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JP2011083071A - Alternator for vehicles - Google Patents

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JP2011083071A
JP2011083071A JP2009231440A JP2009231440A JP2011083071A JP 2011083071 A JP2011083071 A JP 2011083071A JP 2009231440 A JP2009231440 A JP 2009231440A JP 2009231440 A JP2009231440 A JP 2009231440A JP 2011083071 A JP2011083071 A JP 2011083071A
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JP
Japan
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coil bobbin
coil
thermal conductivity
rotor
field coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009231440A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Koyama
貴之 小山
Yoshitoshi Ishikawa
芳壽 石川
Yutaka Morita
森田  裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2009231440A priority Critical patent/JP2011083071A/en
Publication of JP2011083071A publication Critical patent/JP2011083071A/en
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Abstract

【課題】界磁コイルの放熱性の向上を図ることが出来る車両用交流発電機の提供。
【解決手段】軸部112a、該軸部112aの軸方向両端から外径方向に伸びる一対のディスク部112b、および、該ディスク部112bから軸方向に伸びるように複数形成された爪磁極部112cを有するランデル型のロータコア112F,112Rと、軸部112aに外挿される胴部171、および該胴部171の両端からディスク部112bに沿って外径方向に伸びる一対のフランジ部172を有するコイルボビン17と、コイルボビン17の胴部171に巻回された界磁コイル12と、ロータコア112F,112Rの爪磁極部112cの外周を囲むように対向配置され、電機子コイルが巻き回された鉄心を有するステータと、を備える車両用交流発電機に適用され、コイルボビン17の熱伝導率が界磁コイル12の熱伝導率よりも大きくなるように、コイルボビン17の熱伝導率を設定した。
【選択図】図3
A vehicular AC generator capable of improving the heat dissipation of a field coil is provided.
A shaft portion 112a, a pair of disk portions 112b extending in an outer diameter direction from both axial ends of the shaft portion 112a, and a plurality of claw magnetic pole portions 112c formed so as to extend from the disk portion 112b in the axial direction are provided. A coil bobbin 17 having a Landel-type rotor core 112F, 112R having a body portion 171 that is externally inserted into the shaft portion 112a, and a pair of flange portions 172 that extend from both ends of the body portion 171 along the disk portion 112b in the outer diameter direction. A stator having an iron core wound around the armature coil and disposed opposite to the outer periphery of the claw magnetic pole portion 112c of the rotor cores 112F and 112R, and the field coil 12 wound around the body portion 171 of the coil bobbin 17. , The thermal conductivity of the coil bobbin 17 is greater than the thermal conductivity of the field coil 12. As larger, setting the thermal conductivity of the coil bobbin 17.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、車両用交流発電機に関する。   The present invention relates to a vehicle AC generator.

車両用交流発電機のロータの構造としては、例えば、ランデル型爪磁極を有するロータコアに、コイルボビンを介して界磁コイルを巻き回した構造が知られている。コイルボビンは、界磁コイルが巻装される巻胴部と、巻胴部の両側に形成されるフランジ部とを備えている。   As a structure of a vehicle AC generator rotor, for example, a structure in which a field coil is wound around a rotor core having a Landel claw magnetic pole via a coil bobbin is known. The coil bobbin includes a winding drum portion around which the field coil is wound, and flange portions formed on both sides of the winding drum portion.

このような車両用交流発電機においては、界磁コイルに電流を流した際のジュール損による発熱のために、界磁コイルの温度が上昇して界磁コイルの抵抗が増大するという問題がある。界磁コイルの抵抗が増大すると、界磁コイルに流れる電流が減少するため、起磁力が減少して出力電流の低下を招く。   In such an AC generator for vehicles, there is a problem that the temperature of the field coil rises and the resistance of the field coil increases due to heat generation due to Joule loss when a current is passed through the field coil. . When the resistance of the field coil increases, the current flowing through the field coil decreases, so the magnetomotive force decreases and the output current decreases.

ジュール損による熱は界磁コイルからコイルボビンおよびロータコアを経路として放熱されるので、ジュール損による界磁コイルの温度上昇を低減するためには、放熱経路を構成する材料、すなわちロータコア、コイルボビンおよび界磁コイルの熱伝導率が重要となる。従来は、ロータコア、界磁コイル、コイルボビンの順序で熱伝導率が高く、コイルボビンの熱伝導率の低さが放熱の妨げとなっていた。従来のコイルボビンはナイロン樹脂などにより構成され、熱伝導率は0.4W/m・K程度である。   Since heat due to Joule loss is dissipated from the field coil through the coil bobbin and the rotor core, in order to reduce the temperature rise of the field coil due to Joule loss, the material constituting the heat dissipation path, that is, the rotor core, the coil bobbin and the field magnet The thermal conductivity of the coil is important. Conventionally, the thermal conductivity is high in the order of the rotor core, field coil, and coil bobbin, and the low thermal conductivity of the coil bobbin has hindered heat dissipation. A conventional coil bobbin is made of nylon resin or the like, and has a thermal conductivity of about 0.4 W / m · K.

そのため、ロータコイルからの放熱を促進させて出力電流の向上を図るために、コイルボビンの巻胴部に貫通孔を形成し、その貫通孔に良熱伝導性ゴムからなる孔部材を保持させる構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in order to promote heat dissipation from the rotor coil and improve the output current, a structure in which a through hole is formed in the winding body of the coil bobbin and a hole member made of good heat conductive rubber is held in the through hole. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許第3538484号公報Japanese Patent No. 3538484

しかしながら,特許文献1に記載のものでは、貫通孔に保持された良熱伝導性ゴムからなる孔部材の熱伝導率が高いだけであるため、依然としてコイルボビン本体の熱伝導率の低さが問題となり、十分な放熱性が期待できないという問題がある。   However, in the thing of patent document 1, since the thermal conductivity of the hole member which consists of good heat conductive rubber hold | maintained at the through-hole is only high, the low thermal conductivity of a coil bobbin main body still becomes a problem. There is a problem that sufficient heat dissipation cannot be expected.

本発明は、軸部、該軸部の軸方向両端から外径方向に伸びる一対のディスク部、および、該ディスク部から軸方向に伸びるように複数形成された爪磁極部を有するランデル型のロータコアと、軸部に外挿される胴部、および該胴部の両端からディスク部に沿って外径方向に伸びる一対のフランジ部を有するコイルボビンと、コイルボビンの胴部に巻回された界磁コイルと、ロータコアの爪磁極部の外周を囲むように対向配置され、電機子コイルが巻き回された鉄心を有するステータと、を備える車両用交流発電機に適用され、コイルボビンの熱伝導率が界磁コイルの熱伝導率よりも大きくなるように、コイルボビンの熱伝導率を設定したことを特徴とする。
なお、コイルボビンの熱伝導率が2.0W/m・K以上かつ15.0W/m・K以下となるように、コイルボビンを、金属フィラーを含む樹脂材で形成しても良いし、コイルボビンの熱伝導率が2.0W/m・K以上となるように、コイルボビンを、表面に絶縁処理が施された金属で形成しても良い。
The present invention relates to a Landel-type rotor core having a shaft portion, a pair of disk portions extending in the outer diameter direction from both axial ends of the shaft portion, and a plurality of claw magnetic pole portions formed so as to extend from the disk portion in the axial direction. And a coil bobbin having a body part extrapolated to the shaft part, a pair of flange parts extending in the outer diameter direction from both ends of the body part along the disk part, and a field coil wound around the body part of the coil bobbin, And a stator having an iron core around which an armature coil is wound, which are opposed to each other so as to surround the outer periphery of the claw magnetic pole portion of the rotor core, The thermal conductivity of the coil bobbin is set so as to be larger than the thermal conductivity of.
The coil bobbin may be formed of a resin material containing a metal filler so that the thermal conductivity of the coil bobbin is 2.0 W / m · K or more and 15.0 W / m · K or less. The coil bobbin may be formed of a metal whose surface is subjected to insulation treatment so that the conductivity is 2.0 W / m · K or more.

