JPS5846860A - 交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 機に関するものである．その用途としては車両用交流発
電機、家庭用３相交流発電機等があげられる。

従来、発電機の主流は、ランデルポール型の爪をもつ回
転子コアに励磁コイルを巻き、これ（４） をとり囲む多相アーマチャコイルを設けたものであった
が、これでは小型化に限度があり特に扁平化に限度があ
った．従って、より小型の交流発電機が望まれ、画期的
な構造の交流発電機の案出が髪型されてきた。

発明者は小型、扁平化のために扁平アーマチャコイル構
造の永久磁石界磁をもつ交流発電機が出来れば上記のｌ
ｉｌｌを解決できることに着目して開発をすすめた。

本発明は単位重量あたりの出力が大きく耐久性を備える
永久磁石界磁と扁平アーマチャコイルをもつ小型軽量化
された交流発電機にすることを目的とする。

以下本発明の一実施例を図面に沿って説明する。第１図
ないし第９図において、９はプーリであり車両エンジン
（原動Ｈａ）によつ■ベルトを介して駆動される。３は
プーリ９に固設された回転軸、５ａは前方側の軸受、５
ｂは後方側の軸受、ｌａ，’ｌｂは回転軸３に固設され
た金属からなる例えば鉄製の円盤であり、左右一対（５
） 設けられている。

この円盤１ａ，ｌｂには第２図，第５図に示すように複
数個の永久磁石７ａ，７ｂが、その外）Ｉｌｌ側にリン
グ状に並べられて固設されている。

なお、永久磁石７ａ，７ｂは極性を交互にして非磁性体
の介在物ｌ１により整列され接着剤により固設されてい
る．そして、磁石？ａ，７ｂ相五藺の藺ｍ　（１ｍ）に
は非磁性体となるアルミニウムの介在物１１が設けられ
ており、この介在物１１は磁石７ａ，７ｂ相互間の谷間
に位置し磁石よりは高さが低く回転軸３を中心に放射状
に設けられている．従って、回転軸３が回転したときに
前記介在物１１が位置する磁石相互間の谷間は遠心ファ
ンと同様の作用をなし、空気を介在物１ｌの内周側１１
ａ（第５図）から外周側１ｌｂへと流動させる。

６ａ，６ｂは遠心７アンであり円盤１ａ，ｌｂにボルト
にて取付けられ空気孔４ｄを介して冷却風を流動させる
．又、２は扁平状のアーマチャコイルであり、例えばマ
グネットワイヤとな（６） る特開昭５５−８０２０９号公報にて開示されたセラミ
ソ系絶縁層を有する電線を巻回したもので弗り、このア
ーマチャコイル２は例えば鉄からなる金属板１２に挟持
され位置決めされている。

アーマチャコイル２と金属板１２の全体形状は第８図に
示す如くであり、このコイル２の永久磁石７ａ、７ｂと
相対向しない（起電力を生じない）非有効部分２ａ、２
ｂ　（第２図）は３つ叉状に分枝して配置しである。

又、第８図において金属板１２の側面形状は前記コイル
２の非有効部分２ａ、　　２ｂがは−み出す開口部１２
ｃ、１２ｄを有するとともに、外周側には左右に丁字形
状に拡開された放熱フィン１２ｅを有している。

又、金属板１２には角度をもったスリン）１２ｆが設け
られエヤーギャップＧ（第２図）の空気が遠心方向に排
出し易いようになっている。

又、このスリット１２ｆを設けることにより金属板１２
に発生する渦電流を抑制することかで（７） きる。

又、金属板１２はアーマチャコイル２と密接しているが
両者の間の金属板１２の裏側には粉体塗装による耐熱絶
縁樹脂層が設けられている。

なお、この絶縁層としてはマイカ板、ヤラミック板等の
無機質絶縁板又はエポキシ系樹脂板が使用できるが、そ
の他の樹脂又はセラミック（金属酸化物）絶縁層を塗装
ないしは溶射しても良い。

更に、第２図に示すように金属板１２の最外周部はアー
マチャコイル２の外周部を覆うようにセラミック類似物
となるシリ、コーン系ワニス２ｅにて塗装されている。

次に、第２図、第５図に示す１０ａ、１０ｂは円板１ａ
、ｌｂに設けられた貫通孔であり、第５図、第６図に示
す如く回転軸３と一体の送風ファン部８の回転時に空気
を内部に吸い込み易いように斜めに孔を設けである。

そして、この貫通孔１０．ａ、１０ｂに隣接して小型の
放射状の羽根をもつ送風ファン部８が（８） 設けである。この送風ファン部８は回転軸３と共に回転
することにより貫通孔１０ａ、１０ｂから空気を吸いこ
んで、その空気を回転軸３と垂直方向に吐出し、エヤー
ギャップＧ（第２図）内に押し込みアーマチャコイル２
を冷却する。

４ａ、４ｂはハウジングでありフロントハウジング４ａ
とリヤハウジング４ｂに分割されており夫々が軸受５ａ
、５ｂを支持し、かつ、これら゛のハウジング４ａ、４
ｂはアーマチャの金属板１２を挟持しアーマチャを支持
している。

