JP3265967B2

JP3265967B2 - 交流発電機

Info

Publication number: JP3265967B2
Application number: JP02353396A
Authority: JP
Inventors: 清不殿
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 2002-03-18
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: US5708318A; JPH09215288A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の爪状磁極
片よりなるポールコアの回転に伴ってステータコイルよ
り交流電圧が出力される交流発電機に関するもので、特
に車両に搭載されたバッテリの充電および電気装置へ電
力を供給する車両用交流発電機のランデル型ポールコア
構造に係わる。

【０００２】

【従来の技術】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著化してきた。特に車両
用交流発電機においては、騒音発生要因の１つとして発
電機能上発生する磁気的騒音の低減が急務となってい
る。なお、磁気的騒音は、電機子巻線（ステータコイ
ル）に負荷電流が流れる時に発生する特有のもので、電
機子反作用によるエアギャップの磁束変化に基づきロー
レンツ力がロータとステータとの間に加振力として働
き、ステータやフレーム等が振動することによって発生
することが知られている。

【０００３】そこで、従来より、特にランデル型ポール
コアの複数の爪状磁極片の形状を変化させたり、複数の
爪状磁極片の外周面とステータの内周面とのエアギャッ
プを大きくしたりする等の方法により、複数の爪状磁極
片とステータとの間の急激な磁束変化を緩和して加振力
を減少させることによって、磁気的騒音を抑えるように
する技術が周知である。

【０００４】しかし、爪状磁極片の形状を変化させ過ぎ
たり、複数の爪状磁極片の外周面とステータの内周面と
のエアギャップを大きくし過ぎたりすると、複数の爪状
磁極片より発生する磁束の著しい損失によって、界磁コ
イルの起磁力に対するステータコイルの出力効率（発電
効率）の低下を招くという不具合が生じていた。

【０００５】そこで、米国特許第３２７１６０６号公報
においては、複数の爪状磁極片の各々のポールコアの回
転方向に対して後方側縁に、ステータコアの内周面との
エアギャップが徐々に拡大していくように大きな面取り
を施した円弧形状の後方面取り部を備えることにより、
磁極表面の磁束密度分布（磁束濃淡分布）を平均化し
て、磁束の著しい損失による出力効率の低下を生じるこ
となく、磁気的騒音を低減するようにした車両用交流発
電機（第１従来例）が提案されている。

【０００６】また、特開昭６１−１３５３５０号公報に
おいては、複数の爪状磁極片の各々のポールコアの回転
方向に対して前方側縁に面取りを施した前方面取り部、
およびポールコアの回転方向に対して後方側に前方面取
り部と同一幅の面取りを施した後方面取り部を備えるこ
とにより、出力効率の低下を生じることなく、磁気的騒
音を低減するようにした車両用交流発電機（第２従来
例）も提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、第１従来例
の車両用交流発電機においては、複数の爪状磁極片の後
方側縁に形成された後方面取り部の面取り幅が小さいと
磁気的騒音の低減効果が少なかったり、逆に後方面取り
部の面取り幅が大き過ぎると大幅な出力効率の低下を招
いたりするという問題が生じている。

【０００８】また、第２従来例の車両用交流発電機にお
いては、複数の爪状磁極片の前後方側縁に同一幅の面取
りを施すことは、ポールコアの回転中における爪状磁極
片の表面の磁束密度分布を無視しており、出力効率の向
上を重視すれば、磁気的騒音の低減効果が少なく、磁気
的騒音の低減を重視すれば出力効率の低下を招くという
問題が生じている。なお、爪状磁極片の後方側縁にのみ
面取りを施すことで、その問題は回避できるが、ポール
コアの回転中に爪状磁極片の先端側が磁束を急激に切る
際に発生する磁気的騒音分の低減は実現できない。