本発明によれば、界磁コイルの放熱性が向上し、車両用交流発電機の性能向上を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat dissipation of a field coil can improve and the performance improvement of the alternating current generator for vehicles can be aimed at.

本発明の一実施の形態をなす車両用交流発電機の断面図を示す。1 is a cross-sectional view of an automotive alternator that constitutes an embodiment of the present invention. 整流回路11の一例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of a rectifier circuit 11. FIG. ロータ112の構造を説明するための断面図である。4 is a cross-sectional view for explaining the structure of a rotor 112. FIG. コイルボビン17の斜視図である。3 is a perspective view of a coil bobbin 17. FIG. 放熱経路を説明する図である。It is a figure explaining a heat dissipation path. コイルボビン17の熱伝導率と界磁コイル12の温度上昇との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thermal conductivity of the coil bobbin 17, and the temperature rise of the field coil 12. FIG. 第2の実施の形態を説明する図である。It is a figure explaining 2nd Embodiment. 車両用交流発電機におけるロータでの磁束の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the magnetic flux in the rotor in the alternating current generator for vehicles. 第3の実施の形態におけるロータコアの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the rotor core in 3rd Embodiment. 磁束経路における断面積に関係する寸法B,C,Eと、コイル巻装領域の断面積を表すSとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between dimension B, C, E related to the cross-sectional area in a magnetic flux path | route, and S showing the cross-sectional area of a coil winding area | region.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
−第1の実施の形態−
図1は本発明の第1の実施の形態を示す図であって、車両用交流発電機100の構成を示す断面図である。ロータ112が設けられたシャフト18の先端にはプーリ1が取り付けられており、このプーリ1と不図示のエンジンの駆動軸に取り付けられたプーリとの間にはベルトが架け回されている。シャフト18は、フロントブラケット14に設けられたベアリング2Fと、リアブラケット15に設けられたベアリング2Rとにより回転可能に支持されている。ロータ112と僅かなギャップを介して対向配置される固定子4は、フロントブラケット14とリアブラケット15によって挟持されるように保持されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
-First embodiment-
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a configuration of a vehicle AC generator 100. A pulley 1 is attached to the tip of the shaft 18 provided with the rotor 112, and a belt is stretched between the pulley 1 and a pulley attached to a drive shaft of an engine (not shown). The shaft 18 is rotatably supported by a bearing 2F provided on the front bracket 14 and a bearing 2R provided on the rear bracket 15. The stator 4 arranged to face the rotor 112 with a slight gap is held so as to be sandwiched between the front bracket 14 and the rear bracket 15.

ロータ112は、図3に示すようなランデル型回転子(爪磁極型回転子)を構成している。ロータ112は、フロントブラケット14側からリアブラケット15側へと延びるロータ爪磁極112cが形成されたフロント側ロータコア112Fと、逆方向へと延びるロータ爪磁極112cが形成されたリヤ側ロータコア112Rとを有している。ロータコア112Fのロータ爪磁極112cとロータコア112Rのロータ爪磁極112cとは、ロータ周方向に交互に配置されている。ロータ爪磁極112cの内側の軸部112aには界磁コイル12が巻回されるように配置されている。   The rotor 112 constitutes a Landel type rotor (claw magnetic pole type rotor) as shown in FIG. The rotor 112 has a front side rotor core 112F in which a rotor claw magnetic pole 112c extending from the front bracket 14 side to the rear bracket 15 side is formed, and a rear side rotor core 112R in which a rotor claw magnetic pole 112c extending in the opposite direction is formed. is doing. The rotor claw magnetic pole 112c of the rotor core 112F and the rotor claw magnetic pole 112c of the rotor core 112R are alternately arranged in the rotor circumferential direction. The field coil 12 is disposed around the shaft 112a inside the rotor claw magnetic pole 112c.

シャフト18の後端には界磁コイル12に給電するためのスリップリング9が設けられている。このスリップリング9に接触するブラシ8を介して車両に搭載されたバッテリーから、界磁を発生するための電力が界磁コイル12に給電される。ロータ112の前後端面には、ロータ112と同期して回転する冷却用のフロントファン7Fおよびリアファン7Rが設けられている。   A slip ring 9 for supplying power to the field coil 12 is provided at the rear end of the shaft 18. Electric power for generating a field is supplied to the field coil 12 from a battery mounted on the vehicle via the brush 8 that contacts the slip ring 9. On the front and rear end surfaces of the rotor 112, a cooling front fan 7F and a rear fan 7R that rotate in synchronization with the rotor 112 are provided.

一方、固定子4は固定子コア21と固定子巻線5とから構成され、ロータ112と僅かなギャップを介して対向配置されている。固定子コア21は、フロントブラケット14とリアブラケット15によって前後から挟持されるように保持されている。固定子巻線5は三相巻線で構成されており、それぞれの巻線の口出し線は、整流回路11に接続されている。整流回路11はダイオード等の整流素子により構成され、全波整流回路を構成している。例えば、ダイオードを用いた場合、ダイオードのカソード端子はターミナル6に接続され、アノード側の端子は車両用交流発電機本体に電気的に接続される。なお、冷却のため風穴が設けられたリアカバー10は、整流回路11の保護カバーの役割を果たしている。   On the other hand, the stator 4 includes a stator core 21 and a stator winding 5 and is disposed so as to face the rotor 112 with a slight gap. The stator core 21 is held by the front bracket 14 and the rear bracket 15 so as to be sandwiched from the front and rear. The stator winding 5 is composed of a three-phase winding, and the lead wire of each winding is connected to the rectifier circuit 11. The rectifier circuit 11 is constituted by a rectifier element such as a diode, and constitutes a full-wave rectifier circuit. For example, when a diode is used, the cathode terminal of the diode is connected to the terminal 6, and the terminal on the anode side is electrically connected to the vehicle alternator main body. Note that the rear cover 10 provided with air holes for cooling serves as a protective cover for the rectifier circuit 11.

