(57)【要約】  この発明に係る交流発電機は、シャフトと、このシャフトに固定された回転子と、この回転子の外周を囲って設けられ軸線方向に延びたスロットが周方向に間隔をおいて複数形成されて固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心の周縁部を軸線方向の両側から複数の挟持手段を用いて挟持して前記固定子鉄心を包囲した、フロントブラケット及びリヤブラケットを備え、前記フロントブラケットに形成された一対のフロントステーは、それぞれに形成された一対の貫通孔を貫通したボルトにより車両に固定され、一対の前記貫通孔は、中心を結ぶ直線のほぼ垂直二等分線が前記シャフトの軸線と交差する位置に形成され、かつ前記挟持手段の一つは、前記シャフト側の前記垂直二等分線上に設けられている。この構成により、ブラケットの重量を増加することなく、つまり全体重量を増加することなく、磁気音の発生を防止することができる。
2008117376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、このシャフトに固定された回転子と、この回転子の外周を囲って設けられ軸線方向に延びたスロットが周方向に間隔をおいて複数形成されて固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心の周縁部を軸線方向の両側から複数の挟持手段を用いて挟持して前記固定子鉄心を包囲した、第１のブラケット及び第２のブラケットとを備え、前記第１のブラケットに形成された一対の第１のステーは、それぞれに形成された一対の貫通孔を貫通した締結手段により被取付体に固定される回転電機において、
一対の前記貫通孔は、中心を結ぶ直線のほぼ垂直二等分線が前記シャフトの軸線と交差する位置に形成され、かつ前記挟持手段の一つは、前記シャフト側の前記垂直二等分線上に設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記挟持手段は、周方向に等角度ピッチで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１のブラケット及び前記第２のブラケットは、前記第１のステーに形成された前記貫通孔と、この貫通孔と対向した前記第２のステーに形成された貫通孔とを結ぶ直線のほぼ垂直二等分線が回転電機の重心と交差する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記固定子鉄心は、前記スロット数が１相１極当たり２以上であり、隣接した各前記スロットの開口部の径方向に延びた中心線間の間隔は、前記スロットを区画するティースの周方向の幅寸法を変えて不均等ピッチで形成されており、
前記シャフト側の前記垂直二等分線上に設けられた前記挟持手段は、幅広の前記ティースの中心径線上に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子鉄心を包囲した、第１のブラケット及び第２のブラケットを備え、前記第１のブラケットに形成された一対のステーの貫通孔を貫通した締結手段により被取付体に固定される回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の静粛化の要求が高まり、車両部品への低騒音化の要求が顕在化してきた。  特に比較的高速で回転する補機、とりわけ車両用交流発電機においては、騒音発生原因の１つとして発電機性能上発生する磁気音の低減が急務となっている。【０００３】
この磁気音の発生を防止する目的とした車両用交流発電機として、例えば特許文献１に記載された車両用交流発電機が知られている。
この発電機は、シャフトと、このシャフトに固定された回転子と、この回転子の外周を囲って設けられ軸線方向に延びたスロットが周方向に間隔をおいて複数形成されて固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心の周縁部を軸線方向の両側から複数の挟持手段を用いて挟持して前記固定子鉄心を包囲した、フロントブラケット及びリヤブラケットとを備え、フロントブラケットに形成された一対のステーは、それぞれに形成された一対の貫通孔を貫通した締結手段により車両に固定される。
そして、この発電機の場合、フロントブラケット及びリヤブラケットに形成されたステーに、ブラケットの強度を補強する補強リブを設けることにより、エンジンからの振動がステーを介してブラケットに伝達することを低減し、振動に起因して変形するブラケット及び固定子鉄心の変形を防止することにより、磁気歪の増幅を抑制して耳障りな磁気音の発生を防止している。【０００４】
