(57)【要約】【課題】回転の安定性を向上させることができる車両用ブラシレス交流発電機を提供すること。【解決手段】磁束を発生する界磁部と、界磁部によって発生した磁束を受けて起電力を発生する電機子とを有する車両用ブラシレス交流発電機１であって、界磁部は、導線が巻かれてリヤフレーム４Ｂに固定される界磁コイル部と、板材を積層した積層体としての複数の爪状磁極３１、３２が形成されて回転部となるポールコア爪部３Ａとを備え、ポールコア爪部３Ａは、回転自在のシャフト６に固定されるロータホルダ３Ｂと、軸受け１２を介してリアフレーム４Ｂに回転可能に支持されたロータホルダ３Ｃとによって、軸方向両端部が保持されている。【選択図】図１
2009254130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を発生する界磁部と、前記界磁部によって発生した磁束を受けて起電力を発生する電機子とを有する車両用ブラシレス交流発電機において、
前記界磁部は、導線が巻かれてリヤフレームに固定される界磁コイル部と、板材を積層した積層体としての複数の爪状磁極が形成されて回転部となるポールコア爪部とを備え、
前記ポールコア爪部は、回転自在のシャフトに固定される第１のロータホルダと、軸受けを介して前記リアフレームに回転可能に支持された第２のロータホルダとによって、軸方向両端部が保持されることを特徴とする車両用ブラシレス交流発電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記界磁コイル部は、界磁コイルと、この界磁コイルが巻装された磁性部材からなる界磁コイル固定部とを備え、
前記界磁コイル固定部は、前記界磁コイルが巻装される円筒状のボス部と、前記ボス部の軸方向両端部のそれぞれから径方向に延在する円盤状の２つのディスク部とを備えることを特徴とする車両用ブラシレス交流発電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１および第２のロータホルダのそれぞれは、軽量金属材料または樹脂材料を用いて形成されていることを特徴とする車両用ブラシレス交流発電機。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１および第２のロータホルダのそれぞれは、非磁性体材料を用いて形成されていることを特徴とする車両用ブラシレス交流発電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記ポールコア爪部は、周方向に隣接する前記爪状磁極の間に磁石が配置されていることを特徴とする車両用ブラシレス交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車やトラック等に搭載される車両用ブラシレス交流発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シャフトに接合されて回転するポールコア部と、フレームに固定されて回転しない界磁コイル部とを備えたブラシレス交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このブラシレス交流発電機では、シャフトに接合されて回転するポールコア部は、積層体で形成された爪部と、この爪部を保持するフロント側のロータホルダとで構成されている。
【特許文献１】特開２００３−２０４６６１号公報（第４−６頁、図１−８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、高出力化のために爪部に磁石を装着する場合がある。しかし、特許文献１に開示されたブラシレス交流発電機のポールコア部は、シャフトにロータホルダを介して爪部を固定した片持ち構造を有しているため、磁石保持に伴う爪部の重量増加や剛性低下によって、回転の安定性が低下するという問題があった。なお、磁石を用いずに回転数の上限値を高くして出力向上を行う場合にも同様の問題がある。
【０００４】
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、回転の安定性を向上させることができる車両用ブラシレス交流発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用ブラシレス交流発電機は、磁束を発生する界磁部と、界磁部によって発生した磁束を受けて起電力を発生する電機子とを有する車両用ブラシレス交流発電機であって、界磁部は、導線が巻かれてリヤフレームに固定される界磁コイル部と、板材を積層した積層体としての複数の爪状磁極が形成されて回転部となるポールコア爪部とを備え、ポールコア爪部は、回転自在のシャフトに固定される第１のロータホルダと、軸受けを介してリアフレームに回転可能に支持された第２のロータホルダとによって、軸方向両端部が保持される。ポールコア爪部の軸方向両端部を２つのロータホルダで保持することにより、回転部を片持ち構造とした場合に比べて、回転部の回転の安定性を向上させることができる。
