JPH09168266A - 回転電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents
回転電機の回転子及びその製造方法Info
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Abstract
作業を追加することで製造でき、電磁騒音を低減させた
回転電機を得ることが課題である。 【解決手段】 外周に複数個の爪状磁極12aを有し、
爪状磁極12aを交互にかみ合うように配置された一対
の界磁鉄心12と、一対の界磁鉄心12の内側に挟持さ
れた巻線枠14と、巻線枠14に巻回された界磁巻線1
3と、界磁鉄心12と巻線枠14との間に配置されたワ
ニス層18とを備えている。
Description
車両用交流発電機等の回転電機に関する。
ある。図21は従来の回転電機の回転子を示す断面図で
ある。車両用交流発電機等に回転電機は、回転子1と固
定子2から構成されている。回転子1は、車両の内燃機
関等から図示しないベルトを掛けられて駆動される回転
軸11を備えている。また回転軸11に嵌着される爪状
磁極を有する一対のランデル形界磁鉄心12を有してい
る。一対のランデル形界磁鉄心12は、外周に互いに相
手側に湾曲して延びる複数の爪状磁極である磁極爪12
aを有し、互いの磁極爪12aを交互にかみあわせるよ
うに、対向して配設されている。対向する磁極爪12a
の内側には、界磁巻線ASSY10が挟持されている。
巻線枠14,テープ15a,15b,15cから構成さ
れている。巻線枠14は、断面コ字型の円環状であり、
コ字型の断面は開口側をやや広げた形状をなしている。
界磁巻線13は、巻線枠14に巻回されている。界磁巻
線ASSY10は、まず断面コ字型の巻線枠14の底に
内周テープ15aが巻回された後、巻線枠14の側面の
界磁巻線13の巻始め部分を側面テープ15bで保護さ
れて巻回が始まり、巻線枠14の上縁まで巻回されて、
最後に外周テープ15cが巻かれて形成されている。
の断面の開口側を押圧し、コ字型の断面の2側面が平行
となるように挟んで支持している。それにより巻線枠1
4の開口端部は、磁極爪12aの立ち上がり内側を押圧
している。界磁鉄心12の両側面には、内側をかしめら
れて、さらに側面をプロジェクション溶接により固定さ
れた冷却ファン16が配設されている。
された固定子鉄心21と固定子巻線22から構成されて
いる。固定子鉄心21は、内周に鉄心歯部21aを形成
し、鉄心歯部21aを回転子1の磁極爪12aに微小な
間隙を介して対向して配設されている。
は、回転子1及び固定子2を収納する容器を構成してい
る。フロントブラケット3とリヤブラケット4は内側に
固定子2を固定し、また、軸受け31、41を介して回
転子1を回転可能に支持している。
バッテリから界磁巻線13に電流を供給され、またその
状態で回転子1が回転され、これにより、微小ギャップ
を介した固定子鉄心21に回転磁界を発生させて、固定
子巻線22に電流を発生させている。
においては、固定子鉄心21と界磁鉄心12との間、詳
細に言えば鉄心歯部21aと磁極爪12aとの間の微小
間隙にて、回転数に比例した周波数の磁気吸引力が発生
している。すなわち、磁極爪12aは回転数に比例した
周波数で鉄心歯部21a方向に引き寄せられたり、開放
されたりを繰り返す。そして、界磁鉄心12は回転数に
比例した周波数で振動する。その振動によって、界磁鉄
心12に固定されている部品が共振し、電磁音と呼ばれ
る騒音が発生する。尚、回転子1を構成する構成部品の
固有振動モードの違いから、低速での主に固定子による
低速電磁音、高速での主に回転子による高速電磁音に分
けられる。
2つの電磁音のうち高速電磁音の低減策として、磁極爪
12aの内側にリング17を設けたものがある。リング
17を備えることにより磁極爪12aの剛性を向上さ
せ、共振周波数を高くして、共振周波数を車両用交流発
電機の常用使用の周波数域外に移動させた。従って高速
電磁音は通常の使用においては低減された。
来の車両用交流発電機においては、リング17が磁極爪
12aに固着されている訳ではないので、爪の動き自体
を減衰する役割にはなっていなかった。また、界磁鉄心
全体の振動防止をしている訳でもなかった。
電機の騒音をdB値で示すグラフである。横軸は回転数、
縦軸は騒音をdB値で表す。図22に示されるように、リ
ング17を有する車両用交流発電機においては、現れる
電磁音のピークPが、リング17を有しない物と比べ
て、高回転域にずれる。しかし、電磁音のピークPは依
然存在していた。つまり、使用する回転速度が高域に及
ぶと、依然騒音が存在していた。特に近年の車のユーザ
ニーズにおいては、発電機の回転速度が高域に及ぶの
で、リング17の効果は有効なものではなかった。
