米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 発電 -> 三菱電機株式会社

発明の名称 ブラシレスオルタネータ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−37233(P2007−37233A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−214154(P2005−214154)
出願日 平成17年7月25日(2005.7.25)
代理人 【識別番号】100113077
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 省吾
発明者 黒田 元一 / 東野 恭子
要約 課題
最適化された磁気回路を構成することにより出力電流が向上したブラシレスオルタネータを提供することを目的とする。

解決手段
継鉄部の軸方向端部の内周の側面に設けられた段差部100と、この段差部100に固着され磁性体で構成された円筒部310を有するプレート31と、界磁コイル13を巻回するために前記プレート31の円筒部310径方向外側を囲繞するように配設されたボビン32と、前記回転子1の外側に空隙を保持して設けられ前記界磁コイル13により発生した磁束が伝播する固定子とを備え、
特許請求の範囲
【請求項1】
シャフトに設けられた回転子と、前記シャフトを回転自在に支持するブラケットの内壁に固定され、前記回転子と径方向微小空隙を介して対向するリング形状を成す継鉄部と、
この継鉄部の軸方向端部の内周の側面に設けられた段差部と、この段差部に固着され磁性体で構成された円筒部を有するプレートと、
界磁コイルを巻回するために前記プレートの円筒部径方向外側を囲繞するように配設されたボビンと、
前記回転子の外側に空隙を保持して設けられ前記界磁コイルにより発生した磁束が伝播する固定子とを備え、
前記プレートの円筒部の径方向厚さ寸法は、前記円筒部における少なくとも前記継鉄部の段差部に固着される部分が1ミリメートルより大きく且つ2ミリメートル以下に形成されている
ことを特徴とするブラシレスオルタネータ。
【請求項2】
プレートは、前記円筒部の軸方向一端に鍔部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項3】
ボビンは、筒状に形成された筒部を有し、該筒部の両端部には径方向へ延設部が設けられている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項4】
プレートは、スポット溶接で前記段差部に固着される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項5】
継鉄部における前記回転子との径方向対向部の内径は前記プレートの円筒部の内径との差が0.4ミリメートル以上となるように小径に設定されている
ことを特徴とする請求4記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項6】
プレートは、接着材で前記継鉄部に固着される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項7】
プレートは、前記継鉄部に螺合され固着される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項8】
絶縁材が、前記プレートの円筒部の径方向外側と前記継鉄部の軸方向端面及び前記プレートの鍔部の他端面に塗布されることによりボビンを構成してなる
ことを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか一に記載のブラシレスオルタネータ。
【請求項9】
プレートの円筒部の径方向厚さ寸法は、1.6ミリメートルに形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載のブラシレスオルタネータ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、ブラシレスオルタネータに関し、特にボビン装置を構成するプレートの形状と、該プレート及び継鉄部の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のブラシレスオルタネータは、界磁コイルのボビン装置を有し、前記ボビン装置を構成する継鉄部に設けられた段差部にプレートの円筒部の一端が密接するように嵌合されるものであった。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2005−80440号公報(第7頁、図2)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に示されるブラシレスオルタネータでは、前記段差部の径方向凹み寸法が前記プレートの円筒部の径方向厚さ寸法より僅かに大きいことが示されるだけであり、この部位において磁束の流れが悪く磁気回路の効率を向上させることができなかった。