【０００６】
また、上述した界磁コイル部は、界磁コイルと、この界磁コイルが巻装された磁性部材からなる界磁コイル固定部とを備え、界磁コイル固定部は、界磁コイルが巻装される円筒状のボス部と、ボス部の軸方向両端部のそれぞれから径方向に延在する円盤状の２つのディスク部とを備えることが望ましい。界磁コイルを挟んで磁性部材からなる２つのディスク部を配置することにより、界磁コイルで発生した磁束をこれら２つのディスク部を通してポールコア爪部に導くことができるため、ポールコア爪部を保持するロータホルダを軽量化すること可能になり、回転部の重量低減によるさらなる回転安定性の確保が可能となる。
【０００７】
また、上述した第１および第２のロータホルダのそれぞれは、軽量金属材料または樹脂材料を用いて、あるいは、非磁性体材料を用いて形成することが望ましい。具体的にこれらの材料を用いることにより、ロータホルダを軽量化することができる。
【０００８】
また、上述したポールコア爪部は、周方向に隣接する爪状磁極の間に磁石が配置されていることが望ましい。これにより、隣接する爪状磁極の間の漏れ磁束を低減したり、爪状磁極と固定子との間で流れる磁束を増加させることが可能になり、車両用ブラシレス交流発電機の出力を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用ブラシレス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ブラシレス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ブラシレス交流発電機１は、固定子２、回転子３、フロントフレーム４Ａ、リアフレーム４Ｂ、整流装置５等を含んで構成されている。
【００１０】
固定子２は、界磁部（後述する）によって発生した磁束を受けて起電力を発生する電機子であって、固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２のスロットに装備された固定子巻線２３とを含んで構成されている。
【００１１】
回転子３は、シャフト６と一体になって回転する回転部であり、複数の爪状磁極が形成された環状のポールコア爪部３Ａと、ポールコア爪部３Ａを軸方向に沿った両側から挟み込んで保持する２つのロータホルダ（第１および第２のロータホルダ）３Ｂ、３Ｃとを含んで構成されている。シャフト６は、プーリ２０に連結されており、車両に搭載された走行用のエンジン（図示せず）によって回転駆動される。回転子３の詳細については後述する。なお、本実施形態の車両用ブラシレス交流発電機１では、界磁コイル８は、リヤフレーム４Ｂに固定されており、回転はしない。
【００１２】
フロントフレーム４Ａおよびリアフレーム４Ｂは、固定子２および回転子３を収容する。シャフト６を中心に回転可能な状態で回転子３が支持されている。回転子３のポールコア爪部３Ａの外周側に所定の隙間を介して固定子２が固定されている。フロントフレーム４Ａとリヤフレーム４Ｂは、複数本の締結ボルト（図示せず）によって締結されており、固定子２の固定等が行われる。
【００１３】
界磁コイル８は、磁性部材からなり磁束の通路となる界磁コイル固定部９に巻装されており、この界磁コイル固定部９とともにリヤフレーム４Ｂに固定されている。界磁コイル固定部９は、界磁コイル８が巻装される円筒状のボス部９Ａと、ボス部９Ａの軸方向両端部のそれぞれから径方向に延在する円盤状の２つのディスク部９Ｂ、９Ｃとを含んで構成されている。界磁コイル８の内径側にボス部９Ａが、フロント側（プーリ２０側）にディスク部９Ｂが、リア側（反プーリ側）にディスク部９Ｃがそれぞれ配置されており、これら界磁コイル８、ボス部９Ａ、ディスク部９Ｂ、９Ｃによって界磁コイル部が構成されている。また、この界磁コイル部とポールコア爪部３Ａによって界磁部が構成されている。
【００１４】
整流装置５は、固定子巻線２３から引き出された出力引出部が接続されており、固定子巻線２３から印加される三相交流電圧を三相全波整流して直流電圧に変換する。
【００１５】