図2は、6つのダイオード111を用いて三相全波整流を行う整流回路11の構成を示したものである。整流回路11は、2つのダイオード111から成る直列回路を3組並列接続したものである。U,V,W相の固定子巻線5は3相Y結線で接続されており、その反中性点側の端子は直列接続されたダイオード111の接続点に接続されている。上側(プラス側)のダイオード111のカソードは共通となっており、バッテリー99のプラス端子に接続されている。下側(マイナス側)のダイオード111のアノードはバッテリー99のマイナス端子に接続されている。   FIG. 2 shows a configuration of a rectifier circuit 11 that performs three-phase full-wave rectification using six diodes 111. The rectifier circuit 11 is formed by connecting three sets of series circuits composed of two diodes 111 in parallel. The U, V, and W phase stator windings 5 are connected by a three-phase Y connection, and the terminal on the anti-neutral point side is connected to the connection point of the diodes 111 connected in series. The cathode of the upper (plus side) diode 111 is common and is connected to the plus terminal of the battery 99. The anode of the lower (minus) diode 111 is connected to the minus terminal of the battery 99.

次に、発電動作について説明する。上述したように、プーリ1とエンジン側プーリとはベルトで連結されており、エンジンの回転と共にロータ112が回転する。ロータ112に設けられた界磁コイル12に電流が流れることで、ロータ爪磁極112cは磁化される。そのため、ロータ112が回転すると回転磁界が形成され、固定子巻線5に三相の誘導起電力が発生する。その電圧は上述した整流回路11で全波整流され、直流電圧が発生する。この直流電圧のプラス側はターミナル6と接続されており、さらにバッテリー99と接続されている。詳細は省略するが、整流後の直流電圧がバッテリーを充電するのに適した電圧となるように、界磁電流は制御されている。   Next, the power generation operation will be described. As described above, the pulley 1 and the engine-side pulley are connected by the belt, and the rotor 112 rotates as the engine rotates. When current flows through the field coil 12 provided in the rotor 112, the rotor claw magnetic pole 112c is magnetized. Therefore, when the rotor 112 rotates, a rotating magnetic field is formed, and a three-phase induced electromotive force is generated in the stator winding 5. The voltage is full-wave rectified by the rectifier circuit 11 described above to generate a DC voltage. The positive side of the DC voltage is connected to the terminal 6 and further connected to the battery 99. Although details are omitted, the field current is controlled so that the rectified DC voltage becomes a voltage suitable for charging the battery.

図3を用いてロータ112の構造を説明する。シャフト18の回転軸方向の略中央部には、磁性材料にて成形されたフロント側ロータコア112Fおよびリヤ側ロータコア112Rが、シャフト18と一体に回転するよう別々にセレーション結合されている。フロント側ロータコア112Fおよびリヤ側ロータコア112Rは、軸部112aが向かい合って当接するようにシャフト18に取り付けられ、各ロータコア112F,112Rの外側端をシャフト18に形成した環状溝内に塑性流動させることで、軸方向の移動が規制されている。   The structure of the rotor 112 will be described with reference to FIG. A front-side rotor core 112F and a rear-side rotor core 112R formed of a magnetic material are serrated and connected separately at a substantially central portion in the rotation axis direction of the shaft 18 so as to rotate integrally with the shaft 18. The front-side rotor core 112F and the rear-side rotor core 112R are attached to the shaft 18 so that the shaft portions 112a face each other and come into contact with each other. The movement in the axial direction is restricted.

ロータ112の回転軸方向における両端面には、前述したように外周側に複数の羽根を有する板状のファン7F,7Rが取り付けられており、ロータ112と一体的に回転する。これらのファン7F,7Rは、回転による遠心力によって、内周側から外周側に空気を流通させる。なお、フロントブラケット14側のフロントファン7Fは、リアブラケット15側のリアファン7Rよりも羽根が小さく、流通させる空気の流量もフロントファン7Fは、リアファン7Rよりも少ない。   As described above, the plate-like fans 7F and 7R having a plurality of blades on the outer peripheral side are attached to both end faces in the rotation axis direction of the rotor 112, and rotate integrally with the rotor 112. These fans 7F and 7R circulate air from the inner peripheral side to the outer peripheral side by centrifugal force due to rotation. It should be noted that the front fan 7F on the front bracket 14 side has smaller blades than the rear fan 7R on the rear bracket 15 side, and the flow rate of air to be circulated is smaller than that of the rear fan 7R.

フロント側ロータコア112F,リヤ側ロータコア112Rは、いずれも、内周側に位置する軸部112aと、軸部112aから外径方向に伸びるディスク部112bと,ディスク部112bから軸方向に伸びる複数のロータ爪磁極112cとを有する。上述したように、フロント側ロータコア112Fとリヤ側ロータコア112Rとは、各々の軸部112aの軸方向端部同士が当接するようにシャフト18に取り付けられることで、ランデル型鉄心を構成している。   Each of the front rotor core 112F and the rear rotor core 112R includes a shaft portion 112a located on the inner peripheral side, a disk portion 112b extending from the shaft portion 112a in the outer diameter direction, and a plurality of rotors extending from the disk portion 112b in the axial direction. Claw magnetic pole 112c. As described above, the front rotor core 112F and the rear rotor core 112R are attached to the shaft 18 so that the axial ends of the respective shaft portions 112a are in contact with each other, thereby constituting a Landel type iron core.

軸部112aの外周とロータ爪磁極112cの内周との間には、コイルボビン17に巻装された界磁コイル12が配置される。界磁コイル12は、コイルボビン17の胴部に回転軸回りに巻装されている。ロータコア112F,112Rと界磁コイル12との間に介在するコイルボビン17によって、界磁コイル12の絶縁が保たれている。この界磁コイル12を構成するコイル導体の両端は、シャフト18に沿って延出し、前述のスリップリング9に夫々接続されている。よって、ブラシ8からスリップリング9を介して供給される直流電流は界磁コイル12を流れ、それに伴いロータ112が磁化され、界磁コイル12の周囲を周回する磁路がロータ112に形成される。   A field coil 12 wound around the coil bobbin 17 is disposed between the outer periphery of the shaft portion 112a and the inner periphery of the rotor claw magnetic pole 112c. The field coil 12 is wound around the rotating shaft around the body of the coil bobbin 17. Insulation of the field coil 12 is maintained by a coil bobbin 17 interposed between the rotor cores 112F and 112R and the field coil 12. Both ends of the coil conductor constituting the field coil 12 extend along the shaft 18 and are connected to the slip ring 9 described above. Therefore, the direct current supplied from the brush 8 through the slip ring 9 flows through the field coil 12, and the rotor 112 is magnetized accordingly, and a magnetic path that circulates around the field coil 12 is formed in the rotor 112. .

なお、界磁コイル12に供給される電流は、車両のバッテリー電圧より発電電圧が高くなったときに発電を開始するように、バッテリー99の状態に応じて制御される。この発電電圧を調整するための電圧制御回路としてのICレギュレータ(図示せず)は、図1に示したリアカバー10の内部に配置された整流回路11に内蔵され、ターミナル6の端子電圧が常に一定電圧となるように制御している。   The current supplied to the field coil 12 is controlled in accordance with the state of the battery 99 so that power generation is started when the power generation voltage becomes higher than the vehicle battery voltage. An IC regulator (not shown) as a voltage control circuit for adjusting the generated voltage is built in the rectifier circuit 11 disposed inside the rear cover 10 shown in FIG. 1, and the terminal voltage of the terminal 6 is always constant. It is controlled to be a voltage.