【０００９】

【発明の目的】この発明は、上記問題点に鑑みてなされ
たもので、ステータコイルの出力効率の低下を生じるこ
となく、磁気的騒音を低減することのできる最適形状の
爪状磁極片を備えた交流発電機を得ることを目的とす
る。ポールコアの回転中に爪状磁極片の先端側が磁束を
急激に切る際に発生する磁気的騒音も低減することので
きる最適形状の爪状磁極片を備えた交流発電機を得るこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、爪状磁極片の回転方向に対して前方側縁に面取
り幅（ａ）の前方面取り部を設け、爪状磁極片の回転方
向に対して後方側縁に前方面取り部よりも大きな面取り
幅（ｂ）の後方面取り部を設けている。したがって、ポ
ールコアの回転中における爪状磁極片の表面の磁束密度
分布に相関関係のある爪状磁極片形状が得られることに
よって、爪状磁極片の前方側縁においては、ステータの
内周面とのエアギャップが小さくなることにより磁束の
損失が抑えられる。また、爪状磁極片の後方側縁におい
ては、ステータの内周面とのエアギャップが大きくなる
ことにより磁気的騒音が抑えられる。

【００１１】すなわち、爪状磁極片の外周面とステータ
の内周面とのエアギャップが、ポールコアの回転中にお
ける爪状磁極片の表面の磁束密度分布に相関関係のある
最適なギャップとなることにより、磁束の著しい損失に
よるステータコイルの出力効率の低下を生じることな
く、磁気的騒音を低減することができるという効果が得
られる。さらに、爪状磁極片の回転方向に対して前方側
縁および後方側縁に面取りを施すことにより、ポールコ
アの回転中に爪状磁極片の先端側が磁束を急激に切る際
に発生する磁気的騒音を低減できるという効果が得られ
る。

【００１２】そして、爪状磁極片の根元から先端までの
間の中心付近における前後面取り比率（ｂ／ａ）を、
２．５以上で、且つ５．０以下とすることにより、出力
効率の低下が小さく、磁気的騒音の低減効果が大きい、
最適形状の爪状磁極片を備えたポールコアが得られる。
さらに、爪状磁極片の後方側縁に形成された後方面取り
部の面取り角度（θｒ）を、６０°以上で、且つ７５°
以下とすることにより、出力効率の低下が小さく、磁気
的騒音の低減効果が大きい、最適形状の爪状磁極片を有
するポールコアが得られる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、前方面取
り部を爪状磁極片の根元から先端までほぼ全域に設け、
且つ後方面取り部を爪状磁極片の根元から先端までほぼ
全域に設けることにより、面取り加工が非常に容易な爪
状磁極片を有するポールコアが得られる。

【００１４】請求項３に記載の発明によれば、爪状磁極
片の根元から先端までの間の前方面取り部の面取り角度
を全て同一角度に設定し、爪状磁極片の根元から先端ま
での間の後方面取り部の面取り角度を全て同一角度に設
定することにより、面取り加工が非常に容易な爪状磁極
片を有するポールコアが得られる。

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、面取り幅
（ａ）の前方面取り部および面取り幅（ｂ）の後方面取
り部が形成された爪状磁極片は、複数の爪状磁極片のう
ち少なくとも１つ以上の爪状磁極片、あるいは全ての爪
状磁極片であることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】

〔実施例の構成〕図１ないし図５はこの発明の交流発電
機を車両用交流発電機に適用した実施例を示したもの
で、図１はランデル型ポールコアの前端側磁極部の爪状
磁極片を示した図で、図２は車両用交流発電機の全体構
成を示した図である。

【００１７】車両用交流発電機１は、Ｖリブドプーリ２
を介してエンジン（図示せず）に駆動され、発電した交
流電流を三相整流装置３で整流し直流に変換して、車両
に搭載されたバッテリ（図示せず）の充電と電気負荷へ
必要な電力の供給とを行うオルタネータである。この車
両用交流発電機１は、ドライブフレーム４の内面に固定
されたステータ５、シャフト３０と一体回転するロータ
６、およびリヤフレーム７とリヤカバー８との間に固定
されたブラシホルダ９等から構成されている。