【0005】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、最適化された磁気回路を構成することにより出力電流が向上したブラシレスオルタネータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係るブラシレスオルタネータにおいては、継鉄部の軸方向端部の内周の側面に設けられた段差部と、この段差部に固着され磁性体で構成された円筒部を有するプレートと、界磁コイルを巻回するために前記プレートの円筒部径方向外側を囲繞するように配設されたボビンと、前記回転子の外側に空隙を保持して設けられ前記界磁コイルにより発生した磁束が伝播する固定子とを備え、
継鉄部の内周面に設けられた段差部に固着される前記プレートの円筒部の径方向厚さ寸法は、前記円筒部における少なくとも前記継鉄部の段差部に固着される部分が1ミリメートルより大きく且つ2ミリメートル以下に形成する。
【発明の効果】
【0007】
磁束の流れ易さの改善を考慮してプレートの円筒部の径方向厚さ寸法を最適化したため、ブラシレスオルタネータの出力が向上する。更に、ブラシレスオルタネータに設けられた界磁コイルの温度上昇が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るブラシレスオルタネータが有する界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。図2は、前記ボビン装置に適用されるプレートの斜視図である。図3は、前記ボビン装置の要部拡大軸方向断面図である。図4は、プレートの径方向厚さ寸法を変化させた場合のブラシレスオルタネータの出力電流値を表したグラフである。図5は、前記ボビン装置の要部拡大軸方向断面図である。図10は図1に示した界磁コイルのボビン装置を有するブラシレスオルタネータの軸方向断面図である。
まず、この発明の実施の形態1に係るブラシレスオルタネータの構造について述べる。
図10において、回転子2はシャフト17に設けられており、更にこの回転子2は磁束を伝える磁極鉄心3を有し、この磁極鉄心3は、第一磁極鉄心4及び第二磁極鉄心8から形成されている。該第一磁極鉄心4を構成する第一ボス部5は、軸心位置にシャフト17を挿通するための挿通穴(図示せず)が設けられている。また前記ボス部5の一端から径方向外方にリング状の第一継鉄部6が延設され、更にこの継鉄部6の外周から軸方向他端側に第一爪状磁極部7が延設されている。尚、シャフト17は第一磁極鉄心4の軸心に設けられている挿通穴(図示せず)に圧入されており、相対回転不能に取り付けられている。
【0009】
一方、第二磁極鉄心8を構成する第二ボス部9は、第一磁極鉄心4と同様に軸心位置にシャフト17を挿通するための挿通穴(図示せず)が設けられている。この第二ボス部9と径方向外側に微小空隙を介して、第二ブラケット21に固着されており尚且つリング形状を成す第二継鉄部10が配設されている。尚、前記第二継鉄部10の軸方向端部にプレート31及びボビン32を介して界磁コイル13が固定されている。更に、前記第二継鉄部10の径方向外側に微小空隙を介して、第二爪状磁極部11が配設されている。この第二爪状磁極部11は、第一爪状磁極部7の径方向内周側に配設され非磁性体で作成されているリング12を介して第一爪状磁極部7に固着され、第一爪磁極部7と噛み合うように配設されている。
尚、シャフト17は第二磁極鉄心8の軸心に設けられている挿通穴(図示せず)に圧入され相対回転不能に取り付けられており、前記第二ボス部9の軸方向端面を第一ボス部5の軸方向他端面に突き合わせた状態で、相対回転不能に取り付けられている。
【0010】
更に固定子14は、固定子巻線16が巻回された固定子鉄心15を有し、回転子2の外周を囲繞するように配設されている。
第一ブラケット20は第二ブラケット21とともに、固定子鉄心15の軸方向両端の肩部を挟んで通しボルト23により、固定子鉄心15を挟持している。そして、第一ブラケット20が第一軸受18を介してシャフト17の一端側を回転自在に支持し、第二ブラケット21が第二軸受19を介してシャフト17の他端側を回転自在に支持している。これにより、回転子2が、第一ブラケット20及び第二ブラケット21内に回転自在に配設されている。更に、プーリ24は第一ブラケット20から外部に延出するシャフト17の一端に固着されており、エンジン(図示せず)により駆動されるようになっている。
