KR100399741B1 - 차량용 교류발전기 - Google Patents

Abstract

전자소음이 될 수 있는 고조파 성분을 저감함으로써, 효과적으로 이상음(異常音)의 발생을 억제할 수 있는 차량용 교류발전기를 얻는다.

3상의 고정자코일(5)을 슬롯에 감아서 삽입하는 고정자코어(4)와, 이 고정자코어(4)의 내경측에 설치되고, 회전축(7)과 함께 회전하는 제1의 회전자코어(8) 및 제2의 회전자코어(9)와, 이 제1의 회전자코어(8) 및 제2의 회전자코어(9)를 계자극으로 자화하는 계자코일(10)과, 제1의 회전자코어(8)와 제2의 회전자코어(9)로부터 회전축(7)의 축방향으로 연장해서 설치되고, 소정의 자극간 극간(25),(26)을 통해서 교대로 맞물리게 배열되는 동시에, 고정자코어(4)의 내경면에 대향해서 설치된 다수의 자극(23),(24)을 구비하며, 이 자극(23),(24)이 축방향으로 다수의 부위(23a, 24a 및 23b, 24b)를 갖고 계단상으로 형성되는 동시에, 각각의 부위가 회전방향에 다른 폭으로 설정되도록 하였다.

Description

차량용 교류발전기{ALTERNATING CURRENT GENERATOR FOR VEHICLE}

본 발명은 클로폴형(claw pole type)의 회전자를 갖는 차량용 교류발전기에 관한 것이다.

도 13 내지 도 17은 종래의 차량용 교류발전기의 구성을 표시하는 것으로, 도 13은 발전기의 단면도, 도 14는 회전자의 사시도, 도 15는 고정자의 사시도, 도 16은 고정자코어의 사시도, 도 17은 회전자의 자극의 형상을 표시하는 상면도이다. 도면에서, 1은 프론트 브래킷, 2는 리어 브래킷, 3은 프론트 브래킷(1)과 리어 브래킷(2)에 끼어진 고정자로, 고정자(3)는 도 13과 도 15와 도 16에 표시한 바와 같이 고정자코어(4)와 고정자코어(4)의 슬롯(4a)내에 감아서 삽입된 3상의 고정자코일(5)에 의해 구성되어 있다.

도 13과 도 14에서, 6 은 클로폴형의 회전자이고, 양단이 프론트 브래킷(1)과 리어 브래킷(2)에 지지된 회전축(7)과, 이 회전축(7)에 부착된 제1의 회전자코어(8) 및 제2의 회전자코어(9)와, 양 회전자코어(8과 9)와의 사이에 감겨진 계자코일(10)과, 양 회전자코어(8과 9)와의 배면에 설치된 팬(11 및 12)과, 회전축(7)의 프론트 브래킷(1)측의 외측에 설치된 풀리(13)와, 회전축(7)의 리어 브래킷(2)측의 내측에 설치되고, 계자코일(10)에 전류를 공급하는 슬립링(14)에 의해 구성되어 있다. 15는 슬립링(14)에 전류를 공급하는 브러시, 16은 이 브러시(15)를 보존하는 브러시홀더, 17은 고정자코일(5)의 교류출력을 정류하는 정류기, 18은 계자코일(10)의 전류를 조정해서 고정자코일(5)의 출력전압을 제어하는 레귤레이터이다.

19와 20은 제1의 회전자코어(8)와 제2의 회전자코어(9)로부터 고정자코어(4)의 내경에 소정의 공극을 통해서 축방향으로 연장된 자극이고, 제1의 회전자코어(8)로부터 연장된 자극(19)과 제2의 회전자코어(9)로부터 연장된 자극 (20)은 발전기의 극수에 따라 각각 복수개 설치되는 동시에, 소정의 자극간 극간(21과 22)을 통해서 교대로 맞물리도록 배치되며, 계자코일(10)의 여자에 의해 교대로 N극과 S극으로 자화되어 있다.

