JPH0817559B2 - 車両用交流発電機の回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両用交流発電機の回転子に関し、特に回転
子のポールコア部の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、車両用交流発電機の回転子としては、冷却効果
をよくするものとして特開昭58-79455号公報に記載のよ
うな軸方向に突出する複数個の爪形のポールコア部が外
周部に形成された一対のロータコアを、ヨークに固定さ
れた励磁コイルが前記一対のロータコアにより挟持され
るようにシャフトに嵌着して構成し、前記一対のロータ
コアのポールコア部が対向して噛み合うように配置し、
ポールコア部の側面に沿って冷却風路を形成したものが
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、近年、オルタネータは、小型軽量・高出力
化を達成する為、プーリ比を上げて高速化が行われてき
たが、これに伴いランデル型ポールコアが高速で回転す
ることに起因した騒音が問題となってきた。そして、騒
音の原因はポールコアの爪先端部が径方向にゆれる振動
モードによる爪の共振音及び、ポールコアが回転した時
に、ポールコア側面のファン作用により、遠心風が発生
することにより、脈動をもった圧力変動がステータとポ
ールコア間に発生し、これがステータの内周のティース
部の凹凸部と干渉して生じる風切音が上げられる。

そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたもので、高
速回転域での騒音を低減させるようにした車両用交流発
電機の回転子を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、複数個の爪を
有する一対のランデル形ポールコアが交互に噛み合うよ
うに配置され、前記ポールコアの内周には励磁コイルが
巻装された回転子と、この回転子に径方向に対向させて
配置されたティースを有する固定子とからなる車両用交
流発電機において、 前記回転子のポールコアの隣合う爪間に配置れ、断面
Ｕ字状に形成されるスペーサであって、一方の爪の側面
に接すると共に一端が該側面の外径部に沿う形状に形成
され概ね径方向に延伸する側壁と、他方の爪の側面に接
すると共に一端が外壁面の外径部に沿う形状に形成され
概ね径方向に延伸する側壁と、これら側壁の前記一端同
士を連結すると共に少なくとも前記ティースと対向し、
概ね周方向に延伸する外壁とを有するスペーサと、 隣り合う前記スペーサの前記側壁の他端側を連結する
板状の非磁性体連結部材であって、前記ポールコアの爪
裏面に沿った形状に形成されると共に前記爪裏面の傾斜
角と異なる傾斜角を有し、前記爪裏面と対向する所定部
位において、該爪裏面の内径より大きい外径を有する圧
接部が形成され、この圧接部が前記爪裏面に圧接する非
磁性体連結部材と、 を具備したことを特徴とする車両用交流発電機の回転
子の構成を採用している。

〔作用効果〕

非磁性体連結部材の圧接部が爪裏面に圧接することに
より該非磁性体連結部及び断面Ｕ字状のスペーサが回転
子のポールコアに固定される。前記圧接部はポールコア
爪を押圧するため該爪の径方向の振動を抑制できる。さ
らに爪裏面の傾斜角と連結部材の傾斜角とを異ならせて
いるため、該圧接部の圧接により連結部材がねじれ、こ
のねじれによりポールコア爪の径方向の振動に起因する
爪共振音がダンピングされる。また、断面Ｕ字状のスペ
ーサの外壁は、回転子の外周部を凹凸のない円筒形状と
するため、ポールコアとステータとの間の干渉音を低減
できる。更に、該スペーサは爪間に配置された状態で励
磁コイルとの間にギャップが形成され、励磁コイルの冷
却性を向上できる。

〔実施例〕

第１図において発電機外殻をなす１対のフレーム9,
9′は共に実質的に椀状で、開口部側を直接接合させ
て、複数個の対になったスタッドボルト10、ナット８
（図面では、１対のみ示す）により、相互に固定されて
いる。

上記フレーム９の内周には、ステータ２が上記スタッ
ドボルト10により、圧入固定されている。ステータ２
は、ステータコア２−ａ及びこれに巻かれたステータコ
イル２−ｂから構成されており、上記ステータコア２−
ａは、従来周知の開口型の複数個のティース（磁極歯）
２−ａ′（第２図）を、内周方向に向かって、持ってい
る。