【特許文献１】特開平８−７０５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の車両用交流発電機では、ブラケットには補強リブが設けられているので、発電機全体の重量が大幅に増加し、小型軽量化が望まれている現状のニーズに反するとともに、ブラケットの重量増加に伴いコスト上昇も招くというという問題点があった。【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、ブラケットの重量を増加することなく、つまり全体重量を増加することなく、磁気音の発生を防止することができる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転電機は、シャフトと、このシャフトに固定された回転子と、この回転子の外周を囲って設けられ軸線方向に延びたスロットが周方向に間隔をおいて複数形成されて固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心の周縁部を軸線方向の両側から複数の挟持手段を用いて挟持して前記固定子鉄心を包囲した、第１のブラケット及び第２のブラケットとを備え、前記第１のブラケットに形成された一対の第１のステーは、それぞれに形成された一対の貫通孔を貫通した締結手段により被取付体に固定される回転電機において、一対の前記貫通孔は、中心を結ぶ直線のほぼ垂直二等分線が前記シャフトの軸線と交差する位置に形成され、かつ前記挟持手段の一つは、前記シャフト側の前記垂直二等分線上に設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る回転電機によれば、ブラケットの重量を増加することなく、つまり全体重量を増加することなく、磁気音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１の車両用交流発電機を示す断面図である。
【図２】図１の車両用交流発電機をフロントブラケット側から視たときの図である。
【図３】図１の回転子を示す斜視図である。
【図４】図１の固定子を示す斜視図である。
【図５】図１のフロントブラケット側の内部における固定子鉄心をリヤブラケットから視たときの図である。
【図６】この発明の実施の形態２の交流発電機の固定子鉄心を平坦化して示した説明図である。
【図７】図６の車両用交流発電機の電気回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の各実施の形態に係る車両用交流発電機について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
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（以下、交流発電機と略称する）を示す断面図、図２は図１の発電機をフロントブラケット１側から視たときの正面図である。
回転電機である、この交流発電機は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランデル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、ケース３の内壁面に固定された固定子８とを備えている。
また、交流発電機は、シャフト６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、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と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１３と、このヒートシンク１３に接着され固定子８で生じる交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１４とを備えている。【００１１】
回転子７は、図３に示すように、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１５と、この回転子コイル１５を覆って設けられその磁束によって磁極が形成される一対のポールコア１６とから構成されている。一対のポールコア１６は、鉄製で、軸線方向に延びたそれぞれ８つの爪状磁極１７が周方向に等角ピッチで、かつかみ合うように対向してシャフト６に固着されている。【００１２】
固定子８は、図４に示されるように軸線方向に沿って延びるスロット１８が周方向に所定ピッチで複数形成された円筒状の積層鉄心からなる固定子鉄心１９と、固定子鉄心１９に巻装された固定子巻線２０とを備えている。
スロット１８は、図５に示すように、周方向に等間隔で形成されている。【００１３】
第１のブラケットであるフロントブラケット１及び第２のブラケットであるリヤブラケット２は、それぞれアルミダイカストにより一体成形されている。両ブラケット１，２は共に軽量化を図るためにアルミニウム製で構成されている。
