[发明专利]车辆用交流发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种装载在轿车、货车等之中的车辆用交流发电机。

背景技术

近年来，由于为减少车辆的行驶阻力而作的斜鼻化设计和为确保车室内乘坐空间的需要，发动机室的设计不断变小，车辆用交流发电机的装载空间没有多余的量。一方面，由于燃料费用的提高而使发动机转速下降，从而车辆用交流发电机的旋转也下降，但另一方面，由于安全控制器等电气负荷的增加，而要求不断提高发电能力。进而，由于发动机的小型、轻量化及功率增加，使得振动很大，加在装载在发动机上的发电机上的振动也因此增大。

另外，近年来，由于降低车外噪音的社会要求和提高车室内安静程度等商品性能的目的，发动机噪音不断下降，随着发电而产生的车辆用交流发电机的磁噪音成为最厌烦的状况。

根据上述背景，要求廉价地提供一种小型、大功率、抗振动性能好、噪音低的车辆用交流发电机。

对此，在传统的一般车辆用交流发电机中，定子夹持固定在前后两支架上，在与定子铁心32接触的支架的开口部端面附近，在两支架的对向位置上沿外径方向设有多个凸缘部，在这些凸缘部上形成有螺栓孔或螺钉孔，通过螺栓进行连接固定，然而，在上述结构上，由于在支架的外径位置上沿轴向紧固所述支架凸缘部，因此，如图9所示，增加了力矩的分力M，碗状支架的开口部端面产生变形，定子铁心和支架的轴向接触面减少。因此，接触面的表面压力上升，通常，由铝制的支架材料被铁制定子铁心的端面边缘部磨损。在近年来加在上述发电机上的外部振动增加的情况下，更加加速了这种磨损。当磨损持续时，由于支架之间的轴向距离变短，所以沿轴向连接固定定子铁心和支架的长螺栓产生松动，从而导致下述问题。即，由于转子和定子的中心轴偏离，使得转子外周和定子内周的空气隙不均匀，从而造成通过空气隙产生的两者之间的磁吸引力也不均匀，因而使磁噪音增加。

另外，有可能产生由于发电机整体刚性低下而产生与外部振动共振的现象，因而有发生定子铁心与支架之间沿周向相对移动的旋转现象，定子卷线和整流器的连接线断线而导致发电中止的危险。另外，由于共振使得发电机整体的振动剧增，加在整流器等各种部件上的应力过大，增加了其破损的可能性。

另一方面，从提供廉价发电机的角度出发，发电机定子铁心通常是通过螺旋卷取带状钢板形成的螺旋型铁心。在这种情况下，作为卷取开始和卷取结束的轴向两端面相对于定子铁心的中心轴不成90度，而保持向相同方向的倾斜。这样，一侧的轴向端面与支架的接触面之间的接触面积进一步减少，另一侧的接触面顺着定子端面的倾斜方向滑动，很容易使支架开口部扩大，从而使两支架的轴向距离减少。根据以上所述，上述螺旋型定子铁心更易于促使长螺栓松动。

进而，对于将分离的钢板层叠而成的铁心，在为了使螺旋型定子铁心易于卷取成螺旋状而要求钢板要薄的同时，由于卷取后的钢板中越靠近外周部越薄，所以刚性降低。因此，长螺栓的紧固力易于使定子铁心变形，由于内周真圆度的变劣而造成磁噪音增大的问题。

作为上述问题的对策，支架和定子铁心的固定不仅仅只用长螺栓进行紧固，就支架和定子铁心的配合采用过盈配合来说，既可采用在组装时预先加热支架的热嵌装方式。

另外，有人考虑通过提高长螺栓的轴向紧固力，来提高定子铁心和支架之间的固定力。然而，由于在这种情况下，力矩分力M也增加，碗状支架的开口部端面更加变形，因而，考虑使降低变形的支架圆筒外周部壁厚加厚，以提高支架的刚性。

另一方面，由于力矩分力M增加，长螺栓近旁的定子铁心在内周侧上产生变形，铁心内周真圆度变劣，从而使转子外周和定子内周的空气隙不均匀，产生磁噪音增大的新问题。对于刚性低的螺旋型定子铁心，这种倾向更加显著。为解决这一问题，如特开平7-245901号公报中所记载的，在紧固长螺栓的支架凸缘部附近设有切槽，以防止定子铁心的变形。

在上述热嵌装方式中，由于生产工时、设备的增加成为阻碍廉价供给发电机的主要原因。另外，当由于发电使发电机温度上升时，由于作为支架材料的铝和作为定子铁心32材料的铁的膨胀率不同而成为配合松动的方向，若在这种状态下仍要确保充分过盈配合，则相反在车辆停止时，支架始终承受很大的拉伸应力，反而产生在寒冷的地域支架断裂的问题。若支架和定子铁心32同为铁制的，虽然不会存在由于膨胀率不同而出现配合的松动，但是存在由于磁通量泄漏而使得功率降低，加工费用和重量大幅度增加的问题。在使用螺旋型定子铁心的情况下，由于前面所述的刚性降低，也存在与支架的过盈配合变形很大，内周真圆度恶化，导致磁噪音增大的问题。