JPH1198787A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、温時の特性が改善されるとと
もに、発電出力の向上した車両用交流発電機を提供する
ことにある。 【解決手段】固定子磁極の内周側に、一定のギャップを
隔てて配置された回転子１０は、シャフトに一体的に取
り付けられ、先端部分に複数のＮ極及びＳ極を持つ爪部
１２Ｘ１，１２Ｘ２，１２Ｙ１を形成した１対の対向配
置された爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙと、この爪形磁極に磁
化力を発生させる界磁巻線１６と、対向配置された爪形
磁極の爪部間に交互に配置された永久磁石１８とから構
成される。永久磁石１８が配置される対向配置された爪
形磁極の爪部１２Ｘ１，１２Ｙ１間の距離Ｌ１を、永久
磁石が配置されない対向配置された爪形磁極の爪部１２
Ｙ１，１２Ｘ２間の距離Ｌ２よりも狭くしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用交流発電機
に係り、特に、自動車用発電装置として用いるに好適な
車両用交流発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用交流発電機は、一般的に先端部
分に複数のＮ極及び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と、この爪形磁極の内部に巻か
れ、爪形磁極に磁化力を発生させる界磁巻線とから構成
されている回転子を有している。また、自動車用交流発
電機は、この回転子とは一定のギャップを隔てて配置さ
れた固定子磁極を有している。

【０００３】Ｎ極の爪形磁極の爪部から出た磁束は、固
定子磁極を通り、Ｓ極の爪形磁極の爪部に戻る磁気回路
を形成する。固定子磁極には固定子巻線が巻かれてお
り、磁気回路の磁束が固定子巻線を差交することで、固
定子巻線には誘導起電力が発生し、交流発電機となる。

【０００４】以上のような構成においては、固定子巻線
を差交する磁束が有効磁束として発電電圧に影響する。
しかし、爪形磁極の爪部から出た磁束には固定子磁極に
入らずに爪形磁極間で漏洩する磁束があるため、発電効
率を低下させる原因となっている。そこで、従来の車両
用交流発電機においては、例えば、特開平７−３１２８
５４号公報に開示されているように、全部の爪形磁極間
に永久磁石を配置して、漏洩磁束を低減し、発電効率を
向上させるようにしている。

【０００５】しかしながら、爪形磁極間に永久磁石を配
置した場合、冷時の発電特性は良好となるが、界磁巻線
の放熱が悪くなり、温時（最大出力時で熱的に飽和した
とき）の特性は、冷時の特性に比べ極端に低下してする
ことになる。そのために、温時では永久磁石を配置した
効果を十分に得ることができないことになる。

【０００６】それに対して、例えば、特開平７−３１２
８５４号公報に記載されているように、爪形磁極の爪部
間に、一つ置きに永久磁石を配置することにより、永久
磁石の配置された爪部間と、永久磁石の配置されていな
い爪部間を交互に設けるようにし、永久磁石の配置され
ていない爪部間を流れる空気流により回転子の冷却を行
うことも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平７−３１
２８５４号公報に記載されているように、永久磁石の配
置されていない爪部間を設け、この間を流れる空気流に
より回転子の冷却することにより、温時の特性の改善を
図ることが可能である。しかしながら、空気流が流れる
爪部間には、永久磁石が配置されていないため、漏れ磁
束を低減することができず、発電出力が低下するという
問題がある。