両フレーム9,9′の側面部中央には、発電機内部に向
かって突出する円筒状のベアリングボックス19,19′が
形成され、前記ベアリングボックス19,19′にはそれぞ
れベアリング11,11′が取付けられ、該両ベアリング11,
11′にシャフト４が回転自在に支持されている。

シャフト４には前記ステータの内側に位置する様に、
１対の爪型ポールコア1,1′が機械的に固定されてお
り、前記ポールコア1,1′の内周には従来周知のロータ
コイル５が挟持されている。

前記ポールコア1,1′の両側面にはステータ内径より
も小さい径の遠心型冷却ファン7,7′がシャフトに同心
に、各々ファン7,7′の羽根７−ａ、７−ａ′をポール
コアと反対方向に向け、適宜の手段によりポールコアに
密着し固定されている。

さらにファン７は、ロータコイル５を冷却するよう
に、ポールコア1,1′内に冷却風を押しこむため、羽根
７−ａを回転方向に前傾させた斜流式となっている。

前記１対のエンドフレーム9,9′の両側面には前記フ
ァン7,7′の羽根７−ａ、７−ａ′に適宜なギャップを
持って対向した、ファンのガイド板の役目を果たすシュ
ラウド（覆）９−ａ、９−ａ′が形成されている。

又、両エンドフレーム9,9′の両側面のベアリング11,
11′の近傍にはファン7,7′により冷却風がフレーム内
部に吸収されるように吸入窓９−b,9−ｂ′が形成され
ており、ステータコイル２−ｂの外周に位置する部分に
は冷却を終えた熱風を吐出するための吐出窓９−ｃが形
成されている。なお、第１図では９−ｃのみしか図示し
ないがエンドフレーム９′側にも吐出窓がある。

エンドフレーム9,9′の外側に配置されたプーリ12は
ベアリング11を介して、ナット13によってシャフト４に
結合されている。さらにシャフト４は前記プーリ12を介
し、エンジン（図示されていない）により、回転され
る。

エンドフレーム9,9′により形成された外枠のプーリ
側と反対の外側には、ダイオード（図示されていない）
を備えたダイオードフィン14、ロータコイル５に励磁電
流を供給するブラシ15−ａを内部に保持するブラシホル
ダ５、および出力電圧を調整するICレギュレータ（図は
省略）の各電気機能部分が、リアカバー16と共に、フレ
ーム９′に固定されている。

該リアカバー16は前記ダイオードフィン14、ブラシホ
ルダ15、レギュレータを取り囲む様に形成され、側面に
はレギュレータ冷却穴、ダイオード冷却穴が、適宜設け
られている。

第３図に示すリングスペーサ20は、本発明の前提とな
るリングスペーサを示すもので、リング20−ａとスペー
サ20−ｂとを一体形成したもので、非磁性体の樹脂で形
成されている。そして、第５図に示すように、リング20
−ａはポールコア1,1′の爪１−p,1−ｐ′の裏面１−b,
1−ｂ′にしめしろを持って圧入固定されている。ま
た、スペーサ20−ｂの側面20−ｃは、ポールコア1,1′
の相隣り合う爪１−p,1−ｐ′の対向する爪側面１−a,1
−ａ′間にできる隙間に圧入固定され、隙間を埋めてい
る。そして、リングスペーサ20を挿入した時に、ポール
コア1,1′の爪１−p,1−ｐ′の外周とスペーサ20−ｂの
外周が凹凸のない円筒形状となる。また、スペーサ20−
ｂの軸方向の長さは、ポールコア1,1′に装着された
時、少なくともステータティース２−ａ′に対向する部
分のポールコア1,1′の爪１−p,1−ｐ′外周の凹凸が無
くなる程度である。さらに、リングスペーサ20はロータ
コイル５と非接触であり、ロータコイル５との間に空間
が形成されるようにしてある。

