JP2000078806A - 車両用交流発電機 - Google Patents
車両用交流発電機Info
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- H—ELECTRICITY
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- H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
- H02K1/243—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type
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Abstract
発電機を得る。 【解決手段】 回転子7を構成する一対のポールコア2
0、21の爪状磁極22、23の肩部(肩部テーパ部2
2a、23a)が、テーパ形状の外周面に形成されてい
る。さらに、爪状磁極22、23の最外径部で軸心方向
の両側、かつ、回転方向の前方に位置する最外径前方側
面部(周方向テーパ部22b、23b)が、周方向に傾
斜する外周面に形成されている。
Description
に取り付けられるランドル型の回転子を有する車両用交
流発電機に関し、特に回転子の回転に起因する高次数成
分の風騒音を抑制する車両用交流発電機の回転子構造に
関するものである。
を示す断面図、図11は図10に示される車両用交流発
電機の回転子を示す斜視図である。従来の車両用交流発
電機は、ランドル型の回転子7がアルミニウム製のフロ
ントブラケット1およびリアブラケット2から構成され
たケース3内にシャフト6を介して回転自在に装着さ
れ、固定子8が回転子7の外周側を覆うようにケース3
の内壁面に固着されて構成されている。シャフト6は、
フロントブラケット1およびリアブラケット2に回転可
能に支持されている。このシャフト6の一端にはプーリ
4が固着され、エンジンの回転トルクをベルト(図示せ
ず)を介してシャフト6に伝達できるようになってい
る。回転子7に電流を供給するスリップリング9がシャ
フト6の他端部に固着され、一対のブラシ10がこのス
リップリング9に摺接するようにケース3内に配設され
たブラシホルダ11に収納されている。固定子8で生じ
た交流電圧の大きさを調整するレギュレータ18がブラ
シホルダ11に嵌着されたヒートシク17に接着されて
いる。固定子8に電気的に接続され、固定子8で生じた
交流を直流に整流する整流器12がケース3内に装着さ
れている。
回転子コイル13と、この回転子コイル13を覆うよう
に設けられ、回転子コイル13で発生された磁束によっ
て磁極が形成される一対のコールポア20、21とから
構成される。一対のポールコア20、21は、鉄製で、
それぞれ台形状の爪状磁極22、23が外周縁に周方向
に等角ピッチで複数突設され、爪状磁極22、23をか
み合わせるように対向してシャフト6に固着されてい
る。さらに、ファン5が回転子7の軸方向の両端に固着
されている。固定子8は、固定子コア15と、この固定
子コア15に導線を巻回してなり、回転子7の回転に伴
い、回転子7からの磁束の変化で交流が生じる固定子コ
イル16とから構成されている。
電機では、電流がバッテリ(図示せず)からブラシ10
およびスリップリング9を介して回転子コイル13に供
給され、磁束が発生される。この磁束により、一方のポ
ールコア20の爪状磁極22がN極に着磁され、他方の
ポールコア21の爪状磁極23がS極に着磁される。一
方、エンジンの回転トルクがベルトおよびプーリ4を介
してシャフト6に伝達され、回転子7が回転される。そ
こで、固定子コイル16に回転磁界が与えられ、固定子
コイル16に起電力が発生する。この交流の起電力が整
流器12を通って直流に整流されるとともに、その大き
さがレギュレータ18により調整され、バッテリに充電
される。
ては、固定子コイル16の内周面が凹凸であり、かつ、
固定子コイル16と爪状磁極22、23との間隙が狭い
ことから、回転子7の回転に伴い、風切音が発生してし
まう。そこで、この従来の車両用交流発電機では、図1
2および図13に示されるように、爪状磁極22、23
の肩部をテーパ形状、若しくはアール形状に形成し、固
定子コイル16と爪状磁極22、23との対向部間で発
生する風切音を抑制している。このように、爪状磁極2
2、23の肩部をテーパ形状、若しくはアール形状に形
成して、固定子コイル16と爪状磁極22、23との対
向部間で発生する風切音を抑制することは、日本特許第
2617002号や特開平7−222415号公報等に
既に提案されている。
従来の車両用交流発電機では、爪状磁極22、23の肩
部をテーパ形状あるいはアール形状として風切音の発生