【０００８】本発明の目的は、温時の特性が改善される
とともに、発電出力の向上した車両用交流発電機を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 （１）上記目的を達成するために、本発明は、回転子
と、この回転子に対して一定のギャップを隔てて配置さ
れた固定子磁極とから構成され、上記回転子は、シャフ
トに一体的に取り付けられ、先端部分に複数のＮ極及び
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
極と、この爪形磁極に磁化力を発生させる界磁巻線と、
上記対向配置された爪形磁極の爪部間に交互に配置され
た永久磁石とから構成される車輌用交流発電機におい
て、上記永久磁石が配置される上記対向配置された爪形
磁極の爪部間の距離Ｌ１を、上記永久磁石が配置されな
い上記対向配置された爪形磁極の爪部間の距離Ｌ２より
も狭くしたものである。かかる構成により、永久磁石の
配置されていない部分の爪形磁極の磁極間を広くするこ
とにより、漏れ磁束を低減して、発電出力を向上するこ
とができ、また、永久磁石の配置されていない部分の爪
形磁極の磁極間を広くすることにより、この磁極間に流
入する空気量を増加して、温時特性を改善することがで
きる。さらに、爪形磁極の磁極間の一方の幅を広くする
ために、他方の幅は狭くなるが、この幅の狭い部分に
は、ネオジム磁石を配置することにより、漏れ磁束を低
減して、発電出力を向上することができる。従って、発
電出力の向上と温時特性の改善を達成し得るものとな
る。

【００１０】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記永久磁石をネオジム磁石とし、その厚さを２ｍｍ以
上としたものである。かかる構成により、永久磁石の厚
さを減磁耐力以上の厚さとし得るものとなる。

【００１１】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記永久磁石が配置されない上記対向配置された爪形磁
極の爪部間の距離Ｌ２を１０ｍｍ以上としたものであ
る。かかる構成により、漏れ磁束低減による発電出力の
向上と冷却による温時特性の改善を行い得るものとな
る。

【００１２】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記永久磁石の厚さを、上記永久磁石が配置される上記
対向配置された爪形磁極の爪部間の距離Ｌ１と等しく
し、上記永久磁石を上記対向配置された爪形磁極の爪部
間に圧入固定するようにしたものである。かかる構成に
より、永久磁石の保持を強固なものとし、信頼性を向上
し得るものとなる。

【００１３】（５）上記（１）において、好ましくは、
さらに、上記永久磁石が配置されない上記対向配置され
た爪形磁極の端面に固定配置された冷却ファンを備える
ようにしたものである。かかる構成により、永久磁石が
配置されない上記対向配置された爪形磁極の磁極間への
空気流の導入を容易にして、界磁巻線の冷却が促進さ
れ、温時の発電特性の低下を抑制し得るものとなる。

【００１４】（６）上記（５）において、好ましくは、
さらに、上記永久磁石の配置されていない爪形磁極の磁
極間で、爪形磁極の表面に近い部分に設けられたファン
ガイドを備えるようにしたものである。かかる構成によ
り、冷却ファンが導いた風が円周方向に流れないで、回
転子の軸方向に流れるように風のガイドとなるため、界
磁巻線の冷却は良好となり、冷却を促進することで、温
時特性をさらに改善し得るものとなる。

【００１５】（７）上記（５）において、好ましくは、
上記冷却ファンは、上記永久磁石が配置されない上記対
向配置された爪形磁極の爪部間の距離Ｌ２の側に風が流
れるように爪形磁極の端面に固定配置するようにしたも
のである。かかる構成により、永久磁石の配置されない
空間から界磁巻線を冷却可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発
明の一実施形態による車両用交流発電機の構成について
説明する。最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態
による車両用交流発電機の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による車両用交流発電機の
全体構成を示す縦断面図である。

【００１７】回転子１０を構成する一対の爪形磁極１２
Ｘ，１２Ｙは、交互にＮ極とＳ極の磁極をなすように、
互いに爪部が交互に位置するように、対向配置されてい
る。回転子１０の中心部には、ヨーク１４に一方向に連
続的に巻装される界磁巻線１６が備えられている。ま
た、図２を用いて詳述するように、対向配置された爪形
磁極１２Ｘと爪形磁極１２Ｙの爪部間には、永久磁石１
８が配置されており、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪部か
ら出た磁束が、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪部間で漏洩
するのを低減している。爪部間には、永久磁石が配置さ
れている部分と、永久磁石が配置されていない部分があ
り、両部分は交互に配置されている。回転子１０は高速
回転するため、永久磁石１８が飛散するのを防止するた
めに、永久磁石１８の外周には、保護カバー１９が配置
されている。爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪部分は、僅か
なギャップを隔てて、固定子磁極３２と対向している。