次に、上記の車両用交流発電機の作動について説明す
る。ブラシ15−ａ、スリップリングを介してロータコイ
ル５に電流が供給され、ロータコイル５がプーリ12を介
して回転されることにより、ステータコイル２−ｂに交
流電流が誘起され、そして整流器により整流され、出力
電圧をレギュレータにより制御する発電システムは周知
であるので詳細な説明は省略する。

シャフト５が回転すると、ポールコア1,1′の両側面
の冷却ファン７−a,7−ａ′が回転し、吸入窓９−b,9−
ｂ′を通して外部の冷風が吸入され、ベアリング11、1
1′を冷却し、次にステータコイル２−ｂを冷却し、吐
出窓９−ｃから外部に熱風となり吐出する。また、冷風
の一部はポールコア1,1′の方に押し込まれ、ロータコ
ア５からの熱を受け、続いてステータコイル２−ｂを冷
却して吐出窓９−ｃから熱風となって吐出される。

上記のような冷風がポールコア1,1′の部分を通過す
る際には、近年のように高速化が進められると、ポール
コア爪１−ｐの側面１−ａのファン作用により、遠心風
が発生し、ステータ２とポールコア1,1′の間に脈動を
もった圧力変動を生じて、ステータティース２−ａ′と
スロットによって形成される凹凸によって干渉音が発生
していたが、隣接するポールコア爪側面１−ａの間の空
間にはリングスペーサ20のスペーサ20−ｂが装着されて
いるので、ポールコア爪１−p,1−ｐ′の外周は凹凸の
ない円筒形状となっているため、ポールコア側面１−ａ
のファン効果による遠心風が発生せず、この遠心風とス
テータティース２−ａ′の凹凸との間の干渉音は生じな
い。

スペーサ20−ｂは、ポールコア爪側面１−ａにより固
定されており、径方向にひろがらない構造となっている
為、遠心力により飛散することが防止される。

さらに、ロータ回転時に、ファン７の羽根７−ａによ
って、ポールコア爪１−ｐ、１−ｐ′間を流れる冷却風
に対しては、リングスペーサ20とロータコイル５との間
に空間がある為、従来通り軸方向に通風可能であり、ロ
ータコイル５の冷却が可能である。又、リングスペーサ
20のリング20−ａが、ポールコア爪裏面１−ｂとしめし
ろを持たせて圧入固定されている為、ポールコア1,1′
の爪１−p,1−ｐ′の共振モード（径方向振動）によっ
て、発生する爪共振音のダンピングが可能である。

また、このリング20−ａはスペーサ20−ｂにより、対
向するポールコア爪１−p,1−ｐ′の中央に確実に固定
されるので、リング20−ａが傾いて装着されることな
く、ダンピング効果が損なわれるようなことはない。

第６図ないし第９図に示す本発明の一実施例のリング
スペーサ30は、まず、第７図に示すように、ステンレス
板材を凹凸形状にプレス形成し、円筒状にして、両端30
−e,30−ｆを固定される。そして、スペーサ30−ｂの側
面30−ｃは、ポールコア1,1′の相隣り合う爪１−p,1−
ｐ′の対向する爪側面１−a,1−ａ′に当接すると共
に、スペーサ30−ｂの表面はポールコア1,1′の爪１−
p,1−ｐ間に配置される。

また、第７図において、相隣り合うスペーサ30−ｂは
ハの字状となっている。そして、相隣り合うスペーサ30
−ｂの狭い方向に、爪１−p,1−ｐ′の先端側が挿入さ
れることとなる。

そして、リング30−ａは、スペーサ30−ｂ間に形成さ
れスペーサ30−ｂの軸方向中心よりも、相隣り合うスペ
ーサ30−ｂの狭い方向に、拡がった板状のものである。
また、リング30−ａは、爪１−p,1−ｐ′の傾き以上の
角度θを持って形成されている。

さらに、リング30−ａには、スペーサ30−ｂの軸方向
中心で、かつ周方向に凹部30−ｄが形成され、リングス
ペーサ30が塑性変形しないようにしている。

そして、リングスペーサ30をポールコア1,1′の爪１
−p,1−ｐ′間に挿入する時には、リング30−ａが、爪
１−p,1−ｐ′の裏面１−b,1−ｂ′にしめしろを有する
と共に、リング30−ａが傾きθを有しているため、少な
くとも爪１−p,1−ｐ′の先端部内側に当てて、ねじれ
剛性を持って、圧入固定されている。

