JPH09131030A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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- JPH09131030A JPH09131030A JP7286057A JP28605795A JPH09131030A JP H09131030 A JPH09131030 A JP H09131030A JP 7286057 A JP7286057 A JP 7286057A JP 28605795 A JP28605795 A JP 28605795A JP H09131030 A JPH09131030 A JP H09131030A
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- shaped magnetic
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- winding
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/02—Details
- H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/02—Details
- H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
- H02K21/042—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
- H02K21/044—Rotor of the claw pole type
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 爪状磁極１０ｂ間に永久磁石１２を配設した
回転子を有し、その回転子の重量当たりの出力を向上さ
せるとともに、所定出力を得るために回転子の素材使用
量が少なくて済む（即ち経済的に優れる）車両用交流発
電機を提供すること。 【解決手段】 回転子は、ランデル型磁極のボス部１０
ａに界磁巻線１１が巻装されて、回転方向に隣合う各爪
状磁極１０ｂ間に永久磁石１２が介在されている。その
永久磁石１２は、フェライト焼結磁石を使用し、回転方
向に隣合う各爪状磁極１０ｂの対向する側面１０ｄ間に
介在されて、対面する爪状磁極１０ｂと同極となるよう
に着磁されている。また、ボス部１０ａの極数当たりの
磁路断面積Ｓａと、固定子鉄心２２の歯部２２ａと対向
する各爪状磁極１０ｂの外周表面積との断面比率が１０
０％となるように設定されている。
回転子を有し、その回転子の重量当たりの出力を向上さ
せるとともに、所定出力を得るために回転子の素材使用
量が少なくて済む（即ち経済的に優れる）車両用交流発
電機を提供すること。 【解決手段】 回転子は、ランデル型磁極のボス部１０
ａに界磁巻線１１が巻装されて、回転方向に隣合う各爪
状磁極１０ｂ間に永久磁石１２が介在されている。その
永久磁石１２は、フェライト焼結磁石を使用し、回転方
向に隣合う各爪状磁極１０ｂの対向する側面１０ｄ間に
介在されて、対面する爪状磁極１０ｂと同極となるよう
に着磁されている。また、ボス部１０ａの極数当たりの
磁路断面積Ｓａと、固定子鉄心２２の歯部２２ａと対向
する各爪状磁極１０ｂの外周表面積との断面比率が１０
０％となるように設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機関の回転により
駆動されて交流電力を供給する車両用交流発電機に関す
る。
駆動されて交流電力を供給する車両用交流発電機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ランデル型鉄心に界磁巻線を
巻装して界磁回転子を構成した車両用交流発電機があ
る。この発電機では、ランデル型鉄心の巻線巻装部で発
生した主磁束の一部が、爪状磁極の外周表面から固定子
鉄心側へ流れることなく、回転方向に隣合う爪状磁極同
士間に漏洩する。このため、回転子の磁路を通過する磁
束量は、爪状磁極の外周表面を通過する磁束量より巻線