【００１８】なお、シャフト３０の後端部の外周には、
２個のスリップリング（集電環）１０が装着されてい
る。また、ブラシホルダ９は、車両用交流発電機１の出
力電圧を調整するための電圧調整装置１１やバッテリに
充電電流を流すための直流出力端子１２に電気的に接続
するための２個の外部接続端子（図示せず）をインサー
ト成形し、内部に２個のスリップリング１０の外周面を
それぞれ摺動する２個のブラシ１３を格納している。

【００１９】次に、三相整流装置３の構造を図２に基づ
いて簡単に説明する。三相整流装置３は、直流出力端子
１２に電気的に接続され、複数個（例えば３個）の正極
側整流素子（正極側ダイオード）１４を保持する正極側
冷却フィン１５、複数個（例えば３個）の負極側整流素
子（負極側ダイオード）１６を保持する負極側冷却フィ
ン１７、および正極側冷却フィン１５と負極側冷却フィ
ン１７とを電気的に絶縁する端子台１８等から構成され
ている。なお、複数個の正極側整流素子１４および複数
個の負極側整流素子１６は三相整流回路を構成する。ま
た、端子台１８は、三相のステータコイル２１で発電し
た交流出力を複数個の正極側整流素子１４および複数個
の負極側整流素子１６に導く複数個の交流入力端子１９
を保持している。

【００２０】次に、ステータ５の構造を図２に基づいて
簡単に説明する。ステータ５は、電機子として働く部分
で、Ｙ結線またはΔ結線により電気的に接続された三相
のステータコイル２１、およびドライブフレーム４の内
周面に圧入固定されてドライブフレーム４に一体化され
たステータコア２２等により構成された、車両用交流発
電機１の固定子である。

【００２１】三相のステータコイル２１は、ロータ６の
回転に伴って三相交流出力が誘起する三相の電機子巻線
（固定子巻線）である。これらのステータコイル２１の
巻線端は、三相整流装置３の複数個の正極側整流素子１
４および複数個の負極側整流素子１６に複数個の交流入
力端子１９を介して半田付け等を用いて電気的に接続さ
れている。

【００２２】ステータコア２２は、例えば冷間圧延鋼板
等の円環板状薄鋼板を複数積層してなる積層コアよりな
る電機子鉄心（固定子鉄心）である。ステータコア２２
の内周側には、複数のティース（図示せず）が等間隔で
形成され、隣設する２個のティース間に形成される多数
のスロット（図示せず）内に三相のステータコイル２１
が収容されている。

【００２３】次に、ロータ６の構造を図２に基づいて簡
単に説明する。ロータ６は、界磁装置として働く部分
で、エンジンに回転駆動されるシャフト３０、両側の巻
線端が２個のスリップリング１０にそれぞれ電気的に接
続されたロータコイル３１、およびシャフト３０の外周
に圧入固定されたランデル型ポールコア３２等から構成
された、車両用交流発電機１の回転子である。

【００２４】シャフト３０は、ドライブフレーム４の内
周側およびリヤフレーム７の内周側に軸受２３、２４を
介して回転自在に支持された回転軸（入力軸）である。
このシャフト３０の前端部には、Ｖリブドプーリ２が座
付きナット２５と軸受２３との間に締結固定されてい
る。そして、シャフト３０の後端部には、２個のスリッ
プリング１０が圧入固定されている。なお、Ｖリブドプ
ーリ２は、Ｖベルト等の伝動手段を介してエンジンの回
転動力をシャフト３０に伝達する。また。シャフト３０
とＶリブドプーリ２との間に電磁クラッチ等のクラッチ
手段を配しても良い。

【００２５】ロータコイル３１は、ランデル型ポールコ
ア３２の中央部にコイルボビン３３を介して巻装され、
励磁電流が流れるとランデル型ポールコア３２を磁化す
る励磁巻線（界磁巻線、回転子巻線）である。なお、コ
イルボビン３３は、ロータコイル３１とランデル型ポー
ルコア３２とを電気的に絶縁する電気絶縁性の樹脂部材
で作られている。このロータコイル３１は、両側の巻線
端が２個のコネクションバー３４にそれぞれ半田付け等
を用いて電気的に接続されている。２個のコネクション
バー３４は、２個のスリップリング１０にそれぞれ電気
的に接続されている。