【0011】
このように構成されたブラシレスオルタネータ1では、電流がバッテリ(図示せず)から界磁コイル13に供給されることにより、界磁コイル13の周りに磁束Φが発生する。この磁束Φは、第二継鉄部10から径方向内側に保持された微小空隙を通って第二ボス部9に伝わり、続いて該第二ボス部9に端面が突き合わされている第1ボス部5から第一継鉄部6及び第一爪状磁極部7を通って、回転子2の径方向外側に配設されている固定子14を横切り、続いて磁束Φは第二爪状磁極部11及びその径方向内側の微小空隙を通って最後に第二継鉄部10に戻るという経路を流れる。このため、第一爪状磁極部7がN極に着磁され、第二爪状磁極部11がS極に着磁される。
【0012】
一方、プーリ24がエンジンによって駆動されて該プーリ24に直結するシャフト17が回転し、それにより回転子2が回転する。その回転により、前記界磁コイル13によって作られた磁界も回転し、その回転磁界を成す磁束Φは前述した経路を通って固定子鉄心15に与えられ、交流起電力が固定子巻線16に発生する。この交流の起電力によって固定子巻線16に発生した交流の電流が整流器22によって直流に整流され、バッテリ(図示せず)が充電される。
この時、界磁コイル13は第二ブラケット21に固着された第二継鉄部10に装着されているので回転せず、第一ボス部5、第一継鉄部6及び第一爪状磁極部7が一体に形成された第一磁極鉄心4と、第二磁極鉄心8の第二ボス部9及び第二爪状磁極部11とが回転することになる。
【0013】
図1に示すように、ボビン装置30は、第二ブラケット21に固着される第二継鉄部10と、スポット溶接で第二継鉄部10に固着されたプレート31と、第二継鉄部10とプレート31とにより構成された空間内に配設され界磁コイル13が巻回されるボビン32とから構成されている。尚、第二継鉄部10は、断面矩形で尚且つリング状に形成されており、この第二継鉄部10に前記プレート31の円筒部310を強度良く固着するために、段差部100が第二継鉄部10の内周面を一端から軸方向長さpにわたって大径化して環状に形成されている。
【0014】
図2に示すように、プレート31は、軟鋼板をプレス成形して作製され、円筒状の円筒部310と、円筒部310の軸方向一端から径方向外方へ円盤状の鍔部311が設けられている。また、ボビン32は、ナイロン樹脂によって形成されており、前記円筒部31の径方向外方に嵌合するための筒状の筒部320を有し、更に該筒部320の両端から径方向外方へ円盤状の第一延設部321及び第二延設部322が設けられている。
【0015】
以下、前記ボビン装置30を構成する各部材の寸法関係について説明する。
プレート31の円筒部310の外径は、第二継鉄部10の段差部100の内径にほぼ等しく、鍔部311の外径は、第二継鉄部10の外径にほぼ等しい。また、ボビン32の筒部320の内径は、プレート31の円筒部310の外径にほぼ等しく、ボビン32の軸方向長さは、プレート31の円筒部310の軸方向長さから段差部100の軸方向長さ(p)を減じた長さにほぼ等しい。さらに、ボビン32の第一延設部321及び第二延設部322の径方向長さは、プレート31の鍔部311の径方向長さとほぼ等しい。
【0016】
界磁コイル13の周りに発生した磁束Φ1は、第二継鉄部10の最内径面に保持された微小空隙を通って第二ボス部9に流れる第一磁束成分Φ11と、第二継鉄部10に固着されたプレート31の円筒部310を流れた後、該プレート31の円筒部310の最内径面に保持されている微小空隙を通って第二ボス部9に流れる第二磁束成分Φ12とに分けられる。
【0017】
図3に示すように、段差部100の径方向凹み寸法q1は、第二継鉄部10の最内径面から段差部最外径面までの距離を表している。前記凹み寸法q1と前記プレート31の円筒部310の径方向厚さ寸法t1との差となる該寸法差wが0.4ミリメートル以上になるように小径に形成されており、これによりスポット溶接でプレート31を段差部100に固着する際に溶接痕312が生じても、その溶接痕312は第二継鉄部10の内周から径方向内方に突出せず、回転子2の回転動作に影響を及ぼさないという効果が得られる。
また、第二継鉄部10の最内径面に保持された微小空隙gの巾は0.25ミリメートルで形成されており第二磁束成分Φ12が通る微小空隙の巾よりも短いため、第1磁束成分Φ11を流れる磁束量は、Φ12を流れる磁束量よりも多い。
【0018】