巻装部を通過する磁束量の方が大きくなっている。通
常、通過磁束量に略比例した磁路断面積をとるために、
巻線巻装部の断面積と爪状磁極の外周表面積との割合を
１４０％近傍とすることにより回転子の軽量化を図り、
回転子における重量当たりの出力を極大化している。
巻装して界磁回転子を構成した車両用交流発電機があ
る。この発電機では、ランデル型鉄心の巻線巻装部で発
生した主磁束の一部が、爪状磁極の外周表面から固定子
鉄心側へ流れることなく、回転方向に隣合う爪状磁極同
士間に漏洩する。このため、回転子の磁路を通過する磁
束量は、爪状磁極の外周表面を通過する磁束量より巻線
巻装部を通過する磁束量の方が大きくなっている。通
常、通過磁束量に略比例した磁路断面積をとるために、
巻線巻装部の断面積と爪状磁極の外周表面積との割合を
１４０％近傍とすることにより回転子の軽量化を図り、
回転子における重量当たりの出力を極大化している。
【０００３】更に高出力化を図るため、爪状磁極間に永
久磁石を介在させて漏洩磁束を低減する回転子も考案さ
れている。特に、磁石磁束が固定子に加算磁束として働
き、且つ界磁電流が零の時にも永久磁石磁束による過電
圧の発生を防止するため、爪状磁極の磁石当接面積と爪
状磁極の付け根基部面積との比率を最適化する考案も成
されている（特開平４−２５５４５１号公報参照）。
久磁石を介在させて漏洩磁束を低減する回転子も考案さ
れている。特に、磁石磁束が固定子に加算磁束として働
き、且つ界磁電流が零の時にも永久磁石磁束による過電
圧の発生を防止するため、爪状磁極の磁石当接面積と爪
状磁極の付け根基部面積との比率を最適化する考案も成
されている（特開平４−２５５４５１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、巻線巻装部
の断面積と爪状磁極の外周表面積との比率を爪状磁極間
に永久磁石を介在させた回転子に適用した場合、永久磁
石磁束の磁路各部への加減算が考慮されていないため、
各部磁路断面積が通過磁束量に対して過不足することに
より、回転子の軽量化が図れず、回転子における重量当
たりの出力を極大化できないという問題が生じる。一
方、爪状磁極間に永久磁石を介在させた回転子において
も、対象とする磁路断面は爪状磁極の永久磁石当接面と
爪状磁極の付け根基部面であり、爪状磁極の重量が固定
子全体に占める割合が小さいため、当該面積比率の最適
化のみでは回転子の軽量化は十分でない。本発明は、上
記事情に基づいて成されたもので、その目的は、爪状磁
極間に永久磁石を配設した回転子を有し、その回転子の
重量当たりの出力を向上させるとともに、所定出力を得
るために回転子の素材使用量が少なくてすむ（即ち経済
性に優れる）車両用交流発電機を提供することにある。
の断面積と爪状磁極の外周表面積との比率を爪状磁極間
に永久磁石を介在させた回転子に適用した場合、永久磁
石磁束の磁路各部への加減算が考慮されていないため、
各部磁路断面積が通過磁束量に対して過不足することに
より、回転子の軽量化が図れず、回転子における重量当
たりの出力を極大化できないという問題が生じる。一
方、爪状磁極間に永久磁石を介在させた回転子において
も、対象とする磁路断面は爪状磁極の永久磁石当接面と
爪状磁極の付け根基部面であり、爪状磁極の重量が固定
子全体に占める割合が小さいため、当該面積比率の最適
化のみでは回転子の軽量化は十分でない。本発明は、上
記事情に基づいて成されたもので、その目的は、爪状磁
極間に永久磁石を配設した回転子を有し、その回転子の
重量当たりの出力を向上させるとともに、所定出力を得
るために回転子の素材使用量が少なくてすむ（即ち経済
性に優れる）車両用交流発電機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、界磁鉄心の巻線巻装部における極数当たりの磁路断
面積が、各々の爪状磁極の歯部と対向する外周表面積の
７０％以上１２０％以下の範囲に設けられているため、
各々の磁路断面における磁束密度が相等しくなり、界磁
鉄心の各々の磁路断面の過不足がなくなる。即ち、実験
結果によれば、前記の面積比率が１２０％を越えると回
転子重量当たりの出力の向上効果が急激に低下し、７０