【００２６】次に、ランデル型ポールコア３２の構造を
図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図
３はランデル型ポールコア３２の主要部を示した図で、
図４は前端側磁極部を示した図で、図５は後端側磁極部
を示した図である。

【００２７】ランデル型ポールコア３２は、例えば冷間
構造用低炭素鋼等の材料により製造された２個の円環状
の前端側磁極部（一方側磁極部）３５と円環状の後端側
磁極部（他方側磁極部）３６とで構成された界磁極（回
転子鉄心）である。このランデル型ポールコア３２は、
前端側磁極部３５の外周側よりシャフト３０の後端側に
延長された複数個（例えば６個）の爪状磁極片（一方側
爪状磁極片）３７と後端側磁極部３６の外周側よりシャ
フト３０の前端側に延長された複数個（例えば６個）の
爪状磁極片（他方側爪状磁極片）３８とが交互に噛み合
うように組み付けられている。

【００２８】前端側磁極部３５および後端側磁極部３６
の中央部には、ロータコイル３１をコイルボビン３３を
介して巻装するための円筒部３９、４０が形成されてい
る。また、前端側磁極部３５の前側壁面および後端側磁
極部３６の後側壁面には、ステータ５やロータコイル３
１等に冷却風を導くための冷却ファン４１、４２が取り
付けられている。

【００２９】前端側磁極部３５の各爪状磁極片３７の外
周面および後端側磁極部３６の各爪状磁極片３８の外周
面とステータ５の内周面との間には、所定のエアギャッ
プＧ（図２参照）が形成され、各爪状磁極片３７、３８
の外周面（外側面、表面）は三相のステータコイル２１
およびステータコア２２の内周面と対向して配置されて
いる。

【００３０】なお、前端側磁極部３５の各爪状磁極片３
７には、図１、図３および図４に示したように、ステー
タ５との対向面、すなわち、各爪状磁極片３７の表面に
おける、ランデル型ポールコア３２の回転方向に対して
前方側縁に面取り幅（ａ）が小さい前方面取り部４３、
および後方側縁に前方面取り部４３よりも面取り幅
（ｂ）が大きい後方面取り部４４が面取りされている。
また、後端側磁極部３６の各爪状磁極片３８には、図３
および図５に示したように、前方面取り部４５および後
方面取り部４６がそれぞれ前方面取り部４３および後方
面取り部４４と同様に面取りされている。

【００３１】〔実施例の製造方法〕次に、この実施例の
各爪状磁極片３７、３８に面取りを施す方法を図１ない
し図５に基づいて簡単に説明する。

【００３２】先ず、各爪状磁極片３７、３８の前方側縁
と後方側縁とのスロットの中心線に対するスキュー角度
が共に等しくなるように、冷間鍛造成形により複数個の
爪状磁極片３７および複数個の爪状磁極片３８が等辺台
形状に一体成形される。このとき、上記の冷間鍛造成形
により、前端側磁極部３５の外周側より複数個の爪状磁
極片３７がシャフト３０の後端側に延長され、後端側磁
極部３６の外周側より複数個の爪状磁極片３８がシャフ
ト３０の前端側に延長された形状が得られる。

【００３３】さらに、上記の冷間鍛造成形により、複数
個の爪状磁極片３７、３８のステータコア２２の内周面
との対向面（外周面）の前方側縁に面取りが施された前
方面取り部４３、４５が形成される。また、複数個の爪
状磁極片３７、３８のステータコア２２の内周面との対
向面（外周面）の、ランデル型ポールコア３２の回転方
向に対して後方側縁に後方面取り部４４、４６が形成さ
れる。

