JPH09121519A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアの材料の有効利用率を高め，コスト低減
ができる発電機を提供する。 【解決手段】 磁性材料により中空板状に形成されかつ
内周にコイル収納用の複数個のスロットを設けられたコ
アを複数枚積層してなると共に，前記スロット内に出力
コイルと補助コイルとを収納してなる固定子と，外周に
複数個の磁極を有し前記固定子内に回転自在に設けられ
た回転子とからなる発電機において，コアの外形は少な
くとも２対の間隔ａなる平行長辺と間隔ｂなる平行短辺
（但しａ＜ｂ）とを有すると共に，固定子を形成するコ
アを複数個の積層コア群に分割し，固定子の外周に前記
積層コア群の平行長辺と平行短辺とが固定子の軸線方向
に交互に現れるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，出力コイルと補助
コイルとを有する固定子と，外周に磁極を有する回転子
とからなる発電機に関するものであり，特に固定子を構
成するコアの材料の有効利用率の向上および／または製
作コストの低減が可能である発電機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５および図６は各々従来の発電機の固
定子用のコアの例を示す平面図および従来の発電機の例
を示す端面説明図であり，１は固定子，２は回転子を示
す。まず固定子１は，例えば珪素鋼板のような磁性材料
からなる薄板により，中空円板状に形成されたコア３を
複数枚積層して形成される。４はスロットであり，コア
３の内周に例えば３６個設けられており，このうち図示
の上下の２４個のスロット４内には出力コイル５が，ま
た図示の左右の８個のスロット４内には，例えば励磁コ
イル６１および他の出力コイル６２のような補助コイル
６が収納されている。残りの４個のスロット４は空きス
ロットである。

【０００３】７は開先であり，コア３の外周に切欠状に
例えば４個設けられている。これらの開先７は，コア３
を所定枚数積層して固定子１として形成した後，溶接に
よって一体化固着するためのものである。従って４個の
開先は，コア３の外周に円周方向間隔を略等しくして設
けることが好ましい。

【０００４】次に回転子２は，前記固定子１を形成する
コア３と同様な材料によって，例えばＩ字状に形成され
たコア１８を複数枚積層して２極に形成される。１９は
界磁コイルであり，回転子２に巻回することにより，回
転子２の外周に磁極を形成するためのものである。なお
回転子２は中央部を貫通するシャフト２０の両端部を軸
受（図示せず）を介して支持することにより，固定子１
内に回転自在に設けられる。なお固定子１の励磁コイル
６１によって発生した交流電圧は，整流器（図示せず）
を介して直流電圧に変換され，回転子２の界磁コイル１
９に印加されるように構成する。

【０００５】上記の構成により，回転子２を回転させる
と，コア１８における残留磁気により出力コイル５およ
び補助コイル６に交流電圧が誘起され，励磁コイル６１
の交流電圧は整流器（図示せず）を介して直流電圧に変
換されて，回転子２に巻回された界磁コイル１９に印加
され，回転子２の磁束密度を徐々に増加させ，遂には所
定の値に到達し，出力コイル５および他の出力コイル６
２に所定の値の交流電圧を誘起させ得るのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記図６に示す構成の
固定子１においては，コア３が略中空円板状に形成され
ているため，磁気回路の幅寸法（スロットバック長）Ｗ
が全周に亘って略均等に形成されている。しかしなが
ら，発電機の仕様によっては，他の出力コイル６２を欠
如する態様のものもあり，このような発電機において
は，切角の磁気回路の幅寸法が確保されているのに拘ら
ず，この近傍の磁束量は出力コイル５が設けられた近傍
の磁気回路より当然に小となり，コア３の材料の有効利
用率が低くなるという問題点がある。

【０００７】一方上記補助コイル６が設けられる近傍の
磁気回路の幅寸法Ｗを予め小に形成したコア３を準備し
ておけば，上記のような他の出力コイル６２を欠如する
仕様のものに充分対応することができ，材料の有効利用
率を向上させ得るが，コア３として２種類のものを準備
する必要がある。従って打抜き成形用の金型も当然に２
種類のものが必要となり，製作費用が嵩み，コスト高を
招来するという問題点がある。