れに逆行し、製造において手間がかかると共に、歩留ま
りも悪く、コストも高いという問題があった。
く、また、簡単な作業を追加することで製造できる電磁
騒音を低減させた車両用交流発電機を得ることが課題で
ある。
転子においては、外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪
状磁極を交互にかみ合うように配置された一対の界磁鉄
心と、一対の界磁鉄心の内側に挟持された巻線枠と、巻
線枠に巻回された界磁巻線と、界磁鉄心と巻線枠との間
に配置されたワニス層とを備えている。
外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状磁極を交互にか
み合うように配置された一対の界磁鉄心と、一対の界磁
鉄心の内側に挟持された巻線枠と、巻線枠に巻回された
界磁巻線と、一対の界磁鉄心の側面に固定されたファン
と、界磁鉄心とファンとの間に配置されたワニス層とを
備えている。
外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状磁極を交互にか
み合うように配置された一対の界磁鉄心と、一対の界磁
鉄心の内側に挟持された巻線枠と、巻線枠に巻回された
界磁巻線と、界磁巻線の外周に配置されたワニス層とを
備えている。
ワニス層は、ワニスを含浸させた布で構成されている。
ワニスの硬化時の硬さが30〜80ショアー硬度であ
る。
おいては、外周に複数個の爪状磁極を有する一対の界磁
鉄心で巻線枠を挟持し、該爪状磁極を交互にかみ合うよ
うに配置する工程と、界磁鉄心と巻線枠との間の隙間に
ワニスを滴下する工程と、ワニスを硬化させる工程とを
含む。
外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状磁極を交互にか
み合うように配置された一対の界磁鉄心の内側に、ワニ
スを含浸させた布を介して、巻線枠を挟持する工程と、
布に含浸されたワニスを硬化させる工程とを含む。
外周に複数個の爪状磁極を有する一対の界磁鉄心で、界
磁巻線の巻回された巻線枠を挟持し、該爪状磁極を交互
にかみ合うように配置する工程と、界磁鉄心をワニス漕
に沈め、界磁巻線、巻線枠および界磁鉄心との間の各間
隙にワニスを浸透させる工程と、ワニスを硬化させる工
程とを含む。
す断面図である。図19および図20に示した従来の回
転電機の回転子と同一または相当部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図において、巻線枠14は、
断面コ字型の円環状であるが、断面コ字型の開口端部
は、従来と同じように広がっている。巻線枠14は、一
対の界磁鉄心によって挟まれて収納され、巻線枠14の
開口端部は、磁極爪12aの両側の立ち上がり内側を押
圧している。
つまり巻線枠14の側面と磁極爪12aの立ち上がり内
側の間においては、硬化時の硬さが30〜80ショアー
硬度の範囲内にあるワニスのワニス層18が形成されて
いる。ワニス層18は、ワニスを溶融している状態で浸
透させて行き渡らせられ、その後硬化させられて形成さ
れている。
1を組み立てた後、磁極爪12aの爪相互間の間に外径
方向から巻線枠14と界磁鉄心12との間に、溶融した
ワニスを滴下し浸透させ、回転子1を回転させながら乾
燥させ、ワニスを硬化させてワニス層18を形成させる
方法がある。
ては、もともと磁極爪12aを押圧して、磁極爪12a
の振動を抑制している巻線枠14に加えて、ワニス層1
8が適度な弾性を有しているので、界磁鉄心12の振動
を抑制する緩衝装置となって働く。その結果、界磁鉄心
12の振動は減衰される。
大きさとの関係を表したグラフである。電磁音のピーク
Pの大きさ、すなわち電磁音のピークPの高さは、巻線
枠14と界磁鉄心12との間の隙間に介在するワニスの
硬度によって異なる。図2に示されるように、ワニスの
硬度が30〜80ショアー硬度の間では、ワニスが緩衝
装置となって働き、電磁音のピークPの大きさは小くな
る。しかし、ワニスの硬度が30ショアー硬度以下の場
合は、ワニスが柔らかすぎて振動を減衰することができ
ない。また硬度が80ショアー硬度以上である場合に
は、ワニスが固すぎてやはり振動を減衰させることがで
きない。
れるような温度特性がある。A〜Fはワニスの種類を表
す。各ワニスA〜Fの硬度は、図3のグラフに示される
ような温度特性を示す。本願発明のワニスは、発電機が
通常使用される温度範囲内、つまり約20℃〜150℃
の温度で、上記30〜80ショアー硬度を有するもので
あれば有効なので、例えばワニスFが選ばれて使用され
る。
ニスのワニス層18を、巻線枠14と界磁鉄心12との
間に配置させたときの車両用交流発電機の騒音をdB値で
示すグラフである。グラフに示されるように、電磁音の
ピークPが低くなっていることが解る。実際には、電磁
