JPH03235632A - 交流発電機 - Google Patents

交流発電機

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JPH03235632A
JPH03235632A JP2809690A JP2809690A JPH03235632A JP H03235632 A JPH03235632 A JP H03235632A JP 2809690 A JP2809690 A JP 2809690A JP 2809690 A JP2809690 A JP 2809690A JP H03235632 A JPH03235632 A JP H03235632A
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pole core
shaft
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boss
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Toshiaki Hotta
堀田 利明
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NipponDenso Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野] 本発明は、例えば、車両用交流発電機に関し、特にポー
ルコア爪部形状の改良に関するものである。
[従来の技術〕 従来の車両用交流発電機は電機子が固定され磁極(ポー
ルコア)が回転する回転界磁形である。
上記構成の発電機のポールコアの形状を第11図から第
13図に示す。第11図はポールコア1の平面図であり
、中央にはシャフトを通すための穴が設けられ、このシ
ャフトの軸方向に伸びる同一形状の6個の爪部103が
等間隔に配置されている。このポールコア1と同一形状
のポールコア2を合わせて一つとするものである。
第12図は爪部103およびポールコア2の爪部203
を示し、爪部103,203の外周面114,214か
ら見た時の部分平面である。この第12図に示すように
一方のポールコア1の爪部103の隣には他方のポール
コア2の爪部203が隣接している。また、爪部103
゜203の外周面114,214の形状は二等辺台形状
をしている。
第13図はポールコア1.2の爪部103,203をシ
ャフトの軸方向に対して垂直な平面で切断した時断面図
であり、第12図中の爪部103.203の中央を通る
B−B線部の断面図である。第13図(矢印が回転方向
)に示すように、爪部103,203の断面形状は、回
転方向側の端面112.212と回転方向反対側の端面
113.213を二等分する爪部中心線Aに対して対称
な形状であり、従って、爪部中心線Aに対して回転方向
側の断面111.211の面積と回転方向反対側の断面
110.210の面積は等しい。
上記構成のポールコアは、一方のポールコアlの爪部1
03から出た磁束が図示しない電機子鉄心を通り他方の
ポールコア2の爪部203に入る磁気回路を形成するた
めの磁路となり、磁束が出る側のポールコア1の爪部1
03がN極に、磁束が入る側のポールコア2の爪部20
3がS極になる。
(発明が解決しようとする課題) 近年、車両のスタイル重視の傾向によりエンジンルーム
内が狭くなり、また、オーディオ、テレビ、ファクシミ
リ等の高付加価値化およびエンジンルーム内冷却のため
の電動ファンの容量増大等により発電能力を向上させる
必要のある車両が増加傾向にある。発電能力を向上する
ためには発電機を大型化する必要があるが、前述の如く
エンジンルーム内が狭くなってきているため大型化は困
難である。
そこで、本発明は、発電機を大型化することなく出力を
向上させることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明の交流発電機において
は、ポールコアの爪部を通る磁束の磁束密度がポールコ
ア爪部の回転方向側の端面から反対側の端面に向かうに
従って大きくなることに着目し、ポールコア爪部の形状
が、磁束密度が大きく磁路抵抗が大きい領域の爪部断面
積が大きい形状であるポールコアを備えた交流発電機を
提供するものである。
〔作用〕
従って、ポールコア爪部の磁束密度の大きい領域の爪部
断面積を増加させることでこの部分の磁束密度は小さく
なり磁路抵抗が減少し、ポールコアを介して電機子鉄心
を通る磁束は増加する。
(実施例〕 以下、図に基づき本発明の実施例について説明する。
