JPH0622481A - 界磁回転型回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】体格、重量当たりの出力比が向上した界磁回転
型回転電機を提供する。 【構成】界磁鉄心６は、駆動軸３に嵌着される円筒状の
筒部６１と、筒部６１の両端から放射方向に延在する柱
部６２と、両柱部６２先端から軸方向へ延在する複数の
爪部６３とを有しているので、片持ち梁形状の爪部６３
の先端部は遠心力により変位して電機子鉄心に接近す
る。爪部６３のこの遠心変位は片持ち梁形状の柱部６２
の先端部を軸方向に変位する。本発明の特徴をなす柱部
６２の外端面に遠心方向へ延設されたリブ６５は、柱部
６５の先端部の上記軸方向への変位に対する剛性を増大
させ、その結果として爪部６３の先端部の遠心方向への
変位が抑制され、回転による爪部６３と電機子鉄心の内
周面との間のギャップ縮小が規制され、出力増大を可能
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、界磁回転型回転電機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用交流発電機としては、一般に、駆
動軸に一体回転可能に嵌装される界磁鉄心に界磁コイル
を巻装した同期発電機（以下、オルタネ−タともいう）
が多用されている。この種の界磁回転型回転電機では、
図４の静止時及び図５の回転時を比較すればわかるよう
に、回転により界磁鉄心６ａの爪部６３ａの先端部６３
ｂが遠心力により遠心方向に変位し、そのために、界磁
鉄心６ａと電機子鉄心４ａとの間のギャップｄを予め大
きく設定する必要があった。

【０００３】本出願人の出願に係る実開昭５８−４９５
７９号公報は、上記問題点を改善するために、界磁鉄心
の柱部及び爪部の各基端部の内端面にリブを設けて柱部
及び爪部の剛性を向上することを提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年における車両のエ
ンジンル−ムの狭小化及び車両電気負荷の増大のため
に、車両用交流発電機に対して体格、重量一定のままで
出力を増加することが要求されており、あるいは、出力
一定のままで体格、重量を削減することが要求されてい
る。

【０００５】本発明者は、この種の界磁回転型回転電機
では上記ギャップｄの縮小により発電電力、発電効率を
顕著に改善できるので、界磁鉄心の柱部又は爪部の剛性
を強化して爪部の遠心変位を抑止できれば、体格、重量
当たりの出力を増加できることに気がついた。しかしな
がら単なる界磁鉄心の断面積を増加しただけでは、体
格、重量の増加が上記した爪部の遠心変位の抑止による
出力増加を相殺することが判明した。

【０００６】したがって本発明は、体格、重量当たりの
出力比が向上した界磁回転型回転電機を提供することを
その目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジング
と、該ハウジングに回転自在に嵌挿される駆動軸と、前
記ハウジング内に配置される筒状の電機子鉄心と、該電
機子鉄心に巻装される電機子コイルと、前記駆動軸に一
体回転可能に嵌装されるとともに前記電機子鉄心に所定
空隙を介して対向する界磁鉄心と、前記界磁鉄心に配設
される界磁束発生源とを備え、前記界磁鉄心は、前記駆
動軸に嵌着される筒部と、該筒部の両端から放射方向に
延在する柱部と、前記両柱部先端から軸方向へ延在する
複数の爪部とを有する界磁回転型回転電機において、前
記柱部の外端面に遠心方向へ延設されたリブを備えるこ
とを特徴としている。

【０００８】界磁束発生源として界磁コイルや永久磁石
を採用することができる。

【０００９】

【作用】界磁鉄心は、駆動軸に嵌着される円筒状の筒部
と、筒部の両端から放射方向に延在する柱部と、両柱部
先端から軸方向へ延在する複数の爪部とを有しているの
で、片持ち梁形状の爪部の先端部は遠心力により変位し
て電機子鉄心に接近する。爪部のこの遠心変位は片持ち
梁形状の柱部の先端部を軸方向に変位する。