또, 자극(19와 20)은 도 17에 표시하는 바와 같이 선단부일수록 회전방향으로 폭이 좁아진 2등변의 사다리꼴로 형성되고, 회전방향의 양단면은 소정의 경사각을 가지고 직선상이 되며, 따라서, 도 17에 표시하는 바와 같이 자극간 극간(21과 22)의 파선으로 표시하는 중심선의 선간피치도 직선상으로 변화하고 있다.

통상에서는 발전기의 효율을 좋게 하기 위해 이 자극간 극간(21과 22)의 파선으로 표시한 중심선은 도 17에 표시하는 바와 같이 인접하는 자극(19와 20)과의 사이의 전기각을 180°로 하고, 예를 들면 자극의 중심을 0°로 할 때, 약 60°로부터 약 120°사이를 경사하도록 설정된다. 또 자극(19 및 20)의 고정자코어(4)와 대향하는 외면과 회전방향의 양단면과의 각부(角部)에는 자극(19),(20)과 고정자코어(4)와의 사이에 형성되는 공극의 자속밀도를 평활하게 하고, 전자소음을 억제하기 위한 모따기(19a와 20a)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 차량용 교류발전기에서 차량에 탑재된 도시하지 않은 배터리로부터 브러시(15)와 슬립링(14)을 통해서 계자코일(10)에 통전이 되면, 자극(19와 20)이 교대로 N극과 S극으로 여자되고, 회전자(6)가 풀리(13)를 통해서 내연기관으로부터 구동됨으로써, 자극(19와 20)은 회전자계를 고정자코어(4)에 부여하고, 고정자코일(5)에는 3상의 교류전압이 발생되며, 이 교류전압이 정류기(17)에 의해 정류되어 직류화되고, 도시하지 않은 부하에 전력이 공급된다. 그리고, 레귤레이터(18)는 계자코일(10)의 통전전류를 제어함으로써, 고정자코일(5)의 출력전압을 일정치로 유지한다.

이상과 같은 차량용 교류발전기에서, 자극(19와 20)이 고정자코어(4)에 부여하는 회전자계는 완전한 정현파가 아니고, 고조파를 포함하는 파형의 회전자계이고, 또, 고정자코일(5)이 발전해서 부하에 주는 출력전류도 고조파를 포함한 전류이다. 발전기의 동작중에서 고조파를 포함하는 회전자계와, 고조파를 포함하는 출력전류에 의한 자계와의 상호작용에 의해 자극(19 및 20)과 고정자코어(4) 사이에는 전자흡인력이 발생하고, 이 전자흡인력이 가진력(加振力)이 되어 고정자코어(4)와 자극(19 및 20)이 진동해서 전자소음을 발생한다. 특히 이 전자소음중의 특정한 고조파 성분은 이상음(異常音)으로서 차량의 정숙성을 저해하는 것이고, 소음 대책에 여러가지 방책이 강구되어 있다.

예를 들면, 일본국 특개소 54-134309호 공보에 개시된 기술도 소음 대책의 하나이고, 이 기술은 도 16에 표시하는 고정자코어(4)의 등피치로 배열된 톱니부(4b)의 내경측을 등피치로 배열된 자극(19와 20)이 주기적으로 통과함으로써 토크 변동이 고정자코어(4)에 가진력으로서 작용하는 것에 착안하고, 자극(19와 20)의 배열을 부등피치로 함으로써 소음의 저감을 도모한 것이다. 이 기술에 의하면, 토크 변동에 의한 고정자코어(4)의 진동이 원인이 되는 소음은 저감되나, 고정자코어(4)와 자극(19 및 20)과의 전자흡인력에 기인하는 소음은 저감할 수 없고, 또, 예를 들어 도 14에 표시하는 자극(19와 20)과의 사이에 설치되는 자극간 극간(21과 22)를 불균등하게 하는 것이므로 극간이 좁은 자극간에 존재하게 되고, 자극(19와 20)과의 사이의 누설자속이 증가해서 발전기의 출력이 저하한다는 부작용이 있었다.

