JPH10210722A

JPH10210722A - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JPH10210722A
Application number: JP917197A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanazawa; 宏至金澤; Kazuo Tawara; 和雄田原; Yoshiaki Honda; 義明本田; Shigeo Tatsumi; 榮男立見
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】軸方向の長さが短くて界磁巻線の作る磁束を制
御性良く増磁出来る構造を提供する。【解決手段】爪形磁極３間に補助励磁用の永久磁石５と
補助励磁の可能な補助巻線１６を設け、補助巻線１６と
界磁巻線４を電気的に並列に接続した。また、補助励磁
用の補助コイルの強度部材として永久磁石を用いるため
に、永久磁石の内側に補助巻線を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用交流発電機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用交流発電機は、米国特許
第5,397,975 号に記載されているように、永久磁石ロー
タと界磁巻線ロータが１本のシャフト上に別々に配置さ
れたものがある。また、特開平6−86517号公報に記載さ
れているように、爪形磁極間に鉄心に巻かれた補助巻線
を設けたものが開示されている。第３の従来技術では、
特開平7−312854 号公報に記載のように爪形磁極間に永
久磁石を配置したものが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、１本
のシャフト上に界磁巻線ロータと永久磁石ロータが軸方
向に配置されるために軸長が長くなっていた。また、固
定子の軸長が延びることからコイル長も長くなっていた
ために抵抗値が大きくなり銅損が増加する問題があっ
た。また、第２の従来技術に記載されているものでは、
鉄心に巻いた巻線を配置しているために、爪磁極間でこ
の鉄心による短絡磁路が出来てしまう問題があった。ま
た、第３の従来例では爪形磁極の間に配置できる永久磁
石の形状は、簡単な構造のものが望ましく狭いところや
複雑な形状のところには配置するのは困難である。本発
明の目的は、一つのロータの爪磁極間で、配置し易い場
所には永久磁石を配置し、永久磁石よりも巻線の方が配
置し易い場所には補助巻線を設け、軸方向の長さが短く
て界磁巻線の作る磁束を制御性良く増減磁出来る構造を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は爪形磁極間に補助励磁用の永久磁石と補助
励磁可能な補助巻線を設け、その補助巻線と界磁巻線を
電気的に直列又は並列に接続した。また、補助励磁用の
補助巻線の強度部材として永久磁石を用いるために、永
久磁石の内側に補助巻線を配置した。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１な
いし図５により説明する。図１は、本発明の自動車用交
流発電機の全体構成を示した。

【０００６】まず、構成について説明する。シャフトに
は、片側の端部にプーリ、もう一方の端部にスリップリ
ング１０が配置される。スリップリング１０にはブラシ
１１が摺動可能に取り付けられ、ロータ２の内部に配置
されるヨークに巻かれた界磁巻線４に電力を供給できる
構造である。また、ロータ２にはロータ２の速度に比例
した風量が得られるような内蔵ファンがロータの左右に
設けられる。ロータ２の外周部には爪状の爪形磁極３が
配置されており、この外周部と僅かな空隙を隔てて固定
子７が配置され、その固定子７には固定子鉄心８が設け
られており、固定子鉄心８に固定子巻線９が巻かれてい
る。この固定子７はプーリ側に配置されるエンドブラケ
ット１Ｆと反プーリ側に配置されるエンドブラケット１
Ｂの中間に固定されており、先に述べたシャフトとはベ
アリングで支持される。反プーリ側のエンドブラケット
１Ｂの内部には固定子巻線９で発生した交流の誘起電圧
を整流するための整流回路１２と整流した直流電圧の大
きさを調整するための電圧調整器１３とが配置される。
また、ロータ２の爪形磁極３の間には補助励磁用の永久
磁石５と補助励磁用の補助巻線１６が配置される。整流
回路１２からはバッテリのプラス電極に接続されるＢ端
子１４とバッテリのマイナス電極に接続されるアース端
子１５からなる。

【０００７】次に動作について説明する。ロータ２の内
部に配置された界磁巻線４に直流電流を流すことによっ
てロータ２の爪形磁極３には、Ｎ極とＳ極の磁極を交互
に構成することができる。また、補助励磁用の永久磁石
５及び補助励磁用の補助巻線１６の磁束は界磁巻線４が
作る磁束に対して、増磁する作用を持っている。そし
て、この磁化された爪形磁極３がエンジンの回転によっ
て回されることで３相に巻かれた固定子巻線９に３相の
誘起電圧が発生する。整流回路１２はこの交流電圧を整
流し直流電圧に変換する。また、電圧調整器１３はこの
直流電圧でバッテリを充電するために約１４．３Ｖ程度
の一定電圧に保つために界磁巻線電流を制御する。

【０００８】図１に示すように、補助巻線１６と永久磁
石５をロータ２の爪形磁極間に配置し、回転させること
で界磁巻線電流が零の状態でも固定子巻線９に磁束が差
交し誘起電圧が発生する。発生する誘起電圧の大きさ
は、補助巻線１６に流す電流値の大きさと永久磁石５の
起磁力の強さと発電機の回転数に比例する。また、補助
励磁用の永久磁石５は一定の磁束を出すが、補助巻線１
６及び界磁巻線４は単独でも制御可能で、それぞれの磁
束は可変が可能である。また、配置する場合にも、永久
磁石５は簡単な構造でなければ配置しにくいが、補助巻
線１６は成形する前までは自由度が高いため配置し易い
利点がある。上記の説明は、補助巻線１６と界磁巻線４
を単独で制御する場合であるが、実際にはスリップリン
グ１０の数が増加する等の問題から、界磁巻線４と補助
巻線１６は電気的に直列又は並列に接続し、スリップリ
ング１０の数は２個としたが、複数個設けて個別に制御
しても良い。

