JPH11191948A - 車両用交流発電機のランデル型ポールコア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力低下や冷却ファン取り付け性の劣化をもた
らすことなく、風切り音を低減可能な車両用交流発電機
のランデル型ポールコアを提供すること。 【解決手段】爪基部７２の軸方向外側に面する軸方向外
側面７２０が、径内側にて径方向へ延伸する径方向延伸
外端面７２１と、径外側にて爪先端部７３側へ向けて平
坦に斜設された第１面取り平面７２２ａと、径方向延伸
外端面７２１と第１面取り平面７２２ａとの間に位置し
て第１面取り平面７２２ａよりも急傾斜を有して平坦に
斜設された第２面取り平面７２２ｂとを少なくとも有す
るので、出力低下や冷却ファン取り付け性の劣化をもた
らすことなく、風切り音を低減可能な車両用交流発電機
のランデル型ポールコアを実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用交流発電機のラ
ンデル型ポールコアに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用交流発電機は、そのロ−タ
コアとしてランデル型ポールコアを有しており、このラ
ンデル型ポールコアは、互いに同形で向かい合って回転
軸に装着される一対の半コアからなる。従来の半コアの
例を図４を参照して説明する。

【０００３】半コア１００は、円筒状の基部１０１と、
基部１０１の軸方向外端部から周方向所定間隔を隔てて
径外方向へ向けて伸びる角柱状の多数の爪基部１０２
と、爪基部１０２の径方向先端部から軸方向界磁コイル
囲包方向へ延伸する爪先端部１０３とを備え、爪先端部
１０３はステータコア２００内に収容されている。爪基
部１０２の軸方向外側に面する軸方向外側面１０２０
は、径内側にて径方向へ延伸する径方向延伸外端面１０
２１と、径外側にて爪先端部１０３側へ向けて平坦に斜
設された面取り平面１０２２とを有し、径方向延伸外端
面１０２１には冷却ファン３００が固定されている。４
００はステータコイルである。

【０００４】爪先端部１０３は、最初、爪基部１０２と
同じく径外側へ延伸して作成された後、機械力により直
角に曲げて作製されるのが通常であり、この時、軸方向
外側面１０２０の径外側の部分は、図４にて破線で示す
ように丸く湾曲するが、このような曲面形状では、冷却
ファン３００を半コア１００の軸方向外側面１０２０に
強固に固定することが困難となるので、金型を用いるこ
とにより爪基部１０２の軸方向外側面１０２０の径外側
の部分を、この金型の内面に密着させて、図４に実線で
示すように爪先端部１０３側へ向けて平坦に斜設された
面取り平面１０２２を形成し、これにより径方向延伸外
端面１０２１を径外側へ延長して冷却ファン３００の固
定スペ−スを確保している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
爪基部１０２および爪先端部１０３からなる爪部を高速
回転させると、大きな風切り音が発生するので、この騒
音低下が問題となっていた。この爪部の回転により生じ
る風切り音を低減するには、爪部すなわち爪基部１０２
の周方向側面１０２５および爪先端部１０３の周方向側
面１０３１、すなわち爪部の軸方向および径方向へ延在
する側面の面積を低減することが効果的である。ただ
し、爪先端部１０３の周方向側面１０３５の削減は爪先
端部１０３を貫通する磁束の減少を生じるので困難であ
り、爪基部１０２の軸方向長ｄを縮小することも同じ理
由で困難である。

【０００６】そこで、面取り平面１０２２を、図４に一
点鎖線で示すようにより深く面取りすることにより、爪
基部１０２の周方向側面１０２５の面積を、特にその風
切り音が大きい径外側にて縮小することが効果的であ
る。しかし、このように図４に一点鎖線で示すようによ
り深く面取りすると、爪基部１０２の径外側かつ軸方向
内側の点１０４から面取り平面１０２２までの最少距離
ｄ’が短縮され、その分だけこの部位における磁路断面
が減少して鉄損増加、励磁電流増大、界磁束量の低減を
招き、出力低下が生じてしまう。言い換えれば、上記最
少距離ｄ’を爪基部１０２の軸方向長ｄより大幅に減ら
すことが設計上、好ましくない。

