(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低炭素鋼製の爪状の磁極体を有するランデル型回転子と，該回転子に対面して配設した固定子とよりなり，上記回転子の磁極体における磁極体表面には渦電流の通路にあって，その妨げとなる溝を設けてなる車両用交流発電機において，
上記回転子の磁極体は，回転子の回転方向の前後に位置する前面と後面と上記磁極体表面との間に，それぞれ傾斜状の面取り部を有しており，
また，上記磁極体には，上記両面取り部の間に連通形成されていると共に上記磁極体表面に開口する上記溝を設けてなり，
かつ，該溝は，上記面取り部における開口端の開口幅が上記磁極体表面における開口部の開口幅より大きい状態に形成されており、
上記面取り部における溝の開口端の開口幅は０．３〜１．２５ｍｍであり，一方上記磁極体表面における溝の開口部の開口幅は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
低炭素鋼製の爪状の磁極体を有するランデル型回転子であって、上記磁極体は、上記回転子の回転方向の前後に位置する前面と後面と磁極体表面との間に、それぞれ傾斜状の面取り部を有する車両用交流発電機の回転子の製造方法において、
外周に溝加工用の多数の成形用凸部を有する成形ローラを用い、対面する一対の該成形ローラの間に上記回転子を配置し、該回転子の上記磁極体の上記磁極体表面の周囲に上記成形ローラを接触させて回転させることにより、上記磁極体表面および上記面取り部に加工溝を形成し、
その後、表面が平坦である押圧ローラを用い、対面する一対の該押圧ローラの間に上記回転子を配置し、該回転子の上記磁極体の上記磁極体表面の周囲に上記押圧ローラを接触させて回転させることにより、上記磁極体表面における上記加工溝の開口部の開口幅を狭めるように上記磁極体表面を押圧加工し、上記磁極体表面における上記加工溝の開口部の開口幅を狭め、上記磁極体表面における開口部の開口幅は狭く、上記面取り部における開口端の開口幅は広い状態となった溝を形成することを特徴とする車両用交流発電機の回転子の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、上記押圧ローラを用いて押圧加工する際、上記押圧ローラは、上記面取り部に接触しないことを特徴とする車両用交流発電機の回転子の製造方法。
【請求項４】
請求項２において、上記溝は、上記面取り部における開口端の開口幅が、上記磁極体表面における開口部の開口幅より大きい状態に形成されることを特徴とする車両用交流発電機の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，車両に用いる交流発電機であって，特に回転子の磁極体表面の構造に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，車両に用いる交流発電機１は，図１１〜図１３に示すごとく，コイルを巻回した励磁巻線と，その表面を包むように設けた磁極体２１とよりなる回転子２と，該回転子２の外周に配設した固定子３とよりなる。
上記回転子２は，図１１に示すごとく，その幅が先端に向かって縮小する略台形の爪状の磁極体２１を有する，いわゆるランデル型の回転子であり，低炭素鋼塊よりなる。そして，図１２に示すごとく，その磁極体表面２２は，固定子３と対面配置されている。
【０００３】
また，上記固定子３は，三相電機子巻線を集中巻きした積層板よりなる。
更に，上記回転子２の磁極体２１の磁極体表面２２には，該回転子２の回転方向と同じ方向に溝９０が多数設けてある。上記溝９０は，上記磁極体表面２２に形成される渦電流の通路にあって，該渦電流の形成の妨げとなるよう設けてある。また，上記回転子２には磁極体２１の後部にファン１５が設けてある。
なお，同図において，符号２３１は回転子２の回転方向の前方にあたる前面，符号２３２は回転方向の後方にあたる後面である。
【０００４】
しかしながら，上記交流発電機１においては，その磁極体２１において，回転子２の回転方向の後面２３２にあたる部分に磁束が集中し，この磁束集中に伴い，上記後面２３２において磁極漏洩が発生する。そして，上記磁極漏洩により交流発電機の出力が低下する。
