JPH0715929A - 車両用発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、車両に搭載して好適とされるよう
に体格を小型化して構成できるようにした、特に産業用
車両等において効果的に使用されるブラシレスの車両用
発電機を提供することを目的とする。 【構成】回転軸12の周囲に設定される界磁巻線14部を取
り囲むように設定される磁極23を、冷間加工により強磁
性体にされたオーステナイト系ステンレス鋼による円筒
体によって構成し、レーザによる熱処理によって非磁性
化した非磁性帯部24a 、24b 、…によって各極が区画形
成されるようにして、軸方向に並んで区画された２組の
磁極が単一部品により構成されるようにしている。そし
て、従来において使用されていた非磁性体によるリング
が廃止されるようにして、界磁巻線部のスペースが充分
に確保されるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にメンテナンスフ
リーで使用されることが望まれるような車両用発電機に
係るものであり、特に複数極に対応した界磁巻線を保有
するようなブラシレスによって構成される車両用発電機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業現場の近くにサービスステーション
がなく、また環境の悪い場所で稼働される特に産業用の
車両にあっては、メンテナンスフリーの発電機を用いる
ことが要求されるもので、この様な要求に対応するもの
として、図３の（Ａ）で示すようなブラシレスの発電機
が使用される。

【０００３】このブラシレス発電機は、ハウジング11に
回転自在に保持される回転軸12を備えるもので、この回
転軸12を取り囲むハウジング11の内側には、電機子巻線
13が固定的に配置されている。また、この電機子巻線13
の内側で且つ回転軸12を取り囲む位置に、界磁巻線14が
固定的に設定されるもので、電機子巻線13と界磁巻線14
との間に位置して、回転軸12と一体的に回転されるよう
に第１の磁極15が配置されている。

【０００４】この第１の磁極15に軸線方向に並ぶように
して第２の磁極16が配置されるもので、この第１および
第２の磁極15および16は、図３の（Ｂ）に示すようにそ
れぞれ軸線方向に突出する複数の極を有し、この極が交
互に配置されるように組み合わせ設定されている。そし
て、この第１の磁極15と第２の磁極16とが、回転軸12と
一体的に回転されるように、その相互が非磁性体による
リング17によって結合されている。ここで、一体的にさ
れた第１および第２の磁極15および16と、電機子巻線13
および界磁巻線14それぞれとの間には、エアギャップ18
および19が形成されるようにしている。

【０００５】すなわち、この様に構成されるブラシレス
の発電機にあっては、２箇所のエアギャップ18および19
と共に、第１および第２の磁極15および16を一体的に結
合するための非磁性体によるリング17が必要とされるも
のであるため、界磁巻線16の全体の外径が制限を受ける
ようになり、結果として磁極全体の体積が増大してこの
発電機の体格が大きくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、限られた容積のエンジンル
ーム内に容易に収納して搭載できるように体格の小型化
が可能とされるようにするものであり、特に非磁性体に
よるリングが省略されて界磁巻線のスペースが増大する
ことができる車両用発電機を提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用発
電機は、ハウジングの軸線部分に回転自在に保持された
回転軸の周囲を取り囲むように電機子巻線を固定的に設
定し、この電機子巻線の内側の同軸的位置に界磁巻線が
固定的に設定されるもので、これら電機子巻線と界磁巻
線との間に位置して、冷間加工を加えることによって強
磁性体化された例えばオーステナイト系ステンレス鋼に
よる円筒体を配置する。この円筒体と前記両巻線それぞ
れとの間にはエアギャップが設定されるもので、前記円
筒体は複数の極を区分する線に沿って、局部的な加熱に
よる非磁性体化帯部が形成されるようにした磁極を構成
するようにしている。

【０００８】

【作用】この様に構成される車両用発電機にあっては、
ブラシレスの構造であって界磁巻線と電機子巻線との間
に回転軸と共に回転される磁極が介在される構造であり
ながら、１つの円筒体を非磁性体化帯部によって区分さ
れて、軸線方向に並ぶようにして第１および第２の磁極
が一体的に構成されるようになる。したがって、従来の
非磁性体によるリングを用いることなくブラシレス発電
機が構成されるようになって、界磁巻線に与えられる容
積が増大すると共に、小型化して構成することが容易と
されるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１の（Ａ）は図３で示したようなブラシレ
スの発電機の特に回転軸12および界磁巻線14部分に対応
する磁気回路の要部を取り出して示したもので、ハウジ
ングおよび電機子巻線部分は、この図では省略したが図
３で示したと同様に構成される。

【００１０】すなわち、回転軸12を取り囲むようにして
磁気回路を構成する第１のヨーク20が設定され、この第
１のヨーク20の外周を取り囲む位置に、界磁巻線14のボ
ビンを兼ねるようになる第２のヨーク21が配置される。
この第２のヨーク21は、図３の（Ａ）に詳細に示される
ようにハウジング11に対して捩子22によって取り付け固
定され、界磁巻線14が固定的に設定されるようにしてい
る。そして、この界磁巻線14の外周を取り囲む位置に、
同図の（Ｂ）および（Ｃ）にそれぞれ示すように円筒体
による磁極23が設定されるもので、この磁極23はオース
テナイト系ステンレス鋼によって構成される。

【００１１】ここで、このオーステナイト系ステンレス
鋼による磁極23は、冷間加工によって円筒状に製造され
る。オーステナイト系ステンレス鋼は、一般に冷間加工
を加えることによって非磁性体から強磁性体に変態する
こと（加工誘起マルテンサイトと呼ばれる）が知られて
いるもので、この強磁性体部を高温に加熱することによ
ってオーステナイト系の組織に戻って非磁性体となるこ
とも知られている。

