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Title:
ROTATING ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/072316
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotary electric machine in which transmission of heat generated from the surface of a claw pole to a permanent magnet is suppressed by separating the permanent magnet from the claw pole and holding it on the yoke side thereby enhancing resistance against centrifugal force of a permanent magnet holding structure, and temperature rise of the permanent magnet can be suppressed by radiating heat of the permanent magnet effectively to cooling air. In the rotary electric machine, the permanent magnet is held by a pair of yokes through a predetermined clearance while opposing the inner circumferential surface on the distal end side of each of a plurality of claw poles, the proximal portion of a planar ring metallic fan is bonded to the opposite end faces of a pole core in the axial direction, one end side of a heat conduction metal plate is bonded tightly to each permanent magnet, and the other end side is arranged to penetrates the proximal portion of the fan and extend axially outward.

Inventors:
INOUE, Masaya (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
井上 正哉 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
MORI, Takeshi (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
森 剛 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
SHINKAWA, Kanji (Limited 1-13-5, Kudankita, Chiyoda-k, Tokyo 73, 1020073, JP)
新川 寛治 (〒73 東京都千代田区九段北一丁目13番5号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 Tokyo, 1020073, JP)
MORITA, Masao (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
守田 正夫 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
HAZEYAMA, Moriyuki (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
枦山 盛幸 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
ARITA, Hideaki (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
Application Number:
JP2008/061664
Publication Date:
June 11, 2009
Filing Date:
June 26, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku Tokyo, 10, 1008310, JP)
三菱電機株式会社 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 Tokyo, 1008310, JP)
INOUE, Masaya (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
井上 正哉 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
MORI, Takeshi (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
森 剛 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
SHINKAWA, Kanji (Limited 1-13-5, Kudankita, Chiyoda-k, Tokyo 73, 1020073, JP)
新川 寛治 (〒73 東京都千代田区九段北一丁目13番5号 三菱電機エンジニアリング株式会社内 Tokyo, 1020073, JP)
MORITA, Masao (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
守田 正夫 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
HAZEYAMA, Moriyuki (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 1008310, JP)
枦山 盛幸 (〒10 東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内 Tokyo, 1008310, JP)
International Classes:
H02K1/27; H02K19/22; H02K21/14
Foreign References:
JP2001078374A
JP2003244875A
JPH10136623A
JP2002527015A
JPH11275831A
Attorney, Agent or Firm:
SOGA, Michiharu et al. (S. Soga & Co, 8th Floor Kokusai Building,1-1, Marunouchi 3-chome,Chiyoda-k, Tokyo 05, 1000005, JP)
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Claims:
 ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通された回転軸に固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、
 上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、
 上記複数の爪状磁極部のそれぞれの先端側の内周面に対向して、かつ所定の隙間を持って上記一対の継鉄部に保持された永久磁石と、
 上記ポールコアの軸方向両端面にそれぞれ固着された平板リング状の金属製のファン基部と、
 一端側が上記永久磁石のそれぞれに密接状態に固着され、他端側が上記ファン基部を貫通して軸方向外方に延出するように配設された熱伝導金属板と、を備えていることを特徴とする回転電機。
 ブレードが上記ファン基部に立設されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
 上記ブレードと上記熱伝導金属板の上記基部からの延出部とが周方向に不等ピッチで配列されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機。
 ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通された回転軸に固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、
 上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、
 上記複数の爪状磁極部のそれぞれの先端側の内周面に対向して、かつ所定の隙間を持って上記一対の継鉄部に保持された永久磁石と、
 上記ポールコアの軸方向両端面にそれぞれ固着されたリング平板状のファン基部、および該ファン基部に立設されたブレードを有する一対の金属製ファンと、
 一端側が上記永久磁石のそれぞれに密接状態に固着され、他端側がL字状に曲げられて上記ファン基部のポールコア側表面に面接触状態に当接するように配設された熱伝導金属板と、を備えていることを特徴とする回転電機。
 溝方向を軸方向に一致させて上記一対の継鉄部の外周面に凹設された嵌合溝部をさらに備え、上記永久磁石が径方向および周方向の移動を規制されて上記嵌合溝部に嵌着され、上記熱伝導金属板の一端側が上記永久磁石と上記嵌合溝部との間に挟持されていることを特徴とする請求項4記載の回転電機。
 上記ファン基部が上記ポールコアの軸方向両端面にそれぞれ抵抗溶接により固着されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
 ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通された回転軸に固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、
 上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、
 上記複数の爪状磁極部のそれぞれの先端側の内周面に対向して、かつ所定の隙間を持って上記一対の継鉄部に保持された永久磁石と、
 上記永久磁石を覆うように該永久磁石のそれぞれに装着された金属製の磁石保護カバーと、を備えた回転電機において、
 上記磁石保護カバーの少なくとも1つが、周方向に隣り合う上記爪状磁極部間から軸方向外方に延出する放熱用ブレードを有することを特徴とする回転電機。
 上記放熱用ブレードを有する上記磁石保護カバーが装着された上記永久磁石と、上記放熱用ブレードを有しない上記磁石保護カバーが装着された上記永久磁石とが混在していることを特徴とする請求項7記載の回転電機。
 上記放熱用ブレードが、周方向に隣り合う上記爪状磁極部間から軸方向外方に延出し、上記ポールコアの端面に沿って径方向内方に延在していることを特徴とする請求項7又は請求項8記載の回転電機。
 上記放熱用ブレードを有する上記磁石保護カバーが装着された上記永久磁石を複数有し、複数の上記放熱用ブレードの径方向に対する傾斜角度がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載の回転電機。
 上記放熱用ブレードの周方向の配列ピッチが不等ピッチであることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の回転電機。
 上記ポールコアの軸方向両端面にそれぞれ固着された平板リング状の金属製のファン基部をさらに備え、
 上記放熱用ブレードが上記ファン基部を貫通して軸方向外方に延出していることを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の回転電機。
 ブレードが上記ファン基部に立設されていることを特徴とする請求項12記載の回転電機。
Description:
回転電機

 この発明は、車両用交流発電機などの回 電機に関し、特にランデル型の回転子に搭 された永久磁石の冷却構造に関するもので る。

 ランデル型の回転子を用いる車両用交流 電機は、数十年にわたって自動車に使用さ てきた。そして、近年の環境問題から車載 れる電装品の負荷が急増しており、ランデ 型の回転子の発電量のより一層の増加が求 られている。この要求に従来の設計範囲で 応しようとすると、発電機が大型化する。 電機の大型化は、発電機の重量や配置スペ スを増大させる。さらに、発電機の大型化 、回転子慣性の増加を招き、エンジンの速 変動と発電機の慣性トルクが相互作用し、 ルトの振動や滑りを招く。

 従来、このような課題を解決するために ランデル型回転子の周方向に対向する爪状 極部間に永久磁石を挟持固定させることに り、発電機の大型化を招くことなく、出力 向上を図っていた(例えば、特許文献1参照)

 永久磁石はランデル型回転子内の限られ スペースに配設されることから、出力向上 観点から、小型でも強力な磁場を発生でき ネオジ-鉄-ボロン系の焼結磁石が好適であ 。しかし、エンジン内に搭載されることか 、通常の産業モータなどに適用される場合 比べ使用環境温度が高い。また、固定子か の高調波磁束が塊状の爪状磁極部に侵入し 爪状磁極部の表面に渦電流が発生すること さらには界磁コイルへの通電によってポー コアに発生する各種損失があることから、 転子の温度が通常の同期モータに比べて高 なる。そこで、ディスプロシウムなどの高 なレアメタル材料を添加してネオジ-鉄-ボロ ン系の焼結磁石の耐熱減磁特性を高める必要 があり、磁石コストが上昇する。

 従来の車両用交流発電機では、回転子の 方向両端部に固着された冷却ファンを備え いる。この冷却ファンが回転子の回転に連 して駆動されることにより、空気がハウジ グの軸方向両端から吸い込まれ、冷却ファ により遠心方向に曲げられてハウジングの 方向外方に排出される冷却風流路が形成さ る。そして、発熱部品である整流回路や回 子コイルがこの冷却風流路に配設され、冷 風流路を流通する冷却風により冷却される しかし、この冷却風流路は冷却風を積極的 回転子内に流すように構成されていないの 、回転子に搭載された永久磁石が効果的に 却されることは期待できない。従って、回 子に搭載された永久磁石の冷却性を高める とが求められる。