％より小さくなると無励磁電流時の過電圧が急激に増大
することが明らかである。従って、従来技術に対して有
効磁束量は略同等に確保されたまま回転子の重量が低減
されるか、或いは回転子の重量は略同等に確保されたま
ま有効磁束が増加されるため、回転子の重量当たりの出
力を増大させることが可能となる。
ば、界磁鉄心の巻線巻装部における極数当たりの磁路断
面積が、各々の爪状磁極の歯部と対向する外周表面積の
７０％以上１２０％以下の範囲に設けられているため、
各々の磁路断面における磁束密度が相等しくなり、界磁
鉄心の各々の磁路断面の過不足がなくなる。即ち、実験
結果によれば、前記の面積比率が１２０％を越えると回
転子重量当たりの出力の向上効果が急激に低下し、７０
％より小さくなると無励磁電流時の過電圧が急激に増大
することが明らかである。従って、従来技術に対して有
効磁束量は略同等に確保されたまま回転子の重量が低減
されるか、或いは回転子の重量は略同等に確保されたま
ま有効磁束が増加されるため、回転子の重量当たりの出
力を増大させることが可能となる。
【０００６】請求項２の発明によれば、汎用性に優れた
フェライト系磁石のうち焼結磁石を使用することによ
り、樹脂接着製の永久磁石と比較して、より高出力化を
経済的に達成できる。
フェライト系磁石のうち焼結磁石を使用することによ
り、樹脂接着製の永久磁石と比較して、より高出力化を
経済的に達成できる。
【０００７】請求項３の発明によれば、樹脂接着製の磁
石を使用することにより、焼結性磁石と比較して比重が
小さいため対遠心性に優れる。また、各爪状磁極間に介
在される複数の磁石を環状に結合して一体化できるた
め、組付け性が良いと言える。
石を使用することにより、焼結性磁石と比較して比重が
小さいため対遠心性に優れる。また、各爪状磁極間に介
在される複数の磁石を環状に結合して一体化できるた
め、組付け性が良いと言える。
【０００８】請求項４の発明によれば、固定子鉄心の歯
部と対向する爪状磁極の外周面形状を略台形状としたこ
とにより、爪状磁極の先端より根元の方を太くできるた
め、各爪状磁極に加わる永久磁石の遠心力荷重に対する
回転強度を向上できる。
部と対向する爪状磁極の外周面形状を略台形状としたこ
とにより、爪状磁極の先端より根元の方を太くできるた
め、各爪状磁極に加わる永久磁石の遠心力荷重に対する
回転強度を向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の車両用交流発電機
を図面に基づいて説明する。図１は車両用交流発電機の
断面図である。本実施例の車両用交流発電機１（以下、
本発電機１と言う）は、外殻を成すフロントフレーム２
とリヤフレーム３、このリヤフレーム３の外側を覆うエ
ンドカバー４、フロントフレーム２とリヤフレーム３に
内包される回転子と固定子（共に後述する）等から構成
されている。
を図面に基づいて説明する。図１は車両用交流発電機の
断面図である。本実施例の車両用交流発電機１（以下、
本発電機１と言う）は、外殻を成すフロントフレーム２
とリヤフレーム３、このリヤフレーム３の外側を覆うエ
ンドカバー４、フロントフレーム２とリヤフレーム３に
内包される回転子と固定子（共に後述する）等から構成
されている。
【００１０】フロントフレーム２とリヤフレーム３は、
各々アルミダイカスト製で、互いの外周端面を向かい合
わせて組み合わされ、複数のスタッドボルト５とナット
６の締結により軸方向に固定されている。エンドカバー
４は、リヤフレーム３の外側に組付けられるブラシＡＳ
ＳＹ（下述する）、電圧調整器（図示しない）、および
整流装置７等の部品を覆ってリヤフレーム３に組付けら
れている。
各々アルミダイカスト製で、互いの外周端面を向かい合
わせて組み合わされ、複数のスタッドボルト５とナット
６の締結により軸方向に固定されている。エンドカバー
４は、リヤフレーム３の外側に組付けられるブラシＡＳ
ＳＹ（下述する）、電圧調整器（図示しない）、および
整流装置７等の部品を覆ってリヤフレーム３に組付けら
れている。
【００１１】回転子は、プーリ８を介してエンジンの回
転動力が伝達される回転軸９、この回転軸９の外周に圧
入固定された一組のランデル型磁極１０、このランデル