又、両ハウジング４ａ、４ｂは第３図のボ′ルト１３に
て締付けられインロー面４１で結合されている。

１４は冷却フィン、１４ａはこの冷却フィン１４上に実
装されたサイリスクの１つである。

このサイリスタ１４ａ↓嘘冷却フイン１４上に合計６側
設けられグレッツ結線されており、アーマチャコイル２
の３相交流出力を全波整流するとともに、各サイリスタ
１４ａのゲートに図示せぬ電圧調整器からゲートパルス
が送られ、各（９） サイリスタ１４ａの点弧角が位相制御され、全波整流さ
れた直流出力電圧の実効値を回転軸３の回転速度にかか
わらず略一定になるようにしている。

なお、このようなサイリスクブリッジによる位相制御回
路は周知であり、種々の回路を採用できるため、回路図
は省略する。

又、サイリスタ１４’ａの全波整流出力はコード１５を
介して外部にとり出され、図示せぬ車載バッテリを充電
しかつ点火装置、ヘッドランプ等の電気負荷に給電され
る。（なお本発明は最終的に直流出力を出すものに限定
せ豐、交流のまま使用しても良い。） 上記構成においてＺ鉄製の円盤１ａ、ｌｂとともに永久
磁石７ａ、７ｂが回転するとこの永久磁石７ａ、７ｂ相
互間を結ぶ第２図左右方向に出る回転主磁束を静止した
アーマチャコイル２が切ることになり、アーマチャコイ
ル２番嘘３相交流電力を前記サイリスクブリッジからな
る電圧調整全波整流回路に給電する。

（１０） この時アーマチャコイル２は著しく加熱されるが、この
熱は、金属板１２を伝わり放熱フィン１２ｅを経由して
外部空間に放散される。

なお、アーマチャコイル２と金属板１２との絶縁は金属
板１２の内面に薄く設けらｉｔ　ｔニー　耐熱樹脂層、
無機質絶縁層又はセラミック溶射層等のいずれかによっ
て、より確実なものとすることができるが、マグネット
ワイヤ自体の絶縁液ＩＮ、：よってアーマチャコイル２
を絶縁してもよい。

又、この一実施例のアーマチャコイル２′はセラミック
系マグネットワイヤを巻回したものであるので、その温
度許容値がきわめて高く、大電流を比較的細いコイル径
で流すことができる。

よってアーマチャの体格も小さくなり、このことは永久
磁石７ａ、７ｂ相互間エアギャッグＧの磁束密度を太き
（するのに寄与する。そして、このような扁平化された
アーマチャの発電機は鎮交磁束密度をきわめて大きくす
ることができ、磁気効率を良くするこきができるので、
所要の出力電圧出力電流を得るためには、少ないターン
数のアーマチャコイル２ですむ。

しかし、このことはアーマチャコイル２のリアクタンス
の減少をもたらし、回転軸３が高速回転したときに、３
相交流出方電圧が過大になりすぎ好しくないという問題
が生じる。すなわち、ある種の発電機は、エンジン回転
数にかかわらず一定の出力電圧が要求されるのである。

しかしながら、上述のようにアーマチャコイル２にヤラ
ミフク系コイルを使用し、アーマチャの最高温度を高め
ることは無害なもしくは有益な結果をもたらす、すなわ
ち、高温状態ではアーマチャコイル２の抵抗が大となり
、一般の従来発電機では効率が落ちるだけで利点がない
が本案ではその抵抗による電圧降下によって出力電圧を
抑制できるのである。

又、上記実施例では、円盤１ａ、ｌｂに設けられた貫通
孔１０ａ、１０ｂと送風ファン部８および磁石７ａ、７
ｂ相互間のラジアルファン作用をなす間隙又は溝（介在
物１１）により、アーマチャコイル２を有効に冷却し得
る送風作用が得られる。

次に、第１θ図の曲線Ａは上記一実施例の出力特性図で
あり、曲線Ｂは従来の高速回転型車両用交流発電機（上
記一実施例と略同−重量のもの）の特性である。これよ
り明らかな如く、本発明によれば単位重量あたり出方の
向上が達成できる。

な゛お、界磁の永久磁石７ａ、７ｂはセグメントタイプ
のものでなくても良く、一体のリング状の磁石を２個相
対向させて使用しても良い。

又、界磁に電磁コイルを使用することも可能である。

以上述べたように本発明においては、相対向して回転す
る永久磁石間の強力な回転主磁束を扁平アーマチャコイ
ルが鎖交するように配置し、かつ、このアーマチャコイ
ルの両側を金属板で挟持したから、全体的にきわめて小
型であり、かつ、冷却作用が良好なものが得られる。

又、アーマチャコイルは金属板によって正確（１３） に位置決めされ整形されてハウジング内に保持されるた
め、エヤーギャップをできるだけ小さくでき、強度も充
分なものにすることができるという効果がある。

