JPH0715332Y2 - 車両用発電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は軸方向に複数の界磁部材からなる回転子を有
する車両用の発電機に関する。

〈従来の技術〉 軸方向に複数の界磁部材を有する車両用の発電機は例え
ば実公昭62-41577号公報等により知られており、上記考
案に係る発電機は異なる巻数の電機子コイルを直列に接
続して界磁部材に臨ませることにより異なる出力電圧を
得ている。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した従来の発電機においては、軸方
向に複数の界磁部材を設けた結果、回転子の軸長が延長
される。そこで、固定子も上記延長された回転子に対応
して長尺となり、この固定子に設ける鉄芯も長尺となる
ので固定子の重量が増加する。従って、この従来の発電
機は小型軽量を最良とする車両用の発電機としては不適
当である。また、従来の発電機においては、上記長尺な
鉄芯に電機子コイルが連続的に巻装されているので、電
機子コイルの間に空気が流通せず、電機子コイルの冷却
が充分に行われないなどの欠点がある。

更に、従来の異なる出力電圧を得る発電機においては、
異なる巻数の電機子コイルが直列に接続され、低圧側の
一端がシャーシに接地されている。このため、万一、負
荷側に人体が触れるなどしてアース電流が流れた場合
に、このアース電流はコンデンサ分（低圧側はバッテリ
ー）を経由せずに流れ、アース電流は高周波成分を含む
ことになる。また、エンジン回転数の変化に応じて発電
機の回転数も変動し、発電機が出力する出力電流の周波
数も変動する。しかも、高圧側及び低圧側の両方に負荷
が加わると出力電流が互いに影響し合って出力波形が歪
む。そこで、安全のために漏電遮断器を回路に挿入して
も、高周波成分や波形の歪のために感度が低下して漏電
遮断器が有効に作用しないので危険である。

〈課題を解決するための手段〉 本考案は上記に鑑み提案されたもので、相反する磁極性
を有する複数の磁極片を周方向に適宜間隔で交互に配設
した回転子と、該回転子の周囲に微小空隙をもって臨む
固定子とを有する車両用発電機において、相反する磁極
性を有する複数の磁極片を周方向に適宜間隔で交互に配
設して形成した界磁部材を軸方向に背合せ状に並設して
回転子を構成し、上記各界磁部材に対応する一対のステ
ータコアを接続リングにより軸方向に接続し、且つ電機
子コイルを当該２つのステータコアに跨って巻装して固
定子を構成し、上記一対のステータコアを微小空隙をも
って上記回転子の各界磁部材に臨ませると共に、固定子
を構成するステータコアと回転子を構成する界磁部材と
を通る磁力線の極性を、複数個相隣り合う回転子の磁極
片がそれぞれ同極になるように設定し、上記一対のステ
ータコアに跨って巻装した電機子コイルは、並列に巻装
した第１コイルと第２コイルとで構成され、該第１コイ
ル及び第２コイルから異なる電圧出力を得るようにした
ものである。

〈作用〉 界磁コイルに通電することにより、軸方向に並設した界
磁部材の中心を通過する磁力線の向きが、互いに合流す
る方向、又は相反する方向に磁力線が発生し、該磁力線
が上記界磁部材に対応して設けた一対のステータコアに
跨って装着した電機子コイルに鎖交して上記電機子コイ
ルに誘導起電力が生じる。また、各ステータコアの間に
介在させた接続リングにより、両ステータコアを一体状
にすると共に磁束の通過しない部分の鉄芯を廃止するこ
とができる。

〈実施例〉 以下、本考案を図面の実施例について説明する。

第１図は本考案に係る車両用発電機１の一部欠截断面図
である。発電機１のケーシング２内には回転自在に回転
子３を軸支すると共に、該回転子３に微小空隙をもって
臨む固定子４を設ける。

本考案に係る車両用発電機１は車載を考慮して小型軽量
が望ましいので、上記回転子３を軸方向に並設した界磁
部材５で構成した。これは、発電機の径寸法を大きくす
ることなく発電容量を増やすためであり、また径が大き
くなると重量増加が甚だしいし、上限回転数が低下して
しまうためである。そして、同じ界磁部材５を軸方向に
並設すると、部品点数は増加するが部品の種類を増やす
ことなく対処可能である。