型磁極１０に巻装された界磁巻線１１、およびランデル
型磁極１０に組付けられた複数の永久磁石１２等から構
成されている。回転軸９は、フロントフレーム２とリヤ
フレーム３の各ボス部２ａ、３ａに固定されたボールベ
アリング１３、１４を介して回転自在に支持されてい
る。プーリ８は、フロントフレーム２の外側で回転軸９
の一方の先端外周に嵌め合わされて、ロックナット１５
によって回転軸９に締め付け固定されている。
転動力が伝達される回転軸９、この回転軸９の外周に圧
入固定された一組のランデル型磁極１０、このランデル
型磁極１０に巻装された界磁巻線１１、およびランデル
型磁極１０に組付けられた複数の永久磁石１２等から構
成されている。回転軸９は、フロントフレーム２とリヤ
フレーム３の各ボス部２ａ、３ａに固定されたボールベ
アリング１３、１４を介して回転自在に支持されてい
る。プーリ８は、フロントフレーム２の外側で回転軸９
の一方の先端外周に嵌め合わされて、ロックナット１５
によって回転軸９に締め付け固定されている。
【００１２】一組のランデル型磁極１０（本発明の界磁
鉄心）は、それぞれ円筒状のボス部１０ａ（本発明の巻
線巻装部）、このボス部１０ａの外周に形成された複数
の爪状磁極１０ｂ、およびボス部１０ａと各爪状磁極１
０ｂとを繋ぐディスク部１０ｃを有し、互いの爪状磁極
１０ｂが界磁巻線１１の外周で噛み合わされる様に、互
いのボス部１０ａが軸方向の両側から界磁巻線１１の内
周に圧入されている。なお、爪状磁極１０ｂの外周面形
状は、先端へ向かって細くなる台形状に設けられている
（図６参照）。各ランデル型磁極１０の軸方向の端面に
は、それぞれ冷却ファン１６が溶接等により固定されて
おり、各ランデル型磁極１０と一体に回転することで冷
却風を発生する。
鉄心）は、それぞれ円筒状のボス部１０ａ（本発明の巻
線巻装部）、このボス部１０ａの外周に形成された複数
の爪状磁極１０ｂ、およびボス部１０ａと各爪状磁極１
０ｂとを繋ぐディスク部１０ｃを有し、互いの爪状磁極
１０ｂが界磁巻線１１の外周で噛み合わされる様に、互
いのボス部１０ａが軸方向の両側から界磁巻線１１の内
周に圧入されている。なお、爪状磁極１０ｂの外周面形
状は、先端へ向かって細くなる台形状に設けられている
（図６参照）。各ランデル型磁極１０の軸方向の端面に
は、それぞれ冷却ファン１６が溶接等により固定されて
おり、各ランデル型磁極１０と一体に回転することで冷
却風を発生する。
【００１３】界磁巻線１１は、リード線１１ａ、１１ｂ
を通じて回転軸９の外周に設けられた２個のスリップリ
ング１７と電気的に接続されて、各スリップリング１７
の外周面に摺接する２個のブラシ１８を通じてバッテリ
（図示しない）から励磁電流が供給される。この界磁巻
線１１に励磁電流が流れると、一方のランデル型磁極１
０Ａの各爪状磁極１０ｂが全てＳ極に磁化されて、他方
のランデル型磁極１０Ｂの各爪状磁極１０ｂが全てＮ極
に磁化される。ブラシＡＳＳＹは、前記のブラシ１８、
このブラシ１８をスリップリング１７の外周面に対して
付勢するスプリング１９、ブラシ１８とスプリング１９
を保持するブラシホルダ２０、およびブラシホルダ２０
とともにスリップリング１７の外周を覆うスリップリン
グカバー２１等より構成されている。
を通じて回転軸９の外周に設けられた２個のスリップリ
ング１７と電気的に接続されて、各スリップリング１７
の外周面に摺接する２個のブラシ１８を通じてバッテリ
（図示しない）から励磁電流が供給される。この界磁巻
線１１に励磁電流が流れると、一方のランデル型磁極１
０Ａの各爪状磁極１０ｂが全てＳ極に磁化されて、他方
のランデル型磁極１０Ｂの各爪状磁極１０ｂが全てＮ極
に磁化される。ブラシＡＳＳＹは、前記のブラシ１８、
このブラシ１８をスリップリング１７の外周面に対して
付勢するスプリング１９、ブラシ１８とスプリング１９
を保持するブラシホルダ２０、およびブラシホルダ２０
とともにスリップリング１７の外周を覆うスリップリン
グカバー２１等より構成されている。
【００１４】固定子は、フロントフレーム２の内周面に
圧入固定された固定子鉄心２２と、この固定子鉄心２２
に巻装された固定子巻線２３とで構成される。固定子鉄
心２２は、例えば薄い鋼板を複数枚重ね合わせて円環状