【００３４】そして、前方面取り部４３、４５は、所定
の面取り幅（ａｍｍ）、所定の面取り深さ（Ｄｆｍｍ）
で、且つ所定の面取り角度（θｆ°）となるように規定
されている。また、後方面取り部４４、４６は、前方面
取り部４３、４５の面取り幅（ａｍｍ）よりも幅広の面
取り幅（ｂｍｍ）、前方面取り部４３、４５の面取り深
さと同じ面取り深さ（Ｄｆｍｍ）で、且つ前方面取り部
４３、４５の面取り角度（θｆ°）よりも緩やかな面取
り角度（θｒ°）となるように規定されている。

【００３５】なお、この実施例では、前方面取り部４
３、４５および後方面取り部４４、４６が、根元から先
端に至るまでの間の各爪状磁極片３７、３８のほぼ全域
（図１のＬ参照）に設けられている。そして、前方面取
り部４３、４５の面取り角度（θｆ°）は、根元から先
端に至るまでの間の各爪状磁極片３７において、全て同
一角度となるように規定されている。また、後方面取り
部４４、４６の面取り角度（θｒ°）は、根元から先端
に至るまでの間の各爪状磁極片３８において、全て同一
角度となるように規定されている。

【００３６】そして、この実施例では、各爪状磁極片３
７、３８の根元から先端に至るまでの間の軸方向寸法
（Ｌ）の中心付近（Ｌ／２）における前後面取り比率
（ｂ／ａ）を、前方面取り部４３、４５の面取り幅を
ａ、後方面取り部４４、４６の面取り幅をｂとしたと
き、下記の数１の式のように規定している。

【数１】２．５≦（ｂ／ａ）≦５．０

【００３７】また、この実施例では、後方面取り部４
４、４６の面取り角度（θｒ°）を下記の数２のように
規定している。

【数２】６０°≦（θｒ°）≦７５°

【００３８】〔実施例の作用〕次に、この実施例の車両
用交流発電機１の作用を図１ないし図５に基づいて簡単
に説明する。

【００３９】エンジンが運転されると、エンジンの回転
動力がＶベルト等の伝動手段を介してＶリブドプーリ２
に伝達され、シャフト３０がエンジンにより回転駆動さ
れる。このとき、シャフト３０と一体的にロータ６が回
転する。すなわち、ロータコイル３１、ランデル型ポー
ルコア３２および２個のスリップリング１０等が回転す
る。

【００４０】そして、電圧調整装置１１がロータコイル
３１への給電を開始すると、ブラシ１３、スリップリン
グ１０を介してロータコイル３１に励磁電流が流れる。
このように、ロータコイル３１に励磁電流が流れると、
ロータコイル３１の起磁力によって、ランデル型ポール
コア３２の各爪状磁極片３７が全てＳ極となり、各爪状
磁極片３８が全てＮ極となる。また、励磁電流の流れ方
向を逆方向にすれば、各爪状磁極片３７が全てＮ極とな
り、各爪状磁極片３８が全てＳ極となる。

【００４１】この実施例では、各爪状磁極片３７、３８
の表面の前方側縁に前方面取り部４３、４５を設け、後
方側縁に前方面取り部４３、４５の面取り幅（ａｍｍ）
よりも幅広の面取り幅（ｂｍｍ）の後方面取り部４４、
４６を設けている。これにより、前端側磁極部３５の各
爪状磁極片３７および後端側磁極部３６の各爪状磁極片
３８におけるランデル型ポールコア３２の回転方向の前
方側縁と後方側縁とでは磁束の時間変化割合に差が生じ
る。このため、各爪状磁極片３７、３８の前方側縁で磁
束が急増し（磁束密度が密）、後方側縁で磁束が急減す
る（磁束密度が粗）こととなり、磁極表面において平均
化された磁束密度分布が得られる。