次に、図4を用いて、コイルボビン17について説明する。コイルボビン17は、界磁コイル12が巻回される円筒状の胴部171と、胴部171の円筒両端に設けられたフランジ部172とにより構成されている。コイルボビン17は、胴部171の内周にロータコア112F,112Rの軸部112aが嵌入されるように、ロータコア112F,112Rに装着される。その結果、コイルボビン17の胴部171は軸部112aの周囲に接し、フランジ部172はロータコア112のディスク部112bに接している。   Next, the coil bobbin 17 will be described with reference to FIG. The coil bobbin 17 includes a cylindrical body 171 around which the field coil 12 is wound, and flanges 172 provided at both ends of the cylinder of the body 171. The coil bobbin 17 is attached to the rotor cores 112F and 112R so that the shaft portions 112a of the rotor cores 112F and 112R are fitted into the inner periphery of the body portion 171. As a result, the body portion 171 of the coil bobbin 17 is in contact with the periphery of the shaft portion 112 a, and the flange portion 172 is in contact with the disk portion 112 b of the rotor core 112.

コイルボビン17が非導電性材料で構成されている場合には,コイルボビン17の胴部171には、界磁コイル12が直接巻装される。また、コイルボビン17が導電性材料で構成されている場合には、コイルボビン17の表面に絶縁処理をした後に界磁コイル12が巻回される。   When the coil bobbin 17 is made of a non-conductive material, the field coil 12 is directly wound around the body 171 of the coil bobbin 17. When the coil bobbin 17 is made of a conductive material, the field coil 12 is wound after the surface of the coil bobbin 17 is insulated.

図5は、界磁コイル12で発生するジュール損による熱の放熱経路を説明する図である。界磁コイル12で発生するジュール損による熱は、図5の矢印で示すように、界磁コイル12からコイルボビン17を通ってロータコア112F,112Rのディスク部112bに伝達され、フロントブラケット14側のフロントファン7Fと、リアブラケット15側のリアファン7Rから放熱される。   FIG. 5 is a view for explaining a heat radiation path due to Joule loss generated in the field coil 12. As shown by the arrow in FIG. 5, heat due to Joule loss generated in the field coil 12 is transmitted from the field coil 12 through the coil bobbin 17 to the disk portion 112b of the rotor cores 112F and 112R, and the front bracket 14 side front side. Heat is radiated from the fan 7F and the rear fan 7R on the rear bracket 15 side.

ここで,放熱経路の熱伝導率について着目する。界磁コイル12は,導体が複数回に整列に巻かれて構成されているが、ここでは理想化して一体のものとして考える。その場合、界磁コイル12の熱伝導率は1.9W/m・K程度となる。また、ロータ112を構成するロータコア112F,112R(鉄心)の熱伝導率は83W/m・K程度である。界磁コイル12とロータコア112F,112Rの材料は,電磁気的特性に基づいて選ぶべきものであるので、界磁コイル12とロータコア112F,112Rの熱伝導率の改善は困難である。   Here, we focus on the thermal conductivity of the heat dissipation path. The field coil 12 is configured by winding a conductor in a plurality of alignments, but here it is idealized and considered as an integral one. In that case, the thermal conductivity of the field coil 12 is about 1.9 W / m · K. Further, the rotor cores 112F and 112R (iron cores) constituting the rotor 112 have a thermal conductivity of about 83 W / m · K. Since the materials for the field coil 12 and the rotor cores 112F and 112R should be selected based on electromagnetic characteristics, it is difficult to improve the thermal conductivity of the field coil 12 and the rotor cores 112F and 112R.

従来は、図5に示した放熱経路を構成する材料の熱伝導率の大小関係が、ロータコア112F,112R>界磁コイル12>コイルボビン17となっており、界磁コイル12の放熱の改善を図る上で、コイルボビン17の熱伝導率の低さが妨げとなっていた。そこで、本実施の形態では、コイルボビン17の熱伝導率を向上させることにより、界磁コイル12の放熱の改善を図るようにした。上述したように、一体と理想化して求めた界磁コイル12の熱伝導率は1.9W/m・K程度であるので、コイルボビン17の熱伝導率を2.0W/m・K以上と設定すれば、「コイルボビン17>界磁コイル12」が満たされ、界磁コイル12の放熱性能の向上が図れる。   Conventionally, the magnitude relationship of the thermal conductivity of the material constituting the heat dissipation path shown in FIG. 5 is the rotor cores 112F and 112R> the field coil 12> the coil bobbin 17, and the heat dissipation of the field coil 12 is improved. Above, the low thermal conductivity of the coil bobbin 17 has been an obstacle. Therefore, in this embodiment, the heat conductivity of the coil bobbin 17 is improved to improve the heat dissipation of the field coil 12. As described above, the thermal conductivity of the field coil 12 obtained by making it ideal as an integral body is about 1.9 W / m · K, so the thermal conductivity of the coil bobbin 17 is set to 2.0 W / m · K or more. Then, “coil bobbin 17> field coil 12” is satisfied, and the heat dissipation performance of the field coil 12 can be improved.

図6はコイルボビン17の熱伝導率と界磁コイル12の温度上昇との関係を示したものである。車両用交流発電機は、一般的に外径寸法によって2種類に分けられ、φ128タイプとφ139タイプとがある。図6の計算データはφ139タイプに関して示したものであるが、φ128タイプについても同様の関係を有している。図6に示すように、熱伝導率が0.5W/m・K程度までにおいては、熱伝導率が大きくなるにつれて温度上昇は急激に小さくなり、熱伝導率が界磁コイル12の熱伝導率=1.9W/m・Kよりも大きくなる2.0W/m・K以上では温度上昇は殆ど同程度となる。   FIG. 6 shows the relationship between the thermal conductivity of the coil bobbin 17 and the temperature rise of the field coil 12. The vehicle alternator is generally divided into two types according to the outer diameter, and there are a φ128 type and a φ139 type. The calculation data of FIG. 6 is shown for the φ139 type, but the φ128 type has the same relationship. As shown in FIG. 6, when the thermal conductivity is up to about 0.5 W / m · K, the temperature rise rapidly decreases as the thermal conductivity increases, and the thermal conductivity becomes the thermal conductivity of the field coil 12. At 2.0 W / m · K or more, which is larger than 1.9 W / m · K, the temperature rise is almost the same.

従来のコイルボビンの熱伝導率は符号Fで示すような範囲となっており、界磁コイルの温度上昇は65〜95℃程度である。一方、コイルボビン17の熱伝導率が2.0W/m・K以上の場合には温度上昇は60℃よりも低くなり、この条件であれば界磁コイルの12の温度上昇を十分に抑制できることが示されている。   The thermal conductivity of the conventional coil bobbin is in the range indicated by the symbol F, and the temperature rise of the field coil is about 65 to 95 ° C. On the other hand, when the thermal conductivity of the coil bobbin 17 is 2.0 W / m · K or more, the temperature rise is lower than 60 ° C., and under this condition, the temperature rise of the field coil 12 can be sufficiently suppressed. It is shown.

