(57)【要約】【課題】爪状磁極において発生する騒音を低減することができる車両用回転電機を提供すること。【解決手段】車両用回転電機としての車両用交流発電機１は、回転方向に沿って交互にＮＳ磁極を形成する軸方向に折り曲げられた複数の爪状磁極を有する一対のポールコア２２、２３と界磁コイル２１と回転軸２４とを有する回転子２と、回転子２に対して対向配置された固定子鉄心３１とこの固定子鉄心３１に巻装された固定子巻線３２とを有する固定子３とを備えている。回転子２は、複数の爪状磁極の肩部からポールコア２２、２３の端面にかけて形成された凹部を覆う被覆部材２００、２１０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に沿って交互にＮＳ磁極を形成する軸方向に折り曲げられた複数の爪状磁極を有する一対のポールコアと界磁コイルと回転軸とを有する回転子と、前記回転子に対して対向配置された固定子鉄心とこの固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを有する固定子とを備える車両用回転電機において、
前記回転子は、前記複数の爪状磁極の肩部から前記ポールコア端面にかけて形成された凹部を覆う被覆部材を備えることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転子は、前記ポールコアの軸方向端面に固定された冷却ファンを備えており、
前記被覆部材は、前記ポールコアと前記冷却ファンの間に挟持されることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記被覆部材は、環状の非磁性体金属によって形成されることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記被覆部材は、前記固定子鉄心に対向する領域以外であって前記固定子巻線に対向する前記爪状磁極の肩部を覆うことを特徴とする車両用回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記被覆部材は、前記凹部に対応する位置に、突起部あるいは舌部を有することを特徴とする車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両走行抵抗の低減のためのスラントノーズ化や、車室内居住空間の確保のニーズからエンジンルームがますます狭小化する中で、車両用交流発電機の搭載スペースに余裕がなくなってきている。 また、燃費向上のためエンジン回転数は下げられ車両用交流発電機の回転数も下がっている。しかしその一方で、安全制御機器等の電気負荷の増加が求められ、ますます発電能力の向上が求められている。 すなわち、小型で高出力の車両用交流発電機を安価に提供することが求められている。
【０００３】
また、車外騒音低減の社会的要請や、車室内静粛性向上による商品性向上の狙いから、近年ますますエンジン騒音が低下してきており、比較的高速で回転する補機、とりわけ車両用交流発電機の風騒音が耳につきやすい状況となってきた。
【０００４】
車両用交流発電機の風騒音の多くは回転子の回転に伴う風切音であり、なかでも爪状磁極の肩部より発生するピッチノイズが大きな割合を占めている。これに対し、隣り合う爪状磁極の間の隙間による凸凹形状によって発生する不快な騒音を抑制することを目的とし、隣り合う爪状磁極の間の隙間を、回転子外径全周にわたって騒音抑制部材で覆う車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１、２参照、）。
【特許文献１】特許第２９０３５７４号公報（第２−４頁、図１−７）
【特許文献２】特開平１１−３４１７６２号公報（第３−４頁、図１−９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１や特許文献２に開示された車両用交流発電機では、騒音抑制部材によって爪状磁極の肩部や外周部を覆っているだけであるため、爪状磁極の肩部から回転軸に向かう軸方向端面の凹凸形状によって発生する騒音を防ぐことができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、爪状磁極において発生する騒音を低減することができる車両用回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、回転方向に沿って交互にＮＳ磁極を形成する軸方向に折り曲げられた複数の爪状磁極を有する一対のポールコアと界磁コイルと回転軸とを有する回転子と、回転子に対して対向配置された固定子鉄心とこの固定子鉄心に巻装された固定子巻線とを有する固定子とを備えており、回転子は、複数の爪状磁極の肩部からポールコア端面にかけて形成された凹部を覆う被覆部材を備えている。回転子の爪状磁極の肩部から軸方向端面にかけて被覆部材で覆うことにより、これらの領域の凹部によって形成される凹凸をなくすることができるため、これらの凹凸形状によるピッチノイズ（騒音）の発生を防止することができる。
【０００８】
また、上述した回転子は、ポールコアの軸方向端面に固定された冷却ファンを備えており、被覆部材は、ポールコアと冷却ファンの間に挟持されることが望ましい。被覆部材をこのように配置することにより、ポールコアに冷却ファンを固定する際に、同時に被覆部材も固定することができるため、製造が容易になり、製造コストを下げることが可能となる。
【０００９】
また、上述した被覆部材は、環状の非磁性体金属によって形成されることが望ましい。これにより、十分な機械的強度および耐熱性を有する被覆部材を形成することが可能となる。