第1図は車両用交流発電機の部分断面平面図であり、第
2図は回転子の部分断面平面図である。
第1、第2のポールコアl、2は、中央にシャフト4の
通る穴を設けた円筒状のボス部101.201と、この
ボス部101.201それぞれの片側端面で、かつ、シ
ャフト4が中央を通るように配置された第1、第2のデ
ィスク部102,202と、さらに、このディスク部1
02.202の外周面に、等間隔でそれぞれのボス部1
01 、201側に伸長する6本ずつの爪部103.2
03とで構成されている。ボス部101,201のそれ
ぞれもう一方の端面ば互いに相接し、その際にポールコ
ア1の隣接する爪部103の間にポールコア2の爪部2
03が入り、爪部103と爪部203は交互に配置され
ている。界磁巻線3はボス部101 、201の外周に
巻装されている。
電機子鉄心5は複数の薄い鉄板を重ね合わせ筒状にした
もので、その内側には複数の溝が設けられており、この
溝に電機予巻!6が収納されている。この電機子鉄心5
と電機子巻線6で電機子を構成し、ポールコア1.2の
爪部103,203の外周面と略一定間隔をもって対向
するように配置されている。フロントエンドフレーム7
およびリヤエンドフレーム8は、フロントベアリング1
0およびリヤベアリング11を介することによりシャフ
ト4を回転可能に支持すると共に、このフロントエンド
フレーム7およびリヤエンドフレーム8との間で電機子
鉄心5を挟むことにより電機子を支持している。
シャフト4の一端にはブーIJ 9が固定されており図
示しないエンジンの駆動力がベルトを介して伝達され、
一方、他端には界磁巻線30両端が接続されたスリップ
リング13が設けられている。
ブラシ12はスリップリング13の外周上を摺動するよ
うに配置され、図示しないバッテリから電流が供給され
る。このブラシ12に図示しないバッテリから供給され
た電流はスリップリング13を介して界磁巻線3に流れ
る構成になっている。
整流器14には電機子巻線6が接続されており、電機子
巻線6に発生した交流電流がここで直流電流に変換され
、図示しないバッテリに充電される。
次にポールコア1.2の形状について示す。
第3図、第4図はポールコア1.2の平面図であり、第
5図はポールコア1.2の爪部103,203が交互に
隣接するように合わせた状態を示す平面図である。図中
の矢印は回転方向を示し、−点鎖線Aは回転方向側の端
面112,212と回転方向反対側の端面113,21
3の間の距離を二等分する爪部中心線を示す。また、ポ
ールコア1.2の爪部103゜203の外周面114,
214の形状は第12図に示すように、従来と同様な二
等辺台形状をしている。
第6図はポールコア12の爪部103.203をシャフ
ト4の軸方向に対して垂直な平面で切断した時の断面図
であり、第12図に示す従来の爪部103゜203の中
央を通るB−B線部に相当している。そして、爪部10
3,203の界磁巻線3に対向する面(内周面) 11
5,215は、回転方向側の端面112,212から爪
部中心線Aに至る部分は、外周面114,214と内周
面115,215との間の幅が回転方向側の端面112
.212から爪部中心線Aに向かうに従って徐々に大き
くなるように傾斜し、爪部中心線Aから回転方向反対側
の端面113,213に至る部分は外周面114.21
4と内周面115,215との間の幅は一定である。
言い換えれば、内周面115,215は、回転方向側の
端面112.212から爪部中心線Aに至る部分は、内
周面115.215と界磁巻線3との間の距離が回転方
向側の端面112,212から爪部中心線Aに向かうに
従って徐々に短くなるように傾斜し、爪部中心線Aから
回転方向反対側の端面113.213に至る部分は内周
面115,215と界磁巻線3との間の距離は一定であ
る。
これを爪部103.203の断面積に着目すると、爪部
中心線Aに対して回転方向側の断面111.211の断
面積は回転方向反対側の断面110.210の面積に比
べて小くなっている。
さらに、爪部103.203の根本部、中央部および先
端部の断面形状を示す断面図を第7図に示す。
この図は第12図中のA−A線、B−B線、C−C線各
部に相当した爪部103,203の断面図であり、第7
図に示すようにA−A線、B−B線、C−C線各部の断
面形状は異なっている。これは、第3図あるいは第4図
に示すように爪部103,203には面取り部116,
216がありこの面取りが根本から先端に行くに従って
徐々に大きくなるようにしているためである。
上記実施例において、図示しないバッテリからブラシ1
2に電流が供給されると、スリップリング13を介して