【０００７】そこで、面取り平面１０２２を図４にて破
線で示す形状に湾曲させれば、上記最少距離ｄ’を短縮
することなく爪基部１０２の周方向側面１０２５の面積
を縮小することができるが、図４から明白なように冷却
ファン３００の取り付け面積が減少してその取り付けが
脆弱化してしまう。本発明は上記問題点に鑑みなされた
ものであり、出力低下や冷却ファン取り付け性の劣化を
もたらすことなく、風切り音を低減可能な車両用交流発
電機のランデル型ポールコアを提供することをその目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の構成によ
れば、爪基部の軸方向外側に面する軸方向外側面が、径
内側にて径方向へ延伸する径方向延伸外端面と、径外側
にて爪先端部側へ向けて平坦に斜設された第１面取り平
面と、径方向延伸外端面と第１面取り平面との間に位置
して第１面取り平面よりも急傾斜を有して平坦に斜設さ
れた第２面取り平面とを少なくとも有するので、出力低
下や冷却ファン取り付け性の劣化をもたらすことなく、
風切り音を低減可能な車両用交流発電機のランデル型ポ
ールコアを実現することができる。

【０００９】

【発明を実施するための形態】本発明の好適な態様を以
下の実施例を参照して説明する。以下の実施例では、各
爪基部や各爪先端部の間に永久磁石などを介装しない形
式のランデル型ポールコアを例として説明するが、本発
明は、これら各爪基部や各爪先端部の間に永久磁石など
を介装する形式のランデル型ポールコアに適用すること
もできる。

【００１０】第１面取り平面および第２面取り平面の他
に更に面取り平面を設けることも可能である。

【００１１】

【実施例】（回転子の全体構成）この実施例のランデル
型ポールコアを用いる車両用交流発電機の全体構成を図
１を参照して説明する。車両用交流発電機１は、電機子
として働く固定子２と、界磁子として働く回転子３とを
有している。

【００１２】固定子２は、ハウジング４に固定されるス
テータコア２１と、ステータコア２１に巻装されるステ
ータコイル２２とを有している。回転子３は、ハウジン
グ４に回転自在に支承されるシャフト５に一体に嵌着さ
れており、ランデル型ポールコア７、フィールドコイル
（界磁コイル）８を有している。

【００１３】９、１０は一対のスリップリング、１１は
一対のブラシ、１２はレギュレ−タ、１３はエンドフレ
−ム、１４は出力タ−ミナル、１５は一対の冷却ファ
ン、１６は自動車に搭載された走行用のエンジン（図示
せず）により回転駆動されるプ−リである。この車両用
交流発電機のランデル型ポールコア以外の更に詳細な他
の構造説明および動作説明は省略する。

【００１４】（ランデル型ポールコア）次に、ランデル
型ポールコア７について以下に説明する。ランデル型ポ
ールコア７は、互いに同形で向かい合ってシャフト５に
相対回転不能に嵌着される軟鋼からなる一対の半コア７
ａ、７ｂからなる。半コア７ａ、７ｂは同形であるの
で、半コア７ａを図２を参照して説明する。

【００１５】半コア７ａは、円筒状の基部７１と、基部
７１の軸方向外端部から周方向所定間隔を隔てて径外方
向へ向けて伸びる角柱状の多数の爪基部７２と、爪基部
７２の径方向先端部から軸方向界磁コイル囲包方向へ延
伸する爪先端部７３とを備え、爪先端部７３はステータ
コア２１内に収容されている。爪基部７２の軸方向外側
に面する軸方向外側面７２０は、径内側にて径方向へ延
伸する径方向延伸外端面７２１と、径外側にて爪先端部
１０３側へ向けて平坦に斜設された面取り平面７２２と
を有し、径方向延伸外端面７２１には冷却ファン１５が
固定されている。２２はステータコイルである。