【０００９】図２は、界磁巻線４と補助巻線１６を電気
的に並列に接続した様子を示した。また、ここでは特に
説明しないが永久磁石５も界磁巻線４の作る磁束を増磁
するように配置している。ここでは、界磁巻線４が作る
爪形磁極３の極性を「Ｎ」，「Ｓ」で示し、補助巻線１
６に流す電流方向を図示した矢印の方向とした場合、爪
形磁極３には「ｎ」，「ｓ」極が作られ爪形磁極３が補
助巻線１６によって増磁されたようになる。今回試作し
た補助巻線１６はリング状に数百回巻いた後、星形に変
形し、外周から押し込むように挿入した。補助巻線１６
と爪形磁極３の固定方法は、補助巻線１６をガラステー
プで外周から巻きワニスにより爪磁極に接着した。

【００１０】図３は、図２に示したロータ２の断面図
で、図２で説明した補助巻線１６と永久磁石５を爪形磁
極間に配置し断面の様子を示した。補助励磁用の永久磁
石５は補助巻線１６が作る磁束と並列になるように配置
され、共に界磁巻線４の磁束を増磁できる機能を持つ。
このように、固定子巻線９（図示せず）に近いところへ
補助励磁用の補助巻線１６及び永久磁石５を配置するこ
とで、界磁巻線４の作る磁束の流れと異なり、爪磁極か
らギャップを介して固定子を通り反対側の爪磁極となる
ような別の流れを作ることで、ヨーク１７の飽和の影響
を受けずに界磁巻線４の作る起磁力を増磁することが出
来る。よって、固定子鉄心８に巻かれた固定子巻線９の
誘起電圧が大きく発生することになり、結果的に発電電
流が増加する。

【００１１】図４は、爪形磁極間に配置する永久磁石５
と補助巻線１６を補強カバー６で固定した様子を示し
た。磁極の配置は先にも述べたように界磁巻線４が作る
極性に対して同極が向かい合うように配置した。今回用
いた補強カバー６は爪形磁極に溝を設け、その部分に補
強カバー６を挿入固定した。

【００１２】図５は、図４に示した補強カバー６を永久
磁石５で代用した様子を示した。永久磁石５の極性及び
補助巻線１６の作る磁極の方向は先に述べたものと同様
である。このように、補助励磁用の永久磁石５及び補助
巻線１６により、界磁巻線４の作る磁束を増磁すること
が出来、結果として発電電流を増大させることが可能に
なる。

【００１３】上記説明では、補助励磁用の永久磁石は界
磁巻線の磁束を増磁する作用を持たせたが、界磁巻線電
流又は補助巻線電流を逆方向に流せば減磁させることも
可能となり永久磁石の選択範囲が大幅に広がる。

【００１４】また、上記の説明では永久磁石と補助巻線
を両方配置した説明であるが図６に示すように補助巻線
のみを波状に爪磁極間に配置しても同様の効果は得られ
る。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、界磁巻線の作る磁束を
増磁出来る機能を持つ永久磁石及び補助巻線を最も爪磁
極間に多く配置できるような構成をとることで起磁力増
大の効果がある。また、補助巻線の飛散防止に永久磁石
を補強部材として用いることで堅牢な構成を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の車両用交流発電機の説明
図。

【図２】爪形磁極間に補助巻線と永久磁石を配置した斜
視図。

【図３】爪形磁極間に補助巻線と永久磁石を内蔵したロ
ータの断面図。

【図４】爪形磁極間に永久磁石と補助巻線を配置し、補
強カバーで固定した斜視図。

【図５】爪形磁極間に永久磁石と補助巻線を配置した斜
視図。

【図６】爪形磁極間に波状に巻いた補助巻線を配置した
斜視図。

【符号の説明】

１Ｆ…プーリ側エンドブラケット、１Ｂ…反プーリ側エ
ンドブラケット、２…ロータ、３…爪形磁極、４…界磁
巻線、５…永久磁石、７…固定子、８…固定子鉄心、９
…固定子巻線、１０…スリップリング、１１…ブラシ、
１２…整流回路、１３…電圧調整器、１４…Ｂ端子、１
５…アース端子、１６…補助巻線、１７…ヨーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立見榮男茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフトに一体回転可能に取り付けられ外
周部の先端部分に複数のＮ極とＳ極を持つ爪部を形成し
た１対の対向配置された爪形磁極からなるロータと、前
記ロータの内部に巻かれ前記爪形磁極に磁化力を発生さ
せる界磁巻線と、前記ロータとは一定のギャップを隔て
て配置された固定子鉄心とを備えた車両用交流発電機に
おいて、前記爪形磁極の相互間に補助励磁用の永久磁石と補助励
磁用の補助巻線とを配置したことを特徴とする車両用交
流発電機。
【請求項２】請求項１に記載の前記補助巻線は、界磁巻
線に対して電気的に直列又は並列に接続される車両用交
流発電機。
【請求項３】請求項１に記載の前記補助巻線は、前記永
久磁石よりも中心側に配置される車両用交流発電機。
【請求項４】請求項１に記載の前記補助励磁用の永久磁
石は、前記爪形磁極に設けたスリットに挿入固定した車
両用交流発電機。
【請求項５】シャフトに一体回転可能に取り付けられ外
周部の先端部分に複数のＮ極とＳ極を持つ爪部を形成し
た１対の対向配置された爪形磁極からなるロータと、前
記ロータの内部に巻かれ前記爪形磁極に磁化力を発生さ
せる界磁巻線と、前記ロータとは一定のギャップを隔て
て配置された固定子鉄心とを備えた車両用交流発電機に
おいて、前記爪形磁極の相互間に補助励磁用の補助巻線を波状に
前記爪形磁極間に配置したことを特徴とする車両用交流
発電機。