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課題

外気循環以外に別途の冷却手段を設けることなく、また内部構造改変することなく、外気循環によって生じる騒音による乗員の不快感を低減できる車両用発電機を提供することにある。

解決手段

外気の吸入口となる軸方向開口部19を、ケース2の外側から延設された遮蔽部34a〜34eにより隙間を隔てて覆う。これにより、発電機の内部で発生する騒音は、遮蔽部34a〜34eにより反射されるので、外部に伝播されにくくなる。この結果、騒音による乗員の不快感を低減することができる。

概要

背景

〔従来の技術〕
従来より、車両に搭載される種々の電気機器電力を供給するため、発電機が車両に搭載されている。この発電機を構成する電機子コイル界磁コイル整流器レギュレータなどは、周知のごとく通電により発熱する。このため、ロータ同軸的に回転するファン発電機内部に取り付け、発電機内部に外気強制的に循環させることにより、発熱部材を冷却している。

しかし、発電機内部に外気を強制循環させると、風切音による騒音が発生する。この騒音は、車室内伝播すると乗員に不快感を与える。近年、電気機器による電力消費量の増大に伴い、ファンによる外気の循環量が増加している。このため、騒音はさらに大きくなり乗員の不快感が増大している。

このような、騒音対策として、発熱部品やファンを収容するケース冷却水を循環させて冷却をアシストすることにより、外気の循環量を減少させて騒音を低減させる技術(例えば、特許文献1参照)や、ファンおよび電機子コイルなどの収容部品の構造や配置を改変することにより、これらの部材で発生する風切音が同期するのを防止して騒音を低減させる技術(例えば、特許文献2参照)が提案されている。

〔従来の技術の不具合
特許文献1、2に記載の技術は、騒音自体を直接に低減することにより、乗員の不快感を低減する。しかし、特許文献1に記載の技術のように、冷却水を用いた冷却手段を別途設けることは、ケースの構造を複雑にするばかりでなく、高コスト化を招くと考えられる。また、特許文献2に記載の技術のように、発電機の内部構造騒音低減都合に合わせて改変することは、近年のように電力消費量が増加している状況を考慮すると、発電機本来の目的である必要電力の供給に不具合が生じると考えられる。
特開2002−186215号公報
特開2001−298921号公報

概要

外気循環以外に別途の冷却手段を設けることなく、また内部構造を改変することなく、外気循環によって生じる騒音による乗員の不快感を低減できる車両用発電機を提供することにある。外気の吸入口となる軸方向開口部19を、ケース2の外側から延設された遮蔽部34a〜34eにより隙間を隔てて覆う。これにより、発電機の内部で発生する騒音は、遮蔽部34a〜34eにより反射されるので、外部に伝播されにくくなる。この結果、騒音による乗員の不快感を低減することができる。

目的

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、外気循環以外に別途の冷却手段を設けることなく、また発電機の内部構造を改変することなく、外気循環によって生じる騒音による乗員の不快感を低減できる車両用発電機を提供することにある。

効果

実績

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請求項1

両端壁略軸方向に開口する軸方向開口部、および周側壁で略径方向に開口する径方向開口部を有するケースと、電機子コイル巻装されるとともに、前記ケースの内側に同軸的に固定されるステータと、このステータの内周側で回転自在に支持されるとともに、前記電機子コイルに交流起電力誘起するロータと、このロータの両端側に取り付けられ前記ロータとともに回転することにより、前記軸方向開口部から外気吸入し、吸入した外気を前記径方向開口部から吐出するファンとを備えた車両用発電機において、前記軸方向開口部は、前記ケースの外側から隙間を隔てて配置される遮蔽部により覆われていることを特徴とする車両用発電機。

請求項2

請求項1に記載の車両用発電機において、前記遮蔽部は、前記ケースの外面から外側に延設されていることを特徴とする車両用発電機。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の車両用発電機において、前記遮蔽部は、前記軸方向開口部の面積の50%以上、かつ90%以下を覆うことを特徴とする車両用発電機。

請求項4

請求項1ないし請求項3に記載の車両用発電機において、前記ケースの一端壁の外側で前記ロータと同軸的に回転するプーリと、このプーリにクランクシャフト回転トルクを伝達するベルトとを備え、前記ケースの一端壁側に配置される遮蔽部は、前記ベルトと接触しないように、一部分が除去されていることを特徴とする車両用発電機。

