JPS5886850A - 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】 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、ランデルボール型の爪をもつ回
転子コアに励磁コイルを巻き、これ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
電機の案出が要望されてきた。

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。

そのために本件出願人は先に扁平アーマチャを（２） 金属板によって挾持するものを特願昭５６−１４４４３
６号として提案した。本発明はこの先願の変形案に関す
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（原動機）によってＶ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、５ｂは後方側の軸受、ｌａ。

１ｂ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？−ａ、７ｂが、その外周側１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１１により
整列され、接着材により、固接されている。そしてミ磁
石７ａ、７ｂ相互間の間隙（溝）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（３） 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１１の内周側１１ａ　（第５
図）から外周側１１ｂへと流動させる。

５ａ、５ｂは遠心フッ６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る特開昭５５−８０２０９号公報
にて開示されたセラミック系絶縁層を有する電線を巻回
したものであり、このアーマチャコイル２は、例えば後
述するコイル保持部材となるセラミック系物質２Ｃによ
ってモールドされ、又、アーマチャコイル２の両外周側
面は絶縁処理された金属板１２によって挾持されている
。なお、アーマチャ全体を符号１６にて示す。

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）（４） 非有効部分２ａ、２ｂ　（第２図）ｌ！よ３っ叉状に分
枝して配置しである。

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樹
脂層が設けられている。

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１０ａ、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が設けである。この送
風ファン部８は回転軸３と垂直方向に吐出し、エアーギ
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４
ａ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、これらのハンジング４ａ、
４ｂはアーマチャの金ＩＥ板１２を挾持しアーマチャを
支持している。又、両（５） 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１
４ａは冷却フィン１４上に合計６個設けられ、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、各サイリスク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、各サイ
リスタ１４ａの点孤角が位相制御され、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
ず略ニ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。

また、サイリスタ１４ａの全波整流出力はコード１５を
介して外部にとり出され、図示せぬ車載バフテリを充電
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
せず、交流のまま使（６） 用しても良い。） 上記構成において、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は３相交流電力を前記サイリスタブリッジからなる
電圧調整全波整流回路に給電する。

又、この一実施例Φ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１６の体格も小さ
くなり、このことは永久゛磁石７ａ、７ｂ相互間エアー
ギャップＧの磁束密度を大きくするのに寄与する。

そして、このような扁平化されたアーマチャ１６をもつ
発電機は鎖交磁束密度をきわめて大きくすることができ
、磁気効率を良くすくことができるので、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。しく７） 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相交流出力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、
エンジン回転数にがかね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にセラ
ミッ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方電圧お
よび出力電流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１ｂを有効に冷却し得る送
風作用が得られる。

次に、第１１図の曲線Ａは上記一実施例の出力（８） 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
り出力の向上が達成できる。

なお、界磁の永久磁石７ａ、７ｂは個々に分割されたセ
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、界磁部
はスリップリングを介して給電される電磁コイルを使用
するものであっても良い。

次に、本発明の要部となるアーマチャ１６の構造につい
て更に詳述する。上記一実施例では、アーマチャコイル
２はセラミック系物質によりモールドされ、又、コイル
２の両外周側面は金属板１２によって挾持されており、
金属板１２とコイル２との間には耐熱樹脂層が設けられ
ている旨説明したが、金属板１２を設けないでコイル２
の両外周側面にもセラミック系物質をモールドし、この
セラミック系物質の外周側面をハウジング４ａ、４ｂに
て挾持しても良い。なお、この場合、セラミ（９） ツク系物質にクラックが生じないようにハウジング４ａ
、４ｂとセラミック物質との間にバネ材を　　。

介挿すると良い。

又、金属板１２を設ける場合、金属板１２の裏面にはコ
イル２と絶縁するために、セラミック絶縁層を溶射（プ
ラズマ溶射）したり、マイカ板やその他のセラミック板
や合成樹脂板を挾んでも良い。