上記界磁部材５は、第１磁極性、例えばＮ極の第１磁極
片６′と、この第１磁極性と相反する第２の磁極性、即
ちＳ極の第２磁極片７′を周方向に適宜間隔をもって交
互に配設した第１磁極片群６と第２磁極片群７とで形成
してあり、上記第１磁極片群６と第２磁極片群７とは一
対の磁極片６′、７′の間に互いに入り込んで入れ子形
状の櫛型磁極構造を構成している。また、この界磁部材
５はコア８に巻装した各界磁コイル９に相反する方向に
直流電流を流すことにより上記したような極性に励磁さ
れるが、このようにするために各磁極片６′、７′は軸
方向の外側で一体化されると共に、コア８に機械的、磁
気的に結合されている。

本考案の発電機１においては上記のような構成の界磁部
材５、５を軸方向に２個並設して回転子３を構成する。
即ち、第２図に示すように、上記したような構造の界磁
部材５を、背合せ状に回転軸10に固定するのであるが、
界磁部材５の背合せとなる磁極磁性を互いに同極となる
ように設定し、各界磁部材５の中心を通過する磁力線Ｊ
の方向が互いに合流する方向、又は相反する方向となる
ようにするのである。

このように背合せ状の磁極片６′、７′を同極性に形成
すると、各界磁部材５、５の磁力線Ｊが軸方向に反発し
合うために、一方から他方へ漏洩したり、互いに打ち消
し合ったりする不都合をなくすことができ、界磁部材
５、５を密に結合でき、磁気密度が増加して発電効率が
向上する。

一方、上記回転子３に対応する固定子４は、各界磁部材
５に対応して設けた２個のステータコア11、即ち鉄芯12
からなり、この鉄芯12に形成したスロットに電機子コイ
ル13として第１コイル13aと第２コイル13bが挿入してあ
る。尚、高圧側の第２コイル13bをスロットの内側に、
即ち回転子３から離れた所に位置させると、回転数の変
動に対して出力電圧の変動が少なく電圧制御が容易とな
ると共に、安全性の面でも有利である。

そして、本考案では各ステータコア11の表層部分を互い
に接続リング14で接続して一体構造の固定子４を構成す
る。尚、上記接続リング14は磁性体で構成してもよい
し、被磁性体で構成してもよい。これは磁力線Ｊの性質
上、電機子コイル13、即ち第１コイル13a及び第２コイ
ル13bと鎖交する磁力線Ｊが最短距離を通って対向する
磁極片６′、７′に回帰するため、並設したステータコ
ア11、11間では鉄芯12の影響を受ないからである。この
ような構造の固定子４によれば、鉄芯12の一部を省略す
ることにより、ステータコア11の重量を軽減すると共
に、隣接するステータコア11への磁束の漏洩を防止する
ことができる。また、各ステータコア11の間に空隙が生
じているので、この空隙により第１コイル13a及び第２
コイル13bの冷却が可能になる。

上記第１コイル13a及び第２コイル13bは、第３図に示す
ように三相星形に結線してあり、第１コイル13aと第２
コイル13bは互いに絶縁して並列に巻装してある。ま
た、第１コイル13aは所定の低電圧を発生する巻数に、
第２コイル13bは所定の高電圧を発生する巻数に夫々設
定してある。尚、第３図では界磁コイル９や平滑回路等
は省略してある。

そして、第１コイル13aで発生した低圧の誘導電力は低
圧整流回路15で整流され、バッテリー16を充電するなど
車両の運行に利用される。一方、第２コイル13bで発生
した高圧の誘導電力は高圧整流回路17で整流された後、
インバータ装置18内のインバータ回路19で商用電源と同
等のAC100Vに変換されて一般電気機器の電源として利用
される。尚、各コイル13a、13bをΔ結線とすることもで
きるが、第１コイル13aと第２コイル13bは並列とするこ
とが好ましい。これは、第１コイル13aと第２コイル13b
を直列に接続した場合に、インバータ出力の一方が接地
されるために漏電し易くなり、仮に漏電防止手段を講じ
てもアース電流が高周波電流となるために充分な効果が
得られないので、安全性を考慮した結果である。即ち、
本考案のように、第１コイル13aと第２コイル13bを絶縁
して並列とした場合は、負荷側に漏電遮断器設置の為、
２線の内の１線をアースにとり、万一人体に触れるなど
してアース電流が流れても、このアース電流は発電機１
の回転数に無関係に商用電源と同等の50Hz又は60Hzの矩
形波であるので、回路に挿入した漏電遮断器が感度低下
なく有効に作用して安全である。また、発電機１側で絶
縁被覆が破損して安全アース等しても、インバータ回路
19内の保護回路等を動作させれば、スイッチングトラン
ジスタがオフされて出力側に電力を供給しないので安全
であるし、スイッチングトランジスタがオフすればアー
ス電流が流れないので第２コイル13bが焼損する虞れも
ない。一方、第１コイル13aと第２コイル13bを直列に接
続した場合には、低圧整流回路15及びバッテリー16を介
してアース電流が流れ、整流ダイオードやコイルを焼損
する恐れがあり、車両の運行が不能になる事態に陥る。