リングスペーサ30を挿入した時には、第10図に示す如
く、ポールコア1,1′の爪１−p,1−ｐ′の外周とスペー
サ30−ｂの外周に凹凸のない円筒形状となる。また、ス
ペーサ30−ｂの軸方向の長さは、ポールコア1,1′に装
着された時、少なくともステータティース２−ａ′に対
向する部分のポールコア1,1′の爪１−p,1−ｐ′外周の
凹凸が無くなる程度である。さらに、リングスペーサ30
はロータコイル５と非接触であり、ロータコイル５との
間に空間が形成されるようにしてある。

従って、リング30−ａが、ポールコア爪裏面１−ｂと
しめしろと、ねじれ剛性を持たせて圧入固定されている
為、ポールコア1,1′の爪１−p,1−ｐ′の共振モード
（径方向振動）によって発生する爪共振音のダンピング
が可能である。

また、このリングスペーサ30は、スペーサ30−ｂによ
り、対向するポールコア爪１−p,1−ｐ′の中央に確実
に固定されるので、リングスペーサ30が傾いて装着され
ることなく、ダンピング効果が損なわれるようなことは
ない。

なお、上記実施例においては、ステンレスのリングス
ペーサ30をプレスにより成形したが、冷鍛加工により同
様な形状に形成してもよく、他の非磁性体金属、例え
ば、アルミダイカスト、アルミをプレス成形、冷鍛加工
により、同様な形状に形成してもよい。

さらに、ロータコイル５を冷却するためのフロントフ
ァンを斜流ファンとしたが遠心型のファンであってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一つの実施例としての車両用交流
発電機の全体を示す部分断面図、第２図は固定子と回転
子とポールコアの爪を第１図においてＰ方向にみた平面
図、第３図は回転子のポールコア間に装着される本発明
の前提となるリングスペーサ本体の斜視図、第４図はリ
ングが装着された回転子の要部斜視図、第５図は第４図
における線Ｖ−Ｖに沿った断面図、第６図は本発明の一
実施例を示す斜視図、第７図は第６図におけるリングス
ペーサを円筒形状にする前の状態を示す平面図、第８図
は第７図におけるＱ矢視の正面図、第９図は第７図にお
けるＡ−Ａ線に沿う断面図、第10図は第６図におけるリ
ングスペーサが装着された回転子の要部斜視図である。 1,1′……ポールコア,1−ｂ……裏面,1−p,1−ｐ′……
爪,2……固定子（ステータ）,2−ａ′……ティース,5…
…励磁コイル,20−b,30−ｂ……スペーサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の爪を有する一対のランデル形ポー
   ルコアが交互に噛み合うように配置され、前記ポールコ
   アの内周には励磁コイルが巻装された回転子と、この回
   転子に径方向に対向させて配置されたティースを有する
   固定子とからなる車両用交流発電機において、 前記回転子のポールコアの隣合う爪間に配置され、断面
   Ｕ字状に形成されるスペーサであって、一方の爪の側面
   に接すると共に一端が該側面の外径部に沿う形状に形成
   され概ね径方向に延伸する側壁と、他方の爪の側面に接
   すると共に一端が該側面の外径部に沿う形状に形成され
   概ね径方向に延伸する側壁と、これら側壁の前記一端同
   士を連結すると共に少なくとも前記ティースと対向し、
   概ね周方向に延伸する外壁とを有するスペーサと、 隣り合う前記スペーサの前記側壁の他端側を連結する板
   状の非磁性体連結部材であって、前記ポールコアの爪裏
   面に沿った形状に形成されると共に前記爪裏面の傾斜角
   と異なる傾斜角を有し、前記爪裏面と対向する所定部位
   において、該爪裏面の内径より大きい外径を有する圧接
   部が形成され、この圧接部が前記爪裏面に圧接する非磁
   性体連結部材と、 を具備したことを特徴とする車両用交流発電機の回転
   子。