본 발명은 이같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로, 소음이 될 수 있는 고조파 성분의 가진력을 저감함으로써, 성능저하를 수반하지 않고, 효과적으로 이상음의 발생을 억제하는 것이 가능한 차량용 교류발전기를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 차량용 교류발전기는 3상의 고정자코일을 슬롯에 감아서 삽입하는 고정자코어와, 이 고정자코어의 내경측에 설치되고, 회전축과 함께 회전하는 제1의 회전자코어와 제2의 회전자코어와, 이 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어를 한쪽은 N극, 다른쪽은 S극으로 자화하는 계자코일과, 제1의 회전자코어와 제2의 회전자코어로부터 회전축의 축방향으로 연장해서 설치되고, 소정의 자극간 극간을 통해서 교대로 맞물리도록 배치되는 동시에, 고정자코어의 내경면에 공극을 통해서 대향하는 다수의 자극을 구비하며, 이 자극을 축방향에 다수의 클로상 부위를 갖는 계단상으로 형성하고, 각각의 부위를 회전방향에 다른 폭으로 설정함으로써, 서로 인접한 자극간 극간의 중심선의 회전방향 피치가 축방향에 계단상으로 변화하도록 한 것이다.

또, 서로 인접한 자극간 극간의 중심선간의 회전방향 피치가 전기적으로 제1의 부위가 200°∼ 220°로, 제2의 부위가 140°∼ 160°로 설정되도록 한 것이다.

또, 서로 인접한 자극간 극간의 중심선간의 방향 피치가 전기각으로 제1의 부위가 220°∼ 230°로, 제2의 부위가 190°∼ 200°로, 제3의 부위가 160°∼ 170°로, 제4의 부위가 130°∼ 140°로 설정되도록 한 것이다.

또, 3상의 고정자코일을 슬롯에 감아서 삽입하는 고정자코어와, 이 고정자코어의 내경측에 설치되고, 회전축과 함께 회전하는 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어와, 이 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어를 한쪽은 N극, 다른쪽은 S극으로 자화하는 계자코일과, 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어로부터 회전축의 축방향으로 연장해서 설치되고, 소정의 자극간 극간을 통해서 교대로 맞물리도록 배치되는 동시에, 고정자코어의 내경면에 공극을 통해서 대향하는 다수의 자극을 구비하며, 이 자극이 축방향에 대해 끝이 가는 대략 사다리꼴로 형성되는 동시에, 축방향의 중앙부에서 축방향에 대한 경사각이 큰 부위가 설치되고, 이 부위의 축방향의 길이가 자극의 축방향 전체길이에 대해 30％이하로 설정되도록 한 것이다.

또, 자극의 고정자코어 내경에 대향하는 면과 회전방향의 양측면으로 형성되는 각부(角部)에 모따기를 하도록 한 것이다.또, 고정자코어에 설치된 매극 매상당의 슬롯수를 1로 한 것이다.또, 고정자코어에 설치된 매극 매상당의 슬롯수를 2로 한 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시의 형태 1 의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도.

도 2 는 본 발명의 실시의 형태 1 의 차량용 교류발전기의 설명도.

도 3 은 본 발명의 실시의 형태 1 의 차량용 교류발전기의 설명도.

도 4 는 본 발명의 실시의 형태 1 의 차량용 교류발전기의 효과를 설명하는 고조파의 합성도.

도 5 는 본 발명의 실시의 형태 2 의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도.

도 6 은 본 발명의 실시의 형태 3 의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도.

도 7 은 본 발명의 실시의 형태 3 의 차량용 교류발전기의 설명도.

도 8 은 본 발명의 실시의 형태 3 의 차량용 교류발전기의 설명도.