【００４２】このように各爪状磁極片３７、３８は、そ
の形状そのものを不等辺台形状とするのではなく、等辺
台形状の爪状磁極片３７、３８に面取りを施すことによ
り等価的に磁束密度分布を不等辺台形状の爪状磁極片と
同様にしているので、磁束密度分布がソフトであるた
め、車両用交流発電機１の広い回転域での磁気的騒音の
低減効果が大きい。また、各爪状磁極片３７、３８の外
周面とステータ４の内周面とのエアギャップＧが、ラン
デル型ポールコア３２の回転中における各爪状磁極片３
７、３８の表面の磁束密度分布に相関関係のある最適な
ギャップとなることにより、磁束の著しい損失による三
相のステータコイル２１の出力効率の低下を生じること
もない。

【００４３】そして、ランデル型ポールコア３２の各爪
状磁極片３７、３８に対向配置されたステータ５のステ
ータコア２２の多数のスロットに収納された三相のステ
ータコイル２１に順次交流電流が誘起し、発電電圧が急
速に立ち上がる。この三相の交流電流は、複数個の交流
入力端子１９を経て三相整流回路に入力される。すなわ
ち、各正極側整流素子１４および各負極側整流素子１６
に入力されることにより、三相の交流電流が整流され直
流電流に変換される。

【００４４】そして、三相のステータコイル２１の発電
電圧（直流出力端子１２の端子電圧）がバッテリ電圧を
越えると、三相整流回路で整流された直流電流、すなわ
ち、充電電流は、バッテリに供給される。これにより、
バッテリに充電電流が流れることによりバッテリが充電
されると共に、車両に搭載された電気負荷に電力が供給
される。

【００４５】〔実施例の効果〕次に、各爪状磁極片３
７、３８の前方面取り部４３、４５の面取り幅（ａ）と
後方面取り部４４、４６の面取り幅（ｂ）との前後面取
り比率（ｂ／ａ）を種々変化させて、ランデル型ポール
コア３２の回転に伴う三相のステータコイル２１の発電
出力（Ａ）およびランデル型ポールコア３２の回転中の
騒音レベル（ｄＢ）がどのように変化するかについて調
査した実験について説明する。

【００４６】この実験は、前方面取り部４３、４５の面
取り幅（ａ）をａ1 ＝０．８ｍｍ、ａ2 ＝１．２ｍｍ、
面取り深さ（Ｄｆ）をＤｆ＝０．５ｍｍに固定し、前後
面取り比率（ｂ／ａ）を１．０〜５．５の範囲で変化さ
せて、車両用交流発電機１の発電出力（Ａ）および騒音
レベル（ｄＢ）について調査したもので、その実験結果
を図６のグラフに示した。

【００４７】なお、発電出力（出力効率）の実験の場合
には、車両用交流発電機１の回転速度を５０００ｒｐｍ
および２０００ｒｐｍの２段階に設定して調査を行っ
た。また、騒音レベル（騒音低減効果）の実験の場合に
は、車両用交流発電機１の回転速度を４００１〜６００
０ｒｐｍ、２００１〜４０００ｒｐｍおよび１５００〜
２０００ｒｐｍの３つの回転速度領域に設定して調査を
行った。

【００４８】この図６のグラフからも確認できるよう
に、前後面取り比率（ｂ／ａ）が２．５より小さい場合
は、発電出力が向上する傾向にあるのに反して騒音低減
効果が小さくなる傾向にあることが分かる。また、前後
面取り比率（ｂ／ａ）が５．０よりも大きくなると、急
激に騒音低減効果が大きくなる傾向にあるのに反して発
電出力が急激に減少する傾向にあることが分かる。した
がって、前後面取り比率（ｂ／ａ）が２．５から５．０
までの範囲では、発電出力および騒音低減効果の両方が
優れ（最適領域）、特に３．０から４．５までの範囲で
は発電出力および騒音低減効果が最も良好となる傾向に
あることが分かる。

【００４９】次に、後方面取り部４４、４６の面取り角
度（θｒ）を種々変化させて、ランデル型ポールコア３
２の回転に伴う三相のステータコイル２１の発電出力
（Ａ）およびランデル型ポールコア３２の回転中の騒音
レベル（ｄＢ）がどのように変化するかについて調査し
た実験について説明する。