【００１２】この強磁性体の状態の円筒状の磁極24に
は、その両端面部の縁部分にそれぞれ複数の切り込み
を、前記両端面で位置をずらして形成してそれぞれ極数
と同数の極を形成するようになっているもので、両端面
の切り込み部を順次結ぶ線に沿ってそれぞれ非磁性帯部
24a 、24b 、…が形成されるようにする。

【００１３】すなわち、この非磁性帯部24a 、24b 、…
によって軸線に沿って並ぶ第１の磁極231 および第２の
磁極232 が一体的な状態で区分形成されるもので、非磁
性帯部24a 、24b 、…は例えばレーザ加工等の局所的な
熱処理を施すことによって、非磁性に組織変態させるこ
とで形成される。ここで、非磁性帯部24a 、24b 、…の
幅Ｌは、極間ピッチｔの１／７〜１／５とする。

【００１４】この様に構成される発電機においては、冷
間加工されたオーステナイト系ステンレス鋼によって円
筒状に構成された磁極23に対して、磁極間位置に対応し
て部分的な熱処理を行うことにより非磁性体化すること
によって、単一部品によって第１および第２の磁極231
および232 が構成されるようになる。したがって、非磁
性体によるリング等を用いることなくブラシレス構造の
磁極が構成されるもので、その磁気回路部の構成を容易
に小型化できる。

【００１５】すなわち、従来の磁性体リングを省略する
ことによって、界磁巻線14の半径方向のスペースが増大
されるものであり、その結果界磁巻線14の軸方向の寸法
を約２５％縮小することが可能となる。また、２つの異
なる磁極が局所的な熱処理によって磁気的に絶縁して形
成されるものであるため、非磁性体リング等を使用して
一体化する作業が必要としないようになって、加工工数
の低減にも効果が発揮される。

【００１６】図２の（Ａ）は他の実施例を示すもので、
この実施例においては回転軸12の方向に沿って、通電方
向が異なる２組の界磁巻線141 および142 が設定され、
磁気回路が２つ保有されている。この実施例に係る発電
機にあっては、通電方向の相違する２組の界磁巻線141
および142 を有するもので、この界磁巻線141 および14
2 のボビンを兼ねるようにして第２のヨーク21が構成さ
れている。そして、この第２のヨーク21の外周を取り巻
くようにして円筒状の冷間加工されたオーステナイト系
ステンレス鋼による磁極25が設定される。そして、この
磁極25は非磁性帯部24a 、24b 、…によって複数の極に
区分されている。

【００１７】同図の（Ｂ）はこの電動機を側面から見た
図であり、また（Ｃ）図は円筒状の磁極25を展開した状
態で示すもので、この電動機は界磁巻線141 および142
によって２つの磁気回路を保有している。したがって、
電機子鉄心に至る総磁束を従来例と同じとした場合に、
各磁気回路における磁束量は１／２となる。したがっ
て、（Ａ）図に示した磁極25の外周筒部分ａ、さらに第
１のヨーク20のｂ部の断面積を、従来に比較して１／２
とすることが可能とされる。

【００１８】その結果、前記第１の実施例と同様に界磁
巻線部の半径方向のスペースが増大されるようになると
共に、界磁巻線の軸方向の寸法を縮小して全体の体格が
効果的に小さくできる。そして、さらにヨーク部の断面
積を少なくすることができることによって回転子の慣性
モーメントが低減されるようになり、応答性の良好な回
転機とすることができるようになる。

【００１９】なお、これまでの実施例においては磁極材
料としてオーステナイト系ステンレス鋼を用いていた
が、同等の特性を有する高マンガン鋼（Ｆe −Ｍn 系合
金）等によって構成するようにしてもよく、また非磁性
化する熱処理はレーザ加工に限らず、高周波熱処理等の
他の局所的な熱処理手段も適宜採用できる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る発電機によ
れば、限られた容積のエンジンルーム内に容易に収納し
て搭載でき、体格の小型化が可能となり、特に非磁性体
によるリングが省略されて界磁巻線のスペースが増大す
ることができるように構成できるもので、車両に搭載し
て好適なブラシレスの発電機とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例に係る発電機の磁
気回路の主要部を説明する断面構成図、（Ｂ）はこの磁
気回路を構成する磁極を取り出して示す図、（Ｃ）は同
じく磁極を展開して示す図。

【図２】（Ａ）はこの発明の他の実施例に係る発電機の
磁気回路の主要部を説明する断面構成図、（Ｂ）はその
側面図、（Ｃ）は磁極を展開して示す図。

【図３】（Ａ）は従来のブラシレス発電機の断面構成
図、（Ｂ）はその磁極部の一部を取り出して示す図。

【符号の説明】

11…ハウジング、12…回転軸、13…電機子巻線、14、14
1 、142 …界磁巻線、20…第１のヨーク、21…第２のヨ
ーク、23、25…磁極、24a 、24b 、…非磁性帯部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの軸線部分に回転自在に保持
   された回転軸と、 前記ハウジングの内側に位置して前記回転軸の周囲を取
   り囲むように固定的に設定された電機子巻線と、 この電機子巻線の内側の同軸的位置に固定的に設定され
   た界磁巻線と、 前記電機子巻線と界磁巻線との間に位置して、前記両巻
   線との間にそれぞれエアギャップを介して設定された特
   別加工を加えることによって強磁性体化される材料によ
   って構成した円筒体とを具備し、 この円筒体は、局部的な加熱によって形成された非磁性
   体化帯部によって複数の極が区分形成される磁極を構成
   するようにしたことを特徴とする車両用発電機。
2. 【請求項２】 前記円筒体は、オーステナイト系ステン
   レス鋼を冷間加工した強磁性体によって構成されるよう
   にした請求項１記載の車両用発電機。