【０００８】本発明は，上記従来技術に存在する問題点
を解決し，コアの材料の有効利用率を向上させ得ると共
に，製作コストの低減が可能である発電機を提供するこ
とを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに，本発明においては，磁性材料により中空板状に形
成されかつ内周にコイル収納用の複数個のスロットを設
けられたコアを複数枚積層してなると共に，前記スロッ
ト内に出力コイルと補助コイルとを収納してなる固定子
と，外周に複数個の磁極を有し前記固定子内に回転自在
に設けられた回転子とからなる発電機において，コアの
外形は少なくとも２対の間隔ａなる平行長辺と間隔ｂな
る平行短辺（但しａ＜ｂ）とを有すると共に，固定子を
形成するコアを複数個の積層コア群に分割し，固定子の
外周に前記積層コア群の平行長辺と平行短辺とが固定子
の軸線方向に交互に現れるように形成する，という技術
的手段を採用した。

【００１０】本発明において，軸方向の外周面に各々平
行長辺が現れる積層コア群と平行短辺が現れる積層コア
群とのコアの積層枚数が略等しくなるように形成するこ
とができる。

【００１１】上記の本発明において，スロット内に他の
出力コイルを補助コイルと実質的に同一の電気角を有す
るように設けることができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の実施例におけるコアを示す平
面図，図２は図１におけるＡ−Ａ線断面拡大図であり，
同一部分は前記図５と同一の参照符号で示す。図１およ
び図２において，コア３は２対の間隔ａなる平行長辺８
と間隔ｂなる平行短辺９（但しａ＜ｂ）とを有すると共
に，角隅部に直径ｄなる円弧部１０を設ける。なお直径
ｄは，ａ，ｂ何れよりも大に，すなわちｄ＞ａ，ｄ＞ｂ
に形成する。

【００１３】次に１１はボルト穴であり，円弧部１０の
近傍にコア３を貫通するように設けられる。なおボルト
穴１１は，平行長辺８および平行短辺９と各々平行な中
心線１２，１３と各々４５°をなす中心線１４上に設け
られる。１５は突起であり，例えば図２に示すように断
面三角形状に形成され，円弧部１０の近傍の同一直径の
円周（この突起１５と最も近いスロット底部からの半径
方向の距離Ｗ₃ の円周）上に，かつ前記中心線１４から
同一円周方向距離の位置に設けられる。なお突起１５の
内外表面の輪郭は，図２に示すように実質的に同一に形
成される。Ｗ₁，Ｗ₂ ，Ｗ₃ は各々スロットバック長で
ある。

【００１４】上記のようなコア３を形成するには，例え
ば幅寸法ａ若しくはｂなるフープ材を使用し，プレス金
型により順送り加工によって打抜成形することが好まし
い。図３は本発明の実施例を示す要部端面説明図であ
り，同一部分は前記図１および図６と同一の参照符号で
示す。図３において，固定子１を形成するコア３を複数
個の積層コア群に分割し，固定子１の外周に前記積層コ
ア群の平行長辺８と平行短辺９とが，固定子１の積層方
向に交互に現れるように形成する。

【００１５】すなわち，全積層枚数が例えば６１枚であ
る場合に，これらを例えば１５枚，３１枚，１５枚の３
群の積層コア群に分割する。そして１５枚の積層コア
を，例えば平行長辺８が図３において左右に位置するよ
うに設置し，３１枚の積層コアは平行長辺８が図３にお
いて上下に位置するように載置し，残りの１５枚の積層
コアは平行長辺８が左右となるように積層すればよい。

【００１６】上記の積層コア群の形成および積層コア群
同志の積層に際して，コア３には前記図２に示すような
突起１５が設けられているので，積層後のスロット４お
よびボルト穴１１は正確に位置決めされ得る。なお突起
１５は，前記図１に示すように中心線１４から等距離の
位置に設けられているため，平行長辺８または平行短辺
９の位置が９０°回動した場合においても，正確に合致
すると共に，スロット４の位置決めもまた正確に行い得
るのである。

