JPS5854857A - 誘導子型交流発電機 - 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】 本発明は誘導子型交流発電機に係り、特に自動車用とし
て供するに好適な発電機に関する。

一般に、誘導子型交流発電機は、ブラシタイプのものと
は異なり、円環状の電機子系と、その内方に位置しやは
り円環状の界磁系とを同心的かつ固定的にハウジングに
取付けし、電機子系と界磁系との間に形成される空間部
内を誘導子型ロータが回転するように構成されている。

斯かる発ホ慎では、界磁系周りの構造が発酸機組付性や
出力上の重要なネックとなっており、特に界磁コイルの
日出線処理の容易化や継鉄とロータ間の空隙部における
消費起磁力の低減化が重要である。

従来、誘導子型交流発電機において界磁系をなす円筒状
の継鉄は、ハウジングに一端を取付は固定し、他端側を
ロータの側面部に設けた環状空所に遊嵌挿入し、その挿
入部分に界磁コイルを巻装する構造とされている。そし
て界磁コイルの日出線を継鉄自身に穿設された２箇所の
引出用孔を介して外部に引き出すようにしている。また
、継鉄はロータ磁極部に対面され、その間の空隙部にお
ける磁気抵抗を軽減し消費起磁力を小さくするだめに、
空隙をできるだけ小さくしている。

しかしながら、上記従来の構造では、界磁コイルの巻装
作業は、その目出線を引出用孔に通さなければならず、
その処理の困難性故に発電機組付性は非常に悪いものと
なっている。また、引出用孔の穿設は機械加工によらざ
るを得す、寸法上の制約も相俟って、加工上の問題も惹
起している。

この点、継鉄を冷開成形によシ無効削で一枚板から絞り
加工したいわゆるナックル製品とすれば加工性が向上す
るものの、引出用孔はナックル整形が不可能であるため
に、依然として機械加工による穿孔作業を必要とする欠
点は残存する。

また、発電機出力はロータ回転数と磁気回路を流れる有
効起磁力との積に比例するだめ、電極子系、界磁系およ
びロータ間の消費起磁力を可及的に小さくすることが要
求される。この消費起磁力は、界磁系周りでは継鉄とロ
ータ間の空隙距離および空隙対向面積に起因する。すな
わち、空隙距離を小さくかつ均一にすること、および空
隙対向面積を増加させることが有効である。

しかるに、従来の継鉄は、ロータと直接対面する構造で
あるだめに、継鉄自身が真円に形成されている限りにお
いては問題がないものの、何らかの加工を必要とする場
合などにおいては、その平均直径が小さくなり、ギャッ
プが大きくなって出力低下をきたすおそれがある。この
傾向はロータの低速回転時において顕著である。まだ、
発電機出力を増加させるためには、電機子巻線と鎖交す
る有効磁束を増す磁気的改良が必要であり、しだがって
、上述したように継鉄とロータ磁極間の対向面積を増加
させるのが有効である。ところが、従来では継鉄の全長
は画一的に定まシ、空隙対向面積を増大させるために継
鉄部を軸方向に延長させると、界磁コイルの巻装スペー
スが圧迫されてコイル抵抗値が小さくなり、電流が増加
し銅損が増加する。他方、逆にコイル巻装スペースを増
加させると、継鉄の対向表面積が減少し、空隙部の磁気
抵抗が大きくなる。このように、磁気抵抗低減と界磁コ
イル銅損低減は相反する内容であり、両者を実現させる
ためには継鉄全長を延長する以外に方法はない。もちろ
んこの手法は発電機重量増加をもたらすので採用できな
い。

このように、従来の誘導型発電機では、組付作効率の向
上と出力増加を図ることができないという問題を有して
いる。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、発電機の組付作
業性を向上させると同時に出力向上を図ることの可能な
誘導子型交流発電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る誘導子型交流
発電機は、特に、界磁コイル巻装凹部を有する継鉄に対
し、誘導子型ロータと対面する外表面に軸方向に沿って
界磁コイル口出線の引出用を含む溝を設け、かつ、この
溝を設けた外表面部に継鉄と別体に形成された円環状の
磁性体部材を嵌着固定し、当該磁性体部材が前記ロータ
と対面するように構成した。

この構成によって、界磁コイル日出線を溝に嵌入させて
容易に外部に引き出し、この口出線を円環状磁性体部材
により固定すると同時に、ロータとの間の空隙部を微小
かつ均一にし、まだ、磁性体部材を継鉄と別体とするこ
とによって空隙対向面積の増大させることを可能としだ
。

以下に、本発明に係る誘導子型交流発電機の実施例を図
面を参照して詳細に説明する。

第１図に本実施例に係る誘導子型交流発電機の下半部を
省略した断面図を示す。この発電機は、円筒容器状のハ
ウジング１０中心部に、図示しないエンジンにより回転
駆動される回転軸１２を備え、この回転軸１２をハウジ
ング１０両端側壁に取付けられた一対の軸受１４により
支承している。