【００１０】
また、上述した被覆部材は、固定子鉄心に対向する領域以外であって固定子巻線に対向する爪状磁極の肩部を覆うことが望ましい。爪状磁極と固定子鉄心はわずかな隙間を介して対向配置されているため、これらの間に被覆部材を配置するとこの隙間が拡大して性能低下を招くことになる。また、この部分の爪状磁極はその外周側の固定子鉄心に覆われているため、この部分の凹凸形状によって発生する騒音は小さい。これに対し、固定子巻線とこれに対向する爪状磁極の肩部との間の空間は大きいため、この空間に被覆部材を配置することが容易となる。また、この肩部の凹凸形状によって発生する騒音は大きいため、この肩部を覆うことにより騒音低減の効果が顕著となる。
【００１１】
また、上述した被覆部材は、凹部に対応する位置に、突起部あるいは舌部を有することが望ましい。これにより、被覆部材の位置決めが容易となる。また、正確に取り付け位置が決まることから、冷却ファン等の他の部品を取り付けた際に遮蔽される被覆部材の一部を取り除くことによって、被覆部材の面積を縮小して材料の使用量を減らすことができるため、材料コストを下げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用回転電機としての車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の車両用交流発電機１は、回転子２、固定子３、フロント側ハウジング４、リヤ側ハウジング５、ブラシ装置６、整流装置７、電圧調整器８、プーリ９等を含んで構成されている。
【００１３】
回転子２は、回転方向に沿って交互にＮＳ磁極を形成する軸方向に折り曲げられた複数の爪状磁極を有する一対のポールコア２２、２３と、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した界磁コイル２１と、回転軸２４とを有する。また、フロント側（プーリ９側）のポールコア２２の端面には、フロント側から吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すために軸流式又は軸流式と遠心式を混合した冷却ファン２５が溶接等（例えばプロジェクション溶接）によって取り付け固定されている。これらのポールコア２２と冷却ファン２５の間には被覆部材２００が挟持されている。同様に、リヤ側のポールコア２３の端面には、リヤ側から吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心式の冷却ファン２６が溶接等によって取り付け固定されている。これらのポールコア２３と冷却ファン２６の間には被覆部材２１０が挟持されている。被覆部材２００、２１０の詳細については後述する。
【００１４】
回転軸２４のリヤ側には界磁コイル２１の両端に電気的に接続されたスリップリング２７、２８が形成されており、ブラシ装置６内のブラシ６１、６２をスリップリング２７、２８のそれぞれに押し当てた状態で組み付けることにより、整流装置７から界磁コイル２１に対して励磁電流が流れるようになっている。
【００１５】
固定子３は、回転子２に対して対向配置された固定子鉄心３１に形成された複数個のスロットに、三相の固定子巻線３２が所定間隔で巻装されている。整流装置７は、固定子３の三相の固定子巻線３２の出力電圧である三相交流を整流して直流出力を得るためのものであり、所定の間隔で固定される正極側放熱板および負極側放熱板と、それぞれの放熱板に半田付け等によって取り付けられた複数個の整流素子とを含んで構成されている。
【００１６】
フロント側ハウジング４およびリヤ側ハウジング５は、上述した回転子２および固定子３を収納しており、回転子２が回転軸２４を中心に回転可能な状態で支持されているとともに、回転子２のポールコア２２、２３の外側に所定の隙間を介して配置された固定子３が固定されている。この固定子３の固定は、回転子２の回転方向に沿って等間隔に設けられた４箇所の支持部４２０にボルト３４を通して締め付けることにより行われる。
【００１７】
電圧調整器８は、界磁コイル２１に流す励磁電流を制御することにより車両用交流発電機１の出力電圧を調整するためのものであり、電気負荷と発電量とに応じて変化する出力電圧をほぼ一定に維持する。プーリ９は、エンジン（図示せず）の回転を車両用交流発電機１内の回転子２に伝えるためのものであり、回転軸２４の一方端（スリップリング２７等と反対側）にナット９１によって締め付け固定されている。また、ブラシ装置６、整流装置７、電圧調整器８を覆うように、これらを保護するリヤカバー９２が取り付けられている。
【００１８】
上述した構造を有する車両用交流発電機１は、ベルト等を介してプーリ９にエンジンからの回転が伝えられると回転子２が所定方向に回転する。このとき、界磁コイル２１に励磁電圧を印加することによりポールコア２２、２３のそれぞれの爪部が励磁され、固定子巻線３２に三相交流電圧を発生させることができ、整流装置７の出力端子からは所定の直流電流が取り出される。
【００１９】
また、上述した回転子２の回転に伴って、一方のポールコア２２の端面に取り付けられた冷却ファン２５が回転するため、プーリ９側に設けられたフロント側ハウジング４の吸入口４４０を介して冷却風が車両用交流発電機１の内部に吸入され、この冷却風の軸方向成分によって界磁コイル２１が冷却されるとともに、径方向成分によって固定子巻線３２の前方のコイルエンドが冷却される。この冷却風はその後フロント側ハウジング４の吐出口４５０から排出される。
【００２０】