そこで，従来，上述の磁束集中による磁束漏洩を防止するために，上記回転子２の磁極体２１に，該回転子２の回転方向の前後に位置する前面２３１及び後面２３２と磁極体表面２２との間において，それぞれ傾斜状の面取り部２３を設けることが行なわれている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記面取り部２３の面取り角度（磁極体表面２２と前面２３１または後面２３２との間に形成される角度）が大きすぎる場合には，磁極体２１の表面積及び断面積の著しい減少を招き，上記回転子２と上記固定子３との間の通過磁束量が減少するため，交流発電機１の出力低下を招く。
また，交流発電機１における出力低下を招かないように通過磁束量を確保しつつ上記面取り部２３を形成した場合には，該面取り部２３における磁束集中に伴って，大きな渦電流が発生し，該渦電流が交流発電機１の出力低下を招く。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑み，回転子の磁極体に発生する磁束の著しい低下を招くことなく，磁極体の回転方向の後方にあたる後面での磁束漏洩を減少させ，また，渦電流の発生を防止し，交流発電機の高い出力を確保することができる，車両用交流発電機を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，低炭素鋼製の爪状の磁極体を有するランデル型回転子と，該回転子に対面して配設した固定子とよりなり，上記回転子の磁極体における磁極体表面には渦電流の通路にあって，その妨げとなる溝を設けてなる車両用交流発電機において，
上記回転子の磁極体は，回転子の回転方向の前後に位置する前面と後面と上記磁極体表面との間には，それぞれ傾斜状の面取り部を有しており，
また，上記磁極体は，上記両面取り部の間に連通形成されていると共に，上記磁極体表面に開口する上記溝を設けてなり，
かつ，該溝は，上記面取り部における開口端の開口幅が上記磁極体表面における開口部の開口幅より大きい状態に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機にある。
【０００８】
本発明において最も注目すべきことは，上記溝において，面取り部の開口端の開口幅が磁極体表面における開口部の開口幅より大きい状態に形成されていることである。
上記面取り部は，上記磁極体表面と上記前面と上記後面との角部に傾斜状に形成されたものである。上記面取り部は平面な斜面であっても，爪状斜面であってもよい。
【０００９】
次に，本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明の車両用交流発電機においては回転子の磁極体表面及び面取り部に連通形成された溝を設け，かつ面取り部における開口端の開口幅と磁極体表面における開口部の開口幅とを上述のごとく形成している。
これにより，上記磁極体のエッジ間隔（ある磁極体の後面と，これと隣接する他の磁極体の前面との間隔，図３参照）が面取り部の特にエッジ部（図３参照）において拡大し，上記後面における磁束漏洩を低下させることができる。よって，交流発電機の出力低下を防止することができる。
【００１０】
その上，前述したごとき通過磁束量が低減しないよう面取り部を形成した場合回転子が回転することにより磁極体における回転方向の後方となる後面へ磁束が集中し，これによる大きな渦電流が上記後面において生じるおそれがある。
この場合においても，上記面取り部には，上記開口幅より大きい状態に形成された開口端を有する溝が形成されているため，上記開口端により，上記渦電流が切断される。
よって，通過磁束量を確保しつつ，渦電流の悪影響を防止することができる。
【００１１】
なお，上記溝は，両面取り部において特に大きく外部に開口しており，よって，回転子が回転する際には上記面取り部の周囲に乱流が発生する。
ところで，上記回転子は，主に固定子の放熱により高温に晒される。しかし，上記溝の内部の空気が上記乱流によりかき回されるため，回転子を効率良く冷却することができる。
【００１２】