【００１７】上記のようにして，例えば６１枚のコア３
を積層後，ボルト穴１１に締結ボルト（図示せず）を挿
入締結して固定子１が形成される。上記の構成により，
固定子１の磁気回路の幅寸法，すなわちスロットバック
長が全体としてほぼ均等化され得る。換言すれば，図１
に示すようにスロットバック長Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ （Ｗ ₁
＜Ｗ₂ ＜Ｗ₃ ）を有するコア３を前記のように複数個の
積層コア群に分割すると共に，これらのコア群を順次９
０°宛回動させて積層することにより，図３における固
定子１の上下左右方向の位置におけるスロットバック長
がほぼ均等化され，磁気回路としての特性をほぼ同じと
みなすことができる。従って補助コイル６を有する発電
機に対して充分に対応できるのである。

【００１８】図４は本発明の他の実施例を示す要部端面
説明図であり，同一部分は前記図３と同一の参照符号で
示す。図４において，固定子１は図１に示すコア３を平
行長辺８および平行短辺９が各々整合するように所定枚
数積層して形成される。コア３の積層に際しての位置決
めは，前記図３におけるものと同様に突起１５により正
確に行われ得る。そして出力コイル５は平行短辺９側
に，および励磁コイル６１は平行長辺８側に各々設け
る。

【００１９】上記の構成により，平行短辺９側のスロッ
トバック長Ｗ₂ が充分に確保され，出力コイル５のため
の飽和磁束量もまた充分に確保され得る。一方平行長辺
８側のスロットバック長Ｗ₁ は，上記スロットバック長
Ｗ₂ より小であるが，励磁コイル６１に必要な磁束量
は，上記出力コイル５のそれよりも小であるから，スロ
ットバック長はＷ₁ ＜Ｗ₂ であっても充分に対応できる
のである。

【００２０】上記の実施例においては，固定子１に３６
個のスロット４を設け，出力コイル５用として２４個お
よび励磁コイル６１と他の出力コイル６２とのために各
々４個を使用した例について記述したが，これらの設置
個数は発電機に要求される機能により適宜選定すること
ができる。また対辺寸法ａ，ｂ間の比率についても同様
である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから，下記の効果を奏し得る。 （１）コアの外形を対辺寸法の異なる２対の長方形状に
形成することにより，コアの材料費が節減でき，製作コ
ストの低減が可能である。 （２）他の出力コイルを設ける仕様のものにおいても，
コアの積層態様を変化させることにより，磁気回路の飽
和磁束量がスロットの位置の如何を問わず略均等化さ
れ，発電機の特性を向上させ得る。 （３）同一のコアにより２種類の固定子を製作すること
ができるため，製作コストを低減させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるコアを示す平面図であ
る。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面拡大図である。

【図３】本発明の実施例を示す要部端面説明図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す要部端面説明図であ
る。

【図５】従来の発電機の固定子用のコアの例を示す平面
図である。

【図６】従来の発電機の例を示す端面説明図である。

【符号の説明】

１ 固定子 ３ コア ８ 平行長辺 ９ 平行短辺

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料により中空板状に形成されかつ
   内周にコイル収納用の複数個のスロットを設けられたコ
   アを複数枚積層してなると共に，前記スロット内に出力
   コイルと補助コイルとを収納してなる固定子と，外周に
   複数個の磁極を有し前記固定子内に回転自在に設けられ
   た回転子とからなる発電機において，コアの外形は少な
   くとも２対の間隔ａなる平行長辺と間隔ｂなる平行短辺
   （但しａ＜ｂ）とを有すると共に，固定子を形成するコ
   アを複数個の積層コア群に分割し，固定子の外周に前記
   積層コア群の平行長辺と平行短辺とが固定子の軸線方向
   に交互に現れるように形成したことを特徴とする発電
   機。
2. 【請求項２】 軸方向の外周面に各々平行長辺が現れる
   積層コア群と平行短辺が現れる積層コア群とのコアの積
   層枚数が略等しくなるように形成したことを特徴とする
   請求項１記載の発電機。
3. 【請求項３】 スロット内に他の出力コイルを補助コイ
   ルと実質的に同一の電気角を有するように設けたことを
   特徴とする請求項１若しくは２記載の発電機。