次に、回転子３の詳細について説明する。２つのロータホルダ３Ｂ、３Ｃは、軽量金属材料または樹脂材料によって形成されている。軽量金属材料は、非磁性体材料であっても磁性体材料であってもよい。なお、軽量化のためには非磁性体の軽量金属材料や樹脂材料を用いることが望ましい。フロント側（プーリ２０側）のロータホルダ３Ｂは、円盤形状を有しており、中心に形成された貫通穴を用いてシャフト６に圧入固定されている。シャフト６は、ロータホルダ３Ｂの圧入部分（固定部）よりフロント側に延在しており、従来存在してた圧入部分よりリヤ側は削除された形状を有している。また、シャフト６の一部がフロント側の軸受け１０の内輪に挿入されており、シャフト６がフロントフレーム４Ａに対して回転可能に支持されている。
【００１６】
リヤ側（反プーリ側）のロータホルダ３Ｃは、ロータホルダ３Ｂと同様に円盤形状を有しており、中心に形成された貫通穴を、内輪がリアフレーム４Ｂに固定されたリヤ側の軸受け１２の外輪に圧入することで回転可能な状態で支持されている。なお、図１に示す構造では、シャフト６は、フロント側のロータホルダ３Ｂの圧入部分よりもリヤ側全体を削除するようにしたが、リヤ側の一部を削除し、残りの一部がロータホルダ３Ｂの圧入部分からリヤ側に突出するようにしてもよい。
【００１７】
図２は、２つのロータホルダ３Ｂ、３Ｃによって保持されるポールコア爪部３Ａの概略形状を示す斜視図である。図２に示すように、ポールコア爪部３Ａは、環状の部材として一体化されており、周方向の幅がフロント側のロータホルダ３Ｂ側が最も広く、リア側のロータホルダ３Ｃに近づくにしたがって次第に狭くなる複数の爪状磁極３１と、反対に、周方向の幅がリア側のロータホルダ３Ｃ側が最も広く、フロント側のロータホルダ３Ｂに近づくにしたがって次第に狭くなる複数の爪状磁極３２と、これら爪状磁極３１、３２の間に配置された磁石ホルダ３３と、磁石ホルダ３３内に挿入された磁石３４とを含んで構成されている。
【００１８】
図２では、爪状磁極３１と爪状磁極３２は、それぞれ１つずつ図示されているが、実際には、複数の爪状磁極３１と複数の爪状磁極３２のそれぞれが交互に周方向に配置されている。各爪状磁極３１、３２は、磁性材料からなる板材を積層した積層体として形成されている。また、磁石ホルダ３３と爪状磁極３１あるいは爪状磁極３２は、溶接等によって強固に固定されている。
【００１９】
このように、本実施形態の車両用ブラシレス交流発電機１では、ポールコア爪部３Ａの軸方向両端部を２つのロータホルダ３Ｂ、３Ｃで保持することにより、回転部を片持ち構造とした場合に比べて、回転部の回転の安定性を向上させることができる。
【００２０】
また、界磁コイル８を挟んで磁性部材からなる２つのディスク部９Ｂ、９Ｃを配置することにより、界磁コイル８で発生した磁束をこれら２つのディスク部９Ｂ、９Ｃを通してポールコア爪部３Ａに導くことができるため、ポールコア爪部３Ａを保持するロータホルダ３Ｂ、３Ｃを軽量化すること可能になり、回転部の重量低減によるさらなる回転安定性の確保が可能となる。
【００２１】
また、ロータホルダ３Ｂ、３Ｃのそれぞれを、軽量金属材料または樹脂材料を用いて、あるいは、非磁性体材料を用いて形成することにより、ロータホルダ３Ｂ、３Ｃを軽量化することが可能になる。
【００２２】
また、ポールコア爪部３Ａは、周方向に隣接する爪状磁極３１、３２の間に磁石３４が配置されているため、隣接する爪状磁極３１、３２の間の漏れ磁束を低減したり、爪状磁極３１、３２と固定子２との間で流れる磁束を増加させることが可能になり、車両用ブラシレス交流発電機１の出力を増加させることができる。
【００２３】
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。上述した実施形態では、爪状磁極３１、３２の間に磁石３４を配置したポールコア爪部３Ａを用いたが、磁石３４を含まないポールコア爪部を備えた車両用ブラシレス交流発電機についても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態の車両用ブラシレス交流発電機の全体構造を示す断面図である。
【図２】２つのロータホルダによって保持されるポールコア爪部の概略形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  車両用ブラシレス交流発電機
２  固定子
３  回転子
３Ａ  ポールコア爪部
３Ｂ、３Ｃ  ロータホルダ
４Ａ  フロントフレーム
４Ｂ  リヤフレーム
５  整流装置
６  シャフト
８  界磁コイル
９  界磁コイル固定部
９Ａ  ボス部
９Ｂ、９Ｃ  ディスク部
２０  プーリ
３１、３２  爪状磁極
３３  磁石ホルダ
３４  磁石
【図１】
2009254130.tif 000003
【図２】
2009254130.tif 000004