 このような状況を鑑み、永久磁石を樹脂 のファンに一体成形されたポケットにイン ート成形し、ポケットをポールピースのボ ィの上面とポールピースのポールフィンガ の下面との間に圧入してファンをポールピ スに取り付けた電気機械用ロータが提案さ ている(例えば、特許文献2参照)。この従来 電気機械用ロータでは、永久磁石がインサ ト成形されたポケットがファンに一体成形 れているので、永久磁石の熱はポケットを してファンに熱伝達されファンから放熱さ る。

特開昭61-85045号公報

特表2002-527015号公報

 特許文献2に記載された従来の電気機械用 ロータでは、永久磁石がインサート成形され たポケットがファンに一体成形されているの で、永久磁石の熱はポケットを介してファン に熱伝達されファンから放熱されるが、樹脂 自身の熱伝導率が小さく、十分な熱伝達が期 待できない。しかも、永久磁石がインサート 成形されたポケットがポールフィンガーに接 しているので、固定子からの高調波磁束の侵 入により爪状磁極部の表面で発生した熱が永 久磁石に伝達され、磁石温度が高くなる。さ らに、高速回転時に、永久磁石を支持するポ ールフィンガーの先端が径方向外方に変位す るので、大きな遠心力がポケットに作用し、 ポケットおよびファンが損傷するおそれがあ る。そこで、樹脂に強化繊維などを添加して ポケットおよびファンの剛性を高める必要が あるが、成型性が著しく低下し、量産性が低 下する。

 この発明は、このような課題を解決する めになされたものであって、永久磁石を爪 磁極部から離反させて継鉄部側に保持させ 永久磁石の保持構造の耐遠心力性を高め、 状磁極部の表面で発生した熱の永久磁石へ 伝達を抑えるとともに、永久磁石の熱を効 的に冷却風に放熱し、永久磁石の温度上昇 抑えることができる回転電機を得ることを 的とする。

 この発明による回転電機は、ボス部、該 ス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延 された一対の継鉄部、および該一対の継鉄 のそれぞれから交互に軸方向に延設され、 み合って周方向に配列された複数の爪状磁 部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通さ た回転軸に固着されたポールコアと、上記 ス部、上記一対の継鉄部、および上記複数 爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された 磁コイルと、を有する回転子と、上記回転 の外周を所定のエアギャップを介して囲繞 て配設された固定子と、を備えている。さ に、本回転電機は、上記複数の爪状磁極部 それぞれの先端側の内周面に対向して、か 所定の隙間を持って上記一対の継鉄部に保 された永久磁石と、上記ポールコアの軸方 両端面にそれぞれ固着された平板リング状 金属製のファン基部と、一端側が上記永久 石のそれぞれに密接状態に固着され、他端 が上記ファン基部を貫通して軸方向外方に 出するように配設された熱伝導金属板と、 備えている。

 この発明によれば、永久磁石が、爪状磁極 に比べ径方向位置が低い継鉄部に、遠心力 起因する爪状磁極部の揺動の影響もなく保 されるので、永久磁石の保持構造の耐遠心 性が高められる。
 永久磁石が、爪状磁極部の先端側の内周面 対向して、かつ所定の隙間を持って配設さ ているので、固定子からの高調波磁束の侵 により爪状磁極部の表面で発生した熱が永 磁石に伝達されにくい。
 熱伝導金属板が、その一端側を永久磁石に 接状態に固着定され、その他端側を金属製 ファン基部を貫通して軸方向外方に延出す ように配設されているので、熱伝導金属板 作用する遠心力はファン基部の熱伝導金属 の貫通部で受けられ、永久磁石の保持構造 耐遠心力性を低下させるように作用しない また、永久磁石の熱は、熱伝導金属板に伝 され、ファン基部からの延出部から空気と 接熱交換されるので、永久磁石の温度上昇 抑えられる。

この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の構成を説明する分解斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 要部拡大斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の永久磁石の取付構造を説明する要部拡大 面図である。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の永久磁石の取り付け方法を説明する工程 である。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の構成を説明する分解斜視図である。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の永久磁石の取付構造を説明する要部拡大 面図である。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の永久磁石の取り付け方法を説明する工程 である。 この発明の実施の形態3に係る車両用 流発電機を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態3に係る車両用 流発電機に適用される回転子のポールコア 構成するポールコア体を示す斜視図である この発明の実施の形態3に係る車両用 流発電機における永久磁石のポールコア体 の実装方法を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態3に係る車両用 流発電機における永久磁石の磁石保持具へ 実装方法を説明する工程図である。 この発明の実施の形態4に係る車両用 流発電機における永久磁石の磁石保持具へ 装着状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態5に係る車両用 流発電機における永久磁石の磁石保持具へ 装着方法を説明する工程図である。 この発明の実施の形態6に係る車両用 流発電機に適用される回転子のポールコア 構成するポールコア体を示す斜視図である この発明の実施の形態7に係る車両用 流発電機における永久磁石のポールコア体 の実装状態を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態8に係る車両用 流発電機における永久磁石のポールコア体 の実装状態を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態9に係る車両用 流発電機を模式的に示す断面図である。

 実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1に係る車両用 流発電機を模式的に示す断面図、図2はこの 明の実施の形態1に係る車両用交流発電機に おける回転子の第1ポールコア体側の構成を 明する分解斜視図、図3はこの発明の実施の 態1に係る車両用交流発電機における回転子 の第1ポールコア体の要部拡大斜視図、図4は の発明の実施の形態1に係る車両用交流発電 機における回転子の第1ポールコア体への永 磁石の取付構造を説明する要部拡大断面図 図5はこの発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機における回転子の第1ポールコア体 の永久磁石の取り付け方法を説明する工程 である。

 図1および図2において、車両用交流発電 100は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロ トブラケット2とリヤブラケット3とからなる ケース4と、回転軸16をケース4に軸受5を介し 支持されて、ケース4内に回転自在に配設さ れた回転子13と、ケース4のフロント側に延出 する回転軸16の端部に固着されたプーリ6と、 回転子13の軸方向の両端面に固定されたファ 40と、回転子13に対して一定のエアギャップ 29を有して、回転子13の外周を囲繞してケー 4に固定された固定子10と、回転軸16のリヤ側 に固定され、回転子13に電流を供給する一対 スリップリング8と、各スリップリング8に 動するようにケース4内に配設された一対の ラシ9と、を備えている。なお、図示してい ないが、固定子10で生じた交流を直流に整流 る整流器、固定子10で生じた交流電圧の大 さを調整する電圧調整器などがケース4内に 設されている。

 固定子10は、円筒状の固定子鉄心11と、固 定子鉄心11に巻装され、回転子13の回転に伴 、後述する界磁コイル14からの磁束の変化で 交流が生じる固定子コイル12と、を備えてい 。

 回転子13は、励磁電流が流されて磁束を 生する界磁コイル14と、界磁コイル14を覆う うに設けられ、その磁束によって磁極が形 されるポールコア15と、ポールコア15の軸心 位置に貫装された回転軸16と、を備えている ポールコア15は、それぞれ例えばS10Cなどの 炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第1 および第2ポールコア体17,21に分割構成されて いる。

 第1ポールコア体17は、外周面を円筒形状 し、回転軸挿通穴18aが軸心位置を貫通して 成された第1ボス部18と、第1ボス部18の一端 部から径方向外側に延設された厚肉リング の第1継鉄部19と、第1継鉄部19の外周部から 方向他端側に延設された第1爪状磁極部20と 有している。第1爪状磁極部20は、その最外 面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端 に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向 みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細 形状に形成され、第1継鉄部19の外周部に周 向に等角ピッチで例えば8つ配列されている 。

 第2ポールコア体21は、外周面を円筒形状 し、回転軸挿通穴22aが軸心位置を貫通して 成された第2ボス部22と、第2ボス部22の他端 部から径方向外側に延設された厚肉リング の第2継鉄部23と、第2継鉄部23の外周部から 方向一端側に延設された第2爪状磁極部24と 有している。第2爪状磁極部24は、その最外 面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端 に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向 みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細 形状に形成され、第2継鉄部23の外周部に周 向に等角ピッチで例えば8つ配列されている 。