請求項5

請求項4に記載の車両用発電機において、前記電機子コイルに誘起される交流起電力を直流起電力に変換する整流器と、この整流器により変換された直流起電力の値を適正値に制御するレギュレータとを備え、前記整流器および前記レギュレータは、前記ケースの内側で前記ロータの他端側に配置され、前記ケースの他端壁側の軸方向開口部から吸入された外気により冷却されることを特徴とする車両用発電機。

請求項6

請求項1ないし請求項5に記載の車両用発電機は、前記遮蔽部に覆われた前記軸方向開口部が上方に開口するように、車両に組み付けられることを特徴とする車両用発電機の組付方法

技術分野

0001

本発明は、車両に搭載される発電機、およびこの発電機の車両への組付方法に関する。

背景技術

0002

〔従来の技術〕
従来より、車両に搭載される種々の電気機器電力を供給するため、発電機が車両に搭載されている。この発電機を構成する電機子コイル界磁コイル整流器レギュレータなどは、周知のごとく通電により発熱する。このため、ロータ同軸的に回転するファン発電機内部に取り付け、発電機内部に外気強制的に循環させることにより、発熱部材を冷却している。

0003

しかし、発電機内部に外気を強制循環させると、風切音による騒音が発生する。この騒音は、車室内伝播すると乗員に不快感を与える。近年、電気機器による電力消費量の増大に伴い、ファンによる外気の循環量が増加している。このため、騒音はさらに大きくなり乗員の不快感が増大している。

0004

このような、騒音対策として、発熱部品やファンを収容するケース冷却水を循環させて冷却をアシストすることにより、外気の循環量を減少させて騒音を低減させる技術(例えば、特許文献1参照)や、ファンおよび電機子コイルなどの収容部品の構造や配置を改変することにより、これらの部材で発生する風切音が同期するのを防止して騒音を低減させる技術(例えば、特許文献2参照)が提案されている。

0005

〔従来の技術の不具合
特許文献1、2に記載の技術は、騒音自体を直接に低減することにより、乗員の不快感を低減する。しかし、特許文献1に記載の技術のように、冷却水を用いた冷却手段を別途設けることは、ケースの構造を複雑にするばかりでなく、高コスト化を招くと考えられる。また、特許文献2に記載の技術のように、発電機の内部構造騒音低減都合に合わせて改変することは、近年のように電力消費量が増加している状況を考慮すると、発電機本来の目的である必要電力の供給に不具合が生じると考えられる。
特開2002−186215号公報
特開2001−298921号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、外気循環以外に別途の冷却手段を設けることなく、また発電機の内部構造を改変することなく、外気循環によって生じる騒音による乗員の不快感を低減できる車両用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

0007

〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の車両用発電機は、両端壁略軸方向に開口する軸方向開口部、および周側壁で略径方向に開口する径方向開口部を有するケースを備え、軸方向開口部は、ケースの外側から隙間を隔てて配置される遮蔽部により覆われている。そして、軸方向開口部から吸入された外気により電機子コイル、界磁コイル、整流器、レギュレータなどが冷却され、冷却後の外気は径方向開口部から吐出される。
外気が発電機の内部を循環することにより風切音による騒音が発生するが、遮蔽部を設けることによりこの騒音を反射することができる。このため、発電機の内部で発生した騒音は外部に伝播されにくくなるので、騒音による乗員の不快感を低減することができる。

0008

〔請求項2の手段〕
請求項2に記載の車両用発電機は、遮蔽部がケースの外面から外側に延設されている。
これにより、遮蔽部とケースとを一体的に成形できるので、部品点数を増加させずに騒音による乗員の不快感を低減することができる。

0009

〔請求項3の手段〕
請求項3に記載の車両用発電機は、遮蔽部が、軸方向開口部の面積の50%以上、かつ90%以下を覆う。
遮蔽部に覆われる面積が50%よりも小さいと、遮蔽部に反射される騒音の割合が少なくなり、騒音による乗員の不快感が増大する。また、遮蔽部に覆われる面積が90%よりも大きいと、外気の吸入量が少なくなり、外気循環による冷却が不十分になる。
以上により、遮蔽部に覆われる面積を50%以上、かつ90%以下とすることで、外気循環による冷却能力を損なうことなく、騒音による乗員の不快感を低減することができる。

