occur alternately, and strong cogging occurs in the rotation of the armature. For this reason, a strong rotation torque is required, and the rotation is not performed smoothly, so that there is a drawback that the power generation efficiency is low with respect to the mechanical input. In view of the above-mentioned points, an object of the present invention is to provide a vehicular generator that can generate a large output with a small amount of mechanical energy input.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の車両用発電機は、n個の(nは整数)の電
機子ポールにそれぞれ巻線を施した電機子と、前記電機
子の各電機子ポールの外周に設けられ、相隣合うN極と
S極の磁極対を回転運動の方向に所定のピッチでかつn
−1個設けるとともに、前記各N極とS極の磁極対を回
転運動の軸に対して傾斜させてなる円環状の永久磁石で
形成した界磁とを車両の回転部分に配置し、かつ電機子
と界磁とが相対的に回転運動をする構成としたことを特
徴とするものである。また、前記車両の回転部分は、車
両の車輪部とすればよい。
In order to achieve the above object, a vehicular generator of the present invention comprises an armature in which n (n is an integer) armature poles are respectively wound, Provided on the outer circumference of each armature pole of the armature, adjacent magnetic pole pairs of N and S poles are arranged at a predetermined pitch in the direction of rotational movement and n
-1 is provided, and a field formed by an annular permanent magnet in which each of the N-pole and S-pole pairs is inclined with respect to the axis of rotational movement is arranged in the rotating portion of the vehicle, and the electric machine It is characterized in that the child and the field are configured to relatively rotate. Further, the rotating portion of the vehicle may be a wheel portion of the vehicle.

【0005】[0005]

【作用】本発明は、車両の回転部分に車両用発電機を取
付けている。この車両用発電機は、電機子の電機子ポー
ル数がn個(ただし、nは整数。)であるのに対し、界
磁の磁極対をn−1個とするとともに、永久磁石の着磁
方向を電機子又は界磁の回転方向又はその逆方向とし、
さらに複数の永久磁石の着磁を回転運動の軸に対し傾斜
させて配置し、かつ車両の回転部分において電機子、界
磁極を相対的に移動させて回転させるようにしている。
したがって、電機子のポールがn個(nは整数)で界磁
を構成する永久磁石の極性がn−1個であることから、
永久磁石の極と電機子のポールとが正対するのは、常に
1対のみであり、他が同時に正対することはない。そし
て、この極は永久磁石で形成される界磁の回転運動の軸
に対し傾斜しているので、前記正対の前後のクロスオー
バーしている角度の範囲内で、両者の間に生ずる実質吸
引力は大きく変化することがない。したがって、小さな
トルクで大きな発電電力が得られ、かつ電機子巻線を切
る磁束密度は極大部分が拡がり、かつ平坦化されている
ので、台形波形に近くなり、ダイオードを介して直流に
かえた場合に変換効率がよくなる。
According to the present invention, the vehicle generator is attached to the rotating portion of the vehicle. In this vehicle generator, the number of armature poles of the armature is n (where n is an integer), while the number of magnetic pole pairs of the field is n−1 and the permanent magnet is magnetized. The direction is the direction of rotation of the armature or field or the opposite direction,
Further, the magnetizations of the plurality of permanent magnets are arranged to be inclined with respect to the axis of the rotational movement, and the armature and field poles are relatively moved and rotated in the rotating portion of the vehicle.
Therefore, since the number of poles of the armature is n (n is an integer) and the polarities of the permanent magnets forming the field are n−1,
Only one pair of the poles of the permanent magnet and the pole of the armature always face each other, and the other poles do not face each other at the same time. Since this pole is inclined with respect to the axis of the rotational movement of the field formed by the permanent magnet, the substantial attraction generated between the two within the range of the crossover angle before and after the above-mentioned positive pair. Power does not change significantly. Therefore, a large amount of generated power can be obtained with a small torque, and the magnetic flux density that cuts the armature winding is expanded and flattened at the maximum, so that it becomes close to a trapezoidal waveform, and when it is converted to direct current through a diode. The conversion efficiency is improved.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明について図示の実施例を参照し
て説明する。図1〜図7は、本発明の車両用発電機の一
実施例を示すものであり、図1は車両用発電機を車両の
車輪に適用した断面図、図2は同車両用発電機全体の断
面図、図3は磁極対と磁極ポールとの位置関係を示す説
明図、図4は電機子コアの正面図、図5はポール数が9
個の電機子巻線の具体例を示す図、図6は界磁を構成す
る永久磁石の正面図、図7はマグネットの着磁状態を示
す一部の展開図である。これらの図において、車両用発
電機1は、自動車の車輪部3の内側に設けてある。車輪
部3は次のように構成されてる。すなわち、サスぺンシ
ョンアーム5から突出させたシャフト7にはベアリング
9を介してハブ11が回転可能に固定されている。ま
た、前記ハブ11にはタイヤホイール取付け用の複数の
ボルト15が突出させてあり、これらボルト15にタイ
ヤホイール17の取付け孔を通した後、ナット19で締
めることにより、タイヤホイール17がハブ11に固定
される。なお、タイヤホイール17にはタイヤ21が取
り付けられている。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. 1 to 7 show an embodiment of a vehicular generator of the present invention, FIG. 1 is a sectional view in which the vehicular generator is applied to wheels of a vehicle, and FIG. 2 is the entire vehicular generator. 3 is an explanatory view showing the positional relationship between the magnetic pole pair and the magnetic pole, FIG. 4 is a front view of the armature core, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of each armature winding, FIG. 6 is a front view of a permanent magnet forming a field, and FIG. 7 is a partial development view showing a magnetized state of the magnet. In these figures, the vehicle generator 1 is provided inside the wheel portion 3 of the automobile. The wheel part 3 is configured as follows. That is, the hub 11 is rotatably fixed to the shaft 7 protruding from the suspension arm 5 via the bearing 9. Further, a plurality of bolts 15 for mounting a tire wheel are projected on the hub 11, and after passing through the mounting holes of the tire wheel 17 through these bolts 15 and tightening with a nut 19, the tire wheel 17 is mounted on the hub 11. Fixed to. A tire 21 is attached to the tire wheel 17.