 このように構成された第1および第2ポー コア体17,21は、第1および第2爪状磁極部20,24 交互に噛み合わせ、かつ、第1ボス部18の他 面を第2ボス部22の一端面に突き合わせ、回 軸挿通穴18a,22aに貫装された回転軸16に固着 れている。そして、界磁コイル14は、ボビン (図示せず)に巻装され、第1および第2ボス部18 ,22、第1および第2継鉄部19,23および第1および 2爪状磁極部20,24に囲まれた空間に装着され いる。ここで、第1および第2ボス部18,22およ び第1および第2継鉄部19,23が、それぞれポー コア15のボス部および一対の継鉄部に相当す る。また、第1および第2爪状磁極部20,24の先 部が、軸方向に関して、第2および第1継鉄部 23,19と重なっている。

 第1永久磁石31は、それぞれの第2爪状磁極 部24の先端側内周面と対向する第1継鉄部19の 周面上に配設される。第1永久磁石31が配設 れる第1継鉄部19の外周面の部位には、図3に 示されるように、回転軸16の軸心と直交する 面における断面が台形の嵌合溝部37が溝方 を回転子13の軸方向として凹設されている。 第1永久磁石31は、回転軸16の軸心と直交する 面における断面が台形で、嵌合溝部37の内 形状に適合する外形形状に形成された被嵌 部33と、被嵌合部33の上部に一体に形成され 回転軸16の軸心方向と直交する平面におけ 断面が矩形で、かつ上面が第2爪状磁極部24 先端側内周面と略平行な平坦な傾斜面とす 突出部34とから構成されている。第1永久磁 31は、図4に示されるように、被嵌合部33を軸 方向から嵌合溝部37に嵌着し、突出部34の上 を第2爪状磁極部24の先端側内周面に対向さ て、かつ所定の隙間を持って配設されてい 。

 第2永久磁石32は、第1永久磁石31と同一形状 作製され、それぞれの第1爪状磁極部20の先 側内周面と対向する第2継鉄部23の外周面上 配設される。第2永久磁石32が配設される第2 継鉄部23の外周面の部位には、嵌合溝部37が 方向を回転子13の軸方向として凹設されてい る。第2永久磁石32は、被嵌合部33を軸方向か 嵌合溝部37に嵌着し、突出部34の上面を第1 状磁極部20の先端側内周面に対向させて、か つ所定の隙間を持って配設されている。
 ここで、第1および第2永久磁石31,32は、被嵌 合部33の嵌合溝部37への嵌着力により第1およ 第2継鉄部19,23に固着されている。また、被 合部33と嵌合溝部37との嵌合構造により、第 1および第2永久磁石31,32の径方向および周方 の移動が規制されている。

 また、第1および第2永久磁石31,32は、着磁 方向35が、界磁コイル14を流れる界磁電流が 転子13の軸心と直交する平面において作る磁 界36の向きと反対となるように着磁配向され いる。ここでは、図1に示されるように、界 磁コイル14に通電され、磁界36が矢印方向に 生された場合、各第1永久磁石31の着磁方向35 は径方向内方となり、各第2永久磁石32の着磁 方向35は径方向外方となる。そして、第1およ び第2永久磁石31,32の着磁方向35の延長線が対 する第2および第1爪状磁極部24,20の先端側内 周面に向かっている。なお、界磁コイル14を れる界磁電流が作る磁界36の向きが反転し 設計の場合には、第1および第2永久磁石31,32 逆向きに着磁配向される。

 熱伝導金属板50は、鉄、銅、アルミ、ス ンレスなどの板金を切断加工して細長の矩 平板状に作製され、接着剤、ワニス等を用 て第1永久磁石31の突出部34の周方向の一側側 面に接着固定されて、回転子13の軸方向外方 延設されている。

 ファン40は、鉄、銅、アルミ、ステンレ などの板金を切断加工および曲げ加工して 製され、平板リング状のファン基部41と、そ れぞれファン基部41から切り起こされて周方 に等角ピッチで配列された、例えば8枚のブ レード42と、それぞれファン基部41に熱伝導 属板50が挿通可能な細長の穴形状に穿設され 、周方向に等角ピッチで配列された、例えば 8個の貫通穴43と、を備える。この時、ブレー ド42と貫通穴43とは不等ピッチに配列されて る。即ち、貫通穴43と周方向両側のブレード 42との間の角度θ1,θ2が異なっている。

 ファン40は、ファン基部41を第1ポールコ 体17の軸方向一側端面に抵抗溶接されて取り 付けられている。そして、熱伝導金属板50の 転子13からの延出部が貫通穴43を貫通してフ ァン基部41から延出し、ブレードとして機能 る。ここで、第1ポールコア体17とファン基 41とは、周方向の複数箇所の溶接部39を除い て、点接触状態となっており、微小隙間を有 している。

 つぎに、第1永久磁石31、熱伝導金属板50、 よびファン40の取り付け方法について図5を 照しつつ説明する。
 まず、第1永久磁石31は、図5の(a)に示される ように、被嵌合部33を第1ポールコア体17の軸 向外方から嵌合溝部37に嵌着される。これ より、第1永久磁石31は、突出部34の上面が第 2爪状磁極部24の先端側内周面と相対して、所 定の隙間を持って第1ポールコア体17に取り付 けられる。ここで、被嵌合部33と嵌合溝部37 の間の嵌着力が不十分な場合には、接着剤 用いて被嵌合部33と嵌合溝部37とを固着する

 ついで、熱伝導金属板50が、図5の(b)に示さ るように、その他端側表面を第1永久磁石31 突出部34の周方向一側の側面に沿わせて、 転軸16の軸心と平行に、一端側を回転子13の 方向外方に延出させて配置される。そして 熱伝導金属板50の他端側が接着剤やワニス 用いて第1永久磁石31の突出部34に固着される 。
 ついで、ファン40が、図5の(c)に示されるよ に、各熱伝導金属板50の一端側を貫通穴43に 通して、ファン基部41を第1ポールコア体17の 方向一端面にあてがう。そこで、ファン基 41を第1ポールコア体17に溶接部39で抵抗溶接 し、ファン40が回転子13に取り付けられる。
 なお、第2永久磁石32、熱伝導金属板50、お びファン40についても同様に取り付けられる ので、ここではその説明を省略する。

 つぎに、このように構成された車両用交流 電機100の動作について説明する。
 まず、電流がバッテリ(図示せず)からブラ 9およびスリップリング8を介して回転子13の 磁コイル14に供給され、磁束が発生される この磁束により、第1ポールコア体17の第1爪 磁極部20がN極に着磁され、第2ポールコア体 21の第2爪状磁極部24がS極に着磁される。
 一方、エンジンの回転トルクがベルト(図示 せず)およびプーリ6を介して回転軸16に伝達 れ、回転子13が回転される。そこで、回転磁 界が固定子10の固定子コイル12に与えられ、 電力が固定子コイル12に発生する。この交流 の起電力が、整流器で直流電流に整流され、 バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給 される。

 つぎに、磁束の動作について図1を参照しつ つ説明する。
 まず、界磁コイル14に通電されると、磁束36 aが発生する。この磁束36aは、第1爪状磁極部2 0からエアギャップ29を通って固定子鉄心11の ィース部に入る。そして、磁束36aは、固定 鉄心11のティース部からコアバック部を通 て周方向に移動し、隣の第2爪状磁極部24に 向するティース部からエアギャップ29を通っ てその第2爪状磁極部24に入る。ついで、第2 状磁極部24に入った磁束36aは、第2継鉄部23、 第2ボス部22、第1ボス部18、第1継鉄部19を通っ て第1爪状磁極部20に至る。ここで、従来のラ ンデル型回転子では、第1および第2ポールコ 体は限界設計されているので、界磁コイル 発生する磁界により磁気飽和し、回転子で 生する磁束が減少する。