又、アーマチャコイル２のモールド材となるセラミック
系物質は、例えば特開昭５１−８２３１９号にて開示さ
れたシリコーン樹脂中に無機微粉末を含有するものを使
用できる。これは、ある種のオルガノポリシロキサンに
シリカ充填材とセラミック粉末、白金化合物とを含有す
るシリコーンフェス組成分であって、油流後は柔軟な皮
膜となり、高温でセラミック状物質になるものである。

そして、このものは１００〜２００℃で５〜３０分間加
熱硬化させるとゴム弾性をもった柔軟な皮膜となり、こ
のまま、アーマチャ１６として組み込み、アーマチャコ
イル２に比較的大電流を流すと、アー（１０） マチャコイル２の温度で前記ゴム状皮膜はセラミック状
物質になる。

なお、本発明発電機を製品として出荷するとｌきにセラ
ミック状物質になっていなくて、発電機として使用する
ようにしても良い。

なお、このようにコイル２の発熱でセラミック化するも
のを使用するときのアーマチャコイル２は前述した如く
、特開昭５５−８０２０９号で開示された芯綱線の周囲
をセラミック状物質とポリイミドの如き有機絶縁層が覆
うセラミック系マグネットワイヤを使用しなければなら
ない。

なお、本発明はアーマチャコイルをセラミックでモール
ドするもののみに限定するものではなく、セラミック板
でアーマチャコイルを挾み固定したり、耐熱合成樹脂板
でコイルを挾んだり、モールトルても良く、合成樹脂を
使用する場合は、アーマチャコイルの発熱をセラミック
程も萬くすることが出来ないので、アーマチャコイルは
セラミック系マグネットワイヤでなくても良い。

このように本発明の要点はアーマチャコイルをャコイル
の型くずれを防止してハウジングに支持させる点にある
。

なお、本発明において単にセラミック系物質というとき
は将来セラミック化可能な物質およびシリコンフェス組
成物がセラミック化したセラミック類似物を含むものと
する。

以上述べたように本発明においては、相対向して回転す
る界磁部間の強力な回転主磁束を扁平アーマチャコイル
が鎮交するように配置し、かつ、このアーマチャコイル
を耐熱合成樹脂又はセラミック系物質によって包み込ん
だから全体的にきわめて小型なものが得られる。又、ア
ーマチャコイルは耐熱合成樹脂又はセラミック系物質に
よって正確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、エア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。

【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
（貫通孔内を通り抜けている）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
図のアーマチャコイルと金属板の側面図、第９図は第８
図のアーマチャコイルをモールド成形したモールド型ア
ーマチャの側面図、第１０Ｗ！Ｊは第９図の右側面図、
第１１図は上記実施例に係る車両用交流発電機の出力特
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ｔ　　７ａ＋　
　７ｂ・・・永久磁石、２・・・アーマチャコイル、２
ａ、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、１０ｂ・・・
貫通孔、８・・・送風ファン部、２Ｃ・・・コイル保持
部材となる特にセラミック系物質。 （１３） 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１４） 第２図 第３図 第４図 第８図 第９図

Claims (2)

【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、　　５　ｂ）
   、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（ｌａ、ｌｂ）、この一対の円盤（ｌａ、
   ｌｂ）に相対向するように設けられた界磁部（７ａ、７
   ｂ）、この界磁部相互間に配設され、耐熱合成樹脂又は
   セラミック系物質からなるコイル保持部材（２ｃ）で包
   ま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）と前記界磁部（７ａ、７ｂ）間に形成さ
   れた磁束゛が軸方向に通るエヤギャップ（Ｇ）　、前Ｅ
   ”ｒ−１チヤコイル（２）およびコイル保持部材（２Ｃ
   ）からなるアーマチャ（１６）を前記軸受（５ａ。 ５ｂ）に連結するハンジング（４ａ、４ｂ）を備えたこ
   とを特徴とする交流発電機。
2. （２）前記アーマチャ（１６）のコイル保持部材（１） （２Ｃ）はシリコンフェス組成物からなるセラミック状
   物質又はセラミック化可能物質から成り、前記ｉ−マチ
   ャコイル（２）はセラミック系マグネットワイヤから成
   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。