に形成したもので、内周に複数の歯部２２ａ（図５およ
び図６参照）が設けられて、これらの歯部２２ａが各爪
状磁極１０ｂの外周に対向して配置されている。固定子
巻線２３は、例えば３個の独立したコイルをＹ結線また
はΔ結線して固定子鉄心２２の歯部２２ａに巻装され
（図５および図６参照）、回転子との相対回転運動によ
って各コイルに交流電圧が発生する。永久磁石１２は、
フェライト焼結磁石を使用し、回転方向に隣合う各爪状
磁極１０ｂの対向する側面１０ｄ間に介在されて接着剤
等により固定され、対面する爪状磁極１０ｂと同極とな
る様に着磁されている（図５および図６参照）。
圧入固定された固定子鉄心２２と、この固定子鉄心２２
に巻装された固定子巻線２３とで構成される。固定子鉄
心２２は、例えば薄い鋼板を複数枚重ね合わせて円環状
に形成したもので、内周に複数の歯部２２ａ（図５およ
び図６参照）が設けられて、これらの歯部２２ａが各爪
状磁極１０ｂの外周に対向して配置されている。固定子
巻線２３は、例えば３個の独立したコイルをＹ結線また
はΔ結線して固定子鉄心２２の歯部２２ａに巻装され
（図５および図６参照）、回転子との相対回転運動によ
って各コイルに交流電圧が発生する。永久磁石１２は、
フェライト焼結磁石を使用し、回転方向に隣合う各爪状
磁極１０ｂの対向する側面１０ｄ間に介在されて接着剤
等により固定され、対面する爪状磁極１０ｂと同極とな
る様に着磁されている（図５および図６参照）。
【００１５】本実施例では、各爪状磁極１０ｂ間に永久
磁石１２を配設したことにより、図２に示すように、界
磁巻線１１によってボス部１０ａに発生する主磁束Φ1
と永久磁石１２による磁束Φ2 とが逆向きとなるため、
ボス部１０ａを通過する磁束Φａ（つまりΦ1 −Φ2 ）
は主磁束Φ1 より小さくなる。これにより、永久磁石１
２を介在させない場合に比べてボス部１０ａの極数当た
りの磁路断面積Ｓａ（図５参照）は小さくてすむ。な
お、極数とは、各ランデル型磁極１０に設けられた爪状
磁極１０ｂの数に相当する。即ち、各ランデル型磁極１
０に６個ずつの爪状磁極１０ｂが設けられている場合、
極数は「６」である。
磁石１２を配設したことにより、図２に示すように、界
磁巻線１１によってボス部１０ａに発生する主磁束Φ1
と永久磁石１２による磁束Φ2 とが逆向きとなるため、
ボス部１０ａを通過する磁束Φａ（つまりΦ1 −Φ2 ）
は主磁束Φ1 より小さくなる。これにより、永久磁石１
２を介在させない場合に比べてボス部１０ａの極数当た
りの磁路断面積Ｓａ（図５参照）は小さくてすむ。な
お、極数とは、各ランデル型磁極１０に設けられた爪状
磁極１０ｂの数に相当する。即ち、各ランデル型磁極１
０に６個ずつの爪状磁極１０ｂが設けられている場合、
極数は「６」である。
【００１６】一方、主磁束Φ1 は、永久磁石１２で低減
できない漏洩磁束ΦL （図３に示す爪状磁極１０ｂの先
端面１０ｅおよび内周面１０ｆとボス部１０ａの外周面
１０ｇとの間で漏洩する磁束）を減じた上で、永久磁石
１２による磁束Φ3 を加えて爪状磁極１０ｂの外周表面
１０ｈから固定子鉄心２２の歯部２２ａに有効磁束Φｄ
として到達する。これにより、爪状磁極１０ｂの外周表
面１０ｈを通過する磁束、即ち有効磁束Φｄは、永久磁
石１２を介在させない場合に比べて大きくなるため、各
爪状磁極１０ｂの歯部２２ａと対向する外周表面積Ｓｄ
（図６参照）は、永久磁石１２を介在させない場合に比
べて大きくする必要がある。
できない漏洩磁束ΦL （図３に示す爪状磁極１０ｂの先
端面１０ｅおよび内周面１０ｆとボス部１０ａの外周面
１０ｇとの間で漏洩する磁束）を減じた上で、永久磁石
１２による磁束Φ3 を加えて爪状磁極１０ｂの外周表面
１０ｈから固定子鉄心２２の歯部２２ａに有効磁束Φｄ
として到達する。これにより、爪状磁極１０ｂの外周表
面１０ｈを通過する磁束、即ち有効磁束Φｄは、永久磁
石１２を介在させない場合に比べて大きくなるため、各
爪状磁極１０ｂの歯部２２ａと対向する外周表面積Ｓｄ
（図６参照）は、永久磁石１２を介在させない場合に比
べて大きくする必要がある。
【００１７】ここで、ボス部１０ａの極数当たりの磁路
断面積Ｓａと各爪状磁極１０ｂの歯部２２ａと対向する
外周表面積Ｓｄとの断面比率について説明する。ボス部