 この実施の形態1では、第1および第2永久 石31,32は、界磁コイル14の発生する磁界36の きと反対となるように着磁配向されている そこで、第1および第2永久磁石31,32の発生す る磁束の向きは、界磁コイル14の発生する磁 36aと逆向きとなる。この第1および第2永久 石31,32から発生した磁束が固定子鉄心11に鎖 するには、大きな磁気抵抗をもつエアギャ プ29を往復する必要がある。また、第1およ 第2永久磁石31,32は、第2および第1爪状磁極 24,20の内径側に配設されているので、第1お び第2永久磁石31,32から発生した磁束は、第1 よび第2爪状磁極部の内周面側に対して、よ り短い磁路長さで周回するようになる。そこ で、第1および第2永久磁石31,32から発生した 束の大部分が、固定子鉄心11に迂回すること なく、回転子内部で閉じた磁気回路を形成す る。

 つまり、第1永久磁石31から発生する磁束 、第1継鉄部19、第1ボス部18、第2ボス部22、 2継鉄部23および第2爪状磁極部24を通り、隙 を介して第1永久磁石31に戻る。一方、第2永 久磁石32から発生する磁束は、隙間を介して 1爪状磁極部20に入り、第1継鉄部19、第1ボス 部18、第2ボス部22および第2継鉄部23を通り、 2永久磁石32に戻る。第1および第2永久磁石31 ,32の発生する磁束は、界磁コイル14の発生す 磁束36aと逆向きとなり、第1および第2ポー コア体17,21を構成する磁性体の磁束密度を大 幅に低減するため、磁気飽和を解消すること ができる。その結果、車両用交流発電機100で は、特に磁気飽和が顕著となる低速回転域で の発電量が数十%程度増加される。あるいは 設計選択として、固定子コイル12の巻き数を 数十%程度減少させれば、低速回転域では従 装置と同等の発電量を確保でき、高速回転 では、従来装置より発電量を増加させるこ ができる。

 また、この実施の形態1では、ファン40の ァン基部41が溶接部39でポールコア15に抵抗 接されているので、ファン基部41とポール ア15の軸方向端面とは、周方向の複数箇所の 溶接部39を除いて、点接触状態となっており 微小隙間を有している。これにより、界磁 イル14での発熱や軸受5での発熱によって高 状態となっているポールコア15からファン40 への熱伝達が抑えられる。そこで、ファン40 体の温度を低く維持することができる。

 また、熱伝導金属板50の一端側が貫通穴43 を貫通してファン基部41から延出している。 伝導金属板50の他端側が第1および第2永久磁 石31,32の周方向一側の側面に接着剤やワニス どにより固着されているので、熱伝導金属 50の他端側表面は、第1および第2永久磁石31, 32の側面に直接あるいは薄膜の接着剤などの 脂層を介して隙間なく密接している、即ち 接状態となっている。そこで、第1および第 2永久磁石31,32の熱は、熱伝導金属板50に伝達 れ、熱伝導金属板50内を伝導し、熱伝導金 板50のファン基部41からの延出部から空気に 接放熱される。あるいは、熱伝導金属板50 を伝導した熱は、ファン基部41に伝達され、 ファン基部41から放熱される。

 ここで、熱伝導金属板50の他端側表面は 第1および第2永久磁石31,32の側面に直接ある は薄膜の樹脂層を介して隙間なく密接して るので、熱伝導金属板50と第1および第2永久 磁石31,32との間の熱抵抗は小さい。また、熱 導金属板50が金属製であるので、熱伝導金 板50の熱抵抗が小さい。これにより、第1お び第2永久磁石31,32の熱は効率的に熱伝導金 板50に伝達され、熱伝導金属板50およびファ 基部41から空気に放熱されるので、第1およ 第2永久磁石31,32の温度上昇を抑えることが きる。しかも、第1および第2永久磁石31,32が 第2および第1爪状磁極部24,20に対して所定の 間を有しているので、固定子10からの高調波 磁束の侵入により第1および第2爪状磁極部20,2 4の表面で発生した熱が第2および第1永久磁石 32,31に伝達されにくい。そこで、第1および第 2永久磁石31,32の材料として、小型でも強力な 磁場を発生できるネオジ-鉄-ボロン系の焼結 石を用いても、レアメタル材料を添加して 熱減磁特性を高める必要がなく、磁石コス の上昇を抑えることができる。

 また、第1および第2永久磁石31,32が断面台 形の被嵌合部33を第1および第2継鉄部19,23の外 周面に形成された断面台形の嵌合溝部37に嵌 して保持されているので、第1および第2永 磁石31,32の径方向および周方向の移動が規制 される。また、第1および第2継鉄部19,23の外 面の径方向位置が第1および第2爪状磁極部20, 24に比べて低いので、第1および第2継鉄部19,23 に保持された第1および第2永久磁石31,32に作 する遠心力は、第1および第2永久磁石31,32を 1および第2爪状磁極部20,24に保持した場合に 比べ、小さくなる。そこで、簡易な永久磁石 の保持構造で、高速回転時の遠心力に起因す る第1および第2永久磁石31,32の径方向外方へ 変位を抑えられることができる。さらに、 1および第2永久磁石31,32は、第2および第1爪 磁極部24,20から離反して配設されており、高 速回転時の遠心力に起因する第2および第1爪 磁極部24,20の変位の影響を受けることがな 。

 また、熱伝導金属板50がファン基部41に穿設 された貫通穴43に挿通されているので、熱伝 金属板50に作用する遠心力はファン基部41で 受けられ、第1および第2永久磁石31,32に作用 にくくなる。
 また、熱伝導金属板50のファン基部41からの 延出部とブレード42とが不等ピッチで配列さ ているので、ブレード(熱伝導金属板50のフ ン基部41からの延出部を含む)の風切り音に 転数×ブレード枚数の特定の周波数で発生 る騒音を低減することができる。

 なお、上記実施の形態1では、熱伝導金属板 50が矩形平板状に作製されているものとして るが、熱伝導金属板は矩形平板をL字状に折 り曲げ成形した金属板を用いてもよい。この 場合、L字状に曲げられた一方の片を第1およ 第2永久磁石の軸方向端面に接着固定し、他 方の片を軸方向に延出させてファンの基部か ら延出させればよい。
 また、上記実施の形態1では、8枚のブレー 42がファン基部41に突設されているものとし いるが、熱伝導金属板50のファン基部41から の延出部がブレードとして機能するので、ブ レードの枚数は要求される送風性能に合わせ て適宜設定すればよい。つまり、熱伝導金属 板50のファン基部41からの延出部だけで十分 送風性能が得られるならば、ブレードを省 してもよい。

 実施の形態2.
 図6はこの発明の実施の形態2に係る車両用 流発電機を模式的に示す断面図、図7はこの 明の実施の形態2に係る車両用交流発電機に おける回転子の第1ポールコア体側の構成を 明する分解斜視図、図8はこの発明の実施の 態2に係る車両用交流発電機における回転子 の第1ポールコア体への永久磁石の取付構造 説明する要部拡大断面図、図9はこの発明の 施の形態2に係る車両用交流発電機における 回転子の第1ポールコア体への永久磁石の取 付け方法を説明する工程図である。

 図6乃至図8において、ファン45は、板金を切 断加工および曲げ加工して作製され、平板リ ング状のファン基部46と、それぞれファン基 46から切り起こされて周方向に等角ピッチ 配列された、例えば8枚のブレード47と、を える。このファン45は、ファン基部46を第1お よび第2ポールコア体17,21の軸方向端面にそれ ぞれ抵抗溶接されて取り付けられている。熱 伝導金属板51は、板金を切断加工および曲げ 工してL字状に作製され、矩形平板状の基部 52と、基部52の一端から直角に延出する折り げ片53と、を有する。熱伝導金属板51は、基 52の他端側表面を接着剤、ワニス等を用い 嵌合溝部37に嵌着された第1および第2永久磁 31,32の被嵌合部33の底面に接着固定されてい る。そして、折り曲げ片53は、第1および第2 ールコア体17,21から軸方向外方に延出する基 部52の一端から径方向外方に延出し、第1およ び第2ポールコア体17,21に溶接されたファン45 ファン基部46に面接触状態に当接している
 なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に 構成されている。

