JPH11289731A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子の回転に伴って永久磁石９に加わる大
きな遠心力に抗して確実に爪状磁極１１、１２の爪部１
３、１４間に永久磁石９を保持固定することのできる車
両用交流発電機を提供する。 【解決手段】 車両用交流発電機のランデル型の回転子
の爪状磁極１１、１２の爪部１３、１４間に、爪状磁極
１１、１２間の磁束の漏洩を防ぐ複数の永久磁石９を配
置し、且つこれらの永久磁石９に接触するように、複数
の永久磁石９の径方向への移動を規制する筒状の規制部
材１０を配置した。そして、その規制部材１０を爪状磁
極１１、１２の爪部１３、１４にダイカストモールド、
溶接またはろう付け等により接合して固定することによ
り、規制部材１０を爪状磁極１１、１２に強固に固定す
ることができるから、爪状磁極１１、１２の爪部１３、
１４間に複数の永久磁石９を強固に保持固定できるよう
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転子の磁極間に
磁石が配置された車両用交流発電機に関するもので、特
にランデル型の回転子の爪状磁極間に磁石が配置された
車両用交流発電機に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開昭６１−８５０４５号公
報においては、ランデル型の回転子に設けられた爪状磁
極間の磁束の漏洩を防ぐ目的で、一方の爪状磁極の爪部
の側面と他方の爪状磁極の爪部の側面との間にそれぞれ
永久磁石を配設した車両用交流発電機が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の車両
用交流発電機の回転子構造では、永久磁石が径方向外側
に露出しており、回転子の回転に伴って永久磁石に加わ
る大きな遠心力に抗して永久磁石を確実に保持固定する
ことができないという問題が生じていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、回転子の回転に伴って磁極間
に配置された磁石に加わる大きな遠心力に抗して確実に
磁極間に磁石を保持固定することのできる車両用交流発
電機の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、磁極の間に磁石を配置し、且つその磁石に接触
するように規制部材を配置して、その規制部材を磁極に
接合して固定しているから、規制部材を磁極に強固に固
定することができるので、磁石を規制部材によって強固
に固定することができる。したがって、回転子の回転に
伴って永久磁石に加わる大きな遠心力に抗して磁石を確
実に磁極間に強固に保持固定することができる。

【０００６】なお、接合とは、２つの部材を一連のもの
とした状態を言い、ダイカストモールドのように一方の
部材内に他方の部材を埋設させて接合する手法、溶接の
ように２つの部材を溶融させて接合する手法や、ろう付
けのように更に別のろう材を付与して接合する手法をと
ることができる。

【０００７】請求項７に記載の発明によれば、爪状磁極
の間に磁石を配置し、且つ板状の規制部材を爪状磁極の
間に渡すように配置してその規制部材を爪状磁極に溶接
して固定しているから、板状の規制部材を爪状磁極に強
固に固定することができ、しかもその板状の規制部材が
磁石の径方向外側面に接触して設けられているから、磁
石を板状の規制部材によって強固に固定することができ
る。したがって、回転子の回転に伴って永久磁石に加わ
る大きな遠心力に抗して磁石を確実に爪状磁極間に強固
に保持固定することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き、図面を参照して説明する。図１および図２は本発明
の第１実施例を示したもので、図１は車両用交流発電機
を示した図である。

【０００９】本実施例の車両用交流発電機１は、自動車
等の車両に搭載されてブラシを持たないブラシレス交流
発電機である。この車両用交流発電機１は、回転軸７と
一体になって回転する誘導子型（ランデル型）の回転子
２と、この回転子２の外周面に対向して配置された固定
子３と、この固定子３のステータコイル２３で発生した
交流を直流に整流するレクティファイヤ５と、これらを
収容して支持するハウジング６とを備えている。

