JPH11318065A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用交流発電機のランデル型の回転子が本
来的に有する放熱性の低下を抑えつつ複数の永久磁石９
の爪状磁極１１、１２間への配置を容易に行う。 【解決手段】 ランデル型の回転子を、爪状磁極１１、
１２の爪部１３、１４間にそれぞれ配置された複数の永
久磁石９、これらの永久磁石９の軸方向長さよりも幅が
狭いリング２６、および永久磁石９とリング２６との間
に介装された保持部材２７等から構成した。そして、爪
状磁極１１、１２の爪部１３、１４に形成した溝部２５
内にリング２６を嵌め込み、複数の爪部１３、１４に跨
がってこれらに固定することで、保持部材２７を介して
複数の永久磁石９とリング２６とを結合するようにし
た。これにより、ランデル型の回転子が本来有している
磁束供給能力、冷却性といった表面積に起因する性能を
できるだけ損なうことなく、複数の爪部１３、１４間に
複数の永久磁石９をそれぞれ配置できるようにした。

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
に関するもので、特にランデル型の爪状磁極間に永久磁
石を配設し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、回転子に設けられたランデル型の爪状磁
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
永久磁石を配置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、従来の車両
用交流発電機の回転子構造では、一方の爪状磁極と他方
の爪状磁極との爪部間には永久磁石のみが配置されてお
り、実用的ではない。また、特開昭６１−８５０４５号
公報には、一方の爪状磁極と他方の爪状磁極との爪部間
の永久磁石を一連の環状に形成する構成も記載されてい
るが、かかる構成では、ランデル型の回転子の爪状磁極
が本来的に有する隙間が狭められ、爪状磁極の表面も覆
われるため、車両用交流発電機の回転子全体としての冷
却性が悪化するという問題が生じている。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、ランデル型の回転子が本来的
に有する放熱性の低下を抑えつつ複数の磁石の磁極間へ
の配置を容易に行う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、車両用交流発電機の回転子を、複数の磁極の間
のそれぞれに配置された複数の磁石、およびこれらの磁
石の軸方向長さよりも幅が狭いリングであって、複数の
磁極に跨がってこれらに固定され、複数の磁石と結合さ
れたリングにより構成することにより、幅が狭いリング
によって複数の磁石が連結されるため、回転子が本来有
している磁束供給能力、冷却性といった表面積に起因す
る性能をできるだけ損なうことなく、複数の磁極の間に
複数の磁石をそれぞれ配置することができる。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、幅が狭い
リングによって複数の磁石が連結されるため、ランデル
型の回転子が本来有している磁束供給能力、冷却性とい
った表面積に起因する性能をできるだけ損なうことな
く、一方の爪状磁極と他方の爪状磁極との爪部間に複数
の磁石をそれぞれ配置することができる。請求項３に記
載の発明によれば、非磁性の金属製のリングを使用する
ことにより、リングを通しての磁束の漏れを抑えること
ができ、複数の磁石を強固に連結することができる。

【０００７】請求項４に記載の発明によれば、一方の爪
状磁極の爪部および他方の爪状磁極の爪部に形成した溝
部内にリングを嵌め込むことにより、リングの位置決
め、固定を確実にできる。請求項５および請求項６に記
載の発明によれば、リングと磁石との間に保持部材が介
装されていることにより、リングと磁石との連結を確実
に得ることができる。

【０００８】請求項７に記載の発明によれば、幅が狭い
リングによって複数の磁石が連結されるため、爪状磁極
を有する回転子が本来有している磁束供給能力、冷却性
といった表面積に起因する性能をできるだけ損なうこと
なく、爪状磁極の間に複数の磁石をそれぞれ配置するこ
とができる。

【０００９】請求項８に記載の発明によれば、爪状磁極
の爪部からの漏洩磁束を低減する構成が、爪状磁極を有
する回転子が本来有している磁束供給能力、冷却性とい
った表面積に起因する性能をできるだけ損なうことなく
得られる。請求項９に記載の発明によれば、リングを通
しての磁束の漏れを抑えることができ、しかも磁石を強
固に連結することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を比較例および
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は第１比較例を示したもので、図１は車両用交流発
電機を示した図である。

【００１１】車両用交流発電機１は、自動車等の車両に
搭載された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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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の側面との間にそれぞれ配設され、磁極部８の
周方向に列設されている。

【００１８】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。

【００１９】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の移動を規制する筒状の規制
部１８、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１３、１４間に配置された永久磁石９を確実に爪部１
３、１４間に保持固定している。規制部１８、１９は、
１ｍｍ程度の厚さで永久磁石９を覆っている。

【００２０】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。

【００２１】車両用交流発電機１の作用を図１および図
２に基づき説明する。

【００２２】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。

【００２３】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８、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規制部材１０の磁
極部８からの径方向外方への飛び出しが防がれる。

【００２４】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、磁極部８に永久磁石９を固定している。
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１
２の爪部１４の側面との間から永久磁石９が飛び出すこ
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。よって、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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】図３は第２比較例を示したもので、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。

【００２８】この比較例では、非磁性のステンレス製の
筒状の規制部材２４を設けている。この規制部材２４
は、永久磁石９の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、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
により強固に固定されている。

