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Patent Searching and Data


Title:
ROTATING ELECTRICAL MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/101674
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotating electrical machine can stably hold permanent magnets in trough parts formed in parts positioned between adjacent pawl-like magnetic pole parts in cut parts. In the rotating electrical machine, first and second magnet holding tools (30, 35) are installed in first and second trough parts (25, 26) formed in first and second yoke parts (19, 23) positioned between first and second pawl-like magnetic pole parts (20, 24) adjacent in a circumferential direction. First and second permanent magnets (32, 37) are held by the first and second magnet holding tools (30, 35) so that they confront each other on an inner peripheral faces at tip sides of the second and first pawl-like magnetic pole parts (24, 20).

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Inventors:
SHIMOMURA, Ryuichi (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 10083, JP)
下村 龍一 (〒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, 10083, JP)
AKITA, Hiroyuki (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 10083, JP)
秋田 裕之 (〒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, 10083, JP)
Application Number:
JP2008/052324
Publication Date:
August 20, 2009
Filing Date:
February 13, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku Tokyo, 10, 10083, 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, 10083, JP)
SHIMOMURA, Ryuichi (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 10083, JP)
下村 龍一 (〒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, 10083, JP)
AKITA, Hiroyuki (7-3 Marunouchi 2-chome, Chiyoda-k, Tokyo 10, 10083, JP)
International Classes:
H02K19/22
Foreign References:
JP2003244875A2003-08-29
JPH10136623A1998-05-22
JP2002199678A2002-07-12
US4959577A1990-09-25
Other References:
See also references of EP 2249465A4
Attorney, Agent or Firm:
SOGA, Michiharu et al. (S. Soga & Co, 8th Floor Kokusai Building,1-1, Marunouchi 3-chom, Chiyoda-ku Tokyo 05, 10000, 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、谷部が周方向に隣り合う上記爪状磁極部の間のそれぞれの上記継鉄部の部位に形成され、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、を備えた回転電機において、
 磁石保持具が上記谷部に架設され、かつ永久磁石が上記爪状磁極部の先端側の内周面に所定の隙間を持って対向するように上記磁石保持具に保持されていることを特徴とする回転電機。
 保持溝が上記ポールコアの上記爪状磁極部の根元側で、上記谷部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上記継鉄部の少なくとも一端面に開口するように凹設され、上記磁石保持具が上記保持溝に嵌着されて上記ポールコアに保持されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
 成型面が上記保持溝の溝方向の開口部に口開き状に形成されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機。
 周方向幅が径方向外方に漸次狭くなる楔状の係合溝が、溝方向を軸方向として上記磁石保持具の一端側から他端側に貫通して設けられ、上記永久磁石が上記嵌合溝に嵌着されて上記磁石保持具に保持されていることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の回転電機。
 上記磁石保持具が磁性材料で作製されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
 上記磁石保持具が鋼板の積層体で作製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。
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お る永久磁石の保持構造に関するものである

 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。

 従来、このような課題を解決するために ランデル型の回転子の周方向に対向する爪 磁極部の間に永久磁石を配設する手段がと れていた(例えば、特許文献1参照)。

米国特許第4959577号明細書

 ランデル型の回転子においては、冷間鍛 法により爪状磁極部相当部が継鉄部から径 向外方に延出する形状のコア体を成型した 、継鉄部から径方向外方に延出する爪状磁 部相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部 形成している。この時、爪状磁極部相当部 折り曲げ工程での歩留まりを高めるために 継鉄部の隣り合う爪状磁極部の間に位置す 部位に谷部を設けている。

 このように、ランデル型の回転子では、 状磁極部が片持ち構造であるとともに、谷 が継鉄部の隣り合う爪状磁極部の間に位置 る部位に設けられているので、高速回転時 、隣り合う爪状磁極部の間の相対的な変位 生じる。そこで、永久磁石を隣り合う爪状 極部の間に保持する従来の永久磁石の保持 造では、永久磁石を安定して保持できない いう課題があった。

 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、継鉄部の隣り う爪状磁極部の間に位置する部位に形成さ た谷部に永久磁石を安定して保持できる回 電機を得ることを目的とする。

 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、谷部が周方向に隣り合う上記爪 磁極部の間のそれぞれの上記継鉄部の部位 形成され、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。そ て、磁石保持具が上記谷部に架設され、か 永久磁石が上記爪状磁極部の先端側の内周 に所定の隙間を持って対向するように上記 石保持具に保持されている。