【００１８】更に、回転子１０は、その端面に冷却ファ
ン４０Ｘ，４０Ｙが固定配置されている。爪形磁極１２
Ｘ，１２Ｙ及びヨーク１４の材料としては、例えば、磁
性材料の軟鉄が用いられている。界磁巻線１６の材料と
しては、例えば、抵抗値の低い銅が用いられる。保護カ
バー１９は、非磁性体のステンレス鋼が用いられてい
る。

【００１９】回転子１０の中心部には、シャフト２０が
圧入により、固定される。シャフト２０は、ボールベア
リング２２Ｘ，２２Ｙによって、エンドブラケット２４
Ｘ，２４Ｙに回転自在に支承されている。シャフト２０
の一端側には、エンジンからの回転力を受けるためのプ
ーリ２６が固定配置されている。また、シャフト２０の
他端側には、界磁巻線１６に電力を供給するためにスリ
ップリング２８Ａ，２８Ｂが固定配置されている。スリ
ップリング２８Ａ，２８Ｂの外周面には、ブラシ２９
Ａ，２９Ｂが接触配置されている。

【００２０】また、固定子３０は、固定子磁極３２と、
固定子巻線３４とで構成される。固定子磁極３２の１つ
の固定子磁極には、固定子巻線３４の１つのコイルが集
中的に巻装されており、集中巻を構成している。固定子
巻線３４は、３相結線で結ばれている。固定子３０は、
エンドブラケット２４Ｘと、エンドブラケット２４Ｙの
間に固定配置されている。冷却ファン４０Ｘ，４０Ｙ
は、固定子３０に配置される固定子巻線３４を冷却する
ものである。固定子磁極３２の材質としては、例えば、
けい素鋼板や低炭素鋼（ＳＰＣＣ材）が用いられる。固
定子巻線３４の材質としては、例えば、銅が用いられ
る。

【００２１】次に、本実施形態による自動車用交流発電
機の動作について説明する。エンジンの回転軸と発電機
のシャフト２０に取り付けられたプーリ２６は、ベルト
により接続される。よって、エンジン回転数とプーリ比
とによって、回転子１０の回転が決定される。回転子１
０のヨーク１４に巻装される界磁巻線１６に、ブラシ２
９Ａ，２９Ｂ及びスリップリング２８Ａ，２８Ｂを介し
て直流電流が流れると、軸方向に一方向磁束が発生す
る。その結果、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの片側にはＮ極
が形成され、その反対側にはＳ極が形成される。従っ
て、固定子３０からみると、Ｎ極とＳ極が交互に配置さ
れたものとなっている。

【００２２】また、この爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙによっ
て発生する磁界の強さは、先に説明した界磁巻線１６を
流れる電流の電流値に比例する。また、固定子磁極（テ
ィース）３２には、固定子巻線３４が配置され、３相結
線されている。１つのコイルは１つの磁極に集中的に巻
装され、磁極を形成している。また、固定子巻線３４の
３相の出力端は、図示しないダイオードにより全波整流
され、直流電圧が発生できるように構成されている。発
生した直流電圧は、バッテリに供給され、バッテリを充
電するものである。前述した界磁電流制御は、レギュレ
ータと呼ばれるＩＣにより行われるものであり、ダイオ
ードの出力電圧を検出して一定電圧となるように界磁電
流を制御するものである。

【００２３】次に、図２を用いて、本実施形態による回
転子の要部の構成について説明する。図２は、本発明の
一実施形態による車両用交流発電機の回転子の要部の拡
大斜視図である。