도 9 는 본 발명의 실시의 형태 3 의 차량용 교류발전기의 효과를 설명하는 고조파의 합성도.

도 10 은 본 발명의 실시의 형태 4 의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도.

도 11 은 본 발명의 실시의 형태 4 의 차량용 교류발전기의 설명도.

도 12 는 본 발명의 실시의 형태 5 의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도.

도 13 은 종래의 차량용 교류발전기의 구성을 표시하는 단면도.

도 14 는 종래의 차량용 교류발전기의 회전자의 구성을 표시하는 사시도.

도 15 는 종래의 차량용 교류발전기의 회전자의 구성을 표시하는 사시도.

도 16 은 종래의 차량용 교류발전기의 고정자코어의 사시도.

도 17 은 종래의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

4 : 고정자코어 5 : 고정자코일

6 : 회전자 7 : 회전축

8 : 제1의 회전자코어 9 : 제2의 회전자코어10 : 계자코일 23, 24, 27, 28 : 자극23a, 24a : 제1의 부위 23b, 24b : 제2의 부위23c, 24c : 제3의 부위 23d, 24d : 제4의 부위23e, 24e : 모따기부 25, 26, 29, 30 : 자극간 극간27a, 28a : 제1의 사다리꼴부 27b, 28b : 제2의 사다리꼴부27c, 28c : 경사각이 큰 부위

실시의 형태 1

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시의 형태 1 의 차량용 교류발전기의 구성도와 설명도이고, 도 1은 자극의 형상을 표시하는 상면도, 도 2 내지 도 4는 자속밀도가 발생해서 소음의 요인이 되는 고조파의 설명도이다. 또, 차량용 교류발전기의 전체 구성과 회전자의 구성은 상기 종래예의 도 13 및 도 14와 같고, 여기서는 종래예와의 차이가 있는 자극의 구성부분에 대해서만 설명한다. 도 1 에서, 8은 차량용 교류발전기의 회전자에 설치된 제1의 회전자코어, 9는 제2의 회전자코어이고, 제1의 회전자코어(8)와 제2의 회전자코어(9)로부터는 고정자코어(4)의 내경에 소정의 공극을 통해서 축방향으로 연장되고, 교대로 맞물리도록 배치된 자극(23과 24)이 설치되고, 자극(23과 24)은 각각 회전방향에 폭이 다른 제1의 부위(23a 및 24a)와, 제2의 부위(23b 및 24b)로 되고, 이들이 축방향에 계단상으로 형성되는 동시에, 제1의 부위(23a와 24a)는 자극간 극간(25와 26)의 파선으로 표시하는 중심선의 선간피치로 전기각으로 210°에, 또 제2의 부위(23b와 24b)는 똑같이 150°에 설정되어 있다.

상기한 과제의 항에서 소음의 원인으로 설명한 고정자코어(4)와 각 자극(23 및 24)와의 사이의 전자흡인력에 의한 가진력을 상술하면 다음과 같이 된다. 즉, 매극 매상당의 고정자코어(4)의 슬롯(4a)의 수가 1인 3상 교류발전기에서는 발전기의 회전자 1회전에 대한 자극수의 3배차의 가진력이 현저히 나타나고, 회전자 1회전에 대한 자극수의 6배차의 가진력은 그 영향이 적다. 또 역으로, 매극 매상당의 고정자코어(4)의 슬롯(4a)의 수가 2인 3상 교류발전기에서는 회전자 1회전에 대한 자극수의 6배차의 가진력이 현저히 나타나고, 회전자 1회전에 대한 자극수의 3배차의 가진력은 영향이 적다.