又、金属板であるため、アーマチャコイルが発生するき
わめて高い温度にも耐えることができ、変形することが
なく、耐久性に優れ、かつ熱伝導率が大きいためアーマ
チャコイルを有効に冷却できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明発電機の一実施例を示す正面図、第２図
は第１図の矢視Ｃ−Ｃ線に沿う一部断面側面図、第３図
は第１図の矢視Ｄ−Ｄ断面図、第４図は送風ファン部を
示す第２図の矢視Ｅ−Ｅ断面図、第５図は第２図の円盤
上の磁石の側面配置図、第６図は第５図の矢視Ｇ−Ｇ線
（貫通孔内な通り抜けている）に沿う貫通孔の断面形状
図、第７図は第５図の矢視Ｈ−Ｈ断面図、第８図は第２
図に示したアーマチャコイルとこれを囲む金属板の形状
を示す側面図、第９（１４） 図は第８図の右側面図、第１０図は上記一実施例に係る
車両用交流発電機の出方特性図である。 ３・・・回転軸、５ａ、５ｂ・・・軸受、１１・・・非
磁性体の介在物、ｌａ、ｌｂ・・・円盤＋　　７ａ、７
ｂ・・・永久を石、２・・・アーマチ中コイル、２ａ、
２ｂ・・・非有効部分、１２・・・金属板、Ｇ・・・エ
ヤーギャップ、４ａ、４ｂ・・・ハウジング、　１０　
ａ　、　１０　ｂ　−貫通孔、８・・・送風ファン部、
１２ｅ・・・放熱フィン。 １２″ｆ・・・スリット、１２ｃ、１２ｄ・・・開口部
。 代理人弁理士　岡　部　　隆

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）原動機によって駆動され回転する回転軸（３）、
   この回転軸（３）を支持する軸受（５ａ。 ５ｂ）、この軸受相互間において前記回転軸（３）に固
   設された一対の円盤（１ａ、１ｂ）、この一対の円盤（
   ｌａ、ｌｂ）に相対向するよやにリング状に並べられて
   交互に着磁された複数個の磁極をもつ永久磁石（７ａ、
   ７ｂ）、軸方向に相対向する前記永久磁石（７ａ、　　
   ７　ｂ）相互間であってかつ前記一対の円盤（ｌａ、ｌ
   ｂ）相互間に配設された扁平状のアーマチャコイル（２
   ）、このアーマチャコイル（２）の両外側面を密接して
   覆い前記アーマチャコイル（２）を支持する金属板（１
   ２）、この金属板（１２）と前記永久磁石（７ａ、７ｂ
   ）間に形成された磁束が軸方向に通るエヤーギャップ（
   Ｇ）、前記軸受（５ａ、　　５　ｂ）ならびに前記アー
   マチャコ（１） イル（２）を覆う前記金属板（１２）とを連結するハウ
   ジング（４ａ、４ｂ）を備えた交流発電機。
2. （２）前記金属板（１２）の前記アーマチャコイル（２
   ）と接する内面に薄い無機質絶縁層、耐熱樹脂層又はセ
   ラミック絶縁層のうちいずれかが設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の交流発電機。
3. （３）前記アーマチャコイル（２）は導電体の外側にセ
   ラｔｙり化され得るか、又はセラミック化された絶縁層
   を持つセラミック系マグネットワイヤを巻回して成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又番嘘第２項に記
   載の交流発電機。
4. （４）前記永久磁石（７ａ、　　７　ｂ）を支持する前
   記円盤（ｌ　ａ、　　１　ｂ）の前記回転軸（３）付近
   に貫通孔（１０ａ、１０ｂ）を設け、かつ前記回転軸（
   ３）又は前記円盤（１ａ、１ｂ）に連結された送風ファ
   ン部（８）を前記貫通孔（１０ａ、１０ｂ）近くに設け
   、この貫通孔（１０ａ。 １０ｂ）から取り込んだ空気が前記送風ファン（２） Ｂ（８）により前記エアギャップ（Ｇ）を通過流発電機
   。
5. （５）前記円盤（ｌａ、１ｂ）上に固設された前記永久
   磁石（７ａ、　　７　ｂ）相互間の谷間に非磁性体の介
   在物（１１）が形成され、この介在物（１１）は前記円
   盤（ｌａ、ｌｂ）上に放射状に配列されており、前記介
   在物（１１）が位置する谷間空間を送風通路とするファ
   ンを形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   い−し第４項のうちいずれかに記載の交流発電機。
6. （６）前記金属板（１２）の外周端に放熱フィン（１２
   ６）を形成していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のうちいずれかに記載の交流発電機。
7. （７）前記金属板（１２）に多数のスリット（１（３）
8. （８）前記金属板（１２）の内周側と外周側とに開口部
   （１２ｃ、１２ｄ）が形成され、前記アーマチャコイル
   （２）の非有効部分（２ａ、２ｂ）が前記開口部（１２
   ｃ、１２ｄ）から金属板（１２）の外部にはみ出してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項
   のうちいずれかに記載の交流発電機。
9. （９）前記永久磁石（７ａ、　　７　ｂ）の隣接する磁
   極相互間の間隙又は１１　（１１）が前記回転軸（３）
   を中心に略放射状に配置され、前記間隙（１１）を送風
   通路とする遠心ファン機能を有していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第８項のうちいずれかに
   記載の交流発電機。