0010

〔請求項4の手段〕
請求項4に記載の車両用発電機は、ケースの一端壁の外側でロータと同軸的に回転するプーリと、プーリにクランクシャフト回転トルクを伝達するベルトとを備え、ケースの一端壁側に配置される遮蔽部は、ベルトと接触しないように、一部分が除去されている。
プーリが取り付けられるケースの一端壁側では、ケースの一端壁に近接してファンが配置されるため、騒音が外部に伝播しやすい。このため、ケースの一端壁側に遮蔽部を配置すれば、騒音による乗員の不快感を低減する効果が極めて大きい。しかし、ケースの一端壁の外側では、プーリに掛けられるベルトが回動するため、遮蔽部が配置されるとベルトと接触してベルトが回動不能となる虞がある。
そこで、予め、遮蔽部においてベルトとの接触が予想される一部分を除去しておけば、ベルトが回動不能になることはなく、騒音による乗員の不快感を大きく低減できる。

0011

〔請求項5の手段〕
請求項5に記載の車両用発電機は、電機子コイルに誘起される交流起電力直流起電力に変換する整流器と、整流器により変換された直流起電力の値を適正値に制御するレギュレータとを備え、整流器およびレギュレータは、ケースの内側でロータの他端側に配置され、ケースの他端壁側の軸方向開口部から吸入された外気により冷却される。
これにより、発熱部品であるとともに精密電子部品である整流器やレギュレータを、確実に冷却することができる。

0012

〔請求項6の手段〕
請求項6に記載の車両用発電機の組付方法によれば、遮蔽部に覆われた軸方向開口部が上方に開口するように、車両に組み付けられる。
発電機が収容されるエンジンルームは上方がボンネットなどにより閉鎖されているため、上方に伝播される騒音は車両の外部に放出されにくく、車室内に伝播される虞が高い。一方、エンジンルームの下方は地面に向けて車両の外部に開放されているため、下方に伝播される騒音は車両の外部に放出されやすく、車室内に伝播される虞が低い。
そこで、少なくとも、上方に開口する軸方向開口部が、遮蔽部で覆われるようにすれば、車室内に伝播される騒音が減少して騒音による乗員の不快感が低減される。

発明を実施するための最良の形態

0013

最良の実施形態の車両用発電機は、両端壁で略軸方向に開口する軸方向開口部、および周側壁で略径方向に開口する径方向開口部を有するケースと、電機子コイルが巻装されるとともにケースの内側に同軸的に固定されるステータと、ステータの内周側で回転自在に支持されるとともに、電機子コイルに交流起電力を誘起するロータと、ロータの両端側に取り付けられロータとともに回転することにより、軸方向開口部から外気を吸入し、吸入した外気を径方向開口部から吐出するファンと、ケースの一端壁の外側でロータと同軸的に回転するプーリと、プーリにクランクシャフトの回転トルクを伝達するベルトと、電機子コイルに誘起される交流起電力を直流起電力に変換する整流器と、整流器により変換された直流起電力の値を適正値に制御するレギュレータとを備える。

0014

軸方向開口部は、ケースの外側から隙間を隔てて配置される遮蔽部により覆われている。遮蔽部は、ケースの外面から外側に延設され、軸方向開口部の面積の50%以上、かつ90%以下を覆う。ケースの一端壁側に配置される遮蔽部は、ベルトと接触しないように、一部分が除去されている。整流器およびレギュレータは、ケースの内側でロータの他端側に配置され、ケースの他端壁側の軸方向開口部から吸入された外気により冷却される。そして、発電機は、遮蔽部に覆われた軸方向開口部が上方に開口するように、車両に組み付けられている。

0015

〔実施例1の構成〕
実施例1の車両用発電機1を図面に基づいて説明する。
発電機1は、エンジンにより駆動されて起電力を発生させ、この起電力により、車両に搭載された各種の電気機器に電力を供給するとともに、車載電源充電する。