이 자극수의 3배차의 가진력은 발전기의 자극쌍의 수를 p(자극수를 P라고 하면 자극쌍의 수 p = P/2)로 할 때, 회전자측의 회전자 1회전에 대한 5p차의 공간 고조파와 고정자코일측의 전류에 의한 5p차의 공간 고조파의 상호작용과, 회전자측의 7p차의 공간 고조파와 고정자코일측의 전류에 의한 7p차의 고조파의 상호작용과의 합성치로부터 주로 발생한다. 또, 자극수의 6배차의 가진력은 회전자측의 11p차의 공간 고조파와 고정자코일측의 11p차의 공간 고조파의 상호작용과, 회전자측의 13p차의 공간 고조파와 고정자코일측의 13p차의 공간 고조파의 상호작용과의 합성치로부터 주로 발생한다. 따라서, 전자가진력을 저감해서 전자소음을 개선하기위해서는 매극 매상당의 슬롯수가 1의 발전기에서는 회전자측의 5p차와 7p차의 고조파를, 매극 매상당의 슬롯수가 2의 발전기에서는 11p차와 13p차의 고조파를 저감시키는 것이 유효하다.

이를 상기 종래예의 설명에 사용한 도 17을 사용해서 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 17에 표시한 바와 같은 대략 사다리꼴의 자극을 갖는 발전기의 경우, 자극을 회전축(7)에 수직인 면에서 단면한 2차원 단면의 폭방향 치수, 즉 서로 인접한 자극간 극간 중심선의 선간피치가 축방향의 위치에 의해 직선적으로 변화하고 있으므로, 축방향 위치에 의해 공간 고조파의 크기와 위상이 함께 연속적으로 변화하고 있는 것이 된다. 따라서, 전자소음의 요인이 되는 고조파 차수성분이 커지는 위치가 존재하므로 이 차수성분의 전자가진력이 고정자코어나 자극의 공진을 야기시켜서 전자소음을 크게 한다.

이들 고조파의 차수성분중 5p차의 고조파의 크기와 위상을 자극피치에 대해 표시한 것이 도 2이다. 이 도면의 횡축은 자극의 극피치를 전기각으로 표시하고 있으며, 도 17에 표시한 바와 같이 한쪽의 자극 중심이 0°이고, 서로 인접한 자극의 중심이 π, 즉 180°이다. 그리고, 자극간 극간의 중심선은 도 2에 세선으로 표시한 바와 같이 57°에서 123°사이에 존재하고, 또 180°에서 360°까지의 사이는 180°의 선에 대해 선대칭을 이르고 있다.

통상, 이러한 발전기의 5p차의 고조파는 도 2와 같은 자극피치간에 분포하고, 90°를 끼고 ±90°/5의 위치, 즉 72°와 108°에서 최소치가 되고, 또 파선에서 표시하는 바와 같이 36°(180°/5)마다에 고조파의 위상이 180°반전하고 있다. 도 3은 7p차의 고조파를 마찬가지로 표시한 것으로, 180°/7마다에 위상이 180°반전하고 있는 것을 표시하고 있다. 상기와 같이 매극 매상당의 고정자코어의 슬롯수가 1인 3상 교류발전기에서는 3배차의 가진력이 현저히 나타나고, 3배차의 가진력은 5p차의 공간 고조파와 7p차의 공간 고조파와의 합성에 의해 발생하나, 이를 표시한 것이 도 4이다.

도 4는 도 2의 5p차의 공간 고조파와, 도 3의 7p차의 공간 고조파를 파고치가 7 : 5이면, 즉 n차 고조파의 파고치가 1/n이라고 가정해서 합성한 것이다. 이 도면에서 분명하듯이 5p차와 7p차의 합성파형에서, 합성파의 진폭이 낮은 부분은 전기각으로 70°와 80°사이 및 100°와 110°사이이고, 이 위치에 자극의 경계면, 즉 자극간 극간의 중심선이 존재하면 3배차의 가진력이 저감되고, 매극 매상당의 고정자코어의 슬롯수가 1의 발전기에서는 전자가진력이 작아지며, 전자소음이 저감되는 것을 표시하고 있다. 그리고, 이 위치를 자극간 극간의 중심선간피치로 바꾸면 140°에서 160°의 사이와, 200°에서 220°의 사이에 상당하게 된다.