コイルボビン17の熱伝導率を2.0W/m・K以上に構成するために、本実施形態では、高熱伝導性樹脂をガラス繊維シートに含浸させ、キュアしたものでコイルボビン17を構成するようにした。高熱伝導樹脂は、エポキシ系樹脂に金属性粒子を混合することで構成され、例えば、金属フィラー入りエポキシ樹脂などである。このように構成することで、コイルボビン17の熱伝導率を5.0W/m・K程度にすることが可能である。また、エポキシ樹脂に添加する金属フィラーの量を増やすことで、熱伝導率のさらなる向上が期待できるが,成型加工性が劣ることになる。そのため,熱伝導率が15.0W/m・K以下の樹脂を用いなければ,コイルボビン17の構成が困難となる。   In order to configure the coil bobbin 17 to have a thermal conductivity of 2.0 W / m · K or more, in this embodiment, the glass bobbin 17 is configured by impregnating a glass fiber sheet with a high thermal conductivity resin and curing it. . The high thermal conductive resin is configured by mixing metallic particles in an epoxy resin, and is, for example, an epoxy resin containing a metal filler. With this configuration, the thermal conductivity of the coil bobbin 17 can be about 5.0 W / m · K. Further, increasing the amount of the metal filler added to the epoxy resin can be expected to further improve the thermal conductivity, but the molding processability is inferior. Therefore, the configuration of the coil bobbin 17 becomes difficult unless a resin having a thermal conductivity of 15.0 W / m · K or less is used.

すなわち、エポキシ系樹脂に金属性粒子を混合して成る高熱伝導樹脂を用いてコイルボビン17を製作する場合、熱伝導率が2.0W/m・K以上かつ15.0W/m・K以下となるように金属製フィラーの量を設定する必要がある。そうすることで、コイルボビン17の良好な成型加工性を保持しつつ、界磁コイル12の温度上昇を従来よりも大きく低減することができる。   That is, when the coil bobbin 17 is manufactured using a high thermal conductive resin obtained by mixing metallic particles with an epoxy resin, the thermal conductivity is 2.0 W / m · K or more and 15.0 W / m · K or less. Thus, it is necessary to set the amount of the metallic filler. By doing so, the temperature rise of the field coil 12 can be greatly reduced as compared with the prior art while maintaining good moldability of the coil bobbin 17.

このように構成することにより、図5に示した放熱経路を構成する材料の熱伝導率の大小関係が、ロータコア112F,112R>コイルボビン17>界磁コイル12となり、従来、放熱の妨げとなっていたコイルボビン17の熱伝導率の低さが解消される。よって、界磁コイル12で発生したジュール損は、コイルボビン17とロータコア112F,112Rを介して効果的にフロントファン7Fおよびリアファン7Rに伝達され、ファン7F,7Rから放熱される。その結果、温度上昇による界磁コイル12の抵抗上昇を低く抑えることができるので、界磁コイル12を流れる電流が増加し、ロータの起磁力が増大することによる発電機出力の向上を図ることができる。例えば、コイルボビン17の熱伝導率を5.0W/m・Kとした場合、従来材のコイルボビンを用いた場合と比較して、電流値で約10Aの出力向上を図ることができる。   With this configuration, the magnitude relationship of the thermal conductivity of the material constituting the heat dissipation path shown in FIG. 5 is the rotor cores 112F, 112R> coil bobbin 17> field coil 12, which has conventionally hindered heat dissipation. Further, the low thermal conductivity of the coil bobbin 17 is eliminated. Therefore, the Joule loss generated in the field coil 12 is effectively transmitted to the front fan 7F and the rear fan 7R via the coil bobbin 17 and the rotor cores 112F and 112R, and is radiated from the fans 7F and 7R. As a result, an increase in resistance of the field coil 12 due to a temperature rise can be suppressed to a low level, so that the current flowing through the field coil 12 is increased and the magnetomotive force of the rotor is increased, thereby improving the generator output. it can. For example, when the thermal conductivity of the coil bobbin 17 is 5.0 W / m · K, the output can be improved by about 10 A in terms of current value compared to the case where a coil bobbin made of a conventional material is used.

また、熱の通りやすさを表す指標として,熱抵抗がある。従来のロータ構成では,コイルボビン17の熱抵抗が0.35K/W、ロータコア112F,112Rの熱抵抗が0.04K/Wと、コイルボビン17の熱抵抗の大きさが放熱の妨げとなっていた。これに対して、本発明によれば、コイルボビン17の熱抵抗を0.015K/W程度に抑制することができ、界磁コイル12の温度上昇を十分に低減することが可能である。   Moreover, there is a thermal resistance as an index representing the ease of passing heat. In the conventional rotor configuration, the thermal resistance of the coil bobbin 17 is 0.35 K / W, the thermal resistance of the rotor cores 112F and 112R is 0.04 K / W, and the magnitude of the thermal resistance of the coil bobbin 17 hinders heat dissipation. On the other hand, according to the present invention, the thermal resistance of the coil bobbin 17 can be suppressed to about 0.015 K / W, and the temperature rise of the field coil 12 can be sufficiently reduced.

なお、上述した実施形態では、コイルボビン17を形成するための高熱伝導材料として高熱伝導性樹脂を用いたが、金属を用いることもできる。例えば、アルミニウムなどを用いて、ダイカストによりコイルボビン17を製造する。この場合、電気的絶縁性のために、金属表面に薄膜状に絶縁コーティングの処理をする必要がある。このように形成した場合、金属部分は熱抵抗が非常に小さいので、コイルボビン17の熱抵抗は、絶縁コーティング部分の熱抵抗によって決定される。   In the above-described embodiment, the high thermal conductive resin is used as the high thermal conductive material for forming the coil bobbin 17, but a metal can also be used. For example, the coil bobbin 17 is manufactured by die casting using aluminum or the like. In this case, it is necessary to treat the metal surface with an insulating coating in order to achieve electrical insulation. When formed in this way, the metal part has a very low thermal resistance, so the thermal resistance of the coil bobbin 17 is determined by the thermal resistance of the insulating coating part.

絶縁性を保つために絶縁コーティングの厚さを50μm、絶縁コーティングの熱伝導率を0.2W/m・Kとし、コイルボビン17の厚みを1mmとすれば、コイルボビン17の金属部と絶縁コーティング部とをあわせた等価的な熱伝導率は約4W/m・Kとなる。すなわち、先に述べたように熱伝導率が2W/m・K以上であれば,界磁コイル12の温度上昇が提言されて車両用交流発電機の出力が増大することが可能となることから、コイルボビン17を金属に絶縁コーティングしたものを用いることで車両用交流発電機の出力を増大させることが可能となる。   In order to maintain insulation, if the thickness of the insulating coating is 50 μm, the thermal conductivity of the insulating coating is 0.2 W / m · K, and the thickness of the coil bobbin 17 is 1 mm, the metal part of the coil bobbin 17 and the insulating coating part The equivalent thermal conductivity is about 4 W / m · K. That is, as described above, if the thermal conductivity is 2 W / m · K or more, the temperature rise of the field coil 12 is suggested and the output of the vehicle alternator can be increased. The output of the vehicle alternator can be increased by using a coil bobbin 17 having a metal coated with an insulating coating.