以上により，本発明によれば，回転子の磁極体に発生する磁束の著しい低下を招くことなく，磁極体の回転方向の後方にあたる後面での磁束漏洩を減少させ，また，渦電流の発生を防止し，交流発電機の高い出力を確保することができる，車両用交流発電機を得ることができる。
【００１３】
次に，上記面取り部における溝の開口端の開口幅は０．３〜１．２５ｍｍであり，一方上記磁極体表面における溝の開口部の開口幅は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
上記面取り部における溝の開口端の開口幅が０．３ｍｍ未満である場合には，磁束漏洩が発生し，かつ冷却効果の減少するおそれがある。一方，上記開口幅が１．２５ｍｍよりも大きい場合には，隣り合う溝が干渉し，溝間の肉が脱落し，磁極体がその機能を果たせないおそれがある。
【００１５】
また，上記磁極体表面における溝の開口部の開口幅が０．５ｍｍよりも大きい場合には，磁極体表面積の減少による出力が低下するおそれがある。
なお，上記開口幅が０ｍｍである場合には，磁極体の表面積が最も大きくなるため，より好ましい。
また、請求項２〜４に記載の発明の車両用交流発電機の回転子の製造方法によれば、多数の溝を効率良く形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる車両用交流型発電機につき，図１〜図７を用いて説明する。
本例は，低炭素鋼製の爪状の磁極体を有するランデル型回転子２と，該回転子２に対面して配設した固定子３とよりなり，上記回転子２の磁極体２１における磁極体表面２２には渦電流の通路にあって，その妨げとなる溝２４を設けてなる車両用交流発電機１である（図１１参照）。
【００１７】
図１に示すごとく，上記回転子２の磁極体２１は，回転子２の回転方向の前後に位置する前面２３１と後面２３２とを有する。上記磁極体表面２２と上記前面２３１及び後面２３２との間には，それぞれ平坦な傾斜状の面取り部２３を有している。
また，図２，図３に示すごとく，上記磁極体２１には，上記両面取り部２３の間に連通形成され，磁極体表面２２に開口する溝２４を設けてある。
【００１８】
また，図４に示すごとく，上記溝２４は，上記面取り部２３における開口端２４６の開口幅Ｗ２が，上記磁極体表面２２における開口部２４５の開口幅Ｗ１より大きい状態に形成されている。
上記磁極体表面２２に設けた溝２４の開口幅Ｗ１は，０．１ｍｍ，上記面取り部２３に設けた開口幅Ｗ２は，０．５ｍｍである。
なお，上記溝２４は，上記回転子２の磁極体表面２２において，該回転子２の回転方向と同じ方向に多数設けてある。
【００１９】
次に，上記溝２４の形成方法について説明する。
まず，図５に示すごとく，回転シャフト２００に装着した上記回転子２を作製し，該回転子２を，対面する一対の成形ローラ５０の間に配置し，塑性加工を行う。
即ち，上記成形ローラ５０は，その外周に溝加工用の多数の成形用凸部５０１を有する。そして，回転子２を固定した状態で，上記成形ローラ５０を磁極体２１の磁極体表面２２の周囲に接触させて回転させる。
【００２０】
これにより，図５，図７に示すごとく，上記磁極体表面２２及び面取り部２３に開口幅０．５ｍｍ，深さ０．５ｍｍの加工溝２９が形成される。上記加工溝２９の形状は，図７に示すごとく，断面が略Ｕ字形であり，該加工溝２９の開口部２４９の両側には，磁極体表面２２に盛上った肉部２９０が形成されている。
なお，この時，面取り部２３は磁極体表面２２よりも低い位置にあるため，上記肉部２９０は少ししか形成されない。
【００２１】
次いで，上記回転子２を，図６に示すごとく，対面する一対の押圧ローラ５１の間に配置し，該押圧ローラ５１を上記成形ローラ５０と同様に回動して，磁極体表面２２を押圧加工する。なお，上記押圧ローラ５１の表面５１０は平坦である。
これにより，上記肉部２９０は上記加工溝２９の内部へと移動する。そのため，この移動した肉部２９０により上記磁極体表面２２における加工溝２９の開口部２４９の開口幅が狭まる。
【００２２】
ただし，上記面取り部２３は，上記押圧加工の際に，押圧ローラ５１と接触しない位置にある。このため，上記面取り部２３に形成されている加工溝２９の，少量の肉部２９０は押圧されず，そのままの位置にそのままの形状で残される。