본 발명의 실시의 형태 1의 차량용 교류발전기에서는 도 1에 표시하는 바와같이 자극간 극간(25와 26)의 중심선의 선간피치를 전기각에서 제1의 부위(23a와 24a)를 210°로, 제2의 부위(23b와 24b)를 150°로 설정하도록 하고, 상기한 3배차의 전자가진력의 진폭이 작아지는 자극간 극간 중심선의 선간피치를 선택하도록 하였으므로 자극(23 및 24)에 대한 3배차의 전자가진력은 대폭적으로 저감되고, 매극 매상당의 고정자코어의 슬롯수가 1인 발전기에 사용해서 전자소음을 대폭적으로 저감할 수 있는 회전자의 구성을 얻을 수가 있는 것이다.

실시의 형태 2

도 5는 본 발명의 실시의 형태 2의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도이고, 이 실시의 형태는 실시의 형태 1과 같이 매극 매상당의 고정자코어의 슬롯수가 1의 3상 교류발전기에서 3배차의 전자가진력을 저감하기 위한 것이다. 이 실시의 형태에서는 도면에 표시한 바와 같이 제1의 회전자코어(8)와 제2의 회전자코어(9)로부터 축방향으로 연장된 자극(23과 24)은 각각 회전방향으로 폭이 다른 제1의 부위(23a 및 24a)와, 제2의 부위(23b 및 24b)로 구성되고, 제1의 부위(23a 및 24a)는 자극간 극간(25와 26)의 중심선의 선간피치가 전기적으로 220°에서 200°로 경사를 가지고 형성되고, 제2의 부위(23b 및 24b)는 140°에서 160°로 경사를 가지고 형성된다. 이와 같이 구성함으로써, 실시의 형태 1 과 같이 3배차의 전자가진력의 진폭이 작아지는 자극간 극간 중심선의 선간피치가 선택되게 되어 전자소음을 저감시킬 수가 있는 것이다.

실시의 형태 3

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시의 형태 3의 차량용 교류발전기의 구성도와 설명도이고, 도 6은 자극의 형상을 표시하는 상면도, 도 7 내지 도 9는 자극이 발생하고 소음의 원인이 되는 고조파의 설명도이다. 이 실시의 형태는 매극 매상당의 고정자코어의 슬롯수가 2의 3상 교류발전기에 적합한 것으로, 상기한 실시의 형태 1에서 설명한대로 고정자코어의 슬롯수가 2인 경우에는 극수의 6배차의 가진력이 현저하게 나타나고, 극수의 6배차의 가진력은 11p차의 공간 고조파와 13p차의 공간 고조파의 합성에 의해 발생한다.

도 7은 11p차의 고조파의 크기와 위상을 자극피치에 대해 표시한 것으로, 도 8은 13p차의 고조파의 크기와 위상을 자극피치에 대해 표시한 것이다. 또, 도 9는 도 7의 11p차의 공간 고조파와 도 8의 13p차의 공간 고조파를 파고치가 13 : 11이라고 가정해서 합성한 것이다.

도 9에서 명백하듯이 11p차와 13p차의 합성파형에서, 6배차의 가진력의 진폭이 낮아지는 위치는 65°에서 70°의 사이와, 80°에서 85°의 사이와, 95°에서 100°의 사이와, 110°에서 115°의 사이이고, 이 위치에 자극의 경계면, 즉 자극간 극간의 중심선이 존재하면 6배차의 가진력은 저감된다. 그리고, 이것을 자극간 극간 중심선의 선간피치로 바꾸면, 130°에서 140°의 사이와, 160°에서 170°의 사이와, 190°에서 200°의 사이와, 220°에서 230°의 사이가 되고, 이들 사이에서는 전자가진력이 작게 된다.