【0007】上記発電機1は、前記シャフト7に固定さ
れたべース25に設けられた電機子27と、前記ハブ1
1の内側に設けたロータ29とからなり、次のように構
成されている。前記ベース25は断面凸形状をしてお
り、その突状部分31が円筒形状となっている。この突
状部分31には、電機子コア35を固定するための固定
部33が形成されている。電機子コア35は、図2に示
すように、コア基体37の中央に固定用の固定孔39を
形成し、このコア基体37から外側に向かって9個の電
機子ポール(本実施例では、n=9とする)P〜P
が形成れている。この電機子コア35は、前記べース2
5の突状部分31に形成された固定部33に、前記コア
基体37の固定孔39を圧入し接着材等で固定してい
る。各電機子ポールP〜Pには、図3及び図5に示
すように、奇数極に対する巻線の方法 つで一相分が形成されており、3×3で9極の電機子ポ
ールP〜Pまでカバーされることになる。
The generator 1 includes an armature 27 provided on a base 25 fixed to the shaft 7 and the hub 1
1 and a rotor 29 provided inside thereof, and is configured as follows. The base 25 has a convex cross section, and the projecting portion 31 has a cylindrical shape. A fixing portion 33 for fixing the armature core 35 is formed on the protruding portion 31. As shown in FIG. 2, the armature core 35 has a fixing hole 39 for fixing formed in the center of a core base 37, and nine armature poles (in this embodiment, from the core base 37 to the outside). n = 9) P 1 to P 2
Are formed. This armature core 35 is based on the base 2
The fixing hole 39 of the core base body 37 is press-fitted into the fixing portion 33 formed on the protruding portion 31 of No. 5, and is fixed with an adhesive or the like. As shown in FIGS. 3 and 5, each armature pole P 1 to P 9 has a winding method for an odd number of poles. One phase is formed, and the armature poles P 1 to P 9 having 3 × 3 and 9 poles are covered.