【００１０】固定子３は、回転子２の外周面に対向して
配置されたステータコア２２、およびこのステータコア
２２に巻回されたステータコイル２３で構成され、ハウ
ジング６によって支持されている。ステータコイル２３
には、回転子２の回転に伴い交流電圧が発生する。ハウ
ジング６は、内部に回転子２を回転自在に支持し、内周
面に固定子３を支持するものである。そして、ハウジン
グ６内には、複数のダイオードから構成されるレクティ
ファイヤ５が取付けられている。

【００１１】本実施例の車両用交流発電機１の回転子２
は、一方の端部にプーリ４が取り付けられた回転軸７、
この回転軸７の外周に固定されたランデル型の磁極部
８、この磁極部８の周方向に列設された複数の永久磁石
９、およびこれらの永久磁石９の径方向外方への移動を
規制する規制部材１０を備える。

【００１２】回転軸７は、ハウジング６の内周部に軸受
を介して回転自在に支持されている。この回転軸７は、
プーリ４およびベルト（図示せず）を介して車両に搭載
された内燃機関（図示せず）に回転駆動される。また、
回転軸７は、外周に磁極部８を固定している。

【００１３】磁極部８は、ランデル型の一方の爪状磁極
１１の爪部１３およびランデル型の他方の爪状磁極１２
の爪部１４を磁極として、これらが複数交互に配列され
ている。一方の爪状磁極１１は、軸方向の他端側に向け
て延ばされた爪部１３を有する。また、他方の爪状磁極
１２は、軸方向の一端側に向けて延ばされて、隣接する
爪部１３間に配置された複数の爪部１４を有する。

【００１４】なお、これらの一方の爪状磁極１１および
他方の爪状磁極１２は、界磁巻線としてのフィールドコ
イル１５に電流を流すと、フィールドコイル１５の起磁
力により一方の爪状磁極１１の爪部１３が全部Ｎ極とな
り、他方の爪状磁極１２の爪部１４が全部Ｓ極となる。

【００１５】複数の永久磁石９は、略矩形状を呈し、樹
脂磁石（ナイロン・Ｎｄ・Ｆｅ・Ｂ粉末を焼結して成形
した磁石）または希土類磁石等が用いられる。これらの
永久磁石９は、図２に示すように、隣接する爪部１３の
側面と爪部１４の側面との間に配設され、磁極部８の周
方向に列設されている。

【００１６】規制部材１０は、一方の爪状磁極１１、他
方の爪状磁極１２および永久磁石９を型枠（図示せず）
内に挿入して、引張り応力に強い高靱性のアルミニウム
材またはステンレス材等の良導電材の粉末を充填して焼
結することによって円筒状に形成される。

【００１７】そして、規制部材１０は、回転軸７の延長
方向（軸方向）への永久磁石９の移動を規制する係止部
１６、１７、および遠心力の働く方向（回転軸７に対し
て径方向）への永久磁石９の移動を規制する規制部１
８、１９を有している。そして、規制部材１０は、内部
に複数の永久磁石９および爪部１３、１４を埋設するよ
うに包み込んだ（ダイカストモールド）状態で、爪部１
３、１４間に配置された永久磁石９を確実に爪部１３、
１４間に保持固定している。規制部１８、１９は、１ｍ
ｍ程度の厚さで永久磁石９を覆っている。

【００１８】なお、この規制部材１０の軸方向の両端部
には、フィールドコイル１５、固定子３等を冷却するた
めの冷却ファン２０、２１が一体的に形成されている。
これらの冷却ファン２０、２１は、複数の永久磁石９の
周囲に緊密に接触するように設けられている。

【００１９】本実施例の車両用交流発電機１の回転子２
の作用を図１および図２に基づき説明する。

【００２０】プーリ４が内燃機関によって回転駆動され
ると、回転軸７および磁極部８が回転する。このため、
一方の爪状磁極１１の爪部１３の側面と他方の爪状磁極
１２の爪部１４の側面との間に配置され、規制部材１０
によりダイカストモールドされた永久磁石９も回転する
ので、この永久磁石９に遠心力が働き、径方向外方に永
久磁石９を移動させようとする力が発生する。そして、
この遠心力は、規制部材１０に伝達され、この規制部材
１０を磁極部８から径方向外方に飛び出させようとす
る。