한편, 이 실시의 형태의 자극형상은 도 6에 표시하는 바와 같이 회전자코어(8)에서 연장된 자극(23)과, 회전자코어(9)에서 연장된 자극(24)을 각각 회전방향으로 폭이 다른 4개의 부위(23a와 24a),(23b와 24b),(23c와 24c), (23d와 24d)로 구성하고, 점선으로 표시한 서로 이웃하고 있는 자극간 극간(25와 26)의 중심선간의 피치를 전기각으로 225°와, 195°와, 165°와, 135°에 설정한 것이고, 6배차의 전자가진력의 진폭이 작아지는 자극간 간극 중심선의 선간피치를 선택하도록 한 것이다. 이와 같이 구성함으로써, 자극(23 및 24)에 대한 6배차의 전자가진력은 대폭적으로 저감되고, 매극 매상당의 고정자코어의 슬롯수가 2의 발전기에 사용해서 전자소음을 대폭적으로 저감하는 것이 가능한 회전자의 구성을 얻을 수가 있는 것이다.

실시의 형태 4

도 10은 본 발명의 실시의 형태 4의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도이고, 도 11은 효과를 설명하는 설명도이다. 이 실시의 형태에서는 회전자코어(8)에서 연장된 자극(27)과, 회전자코어(9)에서 연장된 자극(28)은 대략 사다리꼴로 형성되는 동시에, 회전방향으로 폭이 넓은 제1의 사다리꼴부(27a 및 28a)와, 폭이 좁은 제2의 사다리꼴부(27b 및 28b)가 설치되고, 제1의 사다리꼴부(27a 및 28a) 및 제2의 사다리꼴부(27b 및 28b) 사이의 자극(27과 28)의 축방향 길이의 중앙부에 축방향 길이가 L3의 사이에 급격하게 자극폭이 변화하는 경사각이 큰 부위(27c와 28c)가 설치되도록 한 것이다. 또, 이 경사각이 큰 부위(27c와 28c)의 축방향 길이 L3를 자극(27 및 28)의 축방향의 전체길이 L에 대해 30％이하로 한 것이다.

실시의 형태 1에서 3까지는 자극(23과 24)을 전자가진력의 차수성분이 작아지는 회전방향폭에 설정함으로써 전자소음의 저감을 도모하였으나, 전자가진력이 큰 부위가 존재하여도 이 전자가진력을 축방향으로 적분한 값을 작게 함으로써 전자소음을 저감시킬 수가 있고, 자극의 회전방향 폭이 급격히 변하는 부분, 즉 자극간 극간 중심선의 선간피치가 급격히 변화하는 부분을 길이방향의 중앙부에 설치함으로써, 전자가진력의 축방향의 적분치를 작게 할 수가 있다.

도 11은 자극간 극간 중심선의 선간피치의 급변위치에 대한 전자가진력의 축방향의 적분치의 관계를 표시한 것이고, 이 도면에서 분명하듯이 고조파의 각 차수성분의 적분치는 전기각으로 80°에서 90°의 사이에서 작아진다. 이 90° 위치에서 자극간 극간(29 및 30)의 파선으로 표시한 중심선을 점대칭으로 설정함으로써, 도 11 은 90°의 위치에 대해 선대칭이 되고, 도 10의 자극형상에서는 80° 에서 100°의 사이가 고조파의 적분치가 작은 범위가 된다. 자극간 극간(30)의 중심선을 57°에서 123°의 범위에 설정하면, 양자의 비는 (100 - 80) / (123 - 57) ≒ 0.3이 되고, 또, 90°의 위치는 자극간의 중앙이므로 자극(27 및 28)의 축방향 길이 L에 대해 경사의 급변길이 L3를 30％이하로 하고, 위치를 축방향 길이의 중앙부로 함으로써, 고조파의 각 차수성분의 적분치가 작아지는 위치에 경사각의 급변개소가 설정될 수 있고, 전자소음의 저감을 달성할 수가 있다.