【００５０】この実験は、前方面取り部４３、４５の面
取り幅（ａ）をａ＝１．０ｍｍ、面取り深さ（Ｄｆ）を
Ｄｆ＝０．５ｍｍ、後方面取り部４４、４６の面取り幅
（ｂ）をｂ1 ＝４．０ｍｍ、ｂ2 ＝４．５ｍｍに固定
し、後方面取り部４４、４６の面取り角度（θｒ）を５
５°〜８０°の範囲で５°ずつ変化させて、車両用交流
発電機１の発電出力（Ａ）および騒音レベル（ｄＢ）に
ついて調査したもので、その実験結果を図７のグラフに
示した。

【００５１】なお、発電出力（出力効率）の実験の場合
には、車両用交流発電機１の回転速度を５０００ｒｐｍ
および２０００ｒｐｍの２段階に設定して調査を行っ
た。また、騒音レベル（騒音低減効果）の実験の場合に
は、車両用交流発電機１の回転速度を４００１〜６００
０ｒｐｍ、２００１〜４０００ｒｐｍおよび１５００〜
２０００ｒｐｍの３つの回転速度領域に設定して調査を
行った。

【００５２】この図７のグラフからも確認できるよう
に、後方面取り部４４、４６の面取り角度（θｒ）が６
０°よりも小さくなると、騒音低減効果が急激に大きく
なる傾向にあるのに反して発電出力が急激に減少する傾
向にあることが分かる。また、後方面取り部４４、４６
の面取り角度（θｒ）が７５°よりも大きくなると、発
電出力が向上する傾向にあるのに反して騒音低減効果が
小さくなる傾向にあることが分かる。したがって、後方
面取り部４４、４６の面取り角度（θｒ）が６０°から
７５°までの範囲では、発電出力および騒音低減効果の
両方が優れ（最適領域）、特に６０°から７０°までの
範囲、さらには６０°から６５°までの範囲では発電出
力および騒音低減効果が最も良好となる傾向にあること
が分かる。

【００５３】なお、前方面取り部４３、４５は、各爪状
磁極片３７、３８の前方側縁の磁束密度が後方側縁に比
べて低いこと、前後面取り比率においては面取り幅
（ａ）が後方面取り部４４、４６よりも十分小さい。こ
のため、前方面取り部４３、４５の面取り角度（θｆ）
は、後方面取り部４４、４６の面取り角度（θｒ）に対
し深くしても本発明による効果は達成される。

【００５４】したがって、この実施例の車両用交流発電
機１は、ランデル型ポールコア３２の回転方向に対して
前方側縁および後方側縁に２．５〜５．０の前後面取り
比率で、且つ６０°〜７５°の後方面取り角度の面取り
を施すことにより、磁束の著しい損失による三相のステ
ータコイル２１の発電出力の低下を生じることなく、磁
気的騒音を低減することができる。また、ランデル型ポ
ールコア３２の回転中に各爪状磁極片３７、３８の先端
側が磁束を急激に切る際に発生する磁気的騒音を低減で
きる。

【００５５】〔変形例〕この実施例では、本発明を車両
搭載用エンジンに回転駆動される車両用交流発電機１に
適用したが、本発明を車両搭載用エンジンを除く内燃機
関、電動モータ、水車または風車等の駆動源により回転
駆動されるその他の交流発電機に適用しても良い。

【００５６】この実施例では、前方面取り部４３、４５
および後方面取り部４４、４６を、冷間鍛造成形により
前端側磁極部３５の各爪状磁極片３７および後端側磁極
部３６の各爪状磁極片３８に一体成形したが、冷間鍛造
成形により、前端側磁極部３５の外周側より径方向に向
かって複数個の爪状磁極片３７が延長され、後端側磁極
部３６の外周側より径方向に向かって複数個の爪状磁極
片３８が延長された形状を得た後に、次の工程で各爪状
磁極片３７および爪状磁極片３８をプレス成形等により
折り曲げるようにしても良い。