−第2の実施の形態−
図7は本発明の第2の実施の形態を示す図であり、ロータ112の断面を示す図である。図7では、シャフト18の中心軸に対して上側の部分のみを示した。なおーロータ112以外の構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。本実施の形態では、磁性材料にて成形されたフロント側ロータコア112Fおよびリヤ側ロータコア112Rの形状が、第1の実施の形態に記載したロータコア112F,112Rと異なる。具体的には、フロント側ロータコア112Fおよびリヤ側ロータコア112Rのディスク部112bは,外径方向に向かって徐々に軸方向の厚みが厚くなるよう構成されている。
-Second Embodiment-
FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the present invention, and is a view showing a cross section of the rotor 112. In FIG. 7, only the upper part with respect to the central axis of the shaft 18 is shown. The configuration other than the rotor 112 is the same as that of the first embodiment described above. In the present embodiment, the shapes of the front-side rotor core 112F and the rear-side rotor core 112R formed of a magnetic material are different from the rotor cores 112F and 112R described in the first embodiment. Specifically, the disk portions 112b of the front rotor core 112F and the rear rotor core 112R are configured such that the axial thickness gradually increases in the outer diameter direction.

すなわち、ディスク部112bの軸部112aと接する部分の厚さをt1、ディスク部112bのロータ爪磁極112cと接する部分の厚さをt2とすると、t1<t2のように設定されている。そのため、コイルボビン17のフランジ部172が密着しているディスク部112bの面は、シャフト18の軸に対して垂直ではなく斜めになっている。そのため、コイルボビン17の胴部171とフランジ部172とで囲まれた界磁コイル12の巻回空間は、その断面形状が台形状となっており、外径方向に対して狭まるような形状となっている。   That is, when the thickness of the portion of the disk portion 112b that contacts the shaft portion 112a is t1, and the thickness of the portion of the disk portion 112b that contacts the rotor claw magnetic pole 112c is t2, t1 <t2. Therefore, the surface of the disk portion 112 b to which the flange portion 172 of the coil bobbin 17 is in close contact is not perpendicular to the axis of the shaft 18 but is inclined. Therefore, the winding space of the field coil 12 surrounded by the body portion 171 and the flange portion 172 of the coil bobbin 17 has a trapezoidal cross-sectional shape, and becomes a shape that narrows with respect to the outer diameter direction. ing.

一方、図3に示すロータコア112F,112Rでは、フランジ部172と密着する面がシャフト18の軸に対して垂直となっている。ところで、コイルボビン17は、熱膨張や遠心力の作用により、全体が外径方向に膨らむように変形しようとする。しかし、図3に示す構造の場合、フランジ部172と密着する面がシャフト18の軸に対して垂直となっているので、ロータコア112F,112Rからコイルボビン17に対して、コイルボビン17の変形を防止するような作用を及ぼし難い。その結果、コイルボビン17の外径方向への膨張を抑えることができず、コイルボビン17の胴部171とロータコア軸部112aとの密着性が低下し、界磁コイル12からの放熱性が低下する恐れがある。   On the other hand, in the rotor cores 112 </ b> F and 112 </ b> R shown in FIG. 3, the surface in close contact with the flange portion 172 is perpendicular to the axis of the shaft 18. By the way, the coil bobbin 17 tends to be deformed so that the whole expands in the outer diameter direction by the action of thermal expansion and centrifugal force. However, in the case of the structure shown in FIG. 3, the surface in close contact with the flange portion 172 is perpendicular to the axis of the shaft 18, so that the deformation of the coil bobbin 17 is prevented from the rotor cores 112 </ b> F and 112 </ b> R to the coil bobbin 17. It is difficult to act like this. As a result, the expansion of the coil bobbin 17 in the outer diameter direction cannot be suppressed, the adhesion between the body 171 of the coil bobbin 17 and the rotor core shaft 112a is lowered, and the heat dissipation from the field coil 12 may be reduced. There is.

しかしながら、第2の実施の形態では、図7に示すような構成とすることで、コイルボビン17が熱により膨張したり、コイルボビン17に遠心力が作用したりした場合でも、ロータコア112F,112Rとコイルボビン17との密着性を維持することが可能となる。すなわち、コイルボビン17は熱膨張や遠心力の作用により、全体が外径方向に膨らむように変形しようとしても、フランジ部172が密着しているディスク部112bの面が、図7に示すように斜めになっているため、その斜面によってコイルボビン17の膨張が抑えられ、コイルボビン17とロータコア112F,112Rとの密着性が損なわれない。その結果、コイルボビン17の熱膨張による密着の低下に起因する、界磁コイル12からロータコア112F,112Rへの放熱性の低下を防止することができる。   However, in the second embodiment, by adopting the configuration as shown in FIG. 7, even when the coil bobbin 17 expands due to heat or a centrifugal force acts on the coil bobbin 17, the rotor cores 112 </ b> F and 112 </ b> R and the coil bobbin It becomes possible to maintain the adhesiveness with 17. That is, even if the coil bobbin 17 is deformed so as to expand in the outer diameter direction due to the action of thermal expansion or centrifugal force, the surface of the disk portion 112b to which the flange portion 172 is in contact is slanted as shown in FIG. Therefore, expansion of the coil bobbin 17 is suppressed by the inclined surface, and adhesion between the coil bobbin 17 and the rotor cores 112F and 112R is not impaired. As a result, it is possible to prevent a decrease in heat dissipation from the field coil 12 to the rotor cores 112F and 112R due to a decrease in adhesion due to thermal expansion of the coil bobbin 17.

−第3の実施の形態−
次に、図8,図9を用いて、本発明による第3の実施の形態について説明する。図8は、界磁コイル12に電流が流れた場合の、磁束の流れを説明する図である。界磁コイル12に対して図8に示す方向に直流電流が流れると、主な磁束は、図8の太い実線で示すように、ロータコア112F,112Rの軸部112aからディスク部112bおよびロータ爪磁極112cを介し、固定子4へ流入する。それぞれの経路における断面積は、磁気飽和を緩和するために、十分な大きさを確保する必要がある。
-Third embodiment-
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram illustrating the flow of magnetic flux when a current flows through the field coil 12. When a direct current flows in the direction shown in FIG. 8 with respect to the field coil 12, the main magnetic flux is changed from the shaft part 112a of the rotor cores 112F and 112R to the disk part 112b and the rotor claw magnetic pole as shown by the thick solid lines in FIG. It flows into the stator 4 through 112c. The cross-sectional area in each path needs to be large enough to alleviate magnetic saturation.