0016

発電機1は、図1ないし図3に示すように、各種の部品を収容するとともに、これらの部品を冷却する外気を循環させるための開口部を有するケース2と、電機子コイル3が巻装されるステータ4と、電機子コイル3に交流起電力を誘起するロータ5と、ケース2の内部で外気を循環させるファン6と、ケース2の外側でロータ5と同軸的に回転するプーリ7と、プーリ7にクランクシャフトの回転トルクを伝達するベルト8と、電機子コイル3に誘起される交流起電力を直流起電力に変換する整流器9と、整流器9により変換された直流起電力の値を適正値に制御するレギュレータ10とを備える。

0017

ケース2は、軸方向に一端側から他端側に向かって順に配置されるドライブエンドフレーム11、リアエンドフレーム12、リアカバー13により構成される。ドライブエンドフレーム11とリアエンドフレーム12とは、スルーボルト14により締結されて円筒状のハウジング15を形成する。そして、ハウジング15の他端側には、ハウジング15の内部を覆うようにリアカバー13がボルト16とナット17とにより締結される。

0018

ケース2の軸方向の一端壁、すなわちドライブエンドフレーム11の一端壁には、図2に示すように、4つの軸方向開口部18a〜18dが、放射状に設けられた4本のサポートリブ30の間に、略扇形状に形成されている。軸方向開口部18a〜18dは、各々、遮蔽部28a〜28dにより、ドライブエンドフレーム11の外側から隙間を隔てて覆われている。遮蔽部28a〜28dは、軸方向開口部18a〜18dの面積の50%以上かつ90%以下を覆っている。

0019

遮蔽部28aは、図1および図2に示すように、ドライブエンドフレーム11の外側から隙間を隔てて軸方向開口部18aを覆うひさし部31aと、ひさし部31aを支持する支持部32a、33aとを具備する。ひさし部31aは、ベルト8が回動する部分が除去された略扇形平板状である。支持部32aは、軸方向開口部18aの外周縁から延設されて、ひさし部31aの外周縁に連結されている。支持部33aは、軸方向開口部18aの内周縁の3箇所から外周側へ伸びリブ状をなすとともに、ひさし部31aに連結されている。なお、中央の支持部33aは、支持部32aよりも外周側まで伸びている。

0020

遮蔽部28bは、図2に示すように、ドライブエンドフレーム11の外側から隙間を隔てて軸方向開口部18bを覆うひさし部31bと、ひさし部31bを支持する支持部32b、33bとを具備する。ひさし部31bは、略扇形の平板状である。支持部32bは、軸方向開口部18bの外周縁から延設されて、ひさし部31bの外周縁に連結されている。支持部33bは、軸方向開口部18bの内周縁の3箇所から外周側へ伸びるリブ状をなすとともに、ひさし部31bに連結されている。
遮蔽部28cは、図1および図2に示すように、遮蔽部28bと同様のひさし部31cと、支持部32c、33cとを具備する。

0021

遮蔽部28dは、図1および図2に示すように、ドライブエンドフレーム11の外側から隙間を隔てて軸方向開口部18dを覆うひさし部31dと、ひさし部31dを支持する支持部33dとを具備する。ひさし部31dは、略扇形の平板状である。支持部33dは、軸方向開口部18dの内周縁の3箇所から外周側へ伸びるリブ状をなすとともに、ひさし部31dに連結されている。このように遮蔽部28dでは、ひさし部31dが、リブ状の支持部33dのみにより支持されている。

0022

ケース2の軸方向の他端壁、すなわちリアカバー13の他端壁には、図3に示すように、スリット状の複数の軸方向開口部19が、同心状の円弧群多重環をなすように形成されている。軸方向開口部19は、遮蔽部34a〜34eによりリアカバー13の外側から隙間を隔てて覆われている。ここで、遮蔽部34aは、最内周の軸方向開口部19を覆い、遮蔽部34bは、遮蔽部34aよりも1つ外側の軸方向開口部19を覆っている(以下、遮蔽部34c〜34eは、順次に外側の軸方向開口部19を覆っている)。また、遮蔽部34は、軸方向開口部19の面積の50%以上かつ90%以下を覆っている。