上記のような構成の発電機１において、車両のエンジン
の回転力を図示していないベルト等の動力伝達手段によ
り回転軸10の一端に設けたプーリ20に伝達して回転子３
を回転させると共に、ブラシ21、スリップリング22を介
して界磁コイル９に電流を流すと、各磁極片６′、７′
が磁化されて磁力線Ｊが発生し、この磁力線Ｊと鎖交す
る第１コイル13a及び第２コイル13bに夫々誘導起電力が
生じるので、これらの誘導起電力を第１コイル13aによ
る低圧側はリード線23、整流器24、出力端子25からケー
シング２の外部に取り出してバッテリー16を充電し、第
２コイル13bによる高圧側はリード線群26を介してケー
シング２の外部に取り出し、高圧整流回路17で整流後、
インバータ回路19により交流電力に変換して利用する。
このようにすれば、車両のエンジン出力を利用して異な
る２種類の出力電力を得ることができる。

以上本考案を図面の実施例について説明したが、本考案
は上記した実施例に限定されるものではなく、実用新案
登録請求の範囲に記載の構成を変更しない限り適宜に実
施できる。

〈考案の効果〉 以上要するに本考案は、相反する磁極性を有する複数の
磁極片を周方向に適宜間隔で交互に配設した回転子と、
該回転子の周囲に微小空隙をもって臨む固定子とを有す
る車両用発電機において、相反する磁極性を有する複数
の磁極片を周方向に適宜間隔で交互に配設して形成した
界磁部材を軸方向に背合せ状に並設して回転子を構成
し、上記各界磁部材に対応する一対のステータコアを接
続リングにより軸方向に接続し、且つ電機子コイルを当
該２つのステータコアに跨って巻装して固定子を構成
し、上記一対のステータコアを微小空隙をもって上記回
転子の各界磁部材に臨ませると共に、固定子を構成する
ステータコアと回転子を構成する界磁部材とを通る磁力
線の極性を、複数個相隣り合う回転子の磁極片がそれぞ
れ同極になるように設定し、上記一対のステータコアに
跨って巻装した電機子コイルは、並列に巻装した第１コ
イルと第２コイルとで構成され、該第１コイル及び第２
コイルから異なる電圧出力を得るようにしたので、発電
機の重量の低減が可能になり、車両用の発電機として好
適な軽量な発電機の提供が可能になる。また、固定子を
分割した一対のステータコアで構成し、磁束の通らない
部分の鉄芯を省略可能であるので、電機子コイルが直接
外気に触れることができ、当該電機子コイルの放熱が可
能になって電機子コイルに熱が籠らず、結局、発電機の
温度上昇を押えることができる。更に、本考案は、各コ
イルを並列に設けているので、万一、漏電が発生した場
合の保護対策やコイルの焼損等に対して充分に対処する
ことができ、車両が運行不能に陥ることがない。従っ
て、本考案は車両用発電機として安全性が高く、かつ実
用的価値が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は一部を欠截した
断面図、第２図は回転子の斜視図、第３図は車両用発電
システムの概略回路説明図である。 １……発電機、３……回転子、４……固定子、５……界
磁部材、11……ステータコア、13……電機子コイル、14
……接続リング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】相反する磁極性を有する複数の磁極片を周
   方向に適宜間隔で交互に配設した回転子と、該回転子の
   周囲に微小空隙をもって臨む固定子とを有する車両用発
   電機において、 相反する磁極性を有する複数の磁極片を周方向に適宜間
   隔で交互に配設して形成した界磁部材を軸方向に背合せ
   状に並設して回転子を構成し、 上記各界磁部材に対応する一対のステータコアを接続リ
   ングにより軸方向に接続し、且つ電機子コイルを当該２
   つのステータコアに跨って巻装して固定子を構成し、 上記一対のステータコアを微小空隙をもって上記回転子
   の各界磁部材に臨ませると共に、固定子を構成するステ
   ータコアと回転子を構成する界磁部材とを通る磁力線の
   極性を、複数個相隣り合う回転子の磁極片がそれぞれ同
   極になるように設定し、 上記一対のステータコアに跨って巻装した電機子コイル
   は、並列に巻装した第１コイルと第２コイルとで構成さ
   れ、該第１コイル及び第２コイルから異なる電圧出力を
   得るようにしたことを特徴とする車両用発電機。