界磁巻線13にt流が流れ磁束が発生する。この磁束は
、一方のポールコアlのボス部101→ディスク部10
2→爪部103→爪部外周面114.214に対向する
電機子の電機子鉄心5→他方のポールコア2の爪部20
3→ディスク部202→ボス部201と通過する磁気回
路を形成し、電機子鉄心5の溝に収納された電機子巻線
6と交差する有効磁束と、一方、ポールコア1の爪部1
03から出た磁束が電機子鉄心5を通らずに、直接ポー
ルコア2の爪部203に流れてしまう漏洩磁束とになる
ソノ際、ポールコア1.2の爪部103,203ヲ通ル
磁束の磁束密度は爪部103,203の回転方向側の端
面112,212から回転方向反対側の端面113,2
13に向かうに従って大きくなる傾向にあるため、磁束
密度の大きい領域の爪部103.203の断面積を従来
のもの(第13図に示す爪部中心線Aに対して回転方向
反対側の断面110,210)から第6図に示す爪部中
心線Aに対して回転方向反対側の断面110,210の
如く増加させることにより、磁路抵抗は減少し磁束が通
過しおくなっている。従って、界磁巻線3から発生しポ
ールコアl、2を通過する磁束が増加し有効磁束は増加
する。
さらに、磁束密度の小さい領域の爪部103,203の
断面積を従来のもの(第13図に示す爪部中心線Aに対
して回転方向側の断面111,211)から第6図に示
す爪部中心線Aに対して回転方向側の断面111.21
1の如く減少させることにより、隣接する爪部103と
203との間の距離は、従来のもの(第13図に示す回
転方向側の端面112一回転方向反対側の端面213間
の距N)と異なり、爪部内周面115゜215の傾斜し
ている部分において大きくすることができる。従って、
漏洩磁束を減少することができる。この磁束密度の小さ
い領域では通過する磁束が少なく、この領域の爪部10
3,203の断面積をある程度減少させることにより増
加する磁束密度は微小なものであり、漏洩磁束減少の効
果の方が大きいため、有効磁束はさらに増加する。第8
図は従来の発電機および上記実施例の発電機の回転数に
対する出力電流の特性図である。ここで、上記実施例の
ポールコアの外径および軸方向の長さは、共に従来のも
のと同じ寸法にしてあり、重量もほぼ等しいものを用い
ている。第8図に示すように、発電機を大型化すること
なくポールコア爪部を改良した本発明品は従来品に対し
て全回転数域で出力が上回っている。
上記実施例の他に、第9図に示すようにポールコア1.
2の爪部内周面115,215が、爪部外周面114.
214と内周面115.215との間の幅が回転方向側
の端面112.212から回転方向反対側の端面113
213に向かうに従って徐々に大きくなるように傾斜し
ている形状にしても同様の効果を得ることができる。
また、第10図に示すようにポールコア1.2の爪部内
周面115,215は、回転方向側の端面112.21
2から所定部分までの間は爪部外周面114,214と
内周面115,215との間の幅が従来と同じであり、
この所定部分から回転方向反対側の端面113,213
に至る間は従来に対して大きい幅で一定になっている形
状にしてもよい。
また、本実施例では第3.4図で爪部面取り11621
6があるが、前記面取がなくても同様の効果を得ること
ができる。
〔発明の効果] 以上述べたように本発明においては、界磁コイルに通電
すると発生し、ポールコア爪部を通過する磁束の磁束密
度は、ポールコア爪部の回転方向側の端面から回転方向
反対側の端面に向かうに従って太き(なることに着目し
、磁束密度の大きい部分の爪部断面積を増加することに
より従来のものに比べて磁路抵抗は減少し、多くの磁束
をポールコアに流すことができる。従って、多くの磁束
が電器子巻線を通過し、電器子巻線と交差するので発電
機の出力を向上することができる。上記の如くポールコ
アの爪部形状を改良するのみで、発電機を大型化するこ
となく出力を向上することができるという優れた効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の車両用交流発電機の一実施例を示す部
分断面平面図、第2図は上記実施例の回転子の部分断面
平面図、第3図および第4図は上記実施例のポールコア
を示す平面図、第5図は上記実施例の一対のポールコア
を爪部が噛合するように合わせた状態を示す平面図、第
6図は上記実施例のポールコア爪部の断面図、第7図は
爪部の根本部、中央部および先端部の断面図、第8図は
上記実施例および従来の発電機の回転数に対する出力電
流の特性を示す出力特性図、第9図および第10図は本
発明の他の実施例を示すポールコア爪部の断面図、第1