【００２９】〔実施例〕図４は本発明の実施例を示した
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。

【００３０】この実施例の車両用交流発電機１の回転子
２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の外周面（径方向外側面）に溝部
２５が形成されている。そして、永久磁石９の径方向外
方への移動を規制する規制部材として、爪部１３、１４
の溝部２５内に嵌め込まれるリング２６と、複数の永久
磁石９の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。

【００３１】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、一方の爪状磁極
１１および他方の爪状磁極１２の複数の爪部１３、１４
に跨がってこれらに固定されている。そして、リング２
６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に形成された溝部２５内に嵌め込ま
れているので、リング２６の位置決め、固定を確実にで
きる。

【００３２】この実施例の車両用交流発電機１の回転子
２では、ランデル型の回転子２が回転して永久磁石９に
遠心力が働いても、複数の永久磁石９の外側面全体にそ
れぞれ接触する保持部材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
制することができる。

【００３３】また、この実施例の車両用交流発電機１の
回転子２では、幅が狭いリング２６によって複数の永久
磁石９が連結されるため、ランデル型の回転子２が本来
有している磁束供給能力、冷却性といった表面積に起因
する性能をできるだけ損なうことなく、一方の爪状磁極
１１と他方の爪状磁極１２との爪部１３、１４間に複数
の永久磁石９をそれぞれ配置することができる。また、
非磁性のステンレス製のリング２６を使用することで、
リング２６を通しての磁束の漏れを抑えることができ、
しかも永久磁石９を強固に連結することができる。

【００３４】なお、リング２６は、非磁性のステンレス
製のリングを使用しているので、磁極部８の一方の爪状
磁極１１および他方の爪状磁極１２の複数の爪部１３、
１４にろう付け等により接合することができる。これに
より、一方の爪状磁極１１および他方の爪状磁極１２の
複数の爪部１３、１４にリング２６を強固に固定できる
ので、複数の永久磁石９の外側面全体にそれぞれ接触す
る複数の保持部材２７を介してリング２６が複数の永久
磁石９を保持することができる。したがって、一方の爪
状磁極１１と他方の爪状磁極１２との爪部１３、１４間
に複数の永久磁石９を強固に保持固定することができ
る。

【００３５】図５および図６は本発明の第３比較例を示
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
方向を示した半断面図である。

【００３６】この実施例は、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、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。

【００３７】〔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
比較例）。

【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比較例）。

【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比較例）。

【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（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
だ成形品の周方向を示した断面図である（第３比較
例）。

【図６】アルミニウムダイカスト中に永久磁石を鋳込ん
だ成形品の軸方向を示した半断面図である（第３比較
例）。

【符号の説明】

１ 車両用交流発電機 ２ 回転子 ３ 固定子 ８ 磁極部 ９ 永久磁石 １１ 一方の爪状磁極 １２ 他方の爪状磁極 １３ 爪部 １４ 爪部 ２６ リング ２７ 保持部材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に複数の磁極を配列してなる回転子
   と、 この回転子の外周に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、前記複数の磁極の間のそれぞれに配置さ
   れた複数の磁石、 およびこれらの磁石の軸方向長さよりも幅が狭いリング
   であって、前記複数の磁極に跨がってこれらに固定さ
   れ、前記複数の磁石と結合されたリングを有することを
   特徴とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】前記複数の磁極は、ランデル型の一方の爪
   状磁極が有する複数の爪部およびランデル型の他方の爪
   状磁極が有する複数の爪部よりなり、 前記磁石は、前記一方の爪状磁極の爪部の側面と前記他
   方の爪状磁極の爪部の側面との間にそれぞれ配設され、
   これらの爪状磁極の周方向に列設されていることを特徴
   とする請求項１に記載の車両用交流発電機。
3. 【請求項３】前記リングは、非磁性の金属製であること
   を特徴とする請求項２に記載の車両用交流発電機。
4. 【請求項４】前記リングは、前記一方の爪状磁極の爪部
   および前記他方の爪状磁極の爪部に形成した溝部内に嵌
   め込まれていることを特徴とする請求項２または請求項
   ３に記載の車両用交流発電機。
5. 【請求項５】前記リングと前記磁石との間には、前記磁
   石を保持する保持部材が介装されていることを特徴とす
   る請求項２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】前記保持部材は、前記磁石の径方向外側面
   全体を覆っていることを特徴とする請求項５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てＮ極になる一方
   の爪状磁極とＳ極になる他方の爪状磁極とを有する回転
   子と、 この回転子の外周に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、前記一方の爪状磁極と前記他方の爪状磁
   極との間に配置された複数の磁石、 およびこれらの磁石の軸方向長さよりも幅が狭いリング
   であって、前記回転子の周方向に沿って配置されて、前
   記爪状磁極に固定され、前記複数の磁石と結合されたリ
   ングを有することを特徴とする車両用交流発電機。
8. 【請求項８】前記複数の磁石は、前記爪状磁極が有する
   爪部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項
   ７に記載の車両用交流発電機。
9. 【請求項９】前記リングは、非磁性の金属製であること
   を特徴とする請求項７または請求項８に記載の車両用交
   流発電機。