すなわち、図9における寸法B,CおよびEを大きくすることが望まれる。図9において,寸法Aはロータコア112F,112Rの外半径,寸法Bは軸部112aの外半径、寸法Cはディスク部112bの厚さ、寸法Dはロータコア112F,112Rの軸長、寸法Eはロータ爪磁極112cの根元部分の径方向厚さを表す。なお、シャフト18も、磁路の一部を構成するものとして考える。   That is, it is desired to increase the dimensions B, C, and E in FIG. In FIG. 9, the dimension A is the outer radius of the rotor cores 112F and 112R, the dimension B is the outer radius of the shaft part 112a, the dimension C is the thickness of the disk part 112b, the dimension D is the axial length of the rotor cores 112F and 112R, and the dimension E is the rotor. This represents the radial thickness of the root portion of the claw magnetic pole 112c. The shaft 18 is also considered to constitute a part of the magnetic path.

ところで、車両用交流発電機は、車両への搭載性により外径および軸長の制約を受け、寸法AおよびDを変更することはできない。そのため、十分な断面積を確保するために寸法B,C,Eを大きくすることは、界磁コイル12を巻装する面積が減少することを意味する。   By the way, the alternating current generator for vehicles receives restrictions of an outer diameter and an axial length by the mounting property to a vehicle, and cannot change the dimension A and D. FIG. Therefore, increasing the dimensions B, C, and E to ensure a sufficient cross-sectional area means that the area around which the field coil 12 is wound is reduced.

界磁コイル12を巻装する面積が減少すると、ターン数を維持して従来と同等の起磁力を得るためには、界磁コイル12のコイル導体に、線径の細い導体を選択する必要がある。その場合、界磁コイル12の巻線抵抗が増大し、界磁コイル12で発生するジュール損が増大する。その結果、界磁コイル12の温度上昇により十分な起磁力を得ることができず、出力の向上が期待できないことになる。   When the area where the field coil 12 is wound is reduced, it is necessary to select a conductor with a small wire diameter as the coil conductor of the field coil 12 in order to obtain the same magnetomotive force as the conventional one while maintaining the number of turns. is there. In that case, the winding resistance of the field coil 12 increases, and the Joule loss generated in the field coil 12 increases. As a result, a sufficient magnetomotive force cannot be obtained due to the temperature rise of the field coil 12, and an improvement in output cannot be expected.

そこで、第1の実施の形態で説明した熱伝導率の高いコイルボビン17を用いれば、界磁コイル12の温度上昇を抑制することができるので、図9における寸法B,C,Eを十分に大きくして、ロータコア112F,112Rの磁気飽和を十分に緩和させることが可能となる。すなわち、ロータコア112F,112Rの磁気飽和の緩和と、界磁コイル12の温度上昇の抑制とを両立させることが可能となり、従来に対して出力を向上させることができる。   Therefore, if the coil bobbin 17 having a high thermal conductivity described in the first embodiment is used, the temperature rise of the field coil 12 can be suppressed. Therefore, the dimensions B, C, and E in FIG. 9 are sufficiently large. Thus, the magnetic saturation of the rotor cores 112F and 112R can be sufficiently relaxed. That is, the relaxation of the magnetic saturation of the rotor cores 112F and 112R and the suppression of the temperature rise of the field coil 12 can both be achieved, and the output can be improved as compared with the prior art.

図10は、磁束経路の断面積に関係する寸法B,C,Eと、コイル巻装領域の断面積を表すSとの関係を示したものである。図10において、横軸の2C/Dは、ロータ軸方向寸法Dに対する、フロント側とリヤ側とを合わせたディスク部112bの厚さ2Cの割合を表している。一方、縦軸の(B+E)/Aは、ロータ112の外半径Aに対する、軸部112aの半径Bとロータ爪磁極112cの径方向厚さEとを合計したものの割合を示している。   FIG. 10 shows the relationship between dimensions B, C, and E related to the cross-sectional area of the magnetic flux path and S representing the cross-sectional area of the coil winding region. In FIG. 10, 2C / D on the horizontal axis represents the ratio of the thickness 2C of the disk portion 112b that combines the front side and the rear side to the rotor axial direction dimension D. On the other hand, (B + E) / A on the vertical axis represents the ratio of the sum of the radius B of the shaft portion 112 a and the radial thickness E of the rotor claw magnetic pole 112 c to the outer radius A of the rotor 112.

界磁コイル収容スペースの断面積Sの値は寸法C,B,Eに依存しており、図10に示した複数の曲線(S=0.9、S=0.6,・・・、S=0.3で表される曲線)断面積Sが等しいところを結んだ等高線を示している。断面積Sは、横軸の右側へ行くほど小さくなり、また、縦軸の上側に行くほど小さくなる。なお、ここでは、Sはある値で規格化されている。   The value of the cross-sectional area S of the field coil housing space depends on the dimensions C, B, and E, and a plurality of curves (S = 0.9, S = 0.6,..., S shown in FIG. = Curve represented by 0.3) Contour lines connecting the same cross-sectional areas S are shown. The cross-sectional area S decreases as it goes to the right side of the horizontal axis, and decreases as it goes to the upper side of the vertical axis. Here, S is normalized by a certain value.

まず、ロータコア112F,112Rの磁気飽和を緩和するという観点で考えると、寸法B,C,Eに関して、(B+E)/A>0.8かつ,2C/D>0.55を満足するように設定する必要がある。しかしながら、従来のロータ構成では、このような寸法B,C,Eに設定した場合、そのときの断面積Sは図10から0.5〜0.6となり、この断面積Sに応じて界磁コイル12の線径を設定すると巻線抵抗が大きくなりすぎて、界磁コイル12の温度上昇により十分な起磁力を得ることができない。そのため、従来は、(B+E)/A≒0.8,2C/D≒0.52程度に設定されているが、この場合には、磁気飽和が問題となり出力の向上が期待できなかった。   First, from the viewpoint of relaxing the magnetic saturation of the rotor cores 112F and 112R, the dimensions B, C, and E are set so as to satisfy (B + E) / A> 0.8 and 2C / D> 0.55. There is a need to. However, in the conventional rotor configuration, when such dimensions B, C and E are set, the cross-sectional area S at that time is 0.5 to 0.6 from FIG. When the wire diameter of the coil 12 is set, the winding resistance becomes too large, and a sufficient magnetomotive force cannot be obtained due to the temperature rise of the field coil 12. For this reason, conventionally, (B + E) /A≈0.8 and 2C / D≈0.52 are set. However, in this case, magnetic saturation becomes a problem, and an improvement in output cannot be expected.

ここで、第1の実施の形態で説明した高熱伝導率のコイルボビン17を適用すると、界磁コイル12の温度上昇が抑えられるので、コイル導体に従来よりも細い導体を使用しても、使用時における巻線抵抗を従来と同等に抑えることができる。すなわち、従来よりも断面積Sを小さくすることができる。そのため、磁気飽和が十分緩和されるように、(B+E)/A>0.8、かつ、2C/D>0.55のように構成して、界磁コイル12の温度上昇は抑えられ、従来のように温度上昇による出力低下を招くことがない。   Here, when the coil bobbin 17 having high thermal conductivity described in the first embodiment is applied, the temperature rise of the field coil 12 can be suppressed. The winding resistance at can be suppressed to the same level as in the past. That is, the cross-sectional area S can be made smaller than before. Therefore, (B + E) / A> 0.8 and 2C / D> 0.55 are configured so that the magnetic saturation is sufficiently relaxed, and the temperature rise of the field coil 12 can be suppressed. Thus, the output is not reduced due to the temperature rise.