フロントブラケット１は、径方向に突出した一対の第１のステーであるフロントステー２１，２１が形成されている。第２のステーであるリヤステー２２は、一方のフロントステー２１と対向してリヤステー２２が形成されている。一対のフロントステー２１，２１には、それぞれフロント側貫通孔Ａ１が形成されており、リヤステー２２にも、リヤ側貫通孔Ａ２が形成されている。
リヤ側貫通孔Ａ２は一方のフロント側貫通孔Ａ１と対向している。締結手段であるボルト（図示せず）は、一方のフロント側貫通孔Ａ１、取付体である車両の取付部の孔（図示せず）及びリヤ側貫通孔Ａ２を同時に貫通してボルトを締め付け、また他方のフロント側貫通孔Ａ１にもボルトを貫通し、ボルトを車両に直接螺着することで、交流発電機は、車両に取り付けられる。
なお、ステー２１，２２は、交流発電機の重心Ｇを通って径方向に延びた線がステー２１，２２間の距離の中間点（Ｙ１＝Ｙ２）を通過するように、設けられている。【００１４】
フロントブラケット１及びリヤブラケット２の周縁部には、それぞれ周方向に等角度ピッチ９０度でボルト締付部２３，２４が形成されている。周縁部よりも肉厚の各ボルト締付部２３，２４には、締付孔が形成されている。固定子鉄心１９の外周側の両縁部は、それぞれフロントブラケット１及びリヤブラケット２の端面に当接しており、ボルト締付部２３，２４の締付孔にボルト２５を貫通し、締め付けることで、固定子鉄心１９は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２により強固に挟持される。また、フロントブラケット１及びリヤブラケット２の端面が固定子鉄心１９に直接接触しているので、固定子鉄心１９からの発熱は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２に効率良く伝達される。【００１５】
上記構成の車両用の交流発電機では、電流がバッテリ(図示せず）からブラシ１０及びスリップリング９を介して回転子コイル１５に供給され、磁束が発生する。この磁束により、一方のポールコア１６の爪状磁極１７がＮ極に着磁され、他方のポールコア１６の爪状磁極１７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及びプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転する。
この結果、固定子巻線２０に回転磁界が与えられ、固定子巻線２０に起電力が発生する。この交流の起電力は、回転子７に流れる電流を調整するレギュレータ１４によりその大きさが調整される。また、この交流の起電力により生じる交流は、整流器１２を通って直流に整流されて、バッテリに充電される。【００１６】
ところで、車両用の交流発電機を車両に搭載する場合、本来、一対のフロントステー２１にそれぞれ形成されたフロント側貫通孔Ａ１を結ぶ直線上に交流発電機の重心位置がくるように搭載することで、エンジンからの振動がステーを介してブラケットに伝達した際のブラケットの変位を最小限に抑制することができる。
しかしながら、車両に固定される他の補機類とのレイアウトの関係により、上記直線上に交流発電機の重心位置がくるように搭載することが困難である場合が多い。
このような場合に、エンジン振動に起因した振動加速度が交流発電機に加えられたときに、貫通孔Ａ１，Ａ２を貫通したボルトを支持点としてこの支持点から最も離れた部位にシャフト６の軸線方向に最も大きな変位が生じる。【００１７】
この実施の形態では、図２に示すように、フロントブラケット１及びリヤブラケット２は、一対のフロントステー２１，２１に形成された一対の貫通孔Ａ１の中心を結ぶ直線Ｌのほぼ垂直二等分線Ｖとシャフト６の軸線とが交差する位置に設けられている。
従って、シャフト６の軸線上の交流発電機の重心Ｇと一対の貫通孔Ａ１を結ぶ距離が同じ距離となり、ステー２１，２２に加わる荷重は等しくなるので、左右一対のステー２１，２１の肉厚は同寸法でよく、過度の重量増加を伴うことなくステー２１，２１を構成することができる。
また、貫通孔Ａ１が貫通した支持点であるボルトから最も離れた部位にボルト締付部２３，２４が設けられ、このボルト締付部２３，２４でボルト２５を締め付けることにより、固定子鉄心１９は、フロントブラケット１及びリヤブラケット２により挟持されている。
図２において、一対の貫通孔Ａ１の中心を結ぶ直線Ｌのシャフト６側に位置したボルト締付部２３，２４は、紙面に対して垂直方向であるシャフト６の軸線方向に最も大きく変位する部位であるが、この部位ではボルト２５により、固定子鉄心１９がフロントブラケット１及びリヤブラケット２により強固に挟持されて一体化されているので、ブラケット１，２の固定子鉄心１９に対する挟持部位におけるエンジンからの耐振性が向上する。