・・ウジング１０の内部には、回転軸１２の外周を取り
囲むように、電機子コイル１６を巻装し円環状に形成さ
れた電機子鉄心１８と、その内方に位置しやはり円環状
に形成され界磁コイル２０の巻装凹部２２を有する継鉄
２４とが取付けられている。前記電機子鉄心１８は・・
ウジング１０の内周壁面に固定され、また継鉄２４は側
壁面に固定されており、両者は空間部を隔て回転軸１２
を中心として同心的に配置されているものである。まだ
、前記回転軸１２には磁極を有する誘導子型ロータ２６
が取付けられ、このロータ２６は鉄心１８と継鉄２４と
の間に形成された空間部内を回転し得るように形成され
ている。ロータ２６はその磁極部を電機子鉄心１８の内
周面と継鉄２４の外周面とそれぞれ対面され、特に、継
鉄２４をその側面部に設けた環状空所内に遊嵌挿入させ
ている。継鉄２４はロータ２６への挿入側半部に界磁コ
イル２０の巻装凹部２２を設けているものである。

このような誘導子型交流発電機において、特に継鉄２４
は、上述した如く、ロータ２６への挿入端側半部に巻装
凹部２２を有し、ハウジング１０への取付基端側半部の
外表面でロータ２６と対面するものであるが、界磁コイ
ル２０の口出線２８をロータ２６と対面する外表面から
継鉄２４の外部に引き出すようにしている。すなわち、
第２〜３図に示す如く、継鉄２４におけるロータ２６の
磁極部と対面する外表面に、回転軸１２の軸心と平行に
溝３０を設け、この溝３０に収容する状態で日出線２８
を外部に引き出すものである。この溝３０は継鉄２４の
外表面周方向に等間隔に複数個形成した半円形状のもの
であり、界磁コイル２０の端末部に絶縁チューブを被覆
させた日出線２８を２本（巻始め部および巻終り部）収
容可能とし、当該日出線２８が継鉄外表面に突出しない
深さとされている。

なお、前記溝３０は榎数設けられており、日出線２８の
引出用としては一箇所のみ用いられる。

これは、継鉄２４をいわゆるナックル製品すなわち無切
削で冷間加工によシ一枚板から絞シ成形した製品とし、
巻装凹部２２と同時に溝３０を成形する際の圧力バラン
スを図るだめ複数等間隔で設けているものである。この
ような溝３０のうち、日出線２８の引出用に用いられな
い他の溝３０は界磁コイル２０の冷却用通風路として利
用される。

冷却風は、図示しないが、回転軸１２に取付けられたフ
ァンにより強制的にハウジング１０内を通流されるもの
であり、第１図においてハウジング１０の側壁に設けら
れた窓３１から継鉄２４とロータ２６間の空隙に導入し
、継鉄２４のみならずロータ２６に囲まれている界磁コ
イル２０も同時に冷却することを可能としている。

更に、継鉄２４には、前記溝３０が形成されている外表
面部に円環状の磁性体部材３２が嵌着されている。この
磁性体部材３２は継鉄２４と同一材質または均等な材質
からなるものの、継鉄２４とは別体に形成され、継鉄２
４の外表面部に圧入その他の結合手段により取付けられ
ており、両者は機械的かつ磁気的に結合されている。ま
だ、この磁性体部材３２は、少なくとも継鉄２４の固定
側基端から巻装凹部２２の側壁端部に至る長さを有し、
溝３０を全長に亘って被い得る長さとなっている。もち
ろん、それ以上の長さとすることは妨げない。したがっ
て、溝３０は磁性体部材３２（９） の嵌着により、礼状となシ、その一箇所の溝３゜に収容
された日出線２８を当該溝３０内に安定的に保持させ、
外部に引き出すことを可能としている。

このような継鉄２４と磁性体部材３２との構成により、
界磁コイル２０の口出線２８の処理は、継鉄２４の巻装
凹部２２にコイル２０の巻付は後に、単に溝３０に嵌め
込んで外部に引き出し、その上で磁性体部材３２を嵌着
することで容易に行うことができる。

まだ、溝３０の形成により、継鉄２４の平均直径が小さ
くなるが、その外周に均一な外表面を有する磁性体部材
３２が嵌着されているので、空隙部距離は伺ら影響を受
けずロータ２６との間に均一な微小距離を確保すること
ができる。第４図に発電機出力について継鉄２４に溝３
０を設けて直接ロータ２６と対面させた場合（同図破線
Ｂ）と、本実施例の如く、溝３０を磁性体部材３２によ
シ被い溝３０を外表面に露呈しない場合（同図実線Ａ）
とを比較した出力特性図を示す。この図に示（１０） されるように、継鉄２４に溝３０を単に設けた場合には
、低速回転域において出力低下を示すが、磁性体部材３
２の存在により、出力の増大を図ることができる。この
出力差は、自動車のアイドル時での回転数（略１０００
　ｒ、ｐ、　ｍ、　）にて３〜４％となっている。