 つぎに、第1永久磁石31、熱伝導金属板51、 よびファン45の取り付け方法について図9を 照しつつ説明する。
 まず、熱伝導金属板51の基部52の表面が接着 剤、ワニスなどにより第1永久磁石31の被嵌合 部33の底面に接着され、熱伝導金属板51が第1 久磁石31に取り付けられる。この時、折り げ片53は基部52から第1永久磁石31側に折り曲 られている。

 ついで、第1永久磁石31は、図9の(a)に示さ れるように、被嵌合部33を第1ポールコア体17 軸方向外方から嵌合溝部37に嵌着される。 れにより、第1永久磁石31は、図9の(b)に示さ るように、突出部34の上面が第2爪状磁極部2 4の先端側内周面と相対して、所定の隙間を って第1ポールコア体17に取り付けられる。 た、熱伝導金属板51の基部52は、第1永久磁石 31の嵌着力により、第1永久磁石31の被嵌合部3 3の底面と嵌合溝部37の底面との間に加圧挟持 される。折り曲げ片53は裏面を軸方向外方に けて基部52から径方向外方に延出している ここで、被嵌合部33と嵌合溝部37との間の嵌 力が不十分な場合には、接着剤を用いて被 合部33と嵌合溝部37とを固着する。

 ついで、ファン45が、ファン基部46を第1ポ ルコア体17の軸方向一端面にあてがう。そこ で、ファン基部46を第1ポールコア体17に溶接 39で抵抗溶接し、ファン45が回転子13に取り けられる。この時、折り曲げ片53の裏面が 図9の(c)に示されるように、ファン45のファ 基部46の裏面に密接状態に当接する。
 ここで、熱伝導金属板51の基部52は、第1永 磁石31の被嵌合部33の底面と嵌合溝部37の底 との間に挟持されているので、熱伝導金属 51には鉄などの磁性金属を用いることが好ま しい。
 なお、第2永久磁石32、熱伝導金属板51、お びファン45についても同様に取り付けられる ので、ここではその説明を省略する。

 このように構成された車両用交流発電機1 01においても、ファン45のファン基部46が溶接 部39でポールコア15に抵抗溶接されているの 、ファン基部46とポールコア15の軸方向端面 は、周方向の複数箇所の溶接部39を除いて 点接触状態となっており、微小隙間を有し いる。そこで、ポールコア15からファン45へ 熱伝達が抑えられ、ファン45自体の温度を く維持することができる。

 また、熱伝導金属板51の基部52の他端側表 面が第1および第2永久磁石31,32の被嵌合部33の 底面に接着剤やワニスなどにより接着されて いるので、熱伝導金属板51の基部52の他端側 面は、第1および第2永久磁石31,32の底面に直 あるいは薄膜の接着剤などの樹脂層を介し 隙間なく密接している、即ち密接状態とな ている。さらに、熱伝導金属板51の折り曲 片53の裏面が、ファン45のファン基部46の裏 に密接状態に当接している。そこで、第1お び第2永久磁石31,32の熱は効率的に熱伝導金 板51を介してファン45のファン基部46に伝達 れ、ファン基部46から空気に放熱されるの 、第1および第2永久磁石31,32の温度上昇を抑 ることができる。

 また、第1および第2永久磁石31,32が第2およ 第1爪状磁極部24,20に対して所定の隙間を有 ているので、固定子10からの高調波磁束の侵 入により第1および第2爪状磁極部20,24の表面 発生した熱が第2および第1永久磁石32,31に伝 されにくい。
 また、熱伝導金属板51の基部52が第1および 2永久磁石31,32の被嵌合部33の嵌合溝部37への 着力により、被嵌合部33と嵌合溝部37との間 に強固に挟持されているので、熱伝導金属板 51が遠心力により飛散することが防止される

 また、第1および第2永久磁石31,32が断面台 形の被嵌合部33を第1および第2継鉄部19,23の外 周面に形成された断面台形の嵌合溝部37に嵌 して保持されているので、第1および第2永 磁石31,32の径方向および周方向の移動が規制 される。また、第1および第2継鉄部19,23の外 面の径方向位置が第1および第2爪状磁極部20, 24に比べて低いので、第1および第2継鉄部19,23 に保持された第1および第2永久磁石31,32に作 する遠心力は、第1および第2永久磁石31,32を 1および第2爪状磁極部20,24に保持した場合に 比べ、小さくなる。そこで、簡易な永久磁石 の保持構造で、高速回転時の遠心力に起因す る第1および第2永久磁石31,32の径方向外方へ 変位を抑えられることができる。

 ここで、この実施の形態2では、折り曲げ片 53が径方向外方に曲げられているものとして るが、折り曲げ片は基部から径方向内方に り曲げられていてもよい。
 また、この実施の形態2では、熱伝導金属板 51の基部52が被嵌合部33の底面と嵌合溝部37の 面との間に挟持されているものとしている 、熱伝導金属板51の基部52が被嵌合部33の周 向の側面と嵌合溝部37の周方向の側面との に挟持されていてもよい。この場合、熱伝 金属板51の折り曲げ片53は、基部52の一端か 直角に周方向に折り曲げられる。

 なお、上記実施の形態1,2では、第1および第 2永久磁石31,32の被嵌合部33を第1および第2継 部19,23の外周面に形成された嵌合溝部37に嵌 するものとしているが、両者の嵌着構造は 面台形の凸部と凹部の嵌着構造のものに限 されるものではなく、第1および第2永久磁 が径方向および周方向の移動を規制されて 1および第2継鉄部に保持されていればよい。
 また、上記実施の形態1,2では、ファン40,45 ファン基部41,46が抵抗溶接によりポールコア 15の軸方向両端面に固着されているものとし いるが、ファン基部41,46のポールコア15への 固着方法は抵抗溶接に限定されるものではな く、例えばカシメによる固着でもよい。

 実施の形態3.
 図10はこの発明の実施の形態3に係る車両用 流発電機を模式的に示す断面図、図11はこ 発明の実施の形態3に係る車両用交流発電機 適用される回転子のポールコアを構成する ールコア体を示す斜視図、図12はこの発明 実施の形態3に係る車両用交流発電機におけ 永久磁石のポールコア体への実装方法を説 する斜視図、図13はこの発明の実施の形態3 係る車両用交流発電機における永久磁石の 石保持具への実装方法を説明する工程図で る。

 図10乃至図13において、車両用交流発電機 102は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロン トブラケット2とリヤブラケット3とからなる ース4と、回転軸16をケース4に軸受5を介し 支持されて、ケース4内に回転自在に配設さ た回転子13Aと、ケース4のフロント側に延出 する回転軸16の端部に固着されたプーリ6と、 回転子13Aに対して一定のエアギャップ29を有 て、回転子13Aの外周を囲繞してケース4に固 定された固定子10と、回転軸16のリヤ側に固 され、回転子13Aに電流を供給する一対のス ップリング8と、各スリップリング8に摺動す るようにケース4内に配設された一対のブラ 9と、を備えている。なお、図示していない 、固定子10で生じた交流を直流に整流する 流器、固定子10で生じた交流電圧の大きさを 調整する電圧調整器などがケース4内に配設 れている。

 固定子10は、円筒状の固定子鉄心11と、固 定子鉄心11に巻装され、回転子13Aの回転に伴 、後述する界磁コイル14からの磁束の変化 交流が生じる固定子コイル12と、を備えてい る。

 回転子13Aは、励磁電流が流されて磁束を発 する界磁コイル14と、界磁コイル14を覆うよ うに設けられ、その磁束によって磁極が形成 されるポールコア15Aと、ポールコア15Aの軸心 位置に貫装された回転軸16と、を備えている 以降、回転軸16の軸心方向を軸方向とする
 ポールコア15Aは、それぞれ例えばS10Cなどの 低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第 1および第2ポールコア体17A,21Aに分割構成され ている。

 第1ポールコア体17Aは、外周面を円筒形状 とし、回転軸挿通穴18aが軸心位置を貫通して 形成された第1ボス部18と、第1ボス部18の一端 縁部から径方向外側に延設された厚肉リング 状の第1継鉄部19と、第1継鉄部19の外周部から 軸方向他端側に延設された第1爪状磁極部20と を有している。第1爪状磁極部20は、その最外 径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端 側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向 厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細 り形状に形成され、第1継鉄部19の外周部に周 方向に等角ピッチで例えば8つ配列されてい 。さらに、第1谷部25が第1継鉄部19の各隣り う第1爪状磁極部20間に位置する部位に、例 ば内径側に向かって凸状に湾曲したU字状に 設されている。