即ち、エンジンからの振動がステー２１，２２を介してブラケット１，２に伝達するが、振動に起因したブラケット１，２及び固定子鉄心１９の変形が抑制され、磁気歪の増幅を抑制して耳障りな磁気音の発生を防止することができる。【００１８】
また、交流発電機の回転子７が高速度で回転すると、径方向の回転子７のアンバランスと回転子７の質量により、振動が発生するが、フロントブラケット１及びリヤブラケット２の上記挟持部位の耐振性が向上するので、径方向の回転子７のアンバランスはゼロにする必要はなく、回転子７のアンバランスの高精度の調整は不要となる。
また、固定子鉄心１９は強固に保持固定されているので、エンジンの振動や回転子７のアンバランスによる振動が生じても、固定子鉄心１９の変位は抑制されるとともに、挟持部位では、固定子鉄心１９と、ブラケット１，２とは密接し、固定子鉄心１９からの熱はブラケット１，２に効率良く伝達される。【００１９】
さらに、図２において、直線Ｌの右側に交流発電機の重心Ｇ（シャフト６の軸線上）があるので、固定子鉄心１９は時計方向にトルクが作用するが、ボルト締付部２３，２４は、９０°の等角度ピッチで設けており、ボルト締付部２３は、重心Ｇ側とともに、反重心Ｇ側にも設けられているので、固定子鉄心１９は、各ボルト締付部２３におけるボルト２５を介してブラケット１，２により強固に挟持、保持され、固定子鉄心１９の周方向の変位も抑制されている。従って、さらに磁気音が低減される。【００２０】
さらにまた、ステー２１，２２は、交流発電機の重心Ｇを通って径方向に延びた線がステー２１，２２間の距離の中間点（Ｙ１＝Ｙ２）を通過するように、設けられているので、交流発電機は、車両に対して安定して固定されるとともに、エンジンからの耐振動も向上する。【００２１】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の交流発電機の固定子鉄心５０を平坦化して示した説明図、図６はこの交流発電機の電気回路図である。
この実施の形態の交流発電機は、スロット数が１相１極当たり２、即ちスロット数が７２、磁極数が１２極の交流発電機である。
この実施の形態の固定子鉄心５０には、電気角３２．５度の位相差となるように導線が巻回された、２組の第１の三相固定子巻線５１Ａ及び第２の三相固定子巻線５１Ｂが組み込まれている。第１の三相固定子巻線５１Ａ及び第２の三相固定子巻線５１Ｂは、各相が三角結線されており、それぞれは整流器１２に電気的に接続されている。
この固定子鉄心５０は、円環状のコアバック５２と、このコアバック５２から径方向内側に延びた、幅広のティース５３Ａ及び幅狭のティース５３Ｂとから構成されている。
固定子鉄心５０のスロット５４は、幅広のティース５３Ａと幅狭のティース５３Ｂとが交互に配設されて形成されている。スロット５４は、開口部の径方向に延びた中心線間の間隔Ｃ１，Ｃ２が機械角で５．４２°と４．５８°とを交互に繰り返して形成されている。一対の貫通孔Ａ１の中心を結ぶ直線Ｌのほぼ垂直二等分線Ｖ上のボルト２５は、幅広のティース５３Ａの中心径線上に設けられている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。【００２２】
この実施の形態では、各スロット５４の中心線間の間隔Ｃ１，Ｃ２が不均等になるように形成されているので、本願と同一出願人が出願し、登録された特許第３，４９０，６５９号明細書に記載されているように、非常に聴感的に不快な高調波である、１２ｆ成分の磁気加振力が相殺される。
また、垂直二等分線Ｖ上でシャフト６の軸線方向に最大変位するボルト締付部２３に締め付けられたボルト２５は、剛性の強い幅広のティース５３Ａの中心径線上に設けられているので、固定子鉄心１９は、ブラケット１，２により強固に挟持することができる。【００２３】
なお、この実施の形態では、スロット数が７２、磁極数が１２極の交流発電機について説明したが、スロット数が９６、磁極数が１６極の発電機、スロット数が１２０、磁極数が２０の発電機であってもよい。
また、スロット数は、１相１極当たり３以上の発電機であってもよい。
また、上記の各実施の形態では、フロントブラケット１については一対のステー２１，２１が形成され、リヤブラケット２については一つのステー２２が形成された車両用交流発電機について説明したが、リヤブラケットについても一対のステーが形成された交流発電機についてもこの発明は適用することができる。
さらに、発電機は車両用に限定されるものではなく、この発明は、回転電機である電動機にも適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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