【0008】また、ロータ29は凹状有底円筒形状をし
ており、前記シャフト7にべアリング43を介して回転
可能に軸承されている。また、ロータ29はハブ11に
固定されており、タイヤ21の回転に応じてハブ11及
びロータ29も回転するようになっている。このロータ
29の内周壁には、円環状の永久磁石45が固定されて
いる。この円環状の永久磁石45は、前記電機子コア3
5の電機子ポールP〜Pの外周に近接して回転する
ようになっている。この永久磁石45は、図3、図6及
び図7に示すように、相隣合うN極とS極とが突き合わ
せた状態に磁極対Jが着磁されており、しかも前記磁極
対Jが回転方向(周方向)に一定のピッチでn−1個に
着磁されており、かつ図7に示すように回転軸である円
筒形のロータ29の中心線に対して前記磁極対JのS
極,N極の境界部が傾斜するように着磁されている。こ
れら永久磁石45の磁極対Jは、上記実施例では電機子
27の電機子ポールP〜Pが9個(n=9)であっ
たので、n−1=9−1=8となり、結局永久磁石45
は8極の磁極対J〜Jからなる。
Further, the rotor 29 has a concave bottomed cylindrical shape, and is rotatably supported by the shaft 7 through a bearing 43. The rotor 29 is fixed to the hub 11, and the hub 11 and the rotor 29 are also rotated according to the rotation of the tire 21. An annular permanent magnet 45 is fixed to the inner peripheral wall of the rotor 29. The annular permanent magnet 45 is used for the armature core 3
The armature poles P 1 to P 9 of No. 5 rotate in close proximity to each other. In this permanent magnet 45, as shown in FIGS. 3, 6 and 7, the magnetic pole pair J is magnetized so that the adjacent N and S poles are in contact with each other, and the magnetic pole pair J rotates. N-1 pieces are magnetized at a constant pitch in the direction (circumferential direction), and as shown in FIG. 7, S of the magnetic pole pair J is set with respect to the center line of the cylindrical rotor 29 which is the rotating shaft.
It is magnetized so that the boundary between the pole and the N pole is inclined. In the above embodiment, the magnetic pole pair J of the permanent magnets 45 has nine (n = 9) armature poles P 1 to P 9 of the armature 27, so that n−1 = 9-1 = 8. After all, the permanent magnet 45
Is composed of eight magnetic pole pairs J 1 to J 8 .

【0009】このような実施例の作用を以下に説明す
る。自動車が運行を開始して、タイヤ21が回転を始め
ると、ハブ11が回転し、かつロータ29が電機子27
の電機子ポールP〜Pの周囲で回転することにな
る。このときに、発電機1は上述したような構成として
あるので、磁石45の極と電機子コア35の電機子ポー
ルP〜Pとが正対するのは、常に1対のみであり、
他が同時に正対することはない。そして、この極nは、
永久磁石45で形成される界磁が回転運動の軸に対して
傾斜しているので、前記正対の前後のクロスオーバーし
ている角度の範囲内で、両者の間に生ずる実質吸引力は
大きく変化しない。また、界磁を構成する永久磁石45
の例えばS極が、図5において例えば電機子ポールn
の位置を通過して、永久磁石45の例えばS極と電機子
ポールnとの吸引力が弱まるにつれ、次に位置する電
機子ポールnと永久磁石45の他の極であるN極との
間で反発力が増加することになるので、実質吸引力の減
少は相殺される。したがって、正対に近い関係になるの
で、界磁を構成する永久磁石45の極による電機子ポー
ルP〜Pの吸引力の急激な変化によるコギングトル
ク変動は僅かなものとなる。言い換えれば、ロータ29
の回転は円滑なものになる。
The operation of such an embodiment will be described below. When the vehicle starts to operate and the tire 21 starts to rotate, the hub 11 rotates and the rotor 29 moves to the armature 27.
Will rotate around the armature poles P 1 to P 9 . At this time, since the generator 1 is configured as described above, only one pair of the poles of the magnet 45 and the armature poles P 1 to P 9 of the armature core 35 face each other at all times,
Others do not face each other at the same time. And this pole n is
Since the field formed by the permanent magnet 45 is inclined with respect to the axis of the rotational movement, the substantial attractive force generated between the two is large within the range of the crossover angle before and after the facing pair. It does not change. In addition, the permanent magnet 45 that constitutes the field
Of the armature pole n 1 in FIG.
As the attraction force between the S pole of the permanent magnet 45 and the armature pole n 1 weakens after passing through the position of, the armature pole n 2 positioned next and the N pole which is the other pole of the permanent magnet 45 Since the repulsive force increases during the period, the decrease in the actual attractive force is offset. Therefore, since the relationship is close to the direct pair, the cogging torque fluctuation due to the abrupt change of the attraction force of the armature poles P 1 to P 9 by the poles of the permanent magnet 45 forming the field becomes small. In other words, the rotor 29
The rotation will be smooth.