【００２１】ところが、規制部材１０は、円周方向に配
列された複数の永久磁石９、一方の爪状磁極１１の爪部
１３および他方の爪状磁極１２の爪部１４の径方向外側
面および径方向内側面に接触して設けられる規制部１
８、１９が筒状に形成されているので、これらの規制部
１８、１９の径方向の緊縛力によって、磁極部８からの
径方向外方への規制部材１０の飛び出しが防がれる。

【００２２】また、規制部材１０は、規制部１８、１９
の径方向の緊縛力および係止部１６、１７の軸方向の係
合力によって、一方の爪状磁極１１の爪部１３の側面と
他方の爪状磁極１２の爪部１４の側面との間に配置され
た永久磁石９を、回転子２の回転に伴って複数の永久磁
石９に加わる大きな遠心力に抗して確実にそれらの磁極
間に保持固定している。

【００２３】このため、永久磁石９に遠心力が働いても
磁極部８の永久磁石９全体を挟持する力も強固に維持さ
れるので、一方の爪状磁極１１の爪部１３の側面と他方
の爪状磁極１２の爪部１４の側面との間から永久磁石９
が径方向外側に飛び出すことを防げる。しかも、振動や
圧縮変形等により永久磁石９に亀裂が生じることはな
い。したがって、永久磁石９として、樹脂磁石や希土類
磁石等の機械的強度が弱くとも、磁気特性の良好な磁石
を選択することが可能となるので、高磁束化が可能とな
り、車両用交流発電機１の発電能力を向上させることが
できる。

【００２４】また、規制部材１０は、軸方向の両端部に
冷却ファン２０、２１を一体的に形成し、永久磁石９の
周囲に緊密に接触している。このため、冷却ファン２
０、２１が冷却用フィンとして機能することによって、
永久磁石９の冷却性能を向上させることができる。した
がって、一方の爪状磁極１１と他方の爪状磁極１２との
間の磁束の漏洩を確実に防止できるので、車両用交流発
電機１の発電能力の低下を防止できる。

【００２５】また、永久磁石９が規制部材１０に覆われ
ているので、永久磁石９が錆ることが少なくなる。な
お、規制部材１０に高靱性のアルミニウム材を用いた場
合には、規制部材１０をアルミニウムダイカスト材より
薄くしても良く、その分、励磁力の増加も節約できる。

【００２６】図３は本発明の第２実施例を示したもの
で、車両用交流発電機の磁極部の軸方向の断面形状を示
した図である。

【００２７】本実施例では、非磁性のステンレス製の筒
状で板状の規制部材２４を設けている。この板状の規制
部材２４は、永久磁石９の径方向外側面全体に接触した
状態で永久磁石９の径方向外方（図示上方向）への移動
を規制している。なお、板状の規制部材２４は、一方側
端部が絞られて一方の爪状磁極１１の外周側に強固に固
定され、他方側端部が他方の爪状磁極１２の外周面（径
方向外側面）に溶接にて接合することにより強固に固定
されている。

【００２８】図４は本発明の第３実施例を示したもの
で、車両用交流発電機の磁極部の軸方向の断面形状を示
した図である。

【００２９】本実施例では、一方の爪状磁極１１の爪部
１３および他方の爪状磁極１２の爪部１４の外周に溝部
２５が形成されている。そして、規制部材として溝部２
５内に嵌め込まれる非磁性のステンレス製のリング２６
と、このリング２６の内周面に接触するように配設され
て、複数の永久磁石９の径方向外側面全体にそれぞれ接
触する複数の保持部材２７とを設けている。リング２６
は、永久磁石９の軸方向長さよりも小さい幅を持ったリ
ングであって、複数の爪部１３、１４に跨がってこれら
に固定されている。