0023

遮蔽部34の断面形状は、図4に示すように種々の形状である。例えば、遮蔽部34a、34c〜34eは、リアカバー13の外側から隙間を隔てて軸方向開口部19を覆うひさし部35a、35c〜35eと、ひさし部35a、35c〜35eを支持する支持部36a、36c〜36eとを具備する。ひさし部35a、35c〜35eは、所定の幅をもつ円弧形の平板状をなす。

0024

ひさし部35a、35cの支持部36a、36cは、軸方向開口部19の内周縁および両端縁から延設されて、ひさし部35a、35cの内周縁および両端縁に連結されている。また、ひさし部35d、35eの支持部36d、36eは、軸方向開口部19の両端縁から延設されて、ひさし部35d、35eの両端縁に連結されている。なお、ひさし部35dは、軸方向開口部19の内周縁の近傍部と外周縁の近傍部とを覆っておらず、ひさし部35eは、軸方向開口部19の外周縁の近傍部を覆っていない。

0025

また、遮蔽部34bは、遮蔽部34a、34c〜34eのようにひさし部と支持部との区分が明確でなく、ひさし部と支持部とが滑らかに連なっている。遮蔽部34bは、軸方向開口部19の内周縁および両端縁から覆っている。
なお、発電機1は、軸方向開口部18a〜18d、または軸方向開口部19が上方に開口するように、エンジンルーム内に組み付けられる。

0026

ドライブエンドフレーム11およびリアエンドフレーム12の径方向外側の周側壁には、図1に示すように、略径方向に開口する径方向開口部20、21が各々に形成されている。ケース2の軸部には、軸受け29により支持されるとともに両端をハウジング15から突出させた回転軸22が設置されている。

0027

ハウジング15には、ステータ4、ロータ5、ファン6などが収容される。まず、ハウジング15の内周壁に円筒状のステータ4が同軸的に固定され、このステータ4の内周側にロータ5が同軸的に配置される。また、ロータ5の両端面には、それぞれにファン6が取り付けられている。ロータ5は回転軸22の中間部に取り付けられて回転自在に支持されている。

0028

ステータ4には軸方向に複数のスロットが設けられ、これらのスロットに電機子コイル3が三相に巻かれて装着されている。また、ロータ5は、外周部に複数の爪状磁極ポールコア)23を有するとともに、ポールコア23の内周側に界磁コイル24を有する。界磁コイル24は、コネクタ25を介して車載電源およびレギュレータ10に接続されている。以上により、界磁コイル24に車載電源からの通電が行われるとともにロータ5が回転すると、電機子コイル3に三相の交流起電力が誘起される。

0029

ファン6は、環状のベースと、このベースの外周から立設された複数のブレードとを有する。このようにファン6は、その中央部に向けて軸方向に空気を吸入し、吸入した空気を径方向外側へ向けて送り出す遠心式ファンである。そして、ファン6は、ロータ5とともに回転することにより、軸方向開口部18a〜18d、19から外気を吸入し、吸入した外気を径方向開口部20、21から吐出する。これにより、ケース2の内部で外気を循環させ、発熱部品である電機子コイル3、界磁コイル24、整流器9、レギュレータ10などを冷却する。なお、2つのファン6の一方のブレードには、軸方向へ空気を送り出す軸流式ファンのブレードを含めてもよい。

0030

ハウジング15の一端壁の外側、すなわち回転軸22の一端側にはプーリ7が取り付けられ、このプーリ7にベルト8が掛けられている。これにより、クランクシャフトの回転トルクがプーリ7および回転軸22に伝達されて、ロータ5およびファン6が回転する。また、回転軸22の他端側には、ブラシ26が摺接するスリップリング27が列設されている。このブラシ26およびスリップリング27を介して、界磁コイル24は車載電源から給電される。

0031

〔実施例1の効果〕
実施例1では、軸方向開口部18a〜18dが、ドライブエンドフレーム11の外側から隙間を隔てて配置される遮蔽部28a〜28dにより覆われている。また、軸方向開口部19が、リアカバー13の外側から隙間を隔てて配置される遮蔽部34a〜34eにより覆われている。
ファン6の回転により外気が発電機1の内部を循環すると、風切音による騒音が発生するが、遮蔽部28a〜28d、および遮蔽部34a〜34eを設けることによりこの騒音を反射することができる。このため、発電機1の内部で発生した騒音は外部に伝播されにくくなる。この結果、乗員が感じる騒音の不快感を低減することができる。