【0010】なお、本発明の発電機1では上述のように
界磁を構成する永久磁石45の極が傾斜しているため、
電機子ポールP〜Pに生ずる磁束密度の変化は、極
と正対する前後において少なくなる。したがって、巻線
41に発生する電流はフラットに近い状態となることか
ら、発電機1の出力電圧を直流に変換したときに、直流
中に含まれるリップル電圧を減少させることができる。
加えて、上記実施例によれば、車両の車輪部3に上記発
電機を設けたので、発電機の取付け空間を小さくするこ
とができる。次に、上記車両用発電機1の性能を測定す
る。まず、この上記車両用発電機1の実験機について
は、次のような構造のものを使用した。すなわち、電機
子コア35の外径は39.4〔mm〕であり、電機子コ
ア35の電機子ポールP〜Pの外側を回転するロー
タ29の内周に設けた永久磁石45は、内径40〔m
m〕である。また、各電機子ポールP〜Pに巻回さ
れた巻線41は0.16〔mm〕の絶縁銅線を140タ
ーン捲回してなり、巻線41の抵抗は9.3〔Ω〕であ
った。また、従来の直流発電機も上述したものとほぼ同
一の形状のものであるものとする。
In the generator 1 of the present invention, since the poles of the permanent magnets 45 forming the field are inclined as described above,
The change in the magnetic flux density that occurs in the armature poles P 1 to P 9 decreases before and after facing the poles. Therefore, since the current generated in the winding wire 41 is close to a flat state, it is possible to reduce the ripple voltage contained in the direct current when the output voltage of the generator 1 is converted into the direct current.
In addition, according to the above-described embodiment, since the generator is provided in the wheel portion 3 of the vehicle, the mounting space of the generator can be reduced. Next, the performance of the vehicle generator 1 is measured. First, as the experimental machine of the vehicle generator 1, the one having the following structure was used. That is, the outer diameter of the armature core 35 is 39.4 [mm], and the permanent magnet 45 provided on the inner circumference of the rotor 29 rotating outside the armature poles P 1 to P 9 of the armature core 35 is Inner diameter 40 [m
m]. The winding 41 wound around each of the armature poles P 1 to P 9 is formed by winding an insulated copper wire of 0.16 [mm] for 140 turns, and the resistance of the winding 41 is 9.3 [Ω]. Met. Moreover, the conventional DC generator is also assumed to have substantially the same shape as that described above.

【0011】このような実験機について、図8に示す測
定回路により測定する。図8に回路構成を説明すると、
各巻線41a,41b,41cの一端は共通接続してY
状結線とされている。そして、巻線41aの他端は図示
の極性で接続された2つのダイオードD1aとD1b
接続部に接続されており、巻線41bの他端は図示の極
性で接続された2つのダイオードD2aとD2bの接続
部に接続されており、また巻線41cの他端は図示の極
性で接続された2つのダイオードD3aとD3bの接続
部に接続されている。また、各ダイオードD1a,D
2a,D3aのカソードは共通接続されており、かつ各
ダイオードD1b,D2b,D3bのアノードも共通接
続されていて、前記カソードとアノードの間に電機負荷
Rが接続されている。したがって、負荷Rには一方向の
電流のみが流れる直流発電機となるものである。さら
に、電機負荷Rには、図8に示すように、電圧計V、電
流計Aが接続されている。
With respect to such an experimental machine, measurement is performed by the measuring circuit shown in FIG. Explaining the circuit configuration in FIG.
One end of each winding 41a, 41b, 41c is commonly connected to Y
It is considered as a wire connection. The other end of the winding 41a is connected to the connecting portion of the two diodes D 1a and D 1b connected with the polarities shown, and the other end of the winding 41b has two diodes connected with the polarities shown. The winding 41c is connected to the connection between D 2a and D 2b , and the other end of the winding 41c is connected to the connection between the two diodes D 3a and D 3b connected with the polarities shown. In addition, each diode D 1a , D
The cathodes of 2a and D 3a are commonly connected, and the anodes of the diodes D 1b , D 2b and D 3b are also commonly connected, and an electric machine load R is connected between the cathode and the anode. Therefore, the load R serves as a DC generator in which only a unidirectional current flows. Further, as shown in FIG. 8, a voltmeter V and an ammeter A are connected to the electric machine load R.