騒音が低減され、耳障りな音が小さくなる。
回転子においては、簡単な構成で高速電磁音を低減する
ことができ、製造工程や部品部品を増やすことなく簡単
な構成で電磁音騒音を低減できる。
の回転子の他の例を示す断面図である。実施の形態1で
は、ワニスを巻線枠14と界磁鉄心12との間に含浸さ
せたが、本実施の形態では、界磁鉄心12と回転軸11
に直交する部位であるファン16との間において、硬化
時の硬さが30〜80ショアー硬度の範囲内にあるワニ
スのワニス層19が形成されている。
心12にファン16を取り付けた後、界磁鉄心12にフ
ァン16との間にワニスを外径方向から滴下し、浸透さ
せ、回転させながら乾燥しワニスを硬化させてワニス層
19を形成させる。
触する面にワニスを塗布しておき、その後、内側をかし
め、さらに側面をプロジェクション溶接により固定し、
ワニス層19を形成してもよい。ワニス層19のワニス
の硬度は、実施の形態1に示す硬度と同じ30〜80シ
ョアー硬度であり、ワニス層18のものと同一のもので
もかまわない。
低減の効果が得られる。この構成がファン16が適度な
弾性を有するワニス層19を介して磁極爪12aに取り
付けられている様な構成となり、それにより、磁極爪1
2aが振動した際、ワニス層19は磁極爪12aの振動
を抑制する緩衝装置の働きをするためである。
の形態1と組み合わせることもできる。図6において
は、巻線枠14と界磁鉄心12との間にワニス層18
が、また界磁鉄心12とファン16との間にワニス層1
9が配置されている。ワニス層18,ワニス層19の各
々がそれぞれ緩衝装置の役割をなし、界磁鉄心12の振
動をさらに効果的に抑えることができる。
の回転子の他の例を示す断面図である。本実施の形態に
おいては、テープ15cを配置する替わりに、界磁巻線
13の外周にワニスを含浸させ硬化させワニス層20を
形成させた。含浸させるワニスは、使用温度範囲で30
〜80ショアー硬度を有するワニスでも、固めの硬度の
ものを使用する。ワニス層20はテープ15cに代わっ
て界磁巻線13の巻崩れを防ぐ効果を有し、かつ、含浸
厚を薄くされて界磁巻線13の発熱効率を低下させるこ
とがない。
ても、もともと磁極爪12aを押圧して、磁極爪12a
の振動を抑制している巻線枠14に加えて、界磁巻線1
3の外周に含浸させて形成させたワニス層20が、界磁
鉄心12の振動を抑制する緩衝装置となって働く。その
結果、界磁鉄心12の振動は減衰される。また、界磁巻
線13にワニスを行き渡らせることで、テープ15cに
代わって巻崩れ防止テープ等を廃止することができる。
1または2と組み合わせることができる。図8は実施の
形態1と組み合わせた例である、つまり巻線枠14と界
磁鉄心12との間にワニス層18が、また界磁巻線13
の外周にワニス層20が配置されている。また図9は実
施の形態2と組み合わせた例である、つまり界磁鉄心1
2とファン16との間にワニス層19が、また界磁巻線
13の外周にワニス層20が配置されている。さらに図
10は、全ての部分つまり、巻線枠14と界磁鉄心12
との間、界磁鉄心12とファン16の間、界磁巻線13
の外周の3箇所すべてにワニス層を形成させた例であ
る。このようにそれぞれ異なる緩衝装置を組み合わせた
ことで、さらに確実に界磁鉄心の振動が防止される。図
11は、このように3箇所にワニス層を形成させた場合
の車両用交流発電機の騒音をdB値で示すグラフである。
グラフに示されるように、電磁音のピークPがほとんど
なくなっていることが解る。実際には、電磁騒音が低減
され、耳障りな音はほとんどない。3箇所に配置される
各ワニスは同一のものでも、異なるものでもかまわな
い。
機の回転子の他の例を示す断面図である。本実施の形態
では、図12に示す巻線枠14の内周面から外径側の回
転子全体に、回転電機の使用温度内で硬化時の硬さが3
0〜80ショアー硬度の範囲内にあるワニスを行き渡ら
せた。これは、回転子1を組み立てた後、図示しないワ
ニス漕に、図12の破線から下の部分すなわち図12の
破線から矢印の方向の部分を沈め、その高さを保ちなが
ら回転軸11を中心に回転させ、回転子1の全周にわた
ってワニスを行き渡らせ、その後高温乾燥させワニスを
硬化させる方法で作ることができる。
形成されたワニス層がすべて緩衝装置となり、界磁鉄心
12の振動を抑えることができる。また、同時に、テー
プ15a、15b、15cを省くことが可能である。本実
施の形態においては、ワニスを含浸する製造作業が短時
間で可能となり、またテープ15a、15b、15cを配
設する工程を省くことができる。
明の回転電機の回転子の他の例を示す断面図である。本
実施の形態は、各部位の間にワニスを含浸させる代わり
に、ワニスを含浸させた不織布を挟み込んで組み立てる
ものである。不織布は、繊維を粘着剤、加熱加圧、製縫