また、寸法B,C,Eを設定する場合には、界磁コイル12が巻装できるだけのスペースを確保する必要があり、少なくともS=0.3程度は必要となる。ここで、第1実施の形態に記載したコイルボビン17を採用すると、断面積SをS=0.3程度まで小さくすることが可能となる。すなわち、界磁コイル12の線径を小さくしても温度上昇を抑えることができるため、S=0.3程度あれば界磁コイルを巻装するスペースが確保される。よって、図10から分かるように、0.8<(B+E)/A<0.84、かつ、0.55<2C/D<0.70の範囲(図10の破線で囲まれた領域)で選択すれば、磁気飽和と界磁コイルを巻装するスペースの確保の両立が可能である。   When the dimensions B, C, and E are set, it is necessary to secure a space enough for the field coil 12 to be wound, and at least about S = 0.3 is required. Here, when the coil bobbin 17 described in the first embodiment is employed, the cross-sectional area S can be reduced to about S = 0.3. That is, since the temperature rise can be suppressed even if the wire diameter of the field coil 12 is reduced, a space for winding the field coil is secured if S = 0.3. Therefore, as can be seen from FIG. 10, in a range of 0.8 <(B + E) / A <0.84 and 0.55 <2C / D <0.70 (region surrounded by a broken line in FIG. 10). If selected, it is possible to achieve both magnetic saturation and a space for winding the field coil.

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。   Each of the embodiments described above may be used alone or in combination. This is because the effects of the respective embodiments can be achieved independently or synergistically. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

4:固定子、5:固定子巻線、12:界磁コイル、17:コイルボビン、18:シャフト、21:固定子コア、100:車両用交流発電機、112:ロータ、112a:軸部、112b:ディスク部、112c:ロータ爪磁極、112F:フロント側ロータコア、112R:リヤ側ロータコア、171:胴部、172:フランジ部   4: Stator, 5: Stator winding, 12: Field coil, 17: Coil bobbin, 18: Shaft, 21: Stator core, 100: AC generator for vehicle, 112: Rotor, 112a: Shaft, 112b : Disk part, 112c: rotor claw magnetic pole, 112F: front rotor core, 112R: rear rotor core, 171: trunk part, 172: flange part

Claims (6)

軸部、該軸部の軸方向両端から外径方向に伸びる一対のディスク部、および、該ディスク部から軸方向に伸びるように複数形成された爪磁極部を有するランデル型のロータコアと、
前記軸部に外挿される胴部、および該胴部の両端から前記ディスク部に沿って外径方向に伸びる一対のフランジ部を有するコイルボビンと、
前記コイルボビンの前記胴部に巻回された界磁コイルと、
前記ロータコアの前記爪磁極部の外周を囲むように対向配置され、電機子コイルが巻き回された鉄心を有するステータと、を備える車両用交流発電機において、
前記コイルボビンの熱伝導率が前記界磁コイルの熱伝導率よりも大きくなるように、前記コイルボビンの熱伝導率を設定したことを特徴とする車両用交流発電機。
A Landel-type rotor core having a shaft portion, a pair of disk portions extending in the outer diameter direction from both axial ends of the shaft portion, and a plurality of claw magnetic pole portions formed so as to extend from the disk portion in the axial direction;
A coil bobbin having a body part extrapolated to the shaft part, and a pair of flange parts extending in the outer diameter direction from both ends of the body part along the disk part;
A field coil wound around the body of the coil bobbin;
An automotive alternator comprising: a stator having an iron core that is disposed so as to surround the outer periphery of the claw magnetic pole portion of the rotor core and around which an armature coil is wound,
An AC generator for a vehicle, wherein the thermal conductivity of the coil bobbin is set so that the thermal conductivity of the coil bobbin is larger than the thermal conductivity of the field coil.
請求項1の記載の車両用交流発電機において、
前記コイルボビンの熱伝導率が2.0W/m・K以上かつ15.0W/m・K以下となるように、前記コイルボビンを、金属フィラーを含む樹脂材で形成したことを特徴とする車両用交流発電機。
In the vehicle alternator according to claim 1,
The vehicle bobbin characterized in that the coil bobbin is formed of a resin material containing a metal filler so that the thermal conductivity of the coil bobbin is 2.0 W / m · K or more and 15.0 W / m · K or less. Generator.
請求項1の記載の車両用交流発電機において、
前記コイルボビンの熱伝導率が2.0W/m・K以上となるように、前記コイルボビンを、表面に絶縁処理が施された金属で形成したことを特徴とする車両用交流発電機。
In the vehicle alternator according to claim 1,
An AC generator for a vehicle, wherein the coil bobbin is formed of a metal whose surface is subjected to insulation treatment so that the coil bobbin has a thermal conductivity of 2.0 W / m · K or more.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用交流発電機において、
前記ロータコアの外半径A、前記ロータコアの前記軸部の外半径Bおよび前記ディスク部から軸方向に伸びる前記爪磁極部の根元部径方向厚さEが、(B+E)/A>0.80を満足し、かつ、前記ロータコアの前記ディスク部の軸方向厚さCと前記ロータコアの軸長Dとの比率2C/Dが2C/D>0.55を満足することを特徴とする車両用交流発電機。
In the vehicle alternator according to any one of claims 1 to 3,
The outer radius A of the rotor core, the outer radius B of the shaft portion of the rotor core, and the radial thickness E of the root portion of the claw magnetic pole portion extending in the axial direction from the disk portion satisfy (B + E) / A> 0.80. AC power generation for vehicles, wherein the ratio 2C / D between the axial thickness C of the disk portion of the rotor core and the axial length D of the rotor core satisfies 2C / D> 0.55 Machine.
請求項4の記載の車両用交流発電機において、
(B+E)/Aの値を0.8<(B+E)/A<0.84とし、2C/Dの値を0.55<2C/D<0.70としたことを特徴とする車両用交流発電機。
In the vehicle alternator according to claim 4,
AC for vehicles, characterized in that the value of (B + E) / A is 0.8 <(B + E) / A <0.84 and the value of 2C / D is 0.55 <2C / D <0.70 Generator.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両用交流発電機において、
前記前記軸部の両端から外径方向に伸びる前記ディスク部の軸方向厚さは、前記一対のディスク部の間隔が外径側ほど小さくなるように、外径側ほど厚くなっていることを特徴とする車両用交流発電機。
In the vehicle AC generator according to any one of claims 1 to 5,
The axial thickness of the disk portion extending in the outer diameter direction from both ends of the shaft portion is thicker toward the outer diameter side so that the distance between the pair of disk portions becomes smaller toward the outer diameter side. AC generator for vehicles.
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