【0012】なお、図8に示す測定回路では、発電機出
力を単に整流して直流を得ているが、実際に車両用発電
機1として使用する場合には、直流分を得た後に定電圧
回路を通して一定の電圧とし、その電圧でバッテリや電
気負荷に電圧を供給するようにするとよい。このように
回路構成し、実験機の回転軸を回転して、電圧・電流等
を測定すると、図9に示す特性を得ることができる。図
9では上記車両用発電機1の性能を示し、横軸に発電電
流I〔A〕を、縦軸に発電電圧V〔V〕、トルク〔gc
m〕をとっており、かつ回転数毎に電圧、電流、トルク
の関係を示している。例えば負荷Rを1〔kΩ〕とし、
ロータ29を1000〔rpm〕で回転させたときに発
電電圧V11で発電電流I11となり、ロータ29を7
50〔rPm〕で回転させたときに発電電圧V12で発
電電流I12となり、ロータ29を500〔rpm〕で
回転させたときに発電電圧V13で発電電流I13とな
る。同様に、例えば負荷Rを500〔Ω〕にし、ロータ
29を1000〔rpm〕で回転させたときに発電電圧
21で発電電流I21となり、ロータ29を500
〔rpm〕で回転させたときに発電電圧V23で発電電
流I13となり、ロータ29を250〔rpm〕で回転
させたときに発電電圧V24で発電電流I24となる。
また、例えば負荷Rを100〔Ω〕にし、ロータ29を
1000〔rpm〕で回転させたときに発電電圧V31
で発電電流I31となり、ロータ29を500〔rp
m〕で回転させたときに発電電圧V33で発電電流I
33となり、ロータ29を250〔rpm〕で回転させ
たときに発電電圧V34で発電電流I34となる。さら
に、例えば負荷Rを10〔Ω〕とし、ロータ29を10
00〔rpm〕で回転させたときに発電電圧V31で発
電電流I31となり、他の回転数と交差するところが、
それぞれ発電電圧、電流となる。
In the measuring circuit shown in FIG. 8, the generator output is simply rectified to obtain a direct current. However, when actually used as the vehicle generator 1, the constant voltage is obtained after obtaining the direct current component. It is preferable to supply a constant voltage through the circuit and supply the voltage to the battery or the electric load at that voltage. When the circuit is configured as described above, the rotation axis of the experimental machine is rotated, and the voltage / current and the like are measured, the characteristics shown in FIG. 9 can be obtained. FIG. 9 shows the performance of the vehicle generator 1, in which the horizontal axis represents the generated current I [A], the vertical axis represents the generated voltage V [V], and the torque [gc].
m], and shows the relationship among voltage, current, and torque for each rotation speed. For example, the load R is 1 [kΩ],
When the rotor 29 is rotated at 1000 [rpm], the generated voltage V 11 results in the generated current I 11 , and the rotor 29 is rotated to 7
When the rotor 29 is rotated at 50 [rPm], the generated voltage V 12 produces a generated current I 12 , and when the rotor 29 is rotated at 500 [rpm], the generated voltage V 13 produces a generated current I 13 . Similarly, for example, when the load R is set to 500 [Ω] and the rotor 29 is rotated at 1000 [rpm], the generated voltage V 21 results in the generated current I 21 , and the rotor 29 is set to 500.
When the rotor 29 is rotated at [rpm], the generated voltage V 23 is the generated current I 13 , and when the rotor 29 is rotated at 250 [rpm], the generated voltage V 24 is the generated current I 24 .
Further, for example, when the load R is set to 100 [Ω] and the rotor 29 is rotated at 1000 [rpm], the generated voltage V 31
At the generated current I 31 and the rotor 29 at 500 [rp
m] and the generated current I at the generated voltage V 33.
33 , and when the rotor 29 is rotated at 250 [rpm], the generated voltage V 34 becomes the generated current I 34 . Further, for example, the load R is 10 [Ω] and the rotor 29 is 10
00 next generation current I 31 at the generator voltage V 31 when rotating in [rpm], is at the intersection with the other of the rotational speed,
They are the generated voltage and current, respectively.