続いて図4は、ブラシレスオルタネータの回転子2の回転数を低速(1500回転/分)、中速(2500回転/分)高速(5000回転/分)とした場合において、前記プレートの円筒部径方向厚さ寸法tを1ミリメートルから2ミリメートルまで増加させた時の、ブラシレスオルタネータ1の出力電流iとの関係を表したグラフである。該グラフは、横軸には前記厚さ寸法tが、縦軸には前記出力電流値iが表されている。
まず、前記厚さ寸法tがt2(t2は1.0ミリメートル以下である)の範囲内にある場合について説明する。尚、前記厚さ寸法tが1ミリメートルの時のボビン装置30を、図5に示す。
この場合、該円筒部310において第二磁束成分Φ22が軸方向に流れる部分P2の径方向断面積S2は非常に狭くなる。前記回転数に依ることなく前記断面積S2を通過する磁束のチョークが発生し、第二磁束成分Φ22の磁束量が減少する。その結果、総磁束量Φ2(図示しない)が減るために、前記出力電流iの値も減少している。
【0019】
続いて、前記厚さ寸法tがt1(t1は1.0ミリメートルより厚く1.6ミリメートル以下である)の範囲内にある場合について説明する。尚、図3に前記厚さ寸法tが1.6ミリメートルの時のボビン装置30を示す。
この場合、該円筒部310において第二磁束成分Φ12が軸方向に流れる部分P1の径方向断面積S1が増加するため、該部分P1における磁束のチョークが防止される。従って第二磁束成分Φ12の磁束量は増加し、それに応じて総磁束量Φ1も増加するため、前記出力電流iの値は増加している。更に、前記厚さ寸法tを厚くしたことにより、界磁コイル13にて発生する熱は、前記プレート31の円筒部310から第二継鉄部10を介してブラケットに放散されるため、界磁コイル13の熱の上昇を抑制可能となる。
【0020】
続いて、該プレート31の円筒部310の径方向厚さ寸法tがt3(t3は1.6ミリメートルより厚く2ミリメートル以下である)の範囲内にある場合について説明する。尚、この場合のボビン装置30の構成については図示しない。
この場合は、前記厚さ寸法tが増加したため、界磁コイル13の内径が大となり、界磁コイルの構成するコイル長が増加する。従って、界磁コイルの抵抗値が増加し、その結果、界磁コイルを流れる界磁電流値が減少するため、前記出力電流iの値が減少する。
尚、前記回転数が低速の場合は、前記厚さ寸法tが増加したことにより磁束量が増加した場合の前記出力電流値と、界磁コイル13の抵抗値が増えたことにより界磁電流値が減少した場合の前記出力電流値とが相殺しているため、前記厚さ寸法tが1.6ミリメートルの場合と2ミリメートルの場合の前記出力電流iの値に変化が見られない。
【0021】
続いて、該プレート31の円筒部310の径方向厚さ寸法tがt4(t4は2ミリメートルより厚い)の範囲内にある場合について説明する。尚、この場合のボビン装置30の構成については図示しない。
この場合は、前記厚さ寸法tが増加したため、界磁コイル13の内径が更に大となり、界磁コイルを構成するコイル長が更に増加する。従って、界磁コイルの抵抗値が増加し、その結果、界磁コイルを流れる界磁電流値が減少するため、前記出力電流iの値が減少する。
【0022】
図4に示すように、前記厚さ寸法tを1.0ミリメートルより厚く且つ2.0ミリメートル以下に形成されたボビン装置を適用することにより、ブラシレスオルタネータはその回転数が低速(1500回転/分)の場合における前記出力電流iの値を改善することが可能となる。更に、前記厚さ寸法tを1.6ミリメートルにすることにより、前記回転数が低速だけでなく中速(2500回転/分)又は高速(5000回転/分)の場合においても前記出力電流iの値が向上したブラシレスオルタネータを提供することが可能となる。
【0023】
実施の形態2.
本実施の形態では、この発明によるブラシレスオルタネータの一例として、前記継鉄部と前記円筒部とを接着材で固着したブラシレスオルタネータについて述べる。
図6は、この発明の実施の形態2に係るブラシレスオルタネータ用界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。以下図中において実施の形態1と同一の部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0024】
図6に示すように、リング形状を成す第二継鉄部10に設けられている段差部100の径方向内周面に接着材を塗布し、前記プレート31の円筒部310の一端を段差部100に圧入することにより、第二継鉄部10とプレート31との固着が可能となる。また、前記凹み寸法q5とプレートの円筒部310の径方向厚さ寸法t5が等しくなり、界磁コイル13の線路長が短縮され、界磁コイル抵抗値が減り界磁電流値が増加し、前記出力電流iの値が増加する。従って、出力性能を優先させたコンパクトなブラシレスオルタネータの構成が可能となる。
【0025】
実施の形態3.