このように、本実施例によれば、継鉄２４と磁性体部材
３２との構成により、界磁コイル２０の口出線２８の処
理が極めて容易になり、同時に溝３０を設けたことに伴
なうロータ２６との間の空隙部増加を防止し、出力の向
上を図ることができる。

第５図には第２実施例を示す。この実施例は、前記実施
例と異なり、磁性体部材３２Ａを完全なリング体とせず
、板状の素材を円環状に成形し、板端部３４を一箇所の
溝３０に加締め固定するようにしたものである。

斯かる実施例では、予め完全な円環体とする場合に比較
し、より容易に低価格で製作できる。この場合、加締め
部の溝３０は外表面に露呈される（１１） が、その影響はほとんどない。

更に、第６図には第３実施例を示す。この実施例は第１
実施例において磁性体部材３２を継鉄２４と別体にした
ことによって出力を増加させることができる効果を更に
積極的に増進させようとするものである。すなわち、当
該実施例では、磁性体部材３２Ｂを軸方向に寸法ｔだけ
延設して、巻装凹部２２の上方に延在させ、同時にロー
タ２６側の磁極面積を増加させたものである。

このような実施例では、界磁コイル２００巻装中間を圧
迫することなく、空隙部の磁気抵抗減少が可能である。

すなわち、ロータ２６の磁極との対向面積増加を、磁性
体部材３２Ｂの延長によって達成でき、重量増加もほと
んどない。

また、第７図には第４実施例を示す。これは、空隙部対
向面積を更に増加させるだめに、フランジ３４を一体に
設けた磁性木部材３２Ｃとし、これに対応してフランジ
３４の外表面との間にも対向空隙部ｇを形成するように
同時にロータ２６もフランジ３４に対向させたものであ
る。

（１２） この実施例においても消費起磁力の軽減を充分達成し、
出力向上を図ることができる。

当然のことながら、第３．第４実施例の手法を併用する
こともでき、磁気抵抗軽減の効果を倍増させることがで
きるのは言うまでもない。

なお、上記継鉄２４は、如何なる加工法によっても形成
でき、例えば切削加工により、あるいは界磁コイル２０
の巻付用にプレス品を圧入して構成してもよいが、望ま
しくは、継鉄２４全体を何らの切削加工を伴なわ々いい
わゆるナックル品とすることがよい。このようなナック
ル品では、外表面に溝３０が形成されているので、日出
線２８の引出用のためにのみ細く深い孔を穿設するよう
な機械作業を完全に省略でき、加工性を著しく向上させ
ることができる。もちろん、ナックル製品としなくても
機械加工による穿孔作業が不必要となるので加工性は充
分向上する。

以上説明したように、本発明によれば、発電機の組付性
向上とともに、出力増加を容易に達成することができる
効果を奏する。

（１３）

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る誘導子型交流発電機の部分断面
図、第２図は同発電機の継鉄部分の断面図、第３図は第
２図の■−■線端面図、第４図は発電機回転数に対する
出力特性比較図、第５図は第２実施例を示す継鉄部の端
面図、第６図は第３実施例に係る誘導子型交流発電機の
部分断面図、第７図は第４実施例に係る同発電機の部分
断面図である。 １０・・・ハウジング、１２・・・回転軸、１６・・・
電機子コイル、１８・・・電機子鉄心、２０・・・界磁
コイル、２２・・・巻装凹部、２４・・・継鉄、２６・
・・誘導子型ロータ、２８・・・口出線、３０・・・溝
、３２・・・磁性木部第　１図 予　４図 発＠ハ８転数（ｈ　ｐ、　？ＦＬ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、電機子コイルを巻装した電機子鉄心内方位置に所定
   空間を隔てて界磁コイル巻装凹部を有する継鉄を固定的
   かつ前記鉄心と同心的に取付け、それらの中心位置に支
   承される回転軸には前記鉄心と継鉄にそれぞれ対面し両
   者の空間部内を回転可能な誘導子型ロータを取付けてな
   る誘導子型交流発電機において、前記継鉄の誘導子型ロ
   ータと対面する外表面に軸方向に沿う溝を設け、かつ継
   鉄外表面部には当該継鉄と別体に形成されだ円環状の磁
   性体部材を取付けし、この磁性体部材と前記ロータとを
   対面させてなることを特徴とする誘導子型交流発電機。 ２、前記磁性体部材は界磁コイル巻装凹部上方に延設さ
   れ、この延設部を含む磁性体部材外表面が誘導子型ロー
   タと対面していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の誘導子型交流発電機。 ３、前記磁性体部材はその一端部に７ランジ部を有し、
   このフランジ部を含む磁性体部材外表面が誘導子型ロー
   タと対面していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の誘導子型交流発電機。