【００１６】本実施例において重要な点は、上述した面
取り平面７２２が、爪先端部７３側に位置する第１面取
り平面７２２ａと、冷却ファン１５側に位置する第２面
取り平面７２２ｂとからなり、更に、第２面取り平面７
２２ｂが第１面取り平面７２２ａよりも、急傾斜に形成
されている点にある。７５は第１面取り平面７２２ａと
第２面取り平面７２２ｂとの境界を示す。

【００１７】このように、爪基部７２の軸方向外側に面
する軸方向外側面７２０の径外側の部分を、爪先端部７
３側に位置する緩傾斜の第１面取り平面７２２ａと、冷
却ファン１５側に位置する急傾斜の第２面取り平面７２
２ｂとで構成したので、出力低下や冷却ファン取り付け
性の劣化をもたらすことなく、風切り音を低減可能な車
両用交流発電機のランデル型ポールコアを実現すること
ができる。

【００１８】以下、本実施例による作用効果を更に詳し
く説明する。第一に、図４に実線で示した面取り平面１
０２２と本実施例の面取り平面７２２とによる作用効果
の違いを説明する。この実施例の面取り平面７２２のう
ち、第１面取り平面７２２ａの傾斜は面取り平面１０２
２のそれと等しい。したがって、爪基部７２の径外側か
つ軸方向内側の点７４から面取り平面７２２までの最少
距離ｄ’は、爪基部１０２の径外側かつ軸方向内側の点
１０４から面取り平面１０２２までの最少距離ｄ’と等
しく、その結果、この部位において磁路断面積が減少し
て鉄損増加、励磁電流増大、界磁束量の低減を招き、そ
れにより出力低下が生じるということはない。言い換え
れば、本実施例の爪基部７２がこの部位において、従来
より早期に磁気飽和するということはない。

【００１９】しかし、この実施例では、面取り平面７２
２のうち、第２面取り平面７２２ｂの傾斜は面取り平面
７２２のそれより急傾斜となっている。したがって、爪
基部７２の周方向側面７２５の面積が特にその大径側に
て縮小でき、この結果、特に爪基部７２に対して相対回
転する空気流の流れが円滑化し、風切り音が大幅に減少
するという効果を奏することができる。

【００２０】ただ、第２面取り平面７２２ｂの傾斜が第
１面取り平面７２２ａのそれより急傾斜となった分だ
け、爪基部７２の軸方向外側面７２０の一部をなして径
内側にて径方向へ延伸する径方向延伸外端面７２１が短
縮されるので、冷却ファン１５の取り付け性が低下する
もののこの短縮量は僅かであり、冷却ファン１５の取り
付け性は十分確保することができる。

【００２１】結局、本実施例の２段面取り平面式ランデ
ル型ポールコアは従来の１段面取り平面式ランデル型ポ
ールコアと比べて、冷却ファン３００の取り付け性およ
び磁気抵抗を劣化させることなく、風切り音の低減を実
現することができる。第二に、図４に一点鎖線で示した
面取り平面（１０２２と呼ぶ）と本実施例の面取り平面
７２２とによる作用効果の違いを説明する。

【００２２】この実施例の面取り平面７２２は、面取り
平面１０２２が全体にわたって急傾斜であるのですぐわ
かるように図４に示す面取り平面１０２２に比較して、
風切り音が僅かに大きく、冷却ファンの取り付け性が僅
かに優れるが、爪基部７２の径外側かつ軸方向内側の点
７４から面取り平面７２２までの最少距離ｄ’は、図４
に示す爪基部１０２の径外側かつ軸方向内側の点１０４
から面取り平面１０２２までの最少距離ｄ’より大きく
確保できるので、この部位における磁路断面積が増大し
て出力向上を図ることができる。