本実施の形態では、この発明によるブラシレスオルタネータの一例として、前記継鉄部と前記円筒部とを螺合して固着したブラシレスオルタネータについて述べる。
図7は、この発明の実施の形態3に係るブラシレスオルタネータ用界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。以下図中において実施の形態1又は実施の形態2と同一の部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0026】
図7に示すように、前記段差部100の径方向内周面と前記プレート31の円筒部310の径方向外周面にはネジが切られており、該段差部100の径方向内周面に雌ネジ101が、該円筒部310の径方向外周面には雄ネジ313が形成されている。この部分を螺合することにより、第二継鉄部10とプレート31との固着が可能となる。これにより、実施の形態2と同じ効果を得ることが可能で尚且つ該段差部100と該プレート31とをより強固に固着可能となる。
【0027】
更に、前記段差部100の径方向内周面に接着材を塗布した後に該第二継鉄部10と前記プレート31をすることにより、固着強度を更に向上させた構成にすることも可能である。
【0028】
実施の形態4.
本実施の形態では、この発明によるブラシレスオルタネータの一例として、前記の予めナイロン樹脂で構成したボビンを用いないブラシレスオルタネータについて述べる。
図8はこの発明の実施の形態4に係るブラシレスオルタネータに設けられたボビン装置周りの軸方向断面図である。以下図中において実施の形態1又は実施の形態3と同一の部分には同一符号を付して説明は省略する。
図8に示すように、エポキシ樹脂からなる絶縁材が前記プレート31の円筒部310の径方向外側と前記第二継鉄部10の端面及び前記プレート31の鍔部311の他端面に塗布されている。こうすることで、該ブラシレスオルタネータの部品数を削減でき、ナイロン樹脂で構成されたボビンの熱劣化を抑制することが可能となる。更に、塗布された絶縁材の厚みを抑えることができ、前記界磁コイル13で発生した熱の伝導性が向上し、且つ該界磁コイル13を巻回するスペースを大きく取ることが可能となる。
【0029】
実施の形態5.
本実施の形態では、この発明によるブラシレスオルタネータの一例として、前記プレートの円筒部の形状を変更したブラシレスオルタネータについて述べる。
図9はこの発明の実施の形態5に係るブラシレスオルタネータに設けられたボビン装置周りの軸方向断面図である。以下図中において実施の形態1乃至実施の形態4と同一の部分には同一符号を付して説明は省略する。
図9において、プレート31は、磁束Φ42のチョークが発生する部分P4、即ち該プレート31の円筒部310において段差部100に固着される部分のみを部分的に大径化して形成されており、このようなプレートを用いることにより、磁束Φ42のチョークを回避して総磁束となる磁束Φ4の値を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】この発明の実施の形態1に係るブラシレスオルタネータが有する界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。
【図2】図1に示すボビン装置に適用されるプレートの斜視図である。
【図3】図1に示すボビン装置の要部拡大軸方向断面図である。
【図4】この発明の実施の形態1におけるプレートの径方向厚さ寸法を変化させた場合のブラシレスオルタネータの出力電流値を表したグラフである。
【図5】図1に示すボビン装置の要部拡大軸方向断面図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係るブラシレスオルタネータが有する界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。
【図7】この発明の実施の形態3に係るブラシレスオルタネータが有する界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。
【図8】この発明の実施の形態4に係るブラシレスオルタネータが有する界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。
【図9】この発明の実施の形態5に係るブラシレスオルタネータが有する界磁コイルのボビン装置の軸方向断面図である。
【図10】図1に示した界磁コイルのボビン装置を有するブラシレスオルタネータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
【0031】
5 第一ボス部、6 第一継鉄部、7 第一爪状磁極部、9 第二ボス部、10 第二継鉄部、11 第二爪状磁極部、12 リング、13 界磁コイル、15 固定子鉄心、16 固定子巻線、17 シャフト、21 第二ブラケット、30 ボビン装置、31 プレート、32 ボビン、100 段差部、310 円筒部、311 鍔部、320 筒部、321 第一延設部、322 第二延設部。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013