실시의 형태 5

도 12는 본 발명의 실시의 형태 5의 차량용 교류발전기의 자극형상을 표시하는 상면도이고, 이 실시의 형태는 이상에 설명한 각 실시의 형태에 대해 고정자코어와 대향하는 각 자극의 외면과 회전방향 양측면으로 형성되는 각부(角部)에, 고정자코어와의 사이에 형성되는 공극의 자속밀도를 평활하게 하고 전자소음을 억제하기 위한 모따기(23e와 24e)를 설치하도록 한 것으로, 도면에서는 실시의 형태 1의 경우를 대표예로서 표시한 것이다. 이와 같이 구성함으로써, 상기에 설명한 전자소음의 저감을 더욱 효과적으로 할 수가 있는 것이다.

또, 이상에 설명한 자극(23과 24 또는 27과 28)은 계자코일이 회전자코어와 함께 회전하는 형태의 발전기의 경우에 대해 설명하였으나, 회전자코어와는 별도몸체에 고정된 계자코일이 설치되고, 회전자코어만이 회전하는 형태의 발전기, 소위 유도자 회전형의 발전기의 경우라도 마찬가지로 적용할 수가 있다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 차량용 교류발전기에 의하면, 자극의 회전방향의 폭, 즉 자극간 극간 중심선의 선간피치를 연속적으로 변화시키지 않고, 전자가진력의 고조파 차수성분을 회피하도록 단계적으로 폭을 변화하도록 하였으므로, 또, 전자가진력의 축방향 적분치가 최소치로 되는 부위에 회전방향 폭의 급변위치를 설정하였으므로 전자가진력에 기인하는 전자소음을 대폭적으로 저감하는 것이 가능하여 정숙성이 우수한 차량용 교류발전기를 얻을 수가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 3상의 고정자코일을 슬롯에 감아서 삽입하는 고정자코어, 이 고정자코어의 내경측에 설치되고, 회전축과 함께 회전하는 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어, 이 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어를 한쪽을 N극, 다른쪽을 S극으로 자화하는 계자코일, 상기 제1의 회전자코어와 상기 제2의 회전자코어로부터 상기 회전축의 축방향으로 연장해서 설치되고, 소정의 자극간 극간을 통해서 교대로 맞물리도록 배치되는 동시에, 상기 고정자코어의 내경면에 공극을 통해서 대향하는 다수의 자극을 구비하며, 이 자극이 상기 축방향에 다수의 클로상 부위를 갖고 계단상으로 형성되며, 각각의 부위가 회전방향으로 서로 다른 폭으로 설정됨으로써, 서로 인접하는 상기 자극간 극간의 중심선간의 회전방향 피치가 상기 축방향에 계단상으로 변화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
2. 3상의 고정자 코일을 슬롯에 감아서 삽입하는 고정자코어, 이 고정자코어의 내경측에 설치되고, 회전축과 함께 회전하는 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어, 이 제1의 회전자코어 및 제2의 회전자코어를 한쪽을 N극, 다른쪽을 S극으로 자화하는 계자코일, 상기 제1의 회전자코어와 상기 제2의 회전자코어로부터 상기 회전축의 축방향으로 연장해서 설치되고, 소정의 자극간 극간을 통해서 교대로 맞물리도록 배치되는 동시에, 상기 고정자코어의 내경면에 공극을 통해서 대향하는 다수의 자극을 구비하고, 이 자극이 상기 축방향에 대해 끝이 가는 대략 사다리꼴로 형성되는 동시에, 상기 축방향의 중앙부에서 상기 축방향에 대한 경사각이 큰 부위가 설치되고, 이 부위의 축방향 길이가 자극의 축방향 전체길이에 대해 30％이하로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.