【００２４】一対の爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙは、対称構
造を有している。爪形磁極１２Ｘの爪部１２Ｘ１，１２
Ｘ２はＮ極をなし、爪形磁極１２Ｙの爪部１２Ｙ１は、
Ｓ極をなす。Ｎ極とＳ極が交互に配置されるように、互
いに爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪部１２Ｘ１，１２Ｘ
２，１２Ｙ１が交互に噛み合うようにして、所定の距離
だけ離して、対向配置されている。爪形磁極１２Ｘの爪
部１２Ｘ１と爪形磁極１２Ｙの爪部１２Ｙ１の磁極間の
距離をＬ１として、爪形磁極１２Ｘの爪部１２Ｘ２と爪
形磁極１２Ｙの爪部１２Ｙ１の磁極間の距離をＬ２とす
ると、隣合う磁極間の幅Ｌ１，Ｌ２が互いに異なるよう
に、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙは、シャフト２０及びヨー
ク１４で圧入固定されている。ここで、幅Ｌ１は、幅Ｌ
２よりも狭く（Ｌ１＜Ｌ２）となるように設定されてい
る。爪形磁極間の距離は、回転子の外周方向に、交互
に、距離Ｌ１と距離Ｌ２を繰り返している。また、爪形
磁極１２Ｙの端面には冷却ファン４０Ｙが配置される。

【００２５】幅Ｌ１が狭い側の爪形磁極１２Ｘ１，１２
Ｙ１間には、永久磁石１８が配置されており、永久磁石
１８の外周部には、補強カバー１９が配置されている。
また、幅Ｌ２が広い側の爪形磁極１２Ｙ１，１２Ｘ２間
には、何も配置されていない。即ち、爪形磁極の磁極間
は、永久磁石の配置されている部分と、永久磁石の配置
されていない部分があり、両部分は、交互に配置されて
いる。そして、２種類の幅を有する爪形磁極の磁極間の
部分の内、永久磁石１８は、狭い側の爪形磁極間に配置
されている。

【００２６】狭い側の爪形磁極間に配置された永久磁石
１８は、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪部１２Ｘ１，１２
Ｙ１の極性と合わせて着磁されて配置されており、爪形
磁極間の漏れ磁束を低減する。また、反対側の広く開い
た爪形磁極間は、永久磁石１８が配置された爪形磁極間
の幅Ｌ１に比べて、幅Ｌ２を広くすることにより、漏れ
磁束が低減する構成とするとともに、永久磁石が配置さ
れていないため、爪形磁極間の内周側に配置される界磁
巻線１６の冷却を促進できるように冷却風が通りやすい
ようになっている。

【００２７】図２に示す状態において、回転子１０は図
示した矢印の方向に回転する。奥手左側から手前の右側
に回転するとした場合には、爪形磁極１２Ｙの根元部分
に設けた冷却ファン４０Ｙが風を受けて、爪形磁極１２
Ｙの爪部１２Ｙ１と爪形磁極１２Ｘの爪部１２Ｘ２の間
を風が流れるようになる。他の爪形磁極部１２Ｙにも同
様な冷却ファン４０Ｙのフィンが設けられており、同様
に風が広い側の爪形磁極間を通りやすくしている。これ
により、界磁巻線１６の表面を風が通ることで冷却は促
進され、温時の発電特性の低下を抑制することができ
る。

【００２８】ここで、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ１，Ｌ２
の具体例について説明する。図１に示した回転子１０の
外径は、φ１１０ｍｍである。一般に、自動車用発電装
置は、その車載スペースの制限があるため、その外径寸
法は、ほぼ決まっており、そのときの回転子１０の外径
もほぼφ１１０ｍｍとなっている。また、従来例に示し
たように、爪形磁極の磁極間の距離が全て等しいものに
おいては、爪形磁極の磁極数を１２極とすると、爪形磁
極の磁極間の距離は、８ｍｍとなっている。従って、従
来と同様にして、爪形磁極の磁極数を１２極とすると、
隣合う爪形磁極の磁極間の幅の和（Ｌ１＋Ｌ２）は、１
６ｍｍである。

【００２９】本実施形態においては、永久磁石１８が配
置される狭い側の爪形磁極１２Ｘ１，１２Ｙ１の磁極間
の幅Ｌ１を３ｍｍとし、永久磁石１８が配置されない広
い側の爪形磁極１２Ｘ２，１２Ｙ１の磁極間の幅Ｌ２を
１３ｍｍとしている。また、狭い側の爪形磁極１２Ｘ
１，１２Ｙ１の磁極間に配置される永久磁石１８の厚さ
は、幅Ｌ１に等しい３ｍｍとしている。