【００５７】また、前端側磁極部３５の各爪状磁極片３
７および後端側磁極部３６の各爪状磁極片３８を等辺台
形状に成形した後に、前方面取り部４３、４５または後
方面取り部４４、４６を、切削加工またはサイジング
（しごき成形）加工によって形成しても良い。

【００５８】この実施例では、前方面取り部４３、４５
および後方面取り部４４、４６を各爪状磁極片３７、３
８の表面（外周面）の前方側縁および後方側縁に形成し
たが、前方面取り部および後方面取り部を複数個の爪状
磁極片のうちの少なくとも１個の爪状磁極片の表面（外
周面）の前方側縁および後方側縁に形成しても良い。な
お、１個のランデル型ポールコアの爪状磁極片の個数は
１個以上であれば任意である。

【００５９】この実施例では、ステータコア２２の内周
面とランデル型ポールコア３２の各爪状磁極片３７、３
８の外周面との間に所定のエアギャップＧを形成した
が、ステータコイル２１の内周面とランデル型ポールコ
ア３２の各爪状磁極片３７、３８の外周面との間に所定
のエアギャップを形成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はランデル型ポールコアの前端側磁極部
の爪状磁極片を示した平面図で、（Ｂ）、（Ｃ）はそれ
ぞれ（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である（実施例）。

【図２】車両用交流発電機の全体構成を示した断面図で
ある（実施例）。

【図３】ランデル型ポールコアの主要部を示した平面図
である（実施例）。

【図４】ランデル型ポールコアの前端側磁極部を示した
側面図である（実施例）。

【図５】ランデル型ポールコアの後端側磁極部を示した
側面図である（実施例）。

【図６】車両用交流発電機の発電出力および騒音レベル
と前後面取り比との関係を示したグラフである（実施
例）。

【図７】車両用交流発電機の発電出力および騒音レベル
と後方面取り部の面取り角度との関係を示したグラフで
ある（実施例）。

【符号の説明】

１車両用交流発電機（交流発電機）５ステータ６ロータ２１ステータコイル２２ステータコア３０シャフト３１ロータコイル３２ランデル型ポールコア３５前端側磁極部３６後端側磁極部３７爪状磁極片３８爪状磁極片４３前方面取り部４４後方面取り部４５前方面取り部４６後方面取り部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータコイルを巻装したステータと、こ
のステータに対して相対回転するポールコアとを備えた
交流発電機であって、前記ポールコアの外周側には、前記ステータの内周面と
所定のエアギャップを介して対向して配置された複数の
爪状磁極片が互いに噛み合うように組み付けられてお
り、前記爪状磁極片の回転方向に対して前方側縁には、面取
り幅（ａ）の前方面取り部が形成されており、前記爪状磁極片の回転方向に対して後方側縁には、前記
前方面取り部よりも大きな面取り幅（ｂ）の後方面取り
部が形成されており、前記爪状磁極片の根元から先端までの間の中心付近にお
ける前後面取り比率（ｂ／ａ）は、２．５≦（ｂ／ａ）
≦５．０の関係を満足しており、更に、前記後方面取り部の面取り角度（θｒ）は、６０
°≦θｒ≦７５°の関係を満足していることを特徴とす
る交流発電機。
【請求項２】請求項１に記載の交流発電機において、前記前方面取り部および前記後方面取り部は、前記爪状
磁極片の根元から先端までほぼ全域に設けられているこ
とを特徴とする交流発電機。
【請求項３】請求項２に記載の交流発電機において、前記前方面取り部および前記後方面取り部の面取り角度
は、前記爪状磁極片の根元から先端までの間、全て同一
角度であることを特徴とする交流発電機。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のうちいずれかに
記載の交流発電機において、前記面取り幅（ａ）の前方面取り部および前記面取り幅
（ｂ）の後方面取り部が形成された爪状磁極片は、前記
複数の爪状磁極片のうち少なくとも１つ以上の爪状磁極
片、あるいは全ての爪状磁極片であることを特徴とする
交流発電機。