を抑制しているが、風切音の発生の抑制が不十分であっ
た。そこで、本出願人は、風切音の発生源について鋭意
探査した結果、固定子コイル16と爪状磁極22、23
との対向部間の他に、爪状磁極22、23の最外径部で
軸心方向の両端部、かつ、回転子7の回転方向前方に位
置する最外径前方側面部 (図11中Pで示す)からも高
次数成分の不快な風騒音が発生していることを見出し
た。従って、従来の車両用交流発電機では、爪状磁極2
2、23の最外径前方側面部からの風騒音に対しては何
ら考慮されておらず、風騒音の発生を十分に抑制できな
いという課題があった。また、爪状磁極22、23の肩
部をテーパ形状あるいはアール形状とするために必要以
上に除肉をすると、この部位での磁気抵抗が大きくな
り、発電時に通電によって回転子コイル13で発生する
磁束が減少してしまい、出力が低下するという課題もあ
った。
ためになされたもので、出力を維持しつつ、風切音の発
生を抑制できる車両用交流発電機を得ることを目的とす
る。
流発電機は、ケースに回転自在に支承されたシャフト
と、外周縁部に突設された複数の台形状の爪状磁極を有
する一対のポールコアが該爪状磁極を互いに噛み合うよ
うに対向して上記シャフトに固着されて上記ケース内に
配置された回転子と、上記回転子の外周に位置するよう
に上記ケース内に配置された固定子コアおよび固定子コ
イルを有する固定子とを備えた車両用交流発電機におい
て、上記一対のポールコアは、上記爪状磁極の最外径部
で軸心方向の両側に位置する肩部が、テーパ形状あるい
はアール形状の外周面に形成され、かつ、上記爪状磁極
の最外径部で軸心方向の両側、かつ、回転方向の前方に
位置する最外径前方側面部が、上記爪状磁極の最外径部
で回転方向の前方に位置する最外径前方側面の内周縁と
上記固定子コアの軸心方向の端部を通り、かつ、軸心と
直交する平面との交点Aと、上記最外径前方側面と上記
肩部に形成された上記テーパ形状あるいはアール形状の
外周面とが交差する稜線上の点Bとを通る面により周方
向に傾斜する外周面に形成されているものである。
形成された周方向に傾斜する外周面と、上記肩部に形成
された上記テーパ形状あるいはアール形状の外周面およ
び上記爪状磁極の最外径部の外周面とが交差する稜線部
が、アール形状に形成されているものである。
状あるいはアール形状の外周面と上記爪状磁極の最外径
部の外周面とが交差する稜線と、上記爪状磁極の最外径
前方側面部に形成された周方向に傾斜する外周面と上記
爪状磁極の最外径部の外周面とが交差する稜線とのなす
角度αが、40°≦α≦70°としたものである。
向の両側、かつ、回転方向の後方に位置する最外径後方
側面部が、上記爪状磁極の最外径部で回転方向の後方に
位置する最外径後方側面の内周縁と上記固定子コアの軸
心方向の端部を通り、かつ、軸心と直交する平面との交
点Aと、上記最外径後方側面と上記肩部に形成された上
記テーパ形状あるいはアール形状の外周面とが交差する
稜線上の点Bとを通る面により周方向に傾斜する外周面
に形成され、上記爪状磁極が対称な形状に形成されてい
るものである。
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る車
両用交流発電機を示す断面図、図2は図1に示される車
両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。図1およ
び図2において、この車両用交流発電機は、ランドル型
の回転子7がアルミニウム製のフロントブラケット1お
よびリアブラケット2から構成されたケース3内にシャ
フト6を介して回転自在に装着され、固定子8が回転子
7の外周側を覆うようにケース3の内壁面に固着されて
構成されている。シャフト6は、フロントブラケット1
およびリアブラケット2に回転可能に支持されている。
そして、このシャフト6の一端にはプーリ4が固着さ
れ、エンジンの回転トルクをベルト(図示せず)を介して
シャフト6に伝達できるようになっている。回転子7に
電流を供給するスリップリング9がシャフト6の他端部
に固着され、一対のブラシ10がこのスリップリング9
に摺接するようにケース3内に配設されたブラシホルダ
11に収納されている。固定子8で生じた交流電圧の大
きさを調整するレギュレータ18がブラシホルダ11に
嵌着されたヒートシク17に接着されている。固定子8
に電気的に接続され、固定子8で生じた交流を直流に整
流する整流器12がケース3内に装着されている。
回転子コイル13と、この回転子コイル13を覆うよう
に設けられ、回転子コイル13で発生された磁束によっ
て磁極が形成される一対のコールポア20、21とから
構成される。ポールコア20、21は、それぞれ台形状
の爪状磁極22、23が外周縁に周方向に等角ピッチで
複数突設され、肩部テーパ部22a、23aが爪状磁極