【００３０】永久磁石１８としては、ネオジム磁石を用
いている。ネオジム磁石は、鉄（Ｆｅ）に希土類元素で
あるネオジム（Ｎｄ）が含まれてる希土類磁石であり、
さらに、ボロン（Ｂ）等も含まれている。従来用いられ
ている磁石は、フェライト磁石である。フェライト磁石
は、ネオジム磁石に比べて安価であるため、車両用交流
発電機等において用いるのに好適である。しかしなが
ら、フェライト磁石は、厚さを薄くすると、減磁耐力が
低下するものである。

【００３１】従来のように、爪形磁極の磁極間の距離が
８ｍｍあり、フェライト磁石の厚さが８ｍｍの場合に
は、減磁耐力の問題は発生しない。しかしながら、フェ
ライト磁石においては、厚さが６ｍｍ以下になると、減
磁耐力がなくなり、減磁界がかかると、予め着磁されて
いる永久磁石としての極性が反転して、漏れ磁束の低減
のために使用することができなくなる。それに対して、
ネオジム磁石は、フェライト磁石に比べて、厚さを薄く
しても減磁耐力があり、その限界は、２ｍｍである。フ
ェライト磁石の保持力は、４０００エルステッド（Ｏ
ｅ）であるのに対して、ネオジム磁石の保持力は、１２
０００Ｏｅであるため、フェライト磁石の厚みに対して
ネオジム磁石の厚みを１／３にしても、同様の減磁耐力
を保持できる。ネオジム磁石の減磁耐力の限界は、２ｍ
ｍであるため、本実施形態において用いるネオジム磁石
の厚さは、それ以上の厚さである３ｍｍとしている。

【００３２】ネオジム磁石の厚さを３ｍｍとして、爪形
磁極の磁極間の幅Ｌ１，Ｌ２を種々変えて実験を行い、
特に、最適となる爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２について検
討を行った。従来の永久磁石が交互に配置される方式に
おける爪形磁極の磁極間の幅は、８ｍｍである。そこ
で、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２を８ｍｍから徐々に、大
きくしていき、その時の発電出力及び温時特性について
検討した。ネオジム磁石の厚さは３ｍｍ，即ち、爪形磁
極の磁極間の幅Ｌ１の最小値は、３ｍｍであるため、爪
形磁極の磁極間の幅Ｌ２を８ｍｍから１３ｍｍまで変化
させた。爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２を８ｍｍから徐々
に、大きくするとともに、漏れ磁束が低減されるため、
発電出力が増加する。また、爪形磁極間を流れる空気量
も増加するため、温時の特性低下も減少する。しかしな
がら、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２を１０ｍｍ以上にする
と、発電出力の増加も温時特性の改善も飽和状態になる
ことが判明した。即ち、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２を１
０ｍｍ以上とすることにより、発電出力と温時特性を顕
著に改善できることが判明した。

【００３３】爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２を１０ｍｍと
し、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ１を６ｍｍとしたとき、永
久磁石の厚さを３ｍｍとすると、爪形磁極１２Ｘ１，１
２Ｙ１の磁極間と永久磁石の間には、３ｍｍの隙間が形
成される。従って、この隙間を埋めて、永久磁石を爪形
磁極の磁極間に固定する必要があるが、車両用交流発電
機は高速回転をすることを考慮すると、爪形磁極の磁極
間に永久磁石を圧入固定する方法が信頼性の点で好まし
い。そこで、厚さ３ｍｍの永久磁石を使用する場合に
は、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ１を３ｍｍとし、爪形磁極
の磁極間の幅Ｌ２を１３ｍｍとすることによって、発電
出力と温時特性を顕著に改善できるとともに、永久磁石
の保持の点での信頼性も改善できる。