1図は従来のポールコアを示す平面図、第12図はポー
ルコア爪部の外周面の形状を示す正面図、第13図は従
来のポールコア爪部の断面図である。 1.2・・・ポールコア、 101.201・・・ボス
部、 102゜202・・・ディスク部、 103.2
03・・・爪部、 110.210・・・爪部中心線に
対して回転方向反対側の爪部断面。 111、211・・・爪部中心線に対して回転方向側の
爪部断面、 112.212・・・回転方向側の爪部端
面、 113.213・・・回転方向反対側の爪部端面
、 114.214・・・爪部外周面、 115.21
5・・・爪部内周面、 116.216・・・面取り部
、3・・・界磁巻線、4・・・シャフト 5・・・電機
子鉄心、6・・・電機子巻線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シャフトの外周に配置された円筒状のボス部、前
    記シャフトが通り、かつ、前記ボス部の両端面に配置さ
    れた第1、第2のディスク部および前記第1、第2のデ
    ィスク部外周に所定間隔に配置され、かつ、前記シャフ
    トの軸方向で前記ボス部側に伸長する複数個の第1、第
    2の爪部とからなり、前記第1のディスク部に設けられ
    た隣接する第1の爪部の間に、前記第2のディスク部に
    設けられた第2の爪部が入り、第1、第2の爪部が交互
    に配置されたポールコアと、 このポールコアのボス部外周に巻装される界磁巻線と、 電機子鉄心および電機子巻線とからなり、前記ポールコ
    ア爪部の外周面と略一定の距離をもって対向する電機子
    とを備え、 前記ポールコア爪部を前記シャフトの軸方向に対して垂
    直な平面により切断した時の断面の形状は、前記ポール
    コア爪部の外周面と内周面との間の幅が、回転方向側の
    端面寄りの部分に対して回転方向反対側の端面寄りの部
    分の方が大きい形状であることを特徴とする交流発電機
  2. (2)シャフトの外周に配置された円筒状のボス部、前
    記シャフトが通り、かつ、前記ボス部の両端面に配置さ
    れた第1、第2のディスク部および前記第1、第2のデ
    ィスク部外周に所定間隔に配置され、かつ、前記シャフ
    トの軸方向で前記ボス部側に伸長する複数個の第1、第
    2の爪部とからなり、前記第1のディスク部に設けられ
    た隣接する第1の爪部の間に、前記第2のディスク部に
    設けられた第2の爪部が入り、第1、第2の爪部が交互
    に配置されたポールコアと、 このポールコアのボス部外周に巻装される界磁巻線と、 電機子鉄心および電機子巻線とからなり、前記ポールコ
    ア爪部の外周面と略一定の距離をもって対向する電機子
    と、 を備え、 前記ポールコア爪部を前記シャフトの軸方向に対して垂
    直な平面により切断した時の断面の形状は、回転方向側
    の端面と回転方向反対側の端面との間の距離を二等分す
    る直線を爪部中心線とすると、この爪部中心線に対して
    回転方向側の断面積が回転方向反対側の断面積より小さ
    いことを特徴とする交流発電機。
  3. (3)シャフトの外周に配置された円筒状のボス部、前
    記シャフトが通り、かつ、前記ボス部の両端面に配置さ
    れた第1、第2のディスク部および前記第1、第2のデ
    ィスク部外周に所定間隔に配置され、かつ、内周面が前
    記ボス部と対向する複数個の第1、第2の爪部とからな
    り、前記第1のディスク部に設けられた隣接する第1の
    爪部の間に、前記第2のディスク部に設けられた第2の
    爪部が入り、第1、第2の爪部が交互に配置されたポー
    ルコアと、 このポールコアのボス部外周に巻装される界磁巻線と、 電機子鉄心および電機子巻線とからなる電機子と、 を備え、 前記ポールコア爪部の回転方向側の内周面と前記ボス部
    との間の距離に対して、前記ポールコア爪部の回転方向
    反対側の内周面と前記ボス部との間の距離の方が短いこ
    とを特徴とする交流発電機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1148618A2 (en) 2000-01-26 2001-10-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Vehicle ac generator
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