22、23の最外径部の外周縁部に形成され、さらに周
方向テーパ部22b、23bが回転子7の回転方向前方
に位置する爪状磁極22、23の最外径部の側面部に形
成されている。そして、一対のポールコア20、21
は、爪状磁極22、23をかみ合わせるように対向して
シャフト6に固着されている。さらに、ファン5が回転
子7の軸方向の両端に固着されている。固定子8は、固
定子コア15と、この固定子コア15に導線を巻回して
なり、回転子7の回転に伴い、回転子7からの磁束の変
化で交流が生じる固定子コイル16とから構成されてい
る。
よび図4を参照しつつ説明する。ポールコア21は、例
えば低炭素鋼を鍛造加工して形成され、円盤状の本体部
21a、この本体部21aの一端側中央部に円筒状に突
設されたヨーク21b、および、本体部21aの外周か
ら径方向外側に延出され、その後一端側に折り曲げられ
てなる爪状磁極23を有している。ここでは、6この爪
状磁極23が、本体部21aの外周縁に周方向に等角ピ
ッチで突設され、その折り曲げ部が台形状に形成されて
いる。そして、爪状磁極23の最外径部で軸心方向の他
端側に位置する肩部が、テーパ状の外周面に形成され
て、肩部テーパ部23aを構成している。即ち、この肩
部テーパ部23aは、爪状磁極23の最外径部の外周面
から端面に向かって傾斜状に漸減する外径形状を有して
いる。また、爪状磁極23の最外径部で軸心方向の他端
側、かつ、回転子7の回転方向の前方に位置する爪状磁
極23の最外径前方側面部がテーパ形状に形成されて、
周方向テーパ部23bを構成している。この周方向テー
パ部23bは、爪状磁極23の最外径部で回転子7の回
転方向の前方に位置する最外径前方側面の内周縁と固定
子コア15の軸心方向の端部を通り、かつ、軸心と直交
する平面との交点Aと、爪状磁極23の最外径前方側面
上で肩部テーパ部23aと爪状磁極23の端面との交点
Bとを通る面により形成された周方向に傾斜する外周面
である。そして、爪状磁極23の最外径部の外周面と肩
部テーパ部23aとが交差する稜線と、爪状磁極23の
最外径部の外周面と周方向テーパ部23bとが交差する
稜線とのなす角度αが70°に形成されている。
コア21と同様に、爪状磁極22に肩部テーパ部22a
および周方向テーパ部22bが形成されている。そし
て、ポールコア20、21は、爪状磁極22、23が互
いに噛み合うように対向してシャフト6に固着され、回
転子コイル13がポールコア20、21のユークに巻装
されている。また、爪状磁極22、23の周方向テーパ
部22b、23bは、回転方向の前方に位置している。
音圧レベルを測定した結果を図9に示す。なお、図9に
おいて、実施の形態1による車両用交流発電機の測定結
果が2点鎖線で示され、比較のために従来例による車両
用交流発電機の測定結果が点線で示されている。図9か
ら、この実施の形態1による車両用交流発電機が、従来
例に対して、一般的な車両において騒音問題となる12
000r/min回転以上の高速回転域で、不快な高次
数成分を最大で10dB低減できる結果が得られた。ま
た、各次数成分を合算したオーバーオール値でも、最大
2dB低減できる結果が得られた。これは、爪状磁極2
2、23に周方向テーパ部22b、23bに設けること
により、回転子7の回転方向前方に位置する爪状磁極2
2、23の最外径前方側面部から発生する高次数成分の
風騒音が低減されたものと考えられる。
を変えて周方向テーパ部22b、23bが形成されたポ
ールコア20、21を用いて車両用交流発電機を作製
し、風騒音のピーク回転数である14000r/min
における騒音レベルを測定した結果を図5に示す。図5
から、角度αが70°を超えると騒音レベルが大きくな
り、風騒音低減効果が低減することが分かる。一方、出
力は、角度αが小さくなるとともに悪化していくが、角
度αが40°以下で特に悪化が大きいことが分かる。そ
こで、風騒音低減効果と出力とを考慮すれば、角度α
は、40°≦α≦70°の範囲とすることが望ましい。
磁極22(23)の最外径前方側面における肩部テーパ
部22a(23a)と爪状磁極22(23)の端面との
交点とするものとしているが、点Bを肩部テーパ部22
aと爪状磁極22の最外径前方側面とが交差する稜線上
(図6中Dで示される領域)に設定すれば、実施の形態
1と同様の効果が得られた。しかしながら、点Bが爪状
磁極22(23)の最外径前方側面における肩部テーパ
部22a(23a)と爪状磁極22(23)の端面との
交点より内径側(図6中Eで示される領域)に設定する
と、上記実施の形態1と同等の風騒音低減効果が得られ
るものの、出力が大きくダウンしてしまうという結果が
得られた。
7に示されるように、爪状磁極23において、周方向テ
ーパ部23bと肩部テーパ部23aおよび最外径部の外