【００３４】また、永久磁石１８としてネオジム磁石を
用いることにより、発電出力を増加することができた。
即ち、フェライト磁石の残留磁束密度が４０００Ｇであ
るのに対して、ネオジム磁石の残留磁束密度は、１２０
００Ｇであり、フェライト磁石の３倍であるため、漏れ
磁束を低減でき、発電出力を増加することができる。な
お、このとき、従来用いられていたフェライト磁石の側
面積とネオジム磁石の側面積は同一である。ここで、側
面積とは、回転子の外周方向に面する永久磁石１８の面
であって、爪形磁極１２Ｘ１，１２Ｙ１の磁極間に配置
される永久磁石１８が、爪形磁極１２Ｘ１，１２Ｙ１と
接する面，即ち、図２における永久磁石１８の側面１８
Ａの面積のことである。

【００３５】本実施形態においては、厚さ３ｍｍのネオ
ジム永久磁石を使用し、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ１を３
ｍｍとし、爪形磁極の磁極間の幅Ｌ２を１３ｍｍとする
ことによって、発電電流を１８０Ａとすることができ、
また、冷時出力に対する温時出力の比率を０．７３とす
ることができる。爪形磁極の磁極間を等距離とし、磁極
間に永久磁石を配置していないときの発電電流は１５０
Ａであるので、３０Ａの出力電流の増加を図ることがで
きた。また、爪形磁極の磁極間を等距離とし、全ての磁
極間にフェライト永久磁石を配置したときの冷時出力に
対する温時出力の比率を０．６７であったので、温時特
性を０．０６向上することができた。なお、爪形磁極の
磁極間を等距離とし、磁極間に永久磁石を配置していな
いときの冷時出力に対する温時出力の比率を０．７３で
あったので、かかる構成のものと同程度の温時特性を得
ることができた。

【００３６】次に、図３を用いて、本実施形態において
用いる永久磁石の厚さについて説明する。図３は、本発
明の一実施形態による車両用交流発電機の回転子に用い
る永久磁石の厚さの説明図である。

【００３７】永久磁石の厚さは、製造工程の点から、
１．５ｍｍ以下では量産性が悪いものである。また、磁
石の保持力からは、ネオジム磁石は、フェライト磁石の
３倍程度大きいために、フェライト磁石の１／３の厚み
でも減磁耐力があり、厚みを薄くすることができる。ネ
オジム磁石の減磁耐力の限界は、２ｍｍである。永久磁
石の厚みは、厚ければ良いというものではなく、減磁界
がかかった状態で永久磁石が減磁しなければ良く、不必
要に厚くしても発電特性には変化は無い。そこで、永久
磁石の厚さは、２ｍｍ以上とすることが好ましい。

【００３８】さらに、発電効率を向上させるためには使
用する永久磁石は、強力で安価のものが望ましいことは
言うまでもないが、永久磁石の価格は重量に比例するた
め、厚さが厚くなるほど、価格は上昇する。ネオジム磁
石は高価であり、現在、ネオジム磁石はフェライト磁石
の１０倍程度の価格である。また、組み立て着磁による
着磁容易性は、磁石の厚さが厚いほど着磁が困難にな
る。従って、ネオジム磁石の厚さは、薄いほうが好まし
いことになる。

【００３９】以上のようにして、永久磁石の厚さは、２
ｍｍ以上とすることが好ましいものである。

【００４０】なお、以上の説明では、爪形磁極の磁極数
は、１２極としているが、近年、発電出力の向上の狙い
から１４極や１６極の磁極数を有する爪形磁極を用いる
回転子も開発検討されている。磁極数を増加させた場合
でも、自動車用交流発電機の外観寸法は変わらないた
め、回転子の外径は約φ１１０ｍｍである。従って、磁
極数が１６極の場合、爪形磁極の磁極間の距離は、６ｍ
ｍ（＝８ｍｍ×（１２／１６））となる。隣合う磁極間
の距離の和は、１２ｍｍとなる。かかる場合でも、ネオ
ジム永久磁石の厚さを２ｍｍ以上，即ち、狭い方の爪形
磁極の磁極間の距離Ｌ１を２ｍｍとすると、広い方の爪
形磁極の磁極間の距離Ｌ２は、１０ｍｍを確保できるた
め、上述した１２極の場合と同様にして、発電出力の向
上と温時特性の改善と達成することができる。