１０ａの磁路断面積Ｓａを各爪状磁極１０ｂの外周表面
積Ｓｄに対して小さくしていくと、図４に示すように、
断面比率（Ｓａ／Ｓｄ）が１２０％以下の領域では、回
転子の重量当たりの出力向上の効果が著しく大きくな
る。これは、爪状磁極１０ｂの先端面１０ｅおよび内周
面１０ｆとボス部１０ａの外周面１０ｇとの対向面積が
減り、且つ対向距離が増すことにより前記漏洩磁束ΦL
が急減するためと考えられる。この出力向上の効果が著
しく大きくなる臨界の断面比率は、図４に示すように、
フェライト焼結磁石（永久磁石１２）を使用した場合
と、フェライト系の樹脂接着製磁石を使用した場合とで
共に１２０％である。フェライト焼結磁石（永久磁石１
２）を使用した本実施例では、同断面比率が１００％に
設定されて出力向上の効果が極大となっており、従来の
回転子（同断面比率１４０％で出力が極大となる）と比
べて、その向上効果は＋４５％に及ぶ。
断面積Ｓａと各爪状磁極１０ｂの歯部２２ａと対向する
外周表面積Ｓｄとの断面比率について説明する。ボス部
１０ａの磁路断面積Ｓａを各爪状磁極１０ｂの外周表面
積Ｓｄに対して小さくしていくと、図４に示すように、
断面比率（Ｓａ／Ｓｄ）が１２０％以下の領域では、回
転子の重量当たりの出力向上の効果が著しく大きくな
る。これは、爪状磁極１０ｂの先端面１０ｅおよび内周
面１０ｆとボス部１０ａの外周面１０ｇとの対向面積が
減り、且つ対向距離が増すことにより前記漏洩磁束ΦL
が急減するためと考えられる。この出力向上の効果が著
しく大きくなる臨界の断面比率は、図４に示すように、
フェライト焼結磁石（永久磁石１２）を使用した場合
と、フェライト系の樹脂接着製磁石を使用した場合とで
共に１２０％である。フェライト焼結磁石（永久磁石１
２）を使用した本実施例では、同断面比率が１００％に
設定されて出力向上の効果が極大となっており、従来の
回転子（同断面比率１４０％で出力が極大となる）と比
べて、その向上効果は＋４５％に及ぶ。
【００１８】一方、バッテリの保全上必要となる無励磁
電流時の過電圧発生を抑制するためには、界磁巻線１１
による主磁束Φ1 が無い時に永久磁石１２の発生する磁
束Φ2 の通過するボス部１０ａの磁路断面積Ｓａにおけ
る磁気飽和度を、永久磁石１２の発生する磁束Φ3 の通
過する爪状磁極１０ｂの外周表面積Ｓｄにおける磁気飽
和度より低くする面積比率として、前記磁束Φ3 を抑制
する必要がある。この磁束Φ3 を抑制するためには、図
４に示したように、磁路断面積Ｓａの外周表面積Ｓｄに
対する比率（Ｓａ／Ｓｄ）を７０％以上とすることによ
り可能となる（本実施例では同断面比率が１００％に設
定されているため過電圧は発生しない）。これは、過電
圧発生が問題となる本発電機１の最高回転数運転時は、
爪状磁極１０ｂの外周表面１０ｈにおいて回転後方に磁
束が偏り、外周表面１０ｈの７０％程度しか有効な磁束
授受面積として働かないためと考えられる。
電流時の過電圧発生を抑制するためには、界磁巻線１１
による主磁束Φ1 が無い時に永久磁石１２の発生する磁
束Φ2 の通過するボス部１０ａの磁路断面積Ｓａにおけ
る磁気飽和度を、永久磁石１２の発生する磁束Φ3 の通
過する爪状磁極１０ｂの外周表面積Ｓｄにおける磁気飽
和度より低くする面積比率として、前記磁束Φ3 を抑制
する必要がある。この磁束Φ3 を抑制するためには、図
４に示したように、磁路断面積Ｓａの外周表面積Ｓｄに
対する比率（Ｓａ／Ｓｄ）を７０％以上とすることによ
り可能となる（本実施例では同断面比率が１００％に設
定されているため過電圧は発生しない）。これは、過電
圧発生が問題となる本発電機１の最高回転数運転時は、
爪状磁極１０ｂの外周表面１０ｈにおいて回転後方に磁
束が偏り、外周表面１０ｈの７０％程度しか有効な磁束
授受面積として働かないためと考えられる。
【００１９】（本実施例の効果）本実施例では、ボス部
１０ａの極数当たりの磁路断面積Ｓａと固定子鉄心２２
の歯部２２ａと対向する各爪状磁極１０ｂの外周表面積
Ｓｄとの断面比率（Ｓａ／Ｓｄ）を７０％以上１２０％
以下とすることにより、回転子の重量当たりの出力を向
上できるとともに、無励磁電流時の過電圧発生を抑制す
ることが可能である。これにより、所定出力を得るため