【００３０】回転子２が回転して永久磁石９に遠心力が
働いても保持部材２７がリング２６の緊縛力により永久
磁石９の径方向外方（図示上方向）への移動を規制す
る。なお、リング２６は、磁極部８の一方の爪状磁極１
１の爪部１３および他方の爪状磁極１２の爪部１４の外
周に形成された溝部２５内にろう付け等により接合され
ている。

【００３１】〔第４実施例〕図５および図６は本発明の
第４実施例を示したもので、図５はアルミニウムダイカ
スト中に永久磁石を鋳込んだ成形品の周方向の断面形状
を示した図で、図６はアルミニウムダイカスト中に永久
磁石を鋳込んだ成形品の軸方向の断面形状を示した半断
面図である。

【００３２】本実施例は、規制部材としてのアルミニウ
ムダイカスト２８中に永久磁石９を鋳込んで、爪状磁極
（図示せず）と別部品の成形品２９として成形したもの
である。この成形品２９は、成形後、ランデル型の爪状
磁極の爪部間に永久磁石９が嵌め合わされるように爪状
磁極に組み付けられる。

【００３３】〔変形例〕本実施例では、本発明を自動車
等の車両用交流発電機に用いたが、その他の車両用交流
発電機に用いても良い。また、ブラシを持つ交流発電機
に本発明を用いても良い。本実施例では、磁極としてラ
ンデル型爪状磁極を用いたが、磁極としてセントポール
型磁極を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用交流発電機を示した断面図である（第１
実施例）。

【図２】規制部材により永久磁石をダイカストモールド
した状態を示した断面図である（第１実施例）。

【図３】車両用交流発電機の磁極部の軸方向の断面形状
を示した断面図である（第２実施例）。

【図４】車両用交流発電機の磁極部の軸方向の断面形状
を示した断面図である（第３実施例）。

【図５】アルミニウムダイカスト中に永久磁石を鋳込ん
だ成形品の周方向の断面形状を示した断面図である（第
４実施例）。

【図６】アルミニウムダイカスト中に永久磁石を鋳込ん
だ成形品の軸方向の断面形状を示した半断面図である
（第４実施例）。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 回転子 ３ 固定子 ９ 永久磁石 １０ 規制部材 １１ 一方の爪状磁極 １２ 他方の爪状磁極 １３ 爪部 １４ 爪部 ２４ 規制部材 ２６ リング（規制部材） ２７ 保持部材（規制部材） ２８ アルミニウムダイカスト（規制部材）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】界磁巻線により励磁されるＮ極とＳ極との
   磁極を有する回転子と、 この回転子に対向して配置された固定子とを備えた車両
   用交流発電機において、 前記回転子は、前記磁極の間に配置された磁石、および
   この磁石に接触するように配置されて、前記磁石の移動
   を規制する規制部材を有し、 前記規制部材は、前記磁極に接合されていることを特徴
   とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】前記規制部材と前記磁極との接合は、溶接
   であることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発
   電機。
3. 【請求項３】前記規制部材と前記磁極との接合は、ろう
   付けであることを特徴とする請求項１に記載の車両用交
   流発電機。
4. 【請求項４】前記規制部材は、非磁性の金属製であるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の車両用交流発電機。
5. 【請求項５】前記規制部材は、筒状であって、前記回転
   子の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１
   から請求項４のいずれかに記載の車両用交流発電機。
6. 【請求項６】前記規制部材は、板状であって、前記磁石
   の径方向外側面全体に接触していることを特徴とする請
   求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用交流発電
   機。
7. 【請求項７】界磁巻線により励磁されるＮ極とＳ極との
   爪状磁極を有するランデル型の回転子と、 この回転子に対向して配置された固定子とを備えた車両
   用交流発電機において、 前記回転子は、前記爪状磁極の間に配置された磁石、 および前記爪状磁極の間に渡されて前記爪状磁極に溶接
   により接合された板状の部材であって、前記磁石の径方
   向外側面に接触して設けられ、前記磁石の径方向外側へ
   の移動を規制する規制部材を有することを特徴とする車
   両用交流発電機。