【００４１】以上説明したように、本実施形態では、爪
形磁極の磁極間の幅の狭い部分にネオジム永久磁石を配
置し、爪形磁極の磁極間の幅の広い部分に永久磁石を配
置しないようにしている。永久磁石の配置されていない
部分の爪形磁極の磁極間を広くすることにより、漏れ磁
束を低減して、発電出力を向上することができる。ま
た、永久磁石の配置されていない部分の爪形磁極の磁極
間を広くすることにより、この磁極間に流入する空気量
を増加して、温時特性を改善することができる。さら
に、爪形磁極の磁極間の一方の幅を広くするために、他
方の幅は狭くなるが、この幅の狭い部分には、ネオジム
磁石を配置することにより、漏れ磁束を低減して、発電
出力を向上することができる。従って、発電出力の向上
と温時特性の改善を達成することができる。

【００４２】特に、ネオジム磁石の厚さを２ｍｍ以上と
し、ネオジム磁石が配置されない広い側の爪形磁極の磁
極間の距離を１０ｍｍ以上とすることにより、顕著な発
電出力の向上と温時特性の改善を達成しえるものとな
る。

【００４３】なお、以上の説明では、爪磁極の狭い側に
永久磁石を入れた説明としたが、磁石がない場合にも、
界磁巻線の冷却促進効果はあるものである。

【００４４】次に、図４を用いて、本発明の他の実施形
態による回転子の要部の構成について説明する。図４
は、本発明の他の実施形態による車両用交流発電機の回
転子の要部の拡大斜視図である。

【００４５】本実施形態による回転子を用いる車両用交
流発電機の全体構成は、図１に示したものと同様であ
る。また、図２と同一符号は、同一部分を示している。

【００４６】本実施形態における回転子は、図２に示し
た実施形態と同様にして、一対の爪形磁極１２Ｘ，１２
Ｙは、Ｎ極とＳ極が交互に配置されるように、互いに爪
形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪部１２Ｘ１，１２Ｘ２，１２
Ｙ１が交互に噛み合うようにして、所定の距離だけ離し
て、対向配置されている。爪形磁極１２Ｘの爪部１２Ｘ
１と爪形磁極１２Ｙの爪部１２Ｙ１の磁極間の距離をＬ
１は、爪形磁極１２Ｘの爪部１２Ｘ２と爪形磁極１２Ｙ
の爪部１２Ｙ１の磁極間の距離をＬ２よりも狭く（Ｌ１
＜Ｌ２）となるように設定されている。また、爪形磁極
１２Ｙの端面には冷却ファン４０Ｙが配置される。

【００４７】幅Ｌ１が狭い側の爪形磁極１２Ｘ１，１２
Ｙ１間には、永久磁石１８が配置されており、永久磁石
１８の外周部には、補強カバー１９が配置されている。
また、幅Ｌ２が広い側の爪形磁極１２Ｙ１，１２Ｘ２間
には、何も配置されていない。狭い側の爪形磁極間に配
置された永久磁石１８は、爪形磁極１２Ｘ，１２Ｙの爪
部１２Ｘ１，１２Ｙ１の極性と合わせて着磁されて配置
されており、爪形磁極間の漏れ磁束を低減する。また、
反対側の広く開いた爪形磁極間は、永久磁石１８が配置
された爪形磁極間の幅Ｌ１に比べて、幅Ｌ２を広くする
ことにより、漏れ磁束が低減する構成とするとともに、
永久磁石が配置されていないため、爪形磁極間の内周側
に配置される界磁巻線１６の冷却を促進できるように冷
却風が通りやすいようになっている。