【００１０】本発明の特徴をなす柱部の外端面に遠心方
向へ延設されたリブは、柱部の先端部の上記軸方向への
変位に対する剛性を増大させ、その結果として爪部の先
端部の遠心方向への変位が低減され、回転による爪部と
電機子鉄心の内周面との間のギャップ縮小が低減され
る。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、界磁鉄心
の柱部の外端面に遠心方向へリブが延設されているの
で、爪部の先端部の遠心方向への変位が低減され、回転
による爪部と電機子鉄心の内周面との間のギャップ縮小
が低減される。したがって、予め上記ギャップを縮小し
て設計することができ、中低速回転時におけるギャップ
縮小により出力増加を実現できる。

【００１２】また、柱部断面はこのリブにより異形断面
となり、単に柱部の軸方向寸法を増大するのに比べて柱
部重量当たりの剛性は増大する。更に、柱部の外端面に
遠心方向へ延設されたリブは、回転時に遠心ファンとし
ての機能を果たして柱部の外端面に沿って遠心冷却風を
生起するので、界磁鉄心の冷却効果が向上するという付
随効果を奏する。

【００１３】

【実施例】本発明の界磁回転型回転電機の一実施例を図
１に示す。この発電機は、車両のエンジンル−ム内での
車両用エンジン（図示せず）前面に配装された三相交流
発電機いわゆるオルタネ−タであって、フロントハウジ
ング１とこのフロントハウジング１の後端開口に接合さ
れて内部空間Ｓを閉成するリヤハウジング２とからなる
ハウジングを有し、フロントハウジング１及びリヤハウ
ジング２には軸受３０により駆動軸３が回転自在に支承
されている。

【００１４】リヤハウジング２の周壁内面には円筒状の
電機子鉄心４が嵌入、固定されており、電機子鉄心４に
は電機子コイル５が巻装されている。駆動軸３には２個
の界磁鉄心６、６が一体回転可能に嵌装されており、両
界磁鉄心６の間には界磁コイル（本発明でいう界磁束発
生源）７が嵌装されている。両界磁鉄心６は、それぞ
れ、電機子鉄心４の内部に位置して駆動軸３の中央部に
嵌着される円筒状の筒部６１と、筒部６１の両端からそ
れぞれ放射方向に延在する柱部６２と、両柱部６２の先
端部から相手側の柱部６２に向けて軸方向に延び磁極を
構成する各同数の爪部６３とからなり、軸方向左側の筒
部６１の右端面と軸方向右側の筒部６１の左端面とは接
合されている。

【００１５】各爪部６３は、両柱部６２から周方向へ所
定間隔を隔てて交互に位置し、かつ、それぞれ軸方向へ
次第に先細形状となっている。界磁コイル７は筒部６１
に巻装され、爪部６３は界磁コイル７を囲包している。
駆動軸３のフロントハウジング１外の前端部には車両用
エンジン（図示せず）により駆動されるプ−リ３１が嵌
装されており、界磁鉄心６の両柱部６２には冷却ファン
８が固定されている。

【００１６】リヤハウジング２の後端面を囲包して樹脂
カバ−９がリヤハウジング２に固定され、リヤカバ−９
の内には界磁コイル７に界磁電流を給電するブラシ９１
が設けられ、駆動軸３にはこのブラシ９１に接触してス
リップリング９２が嵌装されている。また、リヤカバ−
９内には、界磁電流制御により出力を調整する電圧調整
器９３及び電機子コイル５からの出力電圧を三相全波整
流する整流器９４が配設されている。

【００１７】このオルタネ−タでは、従来と同様に、駆
動軸３の回転と界磁コイル７への界磁電流の通電により
電機子コイル５に三相交流電圧が生じ、それを整流装置
９４により整流するとともに、電圧調整器９３により界
磁電流を制御して発電電圧を調節している。以下、この
実施例の特徴を図２及び図３を用いて詳述する。