 第2ポールコア体21Aは、外周面を円筒形状 とし、回転軸挿通穴22aが軸心位置を貫通して 形成された第2ボス部22と、第2ボス部22の他端 縁部から径方向外側に延設された厚肉リング 状の第2継鉄部23と、第2継鉄部23の外周部から 軸方向一端側に延設された第2爪状磁極部24と を有している。第2爪状磁極部24は、その最外 径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端 側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向 厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細 り形状に形成され、第2継鉄部23の外周部に周 方向に等角ピッチで例えば8つ配列されてい 。さらに、第2谷部26が第2継鉄部23の各隣り う第1爪状磁極部24間に位置する部位に、例 ば内径側に向かって凸状に湾曲したU字状に 設されている。

 このように構成された第1および第2ポー コア体17A,21Aは、第1および第2爪状磁極部20,24 を交互に噛み合わせ、かつ、第1ボス部18の他 端面を第2ボス部22の一端面に突き合わせ、回 転軸挿通穴18a,22aに貫装された回転軸16に固着 されている。そして、ボビン(図示せず)に巻 された界磁コイル14が、第1および第2ボス部 18,22、第1および第2継鉄部19,23および第1およ 第2爪状磁極部20,24に囲まれた空間に装着さ ている。ここで、第1および第2ボス部18,22お び第1および第2継鉄部19,23が、それぞれポー ルコア15Aのボス部および一対の継鉄部に相当 する。また、軸方向において、第1および第2 状磁極部20,24の先端側がそれぞれ第2および 1継鉄部23,19と重なっている。

 第1磁石保持具60は、鉄、鉄系磁性合金な の磁性材を用いて所定厚みを有する断面矩 に作製されている。そして、溝方向を第1磁 石保持具60の厚み方向とする第1嵌合溝61が第1 磁石保持具60の上面に開口するように凹設さ ている。ここで、第1磁石保持具60の上下面 よび第1嵌合溝61の底面が互いに平行な平坦 となっている。そして、第1嵌合溝61は、そ 溝幅が開口に向かって漸次狭くなる楔状に 成されている。

 第1永久磁石31Aは、第1嵌合溝61の内形形状よ り僅かに小さい外形形状で、厚み方向と直交 する平面における断面が台形で、第1磁石保 具60と同等の厚みに作製され、その下面が厚 み方向に平行な平坦面で、上面が下面との間 の距離が厚み方向の一側から他側に漸次広く なる傾斜面となっている。
 第1磁石保護カバー66は、矩形平板状の基部6 6aと、基部66aの対向する二辺から延設された 部66bと、両翼部66bの先端から折り返された り返し部66cと、一方の翼部66bから延設され 放熱用ブレード66dと、から構成されている 基部66aは第1永久磁石31Aの上面の形状に略一 致し、翼部66bは第1永久磁石31Aの断面台形の 斜面からなる側面の形状に略一致している

 ここで、第1磁石保護カバー66の第1永久磁石 31Aへの装着方法の一例を図13を参照しつつ説 する。
 まず、図13の(a)に示されるように、第1永久 石31Aの一方の側面を第1磁石保護カバー66の 方の翼部66bに密接させる。そして、図13の(b )に示されるように、基部66aを一方の翼部66b ら折り曲げて第1永久磁石31Aの上面に密接さ る。そして、図13の(c)に示されるように、 方の翼部66bを基部66aから折り曲げて第1永久 石31Aの他方の側面に密接させる。ついで、 13の(d)に示されるように、折り返し部66cを 翼部66bの先端から折り曲げる。これにより 図13の(e)に示されるように、両折り返し部66c が第1永久磁石31Aの下面に密接し、第1磁石保 カバー66が第1永久磁石31Aに装着される。こ とき、放熱用ブレード66dは、第1永久磁石31A の厚み方向の他側に延出している。

 ついで、第1磁石保護カバー66が装着され 第1永久磁石31Aは、図13の(f)に示されるよう 、厚み方向を第1磁石保持具60の厚み方向に 致させて、第1磁石保持具60の厚み方向外方 ら下端部側を第1嵌合溝61に嵌着される。こ により、図13の(g)に示されるように、両翼 66bが、それぞれ第1嵌合溝61の側面と第1永久 石31Aの側面との間に嵌め込まれ、両折り返 部66cが第1嵌合溝61の底面と第1永久磁石31Aの 下面との間に嵌め込まれ、第1永久磁石31Aが 1磁石保持具60に嵌着、保持される。そして 第1嵌合溝61の底面と第1永久磁石31Aの下面と 微小な隙間を持って相対し、第1磁石保持具 60と第1永久磁石31Aとが磁気的に接続されてい る。また、第1永久磁石31Aは第1磁石保護カバ 66により覆われている。さらに、放熱用ブ ード66dが第1磁石保持具60からその厚み方向 方に延出している。なお、必要に応じ、第1 石保護カバー66と第1永久磁石31Aとの間、お び第1磁石保護カバー66と第1嵌合溝61との間 接着剤を塗布してもよい。

 第2磁石保持具70は、第1磁石保持具60と同 材質を用いて同じ形状に作製されている。 2嵌合溝71が第1嵌合溝61と同様に、第2磁石保 持具70に形成されている。第2永久磁石32Aは、 第1永久磁石31Aと同じ材質を用いて同じ形状 作製されている。第2磁石保護カバー76は、 1磁石保護カバー66と同じ材質を用いて同じ 状に作製されている。第2永久磁石32Aは、図1 3に示されるように、第2磁石保護カバー66が 着されて、厚み方向を第2磁石保持具70の厚 方向に一致させて、第2磁石保持具70の厚み 向外方から下端部側を第2嵌合溝71に嵌着さ る。これにより、両翼部76bが、それぞれ第2 合溝71の側面と第2永久磁石32Aの側面との間 嵌め込まれ、両折り返し部76cが第2嵌合溝71 底面と第2永久磁石32Aの下面との間に嵌め込 まれ、第2永久磁石32Aが第2磁石保持具70に嵌 、保持される。放熱用ブレード76dが第2磁石 持具70の厚み方向外方に延出している。

 第1保持溝27が、第1ポールコア体17Aの各第 1爪状磁極部20の根元側で、各第1谷部25の内壁 面の上部側の相対する部位のそれぞれに開口 し、かつ溝方向を軸方向として第1継鉄部19の 一端から他端側に向かって凹設されている。 同様に、第2保持溝28が、第2ポールコア体21A 各第2爪状磁極部24の根元側で、各第2谷部26 内壁面の上部側の相対する部位のそれぞれ 開口し、かつ溝方向を軸方向として第2継鉄 23の他端から一端側に向かって凹設されて る。ここで、第1および第2保持溝27,28は、ブ ーチ加工やエンドミル加工などにより、第1 および第2磁石保持具60,70の両側部が嵌着され る溝形状に形成されている。

 第1磁石保持具60が、第1永久磁石31Aを上方 に向けて、かつ第1永久磁石31Aの厚み方向の 側を界磁コイル14側に向けて、軸方向外側か ら相対する第1保持溝27に圧入され、必要に応 じて接着剤を塗布されて、各第1谷部25の上に 架設された状態で磁気的に接続されて第1ポ ルコア体17Aに取り付けられる。このとき、 1磁石保持具60および第1永久磁石31Aの厚み方 が軸方向に一致している。第1永久磁石31Aの 上面を覆う第1磁石保護カバー66の基部66aが第 2爪状磁極部24の先端側内周面と所定の隙間を あけて対向している。放熱用ブレード66dが周 方向に隣り合う第1爪状磁極部20の間から軸方 向外方に延出している。