以上により，上記回転子２の磁極体２１には，図２〜図４に示すごとき，磁極体表面２２における開口部２４５の開口幅Ｗ１は狭く，面取り部２３における開口端２４６の開口幅Ｗ２は広い状態となった溝２４が形成される。
【００２３】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例の車両用交流発電機１においては，回転子２の磁極体表面２２及び面取り部２３に連通形成された溝２４を設け，かつ面取り部２３における開口端２４６の開口幅Ｗ２と磁極体表面２２における開口部２４５の開口幅Ｗ１とをＷ１＜Ｗ２に形成している。
【００２４】
これにより，図３に示すごとく，エッジ間隔が，特に面取り部２３のエッジ部２３９において拡大する。よって，後面２３２における磁束漏洩が低下する。
そして，上記面取り部２３には，開口幅Ｗ２なる溝２４が設けてあり，後面２３２に生じた渦電流は上記溝２４により切断される。
以上により，車両用交流発電機１の出力低下を防止することができる。
【００２５】
また，上記溝２４は，両面取り部２３において特に大きく外部に開口しており，よって，回転子２が回転する際には上記面取り部２３の周囲に乱流が発生する。ところで，上記回転子２は，主に固定子３の放熱により高温に晒される。しかし，上記溝２４の内部の空気が上記乱流によりかき回されるため，回転子２を効率良く冷却することができる。
【００２６】
実施形態例２
本例は，図８〜図１０に示すごとく，回転子の磁極体表面における各種形状の溝について説明する。
まず，図８に示す溝２４１は，その開口部２４５の開口幅が０である。
次に，図９に示す溝２４２は，加工溝の形状を，実施形態例１に示す加工溝の形状よりも更に幅広としたものである。このため，溝２４２は，特にその底部が広くなっている。
【００２７】
次に，図１０に示す溝２４３は，加工溝を切削加工により形成したもので，その形状は，加工時においては，略コ字状である。その後，磁極体２１の磁極体表面２２を実施形態例１と同様に押圧することにより，溝２４３の上面が少し閉じる。そのため，溝２４３の断面形状は略三角形状となっている。
なお，切削ではなくしごきによって，上記加工溝を本発明にかかる溝へと加工してもよい。
その他は，実施形態例１と同様である。
また，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，回転子の要部斜視図。
【図２】実施形態例１の図１における，Ａ−Ａ矢視断面図。
【図３】実施形態例１の図１における，Ｂ−Ｂ矢視断面図。
【図４】実施形態例１における，磁極体の平面図。
【図５】実施形態例１における，磁極体表面への溝の形成方法の説明図。
【図６】実施形態例１における，図６に続く回転子の溝の形成方法の説明図。
【図７】実施形態例１における加工溝の説明図。
【図８】実施形態例２における，磁極体表面の斜視断面図。
【図９】実施形態例２における，磁極体表面の斜視断面図。
【図１０】実施形態例２における，磁極体表面の斜視断面図。
【図１１】従来における，自動車用交流発電機の説明図。
【図１２】従来における，回転子と固定子との対向部分の説明図。
【図１３】従来における，磁極体と回転子との位置関係を示す平面展開図。
【符号の説明】
１．．．交流発電機，
２．．．回転子，
２１．．．磁極体，
２２．．．磁極体表面，
２３．．．面取り部，
２３１．．．前面，
２３２．．．後面，
２４．．．溝，
２４５．．．開口部，
２４６．．．開口端，
３．．．固定子，
【図１】
0003540890.tif 000002
【図２】
0003540890.tif 000003
【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】
0003540890.tif 000008
【図８】
0003540890.tif 000009
【図９】
0003540890.tif 000010
【図１０】
0003540890.tif 000011
【図１１】
0003540890.tif 000012
【図１２】
0003540890.tif 000013
【図１３】
0003540890.tif 000014