【００１８】図２は静止時の界磁鉄心６及び図中、右側
の冷却ファン８の軸方向断面を示し、図３は静止時の界
磁鉄心６の冷却ファン８を取り付ける前の正面図を示
す。両界磁鉄心６の柱部６２の外端面には遠心方向へリ
ブ６５が延設されている。リブ６５は各柱部６５毎に１
本づつ、界磁鉄心６の切削時に一体切削して形成されて
いる。もちろん、一体鋳造にて形成することもでき、複
数本形成することもできる。リブ６５の高さ（軸方向寸
法）は６ｍｍ、周方向幅は５ｍｍとされ、筒部６１の駆
動軸３近傍から柱部６２の先端部まで形成されている。
リブ６５の断面は略半円形状とされている。

【００１９】更に、左側の柱部６２の外端面には図１に
示すように冷却ファン８がスポット溶接にて固定されて
おり、右側の柱部６２の外端面には図２に示すように整
流板８０及び冷却ファン８がスポット溶接にて固定され
ている。右側の柱部６２に溶接された整流板８０及び冷
却ファン８について図２を参照して更に説明する。整流
板８０は厚さ約０．４ｍｍの金属ディスクであり、打ち
出しにより、リブ６５が丁度嵌合する半円筒状の打ち出
し部（図示せず）を放射状に有している。なお、この整
流板８０は左側の冷却ファン８から軸方向に送風される
冷却風Ｗを遠心方向に屈折させる整流機能を有してい
る。

【００２０】また、整流板８０の上に重ねて溶接される
冷却ファン８は、整流板８０とほぼ同形のディスク８１
と、このディスク８１の外周部を切り出して形成された
ファン８２とを有する。更にディスク８１には、整流板
８０の上記打ち出し部が丁度嵌合する半円筒状の打ち出
し部８３を放射状に有している。なお、ファン８２の切
り出し位置は、隣接する打ち出し部８３の間とされる。

【００２１】この結果、リブ６５に整流板８０の打ち出
し部及び冷却ファン８の打ち出し部８３を嵌合させるの
で、リブ６５は整流板８０及び冷却ファン８の回り止め
機能も果たし、そのために柱部６２と整流板８０及び冷
却ファン８とのスポット溶接個数は最小とすることがで
き、場合によっては含浸樹脂による接着だけでもよい。
更に、リブ６５に嵌合する上記打ち出し部８３は放射方
向に延設されるので、遠心ファン機能を有し、界磁鉄心
などの冷却向上に有効である。もちろん、これは打ち出
し部の断面形状は半円筒状以外の形状でもよい。

【００２２】一方、図１中、左側の冷却ファン８（図２
では図示省略）は整流板８０を持たないので、その打ち
出し部は右側の冷却ファン８の打ち出し部８３よりも多
少小型となるが作用効果自体は同じである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の界磁回転型回転電機の一実施例を示す
断面図、

【図２】図１の界磁鉄心の断面図、

【図３】図１の界磁鉄心の正面図、

【図４】従来の界磁鉄心（停止時）の模式断面図、

【図５】従来の界磁鉄心（高速回転時）の模式断面図、

【符号の説明】

１、２はハウジング、３は駆動軸、４は電機子鉄心、５
は電機子コイル、６は界磁鉄心、７は界磁コイル（界磁
束発生源）、６１は筒部、６２は柱部、６３は爪部、６
５はリブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、該ハウジングに回転自在に
   嵌挿される駆動軸と、前記ハウジング内に配置される筒
   状の電機子鉄心と、該電機子鉄心に巻装される電機子コ
   イルと、前記駆動軸に一体回転可能に嵌装されるととも
   に前記電機子鉄心に所定空隙を介して対向する界磁鉄心
   と、前記界磁鉄心に配設される界磁束発生源とを備え、
   前記界磁鉄心は、前記駆動軸に嵌着される筒部と、該筒
   部の両端から放射方向に延在する柱部と、前記両柱部先
   端から軸方向へ延在する複数の爪部とを有する界磁回転
   型回転電機において、 前記柱部の外端面に遠心方向へ延設されたリブを備える
   ことを特徴とする界磁回転型回転電機。