 第2磁石保持具70が、図12に示されるよう 、第2永久磁石32Aを上方に向けて、かつ第2永 久磁石32Aの厚み方向の一側を界磁コイル14側 向けて、軸方向外側から相対する第2保持溝 28に圧入され、必要に応じて接着剤を塗布さ て、各第2谷部26の上に架設された状態で磁 的に接続されて第2ポールコア体21Aに取り付 けられる。このとき、第2磁石保持具70および 第2永久磁石32Aの厚み方向が軸方向に一致し いる。第2永久磁石32Aの上面を覆う第2磁石保 護カバー76の基部76aが第1爪状磁極部20の先端 内周面と所定の隙間をあけて対向している 放熱用ブレード76dが周方向に隣り合う第2爪 状磁極部24の間から軸方向外方に延出してい 。

 また、第1および第2永久磁石31A,32Aは、図1 0に示されるように、界磁コイル14に通電され て発生する磁界36の向きと逆向きに着磁配向 れる。そして、第1および第2永久磁石31A,32A 着磁方向35の延長線が、対向する第2および 1爪状磁極部24,20の先端側内周面に向かって る。なお、界磁コイル14を流れる界磁電流 作る磁界36の向きが反転した設計の場合には 、第1および第2永久磁石31A,32Aも逆向きに着磁 配向される。

 つぎに、このように構成された車両用交流 電機102の動作について説明する。
 まず、電流がバッテリ(図示せず)からブラ 9およびスリップリング8を介して回転子13Aの 界磁コイル14に供給され、磁束が発生される この磁束により、第1ポールコア体17Aの第1 状磁極部20がN極に磁化され、第2ポールコア 21Aの第2爪状磁極部24がS極に磁化される。
 一方、エンジンの回転トルクがベルト(図示 せず)およびプーリ6を介して回転軸16に伝達 れ、回転子13Aが回転される。そこで、回転 界が固定子10の固定子コイル12に与えられ、 電力が固定子コイル12に発生する。この交 の起電力が、整流器で直流電流に整流され バッテリが充電され、或いは電気負荷に供 される。

 界磁コイル14に通電されて発生した磁束 、第1爪状磁極部20からエアギャップ29を通っ て固定子鉄心11のティース部に入る。固定子 心11に入った磁束は、固定子鉄心11のティー ス部からコアバック部を通って周方向に移動 し、隣の第2爪状磁極部24に対向するティース 部からエアギャップ29を通ってその第2爪状磁 極部24に入る。ついで、第2爪状磁極部24に入 た磁束は、第2継鉄部23、第2ボス部22、第1ボ ス部18、第1継鉄部19を通って第1爪状磁極部20 至る。ここで、従来のランデル型回転子で 、第1および第2ポールコア体は限界設計さ ているので、界磁コイルの発生する磁界に り磁気飽和し、回転子で発生する磁束が減 してしまう。

 本回転子13Aでは、第1および第2永久磁石31 A,32Aは、界磁コイル14の発生する磁界36の向き と反対となるように着磁配向されている。そ こで、第1永久磁石31Aから発生する磁束は、 1磁石保持具60に入る。ここで、第1磁石保持 60の下方には、第1谷部25、即ち大きな空間 存在する。そこで、第1磁石保持具60に入っ 磁束は、第1磁石保持具60内を周方向の両側 流れて第1継鉄部19に入り、第1ボス部18、第2 ス部22、第2継鉄部23および第2爪状磁極部24 通り、空隙を介して第1永久磁石31Aに戻る。 た、第2永久磁石32Aから発生する磁束は、空 隙を介して第1爪状磁極部20に入り、第1継鉄 19、第1ボス部18、第2ボス部22を経て、第2継 部23に入る。第2継鉄部23に入った磁束は、第 2継鉄部23の第2谷部26の両側を径方向外方に流 れ、第2磁石保持具70の両端から第2磁石保持 70に入り、第2永久磁石32Aに戻る。

 第1および第2永久磁石31A,32Aの発生する磁 は、界磁コイル14の発生する磁束と逆向き なり、第1および第2ポールコア体17A,21Aを構 する磁性体の磁束密度を大幅に低減するこ ができ、磁気飽和を解消することができる これにより、固定子10に鎖交する磁束が増加 し、発電量を増加することができる。

 また、第1および第2永久磁石31A,32Aが第2お よび第1爪状磁極部24,20の先端側内周面に対向 するように配設されているので、第1および 2永久磁石31A,32Aの磁気回路が回転子13A内部で 閉じた磁気回路となる。そこで、第1および 2永久磁石31A,32Aの発生する磁束のなかの固定 子鉄心11に鎖交する磁束成分(漏れ磁束)が少 くなる。さらに、着磁方向35の延長線が、対 向する第2および第1爪状磁極部24,20の先端側 周面に向かっているので、漏れ磁束が一層 減される。その結果、無負荷無励磁におけ 第1および第2永久磁石31A,32Aの誘起電圧の発 が抑制される。

 この実施の形態3によれば、第1および第2 石保護カバー66,76が第1および第2永久磁石31A ,32Aを覆っているので、回転子13Aの高速回転 に揺動する第1および第2爪状磁極部20,24や飛 する異物が第1および第2永久磁石31A,32Aに直 的に当たることがなく、第1および第2永久 石31A,32Aの損傷発生が抑制される。又、第1お よび第2永久磁石31A,32Aが損傷しても、第1およ び第2永久磁石31A,32Aの破片の飛散が抑制され 。

 また、第1および第2磁石保護カバー66,76の 放熱用ブレード66d、76dが、周方向に隣り合う 第1爪状磁極部20の間、および周方向に隣り合 う第2爪状磁極部24の間から軸方向外方に延出 しているので、放熱用ブレード66d、76dがポー ルコア15Aとともに回転し、空気流を発生させ る。そこで、ポールコア15Aの軸方向両端面に 溶接などにより固着されていた従来の冷却フ ァンを省略することができ、部品点数の削減 、および溶接工程の省略が図られ、組立工程 を簡略化することができる。

 また、第1および第2永久磁石31A,32Aで発生 た熱が、第1および第2磁石保護カバー66,76に 伝達され、第1および第2磁石保持具60,70を介 てポールコア15Aに伝達され、ポールコア15A 表面から空気流に放熱されるとともに、放 用ブレード66d、76dから空気流に放熱される これにより、第1および第2永久磁石31A,32Aで 生した熱が効率的に放熱され、第1および第2 永久磁石31A,32Aの温度上昇が抑制され、第1お び第2永久磁石31A,32Aの熱減磁が抑えられる

 なお、第1および第2永久磁石31A,32Aには、磁 密度の高いネオジウム・鉄・ボロン磁石や マリウムコバルト磁石などの焼結された希 類磁石を用いることが好ましい。
 また、第1および第2磁石保護カバー66,76には 、磁石の保護およびブレード強度の確保の観 点から、例えばステンレスなどの金属材料が 用いられるが、第1および第2永久磁石31A,32Aの 冷却効率を高める観点から、アルミや銅など の熱伝導性のよい材料を用いることが好まし い。

 また、第1および第2永久磁石31A,32Aが所定 みを有する断面台形に形成されているもの しているが、第1および第2永久磁石31A,32Aは 1および第2磁石保持具60,70に嵌着、保持され ていれば、その断面形状については特に限定 されるものではない。同様に、第1および第2 石保持具60,70が所定厚みを有する断面矩形 形成されているものとしているが、第1およ 第2磁石保持具60,70は第1および第2保持溝27,28 に嵌着、保持されていれば、その断面形状に ついては特に限定されるものではない。

 実施の形態4.
 図14はこの発明の実施の形態4に係る車両用 流発電機における永久磁石の磁石保持具へ 装着状態を示す斜視図である。
 図14において、第1磁石保護カバー66Aは、放 用ブレード66dが翼部66bから第1永久磁石31Aの 側面に沿って厚み方向に延設され、かつ下面 方向に延設されている。
 なお、第2磁石保護カバーも、第1磁石保護 バー66Aと同様に構成されているので、ここ はその説明を省略する。この実施の形態4は 第1磁石保護カバー66に代えて第1磁石保護カ バー66Aを用いている点を除いて、上記実施の 形態3と同様に構成されている。

 この実施の形態4では、第1磁石保護カバ 66Aの放熱用ブレード66dが翼部66bから第1永久 石31Aの側面に沿って厚み方向に延設され、 つ下面方向に延設されているので、回転子1 3Aがケース4内に組み込まれた状態では、放熱 用ブレード66dは周方向に隣り合う第1爪状磁 部20の間から軸方向外方に延出し、第1ポー コア体17Aの軸方向一端面に沿って径方向内 に延在している。そこで、放熱用ブレード66 dとケース4との干渉を回避しつつ、放熱用ブ ード66dの放熱面積を効果的に増大すること でき、第1永久磁石31Aの冷却効率を高めるこ とができる。