同様に、上述した回転子２の回転に伴って、他方のポールコア２３の端面に取り付けられた冷却ファン２６も回転するため、リヤカバー９２の吸入口を介して吸入された冷却風が、整流装置７あるいは電圧調整器８を冷却した後に、リヤ側ハウジング５の吸入口５４０を介して冷却ファン２６まで導かれ、この冷却風が径方向に排出されて、固定子巻線３２の後方のコイルエンドが冷却される。この冷却風はその後リア側ハウジング５の吐出口（図示せず）から排出される。
【００２１】
次に、回転子２に備わった被覆部材２００、２１０の詳細について説明する。図２は、回転子２の斜視図である。上述したように、フロント側のポールコア２２と冷却ファン２５の間には被覆部材２００が挟持されている。被覆部材２００によって、ポールコア２２の複数の爪状磁極の肩部からポールコア２２の軸方向端面にかけて形成された凹部全体がが覆われている。図３は、被覆部材２００の斜視図である。図３に示すように、被覆部材２００は環状に形成されており、例えば非磁性体金属で形成されている。なお、図３では概略的な形状が示されているが、実際には冷却ファン２５の溶接位置に対応して貫通穴が形成されている。また、図１に示すように、被覆部材２００は、固定子鉄心３１に対向する領域以外であって固定子巻線３２に対向する爪状磁極の肩部を完全に覆う形状を有している。
【００２２】
同様に、リヤ側のポールコア２３と冷却ファン２６の間には被覆部材２１０が挟持されている。被覆部材２１０によって、ポールコア２３の複数の爪状磁極の肩部からポールコア２３の軸方向端面にかけて形成された凹部全体がが覆われている。被覆部材２１０は環状に形成されており、例えば非磁性体金属で形成されている。また、図１に示すように、被覆部材２１０は、固定子鉄心３１に対向する領域以外であって固定子巻線３２に対向する爪状磁極の肩部を完全に覆う形状を有している。
【００２３】
このように、本実施形態の車両用交流発電機１に備わった回転子２では、ポールコア２２、２３の爪状磁極の肩部から軸方向端面にかけて被覆部材２００、２１０で完全に覆うことにより、これらの領域の凹部によって形成される凹凸をなくすることができるため、これらの凹凸形状によるピッチノイズ（騒音）の発生を防止することができる。
【００２４】
また、被覆部材２００、２１０をポールコア２２、２３と冷却ファン２５、２６によって挟持することにより、ポールコア２２、２３に冷却ファン２５、２６を固定する際に、同時に被覆部材２００、２１０も固定することができるため、製造が容易になり、製造コストを下げることが可能となる。また、被覆部材２００、２１０を環状の非磁性体金属で形成することにより、十分な機械的強度および耐熱性を有する被覆部材を形成することが可能となる。
【００２５】
ところで、ポールコア２２、２３の爪状磁極と固定子鉄心３１はわずかな隙間を介して対向配置されているため、これらの間に被覆部材２００、２１０を配置するとこの隙間が拡大して性能低下を招くことになる。また、この部分の爪状磁極はその外周側の固定子鉄心３１に覆われているため、この部分の凹凸形状によって発生する騒音は小さい。これに対し、固定子巻線３２とこれに対向する爪状磁極の肩部との間の空間は大きいため、この空間に被覆部材２００、２１０を配置することが容易となる。また、この肩部の凹凸形状によって発生する騒音は大きいため、この肩部全体を覆うことにより騒音低減の効果が顕著となる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、被覆部材２００、２１０を非磁性体金属で形成したが、磁性体金属あるいは金属以外の材料である樹脂等によって形成するようにしてもよい。
【００２７】
また、ポールコア２２、２３の肩部から軸方向端面にかけては、周方向に隣接する爪状磁極間に凹部が形成されており、これらの凹部を覆う被覆部材２００、２１０の基本形状について説明したが、被覆部材２００、２１０は、これらの凹部に対応する位置に、図４に示すように突起部２００ａあるいは図５に示すように舌部２００ｂを有するようにしてもよい。これにより、被覆部材２００、２１０の位置決めが容易となる。なお、このような複雑形状をなす被覆部材２００、２１０は樹脂材料によって形成することが望ましい。また、正確に取り付け位置が決まることから、冷却ファン２５、２６等の他の部品を取り付けた際に遮蔽される被覆部材２００、２１０の一部を取り除くようにしてもよい。最も極端な場合には、図６に示すように、冷却ファン２６から露出している領域２００ｃのみを残してそれ以外の領域２００ｄに対応する部位を取り除くようにしてもよい。これにより、被覆部材２００、２１０の面積を縮小して材料の使用量を減らし、材料コストを下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の全体構造を示す断面図である。
【図２】回転子の斜視図である。
【図３】被覆部材の斜視図である。
【図４】他の実施形態での被覆部材の斜視図である。
【図５】他の実施形態での被覆部材の斜視図である。
【図６】他の実施形態での被覆部材の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  車両用交流発電機
２  回転子
３  固定子
４  フロント側ハウジング
５  リヤ側ハウジング
６  ブラシ装置
７  整流装置
８  電圧調整器
９  プーリ
２１  界磁コイル
２２、２３  ポールコア
２４  回転軸
２５、２６  冷却ファン
２００、２１０  被覆部材
【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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