に回転子の素材使用量が少なくて済み、経済性に優れた
車両用交流発電機１を提供することができる。
１０ａの極数当たりの磁路断面積Ｓａと固定子鉄心２２
の歯部２２ａと対向する各爪状磁極１０ｂの外周表面積
Ｓｄとの断面比率（Ｓａ／Ｓｄ）を７０％以上１２０％
以下とすることにより、回転子の重量当たりの出力を向
上できるとともに、無励磁電流時の過電圧発生を抑制す
ることが可能である。これにより、所定出力を得るため
に回転子の素材使用量が少なくて済み、経済性に優れた
車両用交流発電機１を提供することができる。
【図１】車両用交流発電機の断面図である。
【図２】界磁巻線により発生する磁束と永久磁石により
発生する磁束とを示す磁束模式図である。
発生する磁束とを示す磁束模式図である。
【図３】永久磁石により低減されない漏洩磁束を示す回
転子の断面図である。
転子の断面図である。
【図４】回転子の重量当たりの出力向上の効果および無
励磁電流時に固定子へ到達する磁束の変化を示すグラフ
である。
励磁電流時に固定子へ到達する磁束の変化を示すグラフ
である。
【図５】ボス部の極数当たりの磁路断面積を示す断面図
である。
である。
【図６】固定子鉄心の歯部と対向する爪状磁極の外周表
面積を示す断面図である。
面積を示す断面図である。
１ 車両用交流発電機 １０ ランデル型磁極（界磁鉄心） １０ａ ボス部（巻線巻装部） １０ｂ 爪状磁極 １１ 界磁巻線 １２ 永久磁石 ２２ 固定子鉄心 ２２ａ 歯部 ２３ 固定子巻線
Claims (4)
- 【請求項１】固定子鉄心の内周に設けられた複数の歯部
に固定子巻線を巻装して成る固定子と、 この固定子の内周側に配置されて、外周に複数の爪状磁
極を有する界磁鉄心の巻線巻装部に界磁巻線が巻装され
るとともに、回転方向に対向する前記爪状磁極同士の間
に漏洩磁束を低減する永久磁石が配設された回転子とを
備えた車両用交流発電機において、 前記界磁鉄心は、前記巻線巻装部における極数当たりの
磁路断面積が、各々の前記爪状磁極の前記歯部と対向す
る外周表面積の７０％以上１２０％以下の範囲に設けら
れていることを特徴とする車両用交流発電機。 - 【請求項２】前記永久磁石は、フェライト焼結製の磁石
であることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電
機。 - 【請求項３】前記永久磁石は、樹脂接着製の磁石である
ことを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機。 - 【請求項４】前記界磁鉄心は、前記歯部と対向する前記
爪状磁極の外周面形状が略台形状であることを特徴とす
る請求項１〜３記載の何れかの車両用交流発電機。
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| MXPA/A/1996/005183A MXPA96005183A (en) | 1995-11-02 | 1996-10-28 | Alternate current generator for vehic |
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Family
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|---|---|---|---|
| JP28605795A Expired - Lifetime JP3709590B2 (ja) | 1995-11-02 | 1995-11-02 | 車両用交流発電機 |
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| JP (1) | JP3709590B2 (ja) |
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- 1996-10-31 KR KR1019960050769A patent/KR100271561B1/ko not_active IP Right Cessation
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