0032

また、遮蔽部28a〜28dは、ドライブエンドフレーム11の一端壁の外面から外側に延設され、遮蔽部34a〜34eは、リアカバー13の他端壁の外面から外側に延設されている。
これにより、遮蔽部28a〜28dとドライブエンドフレーム11、および遮蔽部34a〜34eとリアカバー13とを一体的に成形できるので、部品点数を増加させずに騒音による乗員の不快感を低減することができる。

0033

また、遮蔽部28a〜28dは、軸方向開口部18a〜18dの面積の50%以上かつ90%以下を覆い、遮蔽部34a〜34eは、軸方向開口部19の面積の50%以上かつ90%以下を覆う。
例えば、遮蔽部28aに覆われる軸方向開口部18aの面積が50%よりも小さいと、軸方向開口部18aへ伝わる騒音に対し、遮蔽部28aに反射される騒音の割合が少なくなり、騒音による乗員の不快感が増大する。また、遮蔽部28aに覆われる面積が90%よりも大きいと、軸方向開口部18aからの外気の吸入量が少なくなり、外気循環による冷却が不十分になる。
以上により、遮蔽部28a〜28dに覆われる軸方向開口部18a〜18dの面積、および遮蔽部34a〜34eに覆われる軸方向開口部19の面積を50%以上、かつ90%以下とすることで、外気循環による冷却能力を損なうことなく、騒音による乗員の不快感を低減することができる。

0034

また、遮蔽部28aは、ベルト8と接触しないように、一部分が除去されている。
これにより、ベルト8が遮蔽部28aと接触して回動不能にならずに、騒音による乗員の不快感が大きく低減される。なお、プーリ7が取り付けられるドライブエンドフレーム11の一端壁の外側、すなわち回転軸22の一端側では、この一端壁に近接してファン6が配置されるため、騒音が外部に伝播しやすい。このため、ベルト8との接触を避けて軸方向開口部18a〜18dを可能な限り覆うことにより、騒音による乗員の不快感を大きく低減することができる。

0035

また、整流器9およびレギュレータ10は、ファン6の他端側、すなわちリアカバー13の内部に収容され、リアカバー13の他端壁の軸方向開口部19から吸入された外気により冷却される。
軸方向開口部19と整流器9およびレギュレータ10との間には、他の発熱部品が介在しないので、精密電子部品である整流器9やレギュレータ10を、確実に冷却することができる。

0036

〔変形例〕
実施例では、軸方向開口部18a〜18dが、遮蔽部28a〜28dにより覆われ、軸方向開口部19が、遮蔽部34a〜34eにより覆われていたが、軸方向開口部18a〜18dまたは軸方向開口部19のいずれか一方のみが、遮蔽部28a〜28dまたは遮蔽部34a〜34eにより覆われていてもよい。そして、例えば軸方向開口部18a〜18dが遮蔽部28a〜28dに覆われていた場合、発電機1は、軸方向開口部18a〜18dが上方に開口するように、車両に組み付けられる。
これにより、上方の軸方向開口部18a〜18dでは騒音が遮蔽部28a〜28dで反射されるとともに、下方の軸方向開口部19では騒音が車両の外部に放出される。このため、騒音は、軸方向開口部18a〜18dおよび軸方向開口部19のいずれからも車室内に伝播されにくくなるので、騒音による乗員の不快感が低減される。

0037

実施例では、本発明を発電機能のみを有する発電機1に適用したが、発電機能と電動機としての機能とを有するモータジェネレータに適用することもできる。

図面の簡単な説明

0038

本発明を適用した一実施例に係る車両用発電機の部分断面図である。
車両用発電機の正面図である。
車両用発電機の背面図である。
図3のA−A断面図である。

符号の説明

0039

1発電機
2ケース
3電機子コイル
4ステータ
5ロータ
6ファン
7プーリ
8ベルト
9整流器
10レギュレータ
18a〜18d、19軸方向開口部
20、21径方向開口部
28a〜28d、34a〜34e遮蔽部

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