周面とが交差する稜線部F、GをR2のアール形状とし
ている。また、図示していないが、爪状磁極22におい
ても、同様に形成されている。なお、他の構成は、上記
実施の形態1と同様に構成されている。
の音圧レベルを測定した結果を図9に実線で示す。図9
から、実施の形態2では、上記実施の形態1に比べて、
12000r/min回転以上の高速回転域で、不快な
高次数成分をさらに低減できることが分かる。つまり、
この実施の形態2によれば、周方向テーパ部22b、2
3bと肩部テーパ部22a、23aおよび最外径部の外
周面とが交差する稜線部で発生する高次数成分の不快な
風騒音が低減されたことになる。
8に示されるように、ポールコア20、21の爪状磁極
22、23の周方向の両側面、即ち最外径前方側面部お
よび再外径後方側面部に周方向テーパ部22b、23b
を形成するものとしている。なお、他の構成は、上記実
施の形態1、2と同様に構成されている。
部22b、23bが爪状磁極22、23の周方向の片面
にのみ形成されている。そこで、爪状磁極22、23は
非対称な形状であり、発電機のフロント側とリア側とで
専用の爪状磁極が必要となり、部品点数が増加するとと
もに、組立性が低下していた。しかしながら、この実施
の形態3によれば、爪状磁極22、23が対称な形状と
なっているので、ポールコアを発電機のフロント側とリ
ア側とで共用でき、部品点数を削減できるとともに、組
立性を向上できる。
2、23の肩部にテーパ形状の肩部テーパ部22a、2
3aを形成するものとしているが、爪状磁極22、23
の肩部にアール形状の肩部アール部を形成しても、同様
の効果が得られる。
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
承されたシャフトと、外周縁部に突設された複数の台形
状の爪状磁極を有する一対のポールコアが該爪状磁極を
互いに噛み合うように対向して上記シャフトに固着され
て上記ケース内に配置された回転子と、上記回転子の外
周に位置するように上記ケース内に配置された固定子コ
アおよび固定子コイルを有する固定子とを備えた車両用
交流発電機において、上記一対のポールコアは、上記爪
状磁極の最外径部で軸心方向の両側に位置する肩部が、
テーパ形状あるいはアール形状の外周面に形成され、か
つ、上記爪状磁極の最外径部で軸心方向の両側、かつ、
回転方向の前方に位置する最外径前方側面部が、上記爪
状磁極の最外径部で回転方向の前方に位置する最外径前
方側面の内周縁と上記固定子コアの軸心方向の端部を通
り、かつ、軸心と直交する平面との交点Aと、上記最外
径前方側面と上記肩部に形成された上記テーパ形状ある
いはアール形状の外周面とが交差する稜線上の点Bとを
通る面により周方向に傾斜する外周面に形成されている
ので、固定子コイルと爪状磁極との対向部間、さらには
爪状磁極の最外径前方側面部から発生する風切音を効果
的に低減し、風騒音を抑制できる車両用交流発電機が得
られる。
形成された周方向に傾斜する外周面と、上記肩部に形成
された上記テーパ形状あるいはアール形状の外周面およ
び上記爪状磁極の最外径部の外周面とが交差する稜線部
が、アール形状に形成されているので、これらの稜線部
で発生する風切音が低減され、風騒音をより抑えること
ができる。
状あるいはアール形状の外周面と上記爪状磁極の最外径
部の外周面とが交差する稜線と、上記爪状磁極の最外径
前方側面部に形成された周方向に傾斜する外周面と上記
爪状磁極の最外径部の外周面とが交差する稜線とのなす
角度αが、40°≦α≦70°としたので、出力を低下
させることなく、効果的に風騒音を抑えることができ
る。
向の両側、かつ、回転方向の後方に位置する最外径後方
側面部が、上記爪状磁極の最外径部で回転方向の後方に
位置する最外径後方側面の内周縁と上記固定子コアの軸
心方向の端部を通り、かつ、軸心と直交する平面との交
点Aと、上記最外径後方側面と上記肩部に形成された上
記テーパ形状あるいはアール形状の外周面とが交差する
稜線上の点Bとを通る面により周方向に傾斜する外周面
に形成され、上記爪状磁極が対称な形状に形成されてい
るので、ポールコアがフロント側およびリア側で共用で
き、部品点数を削減できるとともに、組立性を向上させ
ることができる。
電機を示す断面図である。
電機の回転子を示す斜視図である。
電機の回転子を構成するポールコアを示す斜視図であ
る。
電機の回転子を構成するポールコアの爪状磁極部を示す
上面図である。
電機における角度αと14000r/minの回転時の
騒音レベルとの関係を示す図である。
電機におけるポールコアと固定子コアとの位置関係を説
明する図である。
電機の回転子を構成するポールコアの爪状磁極部を示す
上面図である。
電機の回転子を構成するポールコアの爪状磁極部を示す
上面図である。