【0013】以上測定結果から、上記発電機1に一定の
負荷Rを接続し、上記発電機1に入力されるトルクTa
と、従来の発電機に入力されるトルクTbを比較する
と、従来の発電機と同一トルク入力に対して本車両用発
電機1の発電電流Iを非常に大きくとれることが理解で
きる。逆に、同一発電電流Iを得るためのトルク入力
は、本発明の車両用発電機1の方が小さくて済むことが
分かる。その理由は、本発明の発電機1が、上述したよ
うに磁極を配列等したことと、図9に示すように従来の
発電機が有するブラッシ摩擦損とコギングトルクとを加
えた損失がないことによる。なお、図10は上記測定回
路において負荷R無限大にしたときの回転数〔rpm〕
に対す出力電圧(無負荷誘起電圧)〔V〕の関係を示し
たものであり、図からも理解できるように回転数に応じ
て電圧が比例関係で上昇することになる。
From the above measurement results, a constant load R is connected to the generator 1 and the torque Ta input to the generator 1 is
Comparing the torque Tb input to the conventional generator, it can be understood that the generated current I of the vehicle generator 1 can be very large for the same torque input as the conventional generator. On the contrary, it can be seen that the torque input for obtaining the same generated current I is smaller in the vehicle generator 1 of the present invention. The reason is that the generator 1 of the present invention has the magnetic poles arranged as described above and that there is no loss due to the addition of the brush friction loss and the cogging torque of the conventional generator as shown in FIG. by. It should be noted that FIG. 10 shows the number of revolutions [rpm] when the load R in the above measurement circuit is infinite
The relationship of the output voltage (no-load induced voltage) [V] with respect to the above is shown. As can be understood from the figure, the voltage rises in proportion to the number of revolutions.

【0014】図11ないし図13は上記発電機1の性能
を示すものである。これらの図を使用して上記発電機の
実機性能を説明する。図11は、上記発電機における各
回転〔rpm〕に対する出力曲線を示す特性図である。
図11の横軸には、出力電圧〔V〕を、縦軸には出力電
力〔W〕をとっている。そして、この発電機1は、次の
ような特性を示す。すなわち、発電機1のロータ29を
300、500、800、1000、1300、150
0、あるいは1700〔rpm〕の各回転数で回転させ
たときに、電圧〔V〕が大きい値になるほど出力電力
〔W〕が上昇するが、所定の電圧(例えば300〔rp
m〕のときは9〔V〕程度)に達すると、以後出力電圧
〔V〕が大きい値になっても出力電力〔W〕が下降する
特性を呈することになる。図12は、上記発電機におけ
る各回転数〔rpm〕に対する効率曲線を示す特性図で
ある。図12では、横軸に出力電圧〔V〕、縦軸に効率
〔%〕をとっている。この発電機1は、次のような効率
特性を示す。効率は、発電機1の入力に対する発電機1
の出力から得られる。そこで、発電機1のロータ29を
300、500、800、1000、1300、150
0、あるいは1700〔rpm〕の各回転数で回転させ
たときに、各回転数の入力に対する出力の関係を効率と
して図にプロットしたものが図12の効率特性となる。
この図からも分かるように、各回転数において、所定の
出力電圧〔V〕のときに最大効率を示し、これ以外では
効率が低下することを示している。
11 to 13 show the performance of the generator 1. The actual performance of the generator will be described with reference to these figures. FIG. 11 is a characteristic diagram showing an output curve for each rotation [rpm] in the generator.
The horizontal axis of FIG. 11 represents the output voltage [V], and the vertical axis represents the output power [W]. And this generator 1 shows the following characteristics. That is, the rotor 29 of the generator 1 is set to 300, 500, 800, 1000, 1300, 150.
When rotated at 0 or 1700 [rpm], the output power [W] increases as the voltage [V] increases, but the output voltage [W] rises to a predetermined value (for example, 300 [rp]).
When it reaches about 9 [V] in the case of m], the output power [W] has a characteristic of decreasing even if the output voltage [V] becomes a large value thereafter. FIG. 12 is a characteristic diagram showing an efficiency curve for each rotation speed [rpm] in the generator. In FIG. 12, the horizontal axis represents the output voltage [V] and the vertical axis represents the efficiency [%]. This generator 1 exhibits the following efficiency characteristics. Efficiency is the generator 1 for the input of the generator 1.
Obtained from the output of. Therefore, the rotor 29 of the generator 1 is set to 300, 500, 800, 1000, 1300, 150.
The efficiency characteristic of FIG. 12 is obtained by plotting the relationship of the output with respect to the input of each rotation speed as the efficiency when rotated at each rotation speed of 0 or 1700 [rpm].
As can be seen from this figure, at each rotation speed, the maximum efficiency is shown at a predetermined output voltage [V], and the efficiency is reduced at other times.