によって、不規則に配列させたり、もつれさせたりして
つくった例えばフェルトを用いることができる。
たそれぞれの回転子において、各部位間の間にワニスを
含浸させる代わりに、硬化時の硬さが30〜80ショア
ー硬度の範囲にあるワニスを含浸させた不織布を挟み込
む構成とした。例えば図13は、巻線枠14の側面と磁
極爪12aの立上り内側面の間に不織布118を配設し
た例である。また図14は、界磁鉄心12とファン16
との間に不織布119を配設した例である。さらに図1
5は上記の2カ所に、それぞれ不織布118,119を
設けた例である。以下図16は界磁巻線13の外周に不
織布120を配設した例、図17は不織布118と不織
布120を配設した例、図18は不織布119と不織布
120を配設した例、図19は不織布118と不織布1
19と不織布120を配設した例を示す。
が緩衝装置として作用し、上記実施の形態1〜4と同様
の効果を奏する。さらに、ワニスを含浸した不織布を用
いる例の場合、回転子1の組立工程において、不織布を
介して部品を取り付ければ良いので、組立工程において
不織布を挟み込む作業を、追加するだけで実施でき、ワ
ニスを直接滴下する工程や、ワニス漕に沈める工程と比
べ実施が容易である。
ある。
の関係を表したグラフである。
せたときの車両用交流発電機の騒音をdB値で示すグラフ
である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
す断面図である。
交流発電機の騒音をdB値で示すグラフである。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
る。
面図である。
dB値で示すグラフである。
磁極)、13 界磁巻線、14 巻線枠、16 ファ
ン、18,19,20 ワニス層、118,119,1
20 不織布(布)。
Claims (8)
- 【請求項1】 外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状
磁極を交互にかみ合うように配置された一対の界磁鉄心
と、上記一対の界磁鉄心の内側に挟持された巻線枠と、
上記巻線枠に巻回された界磁巻線と、上記界磁鉄心と上
記巻線枠との間に配置されたワニス層とを備えたことを
特徴とする回転電機の回転子。 - 【請求項2】 外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状
磁極を交互にかみ合うように配置された一対の界磁鉄心
と、上記一対の界磁鉄心の内側に挟持された巻線枠と、
上記巻線枠に巻回された界磁巻線と、上記一対の界磁鉄
心の側面に固定されたファンと、上記界磁鉄心と上記フ
ァンとの間に配置されたワニス層とを備えたことを特徴
とする回転電機の回転子。 - 【請求項3】 外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状
磁極を交互にかみ合うように配置された一対の界磁鉄心
と、上記一対の界磁鉄心の内側に挟持された巻線枠と、
上記巻線枠に巻回された界磁巻線と、上記界磁巻線の外
周に配置されたワニス層とを備えたことを特徴とする回
転電機の回転子。 - 【請求項4】 上記ワニス層は、ワニスを含浸させた布
で構成されている請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載の回転電機の回転子。 - 【請求項5】 上記ワニスの硬化時の硬さが30〜80
ショアー硬度であることを特徴とする請求項1乃至請求
項4のいずれかに記載の回転電機の回転子。 - 【請求項6】 外周に複数個の爪状磁極を有する一対の
界磁鉄心で巻線枠を挟持し、該爪状磁極を交互にかみ合
うように配置する工程と、 上記界磁鉄心と巻線枠との間の隙間にワニスを滴下する
工程と、 上記ワニスを硬化させる工程とを含むことを特徴とする
回転電機の回転子の製造方法。 - 【請求項7】 外周に複数個の爪状磁極を有し、該爪状
磁極を交互にかみ合うように配置された一対の界磁鉄心
の内側に、ワニスを含浸させた布を介して、巻線枠を挟
持する工程と、 上記布に含浸されたワニスを硬化させる工程とを含むこ
とを特徴とする回転電機の回転子の製造方法。 - 【請求項8】 外周に複数個の爪状磁極を有する一対の
界磁鉄心で、界磁巻線の巻回された巻線枠を挟持し、該
爪状磁極を交互にかみ合うように配置する工程と、 上記界磁鉄心をワニス漕に沈め、上記界磁巻線、上記巻
線枠および界磁鉄心との間の各間隙にワニスを浸透させ
る工程と、 上記ワニスを硬化させる工程とを含むことを特徴とする
回転電機の回転子の製造方法。
Priority Applications (8)
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