【００４８】さらに、永久磁石の配置されていない幅の
広い爪形磁極１２Ｙ１，１２Ｘ２の磁極間で、爪形磁極
の表面に近い部分に永久磁石の補強カバー１９に用いた
ものと同様なカバーのファンガイド１７を配置してあ
る。ファンガイド１７を設けることにより、冷却ファン
４０Ｙが導いた風が円周方向に流れないで、回転子の軸
方向に流れるように風のガイドとなる。ファンガイド１
７の材質としては、永久磁石の補強カバー１９と同様な
非磁性体で強度の高いステンレス鋼を用いている。

【００４９】このように、風のガイドを設けることで界
磁巻線１６の冷却は良好となり、温時に界磁巻線の温度
上昇により起磁力が低下していた問題を解決し、冷却を
促進することで、温時特性をさらに改善することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、車両用交流発電機にお
ける温時の特性を改善できるとともに、発電出力を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による車両用交流発電機の
全体構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態による車両用交流発電機の
回転子の要部の拡大斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態による車両用交流発電機の
回転子に用いる永久磁石の厚さの説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態による車両用交流発電機
の回転子の要部の拡大斜視図である。

【符号の説明】

１０…回転子 １２Ｘ，１２Ｙ…爪形磁極 １４…ヨーク １６…界磁巻線 １７…ファンガイド １８…永久磁石 １９…補強カバー ２０…シャフト ２２Ｘ、２２Ｙ…ボールベアリング ２４Ｘ、２４Ｙ…エンドブラケット ２６…プーリ ２８Ａ、２８Ｂ…スリップリング ２９Ａ、２９Ｂ…ブラシ ３０…固定子 ３２…固定子磁極 ３４…固定子巻線 ４０Ｘ、４０Ｙ…冷却ファン

フロントページの続き (72)発明者 高野 雅美 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子と、この回転子に対して一定のギャ
   ップを隔てて配置された固定子磁極とから構成され、 上記回転子は、 シャフトに一体的に取り付けられ、先端部分に複数のＮ
   極及びＳ極を持つ爪部を形成した１対の対向配置された
   爪形磁極と、 この爪形磁極に磁化力を発生させる界磁巻線と、 上記対向配置された爪形磁極の爪部間に交互に配置され
   た永久磁石とから構成される車輌用交流発電機におい
   て、 上記永久磁石が配置される上記対向配置された爪形磁極
   の爪部間の距離Ｌ１を、上記永久磁石が配置されない上
   記対向配置された爪形磁極の爪部間の距離Ｌ２よりも狭
   くしたことを特徴とする車両用交流発電機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記永久磁石をネオジム磁石とし、その厚さを２ｍｍ以
   上としたことを特徴とする車両用交流発電機。
3. 【請求項３】請求項１に記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記永久磁石が配置されない上記対向配置された爪形磁
   極の爪部間の距離Ｌ２を１０ｍｍ以上としたことを特徴
   とする車両用交流発電機。
4. 【請求項４】請求項１に記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記永久磁石の厚さを、上記永久磁石が配置される上記
   対向配置された爪形磁極の爪部間の距離Ｌ１と等しく
   し、上記永久磁石を上記対向配置された爪形磁極の爪部
   間に圧入固定することを特徴とする車両用交流発電機。
5. 【請求項５】請求項１に記載の車両用交流発電機におい
   て、さらに、 上記永久磁石が配置されない上記対向配置された爪形磁
   極の端面に固定配置された冷却ファンを備えたことを特
   徴とする車両用交流発電機。
6. 【請求項６】請求項５に記載の車両用交流発電機におい
   て、さらに、 上記永久磁石の配置されていない爪形磁極の磁極間で、
   爪形磁極の表面に近い部分に設けられたファンガイドを
   備えたことを特徴とする車両用交流発電機。
7. 【請求項７】請求項５に記載の車両用交流発電機におい
   て、 上記冷却ファンは、上記永久磁石が配置されない上記対
   向配置された爪形磁極の爪部間の距離Ｌ２の側に風が流
   れるように爪形磁極の端面に固定配置したことを特徴と
   する車両用交流発電機。