転速度と音圧レベルとの関係を示す図である。
る。
視図である。
るポールコアの一例を示す要部斜視図である。
るポールコアの他の例を示す要部斜視図である。
ース、6 シャフト、7 回転子、8 固定子、15
固定子コア、16 固定子コイル、20、21ポールコ
ア、22、23 爪状磁極、22a、23a 肩部テー
パ部、22b、23b 周方向テーパ部。
Claims (4)
- 【請求項1】 ケースに回転自在に支承されたシャフト
と、外周縁部に突設された複数の台形状の爪状磁極を有
する一対のポールコアが該爪状磁極を互いに噛み合うよ
うに対向して上記シャフトに固着されて上記ケース内に
配置された回転子と、上記回転子の外周に位置するよう
に上記ケース内に配置された固定子コアおよび固定子コ
イルを有する固定子とを備えた車両用交流発電機におい
て、 上記一対のポールコアは、上記爪状磁極の最外径部で軸
心方向の両側に位置する肩部が、テーパ形状あるいはア
ール形状の外周面に形成され、かつ、上記爪状磁極の最
外径部で軸心方向の両側、かつ、回転方向の前方に位置
する最外径前方側面部が、上記爪状磁極の最外径部で回
転方向の前方に位置する最外径前方側面の内周縁と上記
固定子コアの軸心方向の端部を通り、かつ、軸心と直交
する平面との交点Aと、上記最外径前方側面と上記肩部
に形成された上記テーパ形状あるいはアール形状の外周
面とが交差する稜線上の点Bとを通る面により周方向に
傾斜する外周面に形成されていることを特徴とする車両
用交流発電機。 - 【請求項2】 上記爪状磁極の最外径前方側面部に形成
された周方向に傾斜する外周面と、上記肩部に形成され
た上記テーパ形状あるいはアール形状の外周面および上
記爪状磁極の最外径部の外周面とが交差する稜線部が、
アール形状に形成されていることを特徴とする請求項1
記載の車両用交流発電機。 - 【請求項3】 上記肩部に形成された上記テーパ形状あ
るいはアール形状の外周面と上記爪状磁極の最外径部の
外周面とが交差する稜線と、上記爪状磁極の最外径前方
側面部に形成された周方向に傾斜する外周面と上記爪状
磁極の最外径部の外周面とが交差する稜線とのなす角度
αが、40°≦α≦70°としたことを特徴とする請求
項1または請求項2記載の車両用交流発電機。 - 【請求項4】 上記爪状磁極の最外径部で軸心方向の両
側、かつ、回転方向の後方に位置する最外径後方側面部
が、上記爪状磁極の最外径部で回転方向の後方に位置す
る最外径後方側面の内周縁と上記固定子コアの軸心方向
の端部を通り、かつ、軸心と直交する平面との交点A
と、上記最外径後方側面と上記肩部に形成された上記テ
ーパ形状あるいはアール形状の外周面とが交差する稜線
上の点Bとを通る面により周方向に傾斜する外周面に形
成され、上記爪状磁極が対称な形状に形成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の車両用交流発電機。
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|---|---|---|---|
| JP24730998A JP3929615B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 車両用交流発電機 |
| US09/275,077 US6114793A (en) | 1998-09-01 | 1999-03-24 | Automotive alternator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24730998A JP3929615B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 車両用交流発電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000078806A true JP2000078806A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3929615B2 JP3929615B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=17161499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24730998A Expired - Lifetime JP3929615B2 (ja) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | 車両用交流発電機 |
Country Status (2)
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