 実施の形態5.
 図15はこの発明の実施の形態5に係る車両用 流発電機における永久磁石の磁石保持具へ 装着方法を説明する工程図である。
 この実施の形態5では、第1磁石保護カバー66 Bが装着された第1永久磁石31Aを第1磁石保持具 60の第1嵌合溝61に嵌着した後、図15の(a)に示 れるように、放熱用ブレード66dを翼部66bか 第1磁石保持具60の幅方向外方に90°折り曲げ ついで、図15の(b)に示されるように、放熱 ブレード66dを90°折り返す。これにより、図1 5の(c)に示されるように、放熱用ブレード66d 、翼部66bに対して、シフト量dだけ第1磁石保 持具60の幅方向外方に移動して第1磁石保持具 60の厚み方向外方に延出している。

 なお、第2磁石保護カバーも、第1磁石保 カバー66Bと同様に構成されているので、こ ではその説明を省略する。この実施の形態5 、第1磁石保護カバー66に代えて第1磁石保護 カバー66Bを用いている点を除いて、上記実施 の形態3と同様に構成されている。

 回転子13Aがケース4内に組み込まれた状態 では、第1磁石保護カバー66Bの放熱用ブレー 66dは、翼部66bに対して、シフト量dだけ周方 、即ち回転方向に移動して、周方向に隣り う第1爪状磁極部20の間から軸方向外方に延 している。そこで、各第1磁石保護カバー66B の放熱用ブレード66dのシフト量dを変えるこ により、放熱用ブレード66dの回転方向の配 ピッチが不等ピッチとなり、回転子13Aの回 に伴って放熱用ブレード66dで発生する騒音 低減することができる。

 なお、上記実施の形態5では、各放熱用ブ レード66dの周方向のシフト量dを変えるもの しているが、各放熱用ブレード66dの径方向 対する傾斜角度を変えても、回転子13Aの回 に伴って放熱用ブレード66dで発生する騒音 低減することができる。

 実施の形態6.
 図16はこの発明の実施の形態6に係る車両用 流発電機に適用される回転子のポールコア 構成するポールコア体を示す斜視図である
 図16において、第2磁石保護カバー76が装着 れた5つの第2永久磁石31Aと第3磁石保護カバ 77が装着された3つの第2永久磁石31Aとが混在 て第2ポールコア体21Aに配設されている。そ して、第3磁石保護カバー77は放熱用ブレード 66dが省略されている点を除いて第2磁石保護 バー76と同様に構成されている。なお、第1 ールコア体にも、第2ポールコア体21Aと同様 、第1磁石保護カバーが装着された第1永久 石と第3保護カバーが装着された第1永久磁石 とが混在して配設されているので、ここでは その説明を省略する。

 この実施の形態6においては、放熱用ブレ ード76dの数が磁極数と異なっているので、回 転子13Aの回転に伴って放熱用ブレード66dで発 生する騒音を低減することができる。さらに 、放熱用ブレード76dの回転方向の配列ピッチ が不等ピッチとなっているので、回転子13Aの 回転に伴って放熱用ブレード66dで発生する騒 音を一層低減することができる。

 実施の形態7.
 図17はこの発明の実施の形態7に係る車両用 流発電機における永久磁石のポールコア体 の実装状態を説明する斜視図である。

 図17において、第2ポールコア体21Bは、第2谷 部26が省略されており、第2保持溝28Aが、第1 状磁極部20の先端側内周面と相対するように 、かつ第2継鉄部23の外周面に開口するように 、溝方向を軸方向にとして第2継鉄部23の他端 から一端側に向かって凹設されている。ここ で、第2保持溝28Aは、ブローチ加工やエンド ル加工などにより、第2磁石保持具70が嵌着 れる溝形状に形成されている。第2永久磁石3 2Aは第2磁石保護カバー76を装着した状態で第2 磁石保持具70に嵌着、保持されている。そし 、第2磁石保持具70が第2保持溝28Aに嵌着、保 持されている。
 なお、第1ポールコア体も、第2ポールコア 21Bと同様に構成されているので、ここでは の説明を省略する。

 この実施の形態7においても、放熱用ブレ ード76dが周方向に隣り合う第2爪状磁極部24の 間から軸方向外方に延出しているので、上記 実施の形態3と同様の効果を奏する。

 ここで、上記実施の形態7において、第2 鉄部23の外周面が第1爪状磁極部20から離れて いる場合には、第2保持溝28Aを省略し、第2磁 保持具70を第2継鉄部23の外周面に接着剤や 接などにより直接固着するようにしてもよ 。

 実施の形態8.
 図18はこの発明の実施の形態8に係る車両用 流発電機における永久磁石のポールコア体 の実装状態を説明する斜視図である。

 図18において、第2ポールコア体21Cは、第2谷 部26が省略されており、第2保持溝28Bが、第1 状磁極部20の先端側内周面と相対するように 、かつ第2継鉄部23の外周面に開口するように 、溝方向を軸方向にとして第2継鉄部23の他端 から一端側に向かって凹設されている。ここ で、第2保持溝28Bは、ブローチ加工やエンド ル加工などにより、その溝幅が開口に向か て漸次狭くなる楔状に形成されている。第2 久磁石32Aは、第2磁石保持具に嵌着、保持さ れることなく、第2磁石保護カバー76を装着し た状態で第2保持溝28Bに嵌着、保持されてい 。つまり、第2磁石保持具は省略されている
 なお、第1ポールコア体も、第2ポールコア 21Cと同様に構成されているので、ここでは の説明を省略する。

 この実施の形態8においても、放熱用ブレ ード76dが周方向に隣り合う第2爪状磁極部24の 間から軸方向外方に延出しているので、上記 実施の形態3と同様の効果を奏する。

 ここで、上記実施の形態8において、第2 鉄部23の外周面が第1爪状磁極部20から離れて いる場合には、第2保持溝28Bを省略し、第2永 磁石32Aを第2磁石保護カバー76を装着した状 で第2継鉄部23の外周面に接着剤や溶接など より直接固着するようにしてもよい。

 実施の形態9.
 図19はこの発明の実施の形態9に係る車両用 流発電機を模式的に示す断面図である。
 図19において、ファン40が、ファン基部41を 1および第2ポールコア体17A,21Aのそれぞれの 方向端面に抵抗溶接されて取り付けられて る。そして、放熱用ブレード66d,76dが各ファ ン基部41に穿設された貫通穴に挿通されて軸 向外方に延出している。
 なお、他の構成は上記実施の形態3と同様に 構成されている。

 このように構成された車両用交流発電機1 03では、第1および第2永久磁石31A,32Aの熱は第1 および第2磁石保護カバー66,76の放熱用ブレー ド66d,76dに伝達され、放熱用ブレード66d,76dか 冷却風に放熱される。また、放熱用ブレー 66d,76dに作用する遠心力が第1および第2ポー コア体17A,21Aに溶接されたファン基部41で受 られ、第1および第2永久磁石31A,32Aには作用 にくくなる。

 従って、この実施の形態9においては、上記 実施の形態3の効果に加え、第1および第2永久 磁石31A,32Aの耐遠心力性が高められるという 果が得られる。
 また、この実施の形態9においても、放熱用 ブレード66d,76dだけで十分な送風性能が得ら る場合には、ブレード42を省略してもよい。

 なお、上記各実施の形態では、車両用交流 電機について説明しているが、この発明は 車両用交流発電機に限らず、車両用電動機 車両用発電電動機などの回転電機に適用し も、同様の効果を奏する。
 また、上記実施の形態3~9では、放熱用ブレ ドが平坦な平板形状に作製されているもの しているが、放熱用ブレードの形状はこれ 限定されるものではなく、例えばその外周 が回転方向後方に湾曲する断面円弧形状に 成されてもよい。本磁石保護カバーは金属 を用いているので、放熱用ブレードを所望 形状に簡易に形成することができる。




 
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