【0015】図13は、最大効率〔%〕と各回転速度
〔rpm〕の関係を示す特性図である。図13に示すよ
うに、本発明の発電機1は、各回転数において70〜8
5〔%〕の高効率を維持するものであることが分かる。
図14は、本発明の車両用発電機の他の実施例を示す断
面図である。図14に示す車両用発電機1’は、自動車
の車輪部3の外側に設けてある点が図1の車両用発電機
1と異なる。また、前記車輪部3は図1とほぼ同様な構
成となっており、シャフト7’が図1より延設されてい
る点が異なる。また、車両用発電機1’では、電機子2
7’が内側に向くようにベース25’を前記シャフト
7’の先端側に固定している。また、この車両用発電機
1’では、ロータ29’の永久磁石45’が電機子2
7’の外周を回転可能になるように、ベアリング43’
を介してシャフト7’に軸承されている。このロータ2
9’は、図示しないがタイヤホイール17に固定されて
おり、タイヤホイール17の回転とともに回転するよう
になっている。このような構成に特徴があり、他の構成
は図1のものと同一であるので、構成及び動作の説明を
省略する。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the maximum efficiency [%] and each rotation speed [rpm]. As shown in FIG. 13, the generator 1 of the present invention has 70 to 8 at each rotation speed.
It can be seen that the high efficiency of 5 [%] is maintained.
FIG. 14 is a sectional view showing another embodiment of the vehicle generator of the present invention. The vehicular generator 1 ′ shown in FIG. 14 differs from the vehicular generator 1 of FIG. 1 in that it is provided outside the wheel portion 3 of the automobile. Further, the wheel portion 3 has substantially the same structure as that of FIG. 1, except that a shaft 7 ′ is extended from that of FIG. In addition, in the vehicle generator 1 ′, the armature 2
A base 25 'is fixed to the tip end side of the shaft 7', so that 7'is directed inward. Further, in this vehicle generator 1 ′, the permanent magnet 45 ′ of the rotor 29 ′ has the armature 2
Bearing 43 'so that the outer circumference of 7'can be rotated
Is supported by the shaft 7'through. This rotor 2
Although not shown, 9'is fixed to the tire wheel 17, and is adapted to rotate with the rotation of the tire wheel 17. Since such a structure is characteristic and the other structures are the same as those in FIG. 1, the description of the structure and the operation is omitted.

【0016】上述した他の実施例によれば、上記第一の
実施例と同様の作用効果を奏し、かつ車輪部3の外側に
設けてあるので点検、修理が簡単になる。なお、上記各
実施例では、車輪部に内外に車両用発電機を設けたが、
例えばエンジンのフライホイール部や、エンジンの回転
軸に直接車両用発電機を設けてもよい。この場合にも、
従来の発電機より取付け空間が小さくなる。また、上記
各実施例では、電機子コア35の外側の界磁を構成する
永久磁石45を回転させるようにしていたが、永久磁石
45を固定して永久磁石45の内側の電機子コア35を
回転させるようにしてもよい。この場合、電力は、従来
のブラシを使用して取り出せばよい。
According to the other embodiments described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and since they are provided on the outer side of the wheel portion 3, inspection and repair can be simplified. In each of the above-mentioned embodiments, the vehicle generator is provided inside and outside the wheel portion,
For example, the vehicular generator may be provided directly on the flywheel portion of the engine or the rotating shaft of the engine. Also in this case,
Installation space is smaller than conventional generators. Further, in each of the above embodiments, the permanent magnet 45 constituting the field outside the armature core 35 is rotated, but the permanent magnet 45 is fixed and the armature core 35 inside the permanent magnet 45 is fixed. You may make it rotate. In this case, power may be extracted using a conventional brush.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用発電
機によれば、n個の(nは整数)の電機子ポールを有す
る電機子と、周方向に着磁された永久磁石をn−1個使
用し、かつ前記各永久磁石の着磁が回転運動の軸に対し
傾斜するように永久磁石を円環状に配置した界磁とを車
両の回転部分に配置し、かつ電機子と界磁とが相対的に
回転運動をするしたので、機械的エネルギーロス、電気
エネルギーロスが少なく、小さな機械入力で大きな電力
の供給ができることになる。また、本発明によれば、電
機子巻線を切る磁束密度の極大部分が拡がり、かつ平坦
化されているので、台形波形に近い発電電流となり、直
流への変換効率が高くなる。
As described above, according to the vehicle generator of the present invention, the armature having n (n is an integer) armature pole and the permanent magnets magnetized in the circumferential direction are provided. -1 is used, and a field in which the permanent magnets are annularly arranged so that the magnetization of each of the permanent magnets is inclined with respect to the axis of the rotational movement, is arranged in the rotating portion of the vehicle, and Since the magnets make a relative rotational movement, there is little mechanical energy loss and electrical energy loss, and a large amount of electric power can be supplied with a small mechanical input. Further, according to the present invention, the maximum part of the magnetic flux density that cuts the armature winding is widened and flattened, so that the generated current is close to a trapezoidal waveform, and the conversion efficiency to direct current is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例で使用する発電機の全体構成断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the entire configuration of a generator used in the same example.