【００２３】第三に、図４に破線で示した面取り湾曲面
（１０２２と呼ぶ）と本実施例の面取り平面７２２とに
よる作用効果の違いを説明する。この実施例の面取り平
面７２２の最少距離ｄ’は面取り湾曲面１０２２のそれ
よりかなり小さくなるが、最少距離ｄ’は距離ｄと同じ
程度であれば、最少距離ｄ’の部位で磁束量が制約され
ることはなく、僅かの磁気抵抗の増大、出力の低下を招
くのみである。

【００２４】一方、図４に示す面取り湾曲面１０２２の
径大部分はこの実施例の第１面取り平面７２２ａより格
段に大きくなるために、面取り湾曲面１０２２の径小部
分がこの実施例の第２面取り平面７２２ｂより小さくな
るにもかかわらず、気流の衝突の運動エネルギ−が大き
くなり、風切り音は大きくなる。次に、面取り湾曲面１
０２２では、図４から明白なように冷却ファン３００の
取り付けが極端に困難となる。

【００２５】結局、本実施例の２段面取り平面式ランデ
ル型ポールコアは従来の面取り湾曲面式ランデル型ポー
ルコアと比べて、出力低下を抑止しつつ冷却ファン１５
の取り付け性を格段に向上させることができ、風切り音
の低減を実現することができる。図３に、図１に示す２
段面取り平面式ランデル型ポールコアを用いた車両用交
流発電機の風切り音（破線表示）と、図４に示す従来の
１段面取り平面式ランデル型ポールコアを用いた車両用
交流発電機の風切り音（実線表示）とを測定した結果を
示す。

【００２６】ただし、従来のランデル型ポールコアの面
取り平面１０２２の傾斜とこの実施例のランデル型ポー
ルコアの第１面取り平面７２２ａの傾斜とは等しく、第
２面取り平面７２２ｂは第１面取り平面７２２ａに対し
て約１５度傾斜しているものとする。爪基部１０２の総
数は６個、爪先端部１０３の最大半径は４．６ｃｍ、ｄ
は１．１ｃｍ、図２における点７５の半径は４．４ｃｍ
とする。ただし、図３の騒音は、高回転域にて最も耳障
りであるところの基本周波数の第６次高調波成分を抽出
して図示してある。図３からも、この実施例の騒音低減
効果が高いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用交流発電機のランデル型ポール
コアの実施例を示す軸方向断面図である。

【図２】図１に示すポールコアの一部拡大断面図であ
る。

【図３】図１に示すポールコアを用いた車両用交流発電
機の騒音を示す図である。

【図４】従来のポールコアの一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１は車両用交流発電機、２１はステータコア、２２はス
テータコイル、５はシャフト（回転軸）、７はランデル
型ポールコア、８はフィールドコイル（界磁コイル）、
１５は一対の冷却ファン、７ａ、７ｂは半コア、７１は
円筒状の基部、７２は爪基部、７３は爪先端部、７２０
は軸方向外側面、７２１は径方向延伸外端面、７２２は
面取り平面、７２２ａは第１面取り平面、７２２ｂは第
２面取り平面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に装着される筒状の基部と、 前記基部の軸方向両端部から互いに周方向所定間隔を隔
   てて径外方向へ向けて伸びる多数の爪基部と、 ステータコア内にて前記爪基部の径方向先端部から軸方
   向界磁コイル囲包方向へ延伸する爪先端部とを備え、 前記基部の一端側へ突出する前記爪先端部と前記基部の
   他端側へ突出する前記爪先端部は、前記ステータコアと
   前記界磁コイルとの間の円筒状のスペースを周方向交互
   に配置される車両用交流発電機のランデル型ポールコア
   において、 前記爪基部の軸方向外側に面する軸方向外側面は、径内
   側にて径方向へ延伸する径方向延伸外端面と、径外側に
   て前記爪先端部側へ向けて平坦に斜設された第１面取り
   平面と、前記径方向延伸外端面と第１面取り平面との間
   に位置して前記第１面取り平面よりも急傾斜を有しつつ
   平坦に斜設された第２面取り平面とを少なくとも有する
   ことを特徴とする車両用交流発電機のランデル型ポール
   コア。