【図3】同実施例の磁極ポールと磁極対の位置関係を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a magnetic pole and a magnetic pole pair of the embodiment.

【図4】同実施例で使用する電機子コアの正面図であ
る。
FIG. 4 is a front view of an armature core used in the embodiment.

【図5】同実施例で使用するポール数が9個の電機子巻
線の具体例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of an armature winding with nine poles used in the same embodiment.

【図6】同実施例で使用する界磁を構成する永久磁石の
正面図である。
FIG. 6 is a front view of a permanent magnet forming a field magnet used in the embodiment.

【図7】同実施例で使用するマグネットの着磁状態を示
す一部の展開図である。
FIG. 7 is a partial development view showing a magnetized state of a magnet used in the example.

【図8】同実施例で使用する発電機の実験測定回路を示
す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an experimental measurement circuit of the generator used in the example.

【図9】同実験機の測定結果を従来発電機の測定結果と
ともに示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing measurement results of the experimental machine together with measurement results of a conventional generator.

【図10】同発電機の無負荷特性を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a no-load characteristic of the generator.

【図11】同発電機における各回転速度に対する出力曲
線を示す特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing an output curve for each rotation speed in the generator.

【図12】同発電機における最大効率と各回転速度の関
係を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between maximum efficiency and each rotation speed in the generator.

【図13】同発電機における最大効率と各回転速度の関
係を示す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between maximum efficiency and each rotation speed in the same generator.

【図14】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両用発電機 3 車輪部 5 サスペンションアーム 7 シャフト 7’ シャフト 11 ハブ 17 タイヤホイール 25 ベース 25’ベース 27 電機子 27’電機子 29 ロータ 29’ロータ 37 コア基体 41 巻線 45 永久磁石 45’永久磁石 1 Vehicle Generator 3 Wheel Part 5 Suspension Arm 7 Shaft 7'Shaft 11 Hub 17 Tire Wheel 25 Base 25 'Base 27 Armature 27' Armature 29 Rotor 29 'Rotor 37 Core Base 41 Winding 45 Permanent Magnet 45' Permanent magnet

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n個の(nは整数)の電機子ポールにそ
れぞれ巻線を施した電機子と、前記電機子の各電機子ポ
ールの外周に設けられ、相隣合うN極とS極の磁極対を
回転運動の方向に所定のピッチでかつn−1個設けると
ともに、前記各N極とS極の磁極対を回転運動の軸に対
して傾斜させてなる円環状の永久磁石で形成した界磁と
を車両の回転部分に配置し、かつ電機子と界磁とが相対
的に回転運動をする構成としたことを特徴とする車両用
発電機。
1. An armature in which n (n is an integer) windings are respectively wound, and N and S poles adjacent to each other provided on the outer circumference of each armature pole of the armature. No. 1 magnetic pole pairs are provided at a predetermined pitch in the direction of rotational movement, and n-1 magnetic pole pairs are formed by annular permanent magnets inclined with respect to the axis of rotational movement. And a field magnet arranged in a rotating portion of the vehicle, and the armature and the field magnet relatively rotate.
【請求項2】 前記車両の回転部分は、車両の車輪部で
あることをことを特徴とする請求項1記載の車両用発電
機。
2. The generator for a vehicle according to claim 1, wherein the rotating portion of the vehicle is a wheel portion of the vehicle.
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