 この発明によれば、磁石保持具が周方向 隣り合う爪状磁極部の間の継鉄部の部位に 成された谷部の上に架設されているので、 速回転時の爪状磁極部の変位が磁石保持具 保持機構に影響することがない。また、爪 磁極部の磁石保持具の容積を少なくでき、 石保持具に作用する遠心力が小さくなる。 こで、磁石保持具を簡易な保持構造で安定 て継鉄部に保持できる。これにより、必要 小限の磁石量の永久磁石を磁石保持具を用 て安定して継鉄部に保持できる。

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 流発電機に適用される回転子を示す端面図で ある。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を構成する第1 ールコア体の永久磁石実装状態を示す断面 である。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を構成する第1 ールコア体の永久磁石未実装状態を示す斜 図である。 この発明の実施の形態1に係る車両用交 流発電機における永久磁石の磁石保持具への 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2に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を示す端面図で ある。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を構成する第1 ールコア体の永久磁石実装状態を示す断面 である。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を構成する第1 ールコア体の保持溝加工前の状態を示す斜 図である。 この発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を構成する第1 ールコア体の保持溝加工後の状態を示す斜 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を示す端面図 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を構成する第1 ールコア体の永久磁石実装状態を示す断面 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を構成する第1 ールコア体の保持溝加工前の状態を示す斜 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を構成する第1 ールコア体の保持溝加工後の状態を示す斜 図である。 この発明の実施の形態4に係る車両用 流発電機における磁石保持具を示す斜視図 ある。 この発明の実施の形態5に係る車両用 流発電機における磁石保持具を示す斜視図 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 適用される回転子を示す端面図、図3はこの 明の実施の形態1に係る車両用交流発電機に 用される回転子を構成する第1ポールコア体 の永久磁石実装状態を示す断面図、図4はこ 発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機 適用される回転子を構成する第1ポールコア 体の永久磁石未実装状態を示す斜視図、図5 この発明の実施の形態1に係る車両用交流発 機における永久磁石の磁石保持具への実装 法を説明する斜視図である。

 図1乃至図5において、車両用交流発電機1 、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロント ラケット2とリヤブラケット3とからなるケ ス4と、回転軸16をケース4に軸受5を介して支 持されて、ケース4内に回転自在に配設され 回転子13と、ケース4のフロント側に延出す 回転軸16の端部に固着されたプーリ6と、回 子13の軸方向の両端面に固定されたファン7 、回転子13に対して一定のエアギャップ29を して、回転子13の外周を囲繞してケース4に 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のス ップリング8と、各スリップリング8に摺動 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 が、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 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発 する界磁コイル14と、界磁コイル14を覆うよ に設けられ、その磁束によって磁極が形成 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 。さらに、第1谷部25が第1継鉄部19の各隣り合 う第1爪状磁極部20の間に位置する部位にU字 に凹設されている。

 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 。さらに、第2谷部26が第2継鉄部23の各隣り合 う第1爪状磁極部24の間に位置する部位にU字 に凹設されている。

 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、ボビン(図示せず)に巻装 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。

 第1磁石保持具30は、鉄、鉄系磁性合金な の磁性材を用いて冷間鍛造法や引き抜き加 などにより作製されている。この第1磁石保 持具30は、上下面を互いに平行な平坦面とし 両側面をその間隔が上面に向かって漸次広 なる傾斜面とし、両端面を長さ方向に直交 る平坦面とする長さ方向と直交する断面が 形の柱状体に作製されている。そして、溝 向を第1磁石保持具30の長さ方向とする第1嵌 合溝31が、第1磁石保持具30の上面に開口する うに凹設されている。この第1嵌合溝31は、 の底面が第1磁石保持具30の上下面と平行な 坦面であり、その溝幅が開口に向かって漸 狭くなる楔状に形成されている。

 第1永久磁石32は、上下面を互いに平行な 坦面とし、両側面をその間隔が上面に向か て漸次狭くなる傾斜面とし、両端面を厚み 向に直交する平坦面とする厚み方向と直交 る断面が台形の柱状体に作製されている。

 第1磁石飛散防止カバー33は、SPCC、ステン レス鋼などの薄板を曲げ加工や切削加工など を施して作製され、矩形状の基部33aと、基部 33aの相対する2辺から略直角に折り曲げられ 一対の端辺33bと、基部33aの相対する残る2辺 ら所定の角度で折り曲げられ、かつその先 が折り返され、第1嵌合溝31の溝長さと等し 長さを有する一対の側辺33cとを有する。そ て、第1磁石飛散防止カバー33は、基部33aに り第1永久磁石32の上面を覆い、端辺33bを第1 永久磁石32の両端面に沿わせ、側辺33cを第1永 久磁石32の両側面に沿わせ、側辺33cの先端の り返し部を第1永久磁石32の底面にあてがっ 、第1永久磁石32に装着され、接着剤を基部3 3aと第1永久磁石32の上面との間に塗布して固 されている。

 第1磁石飛散防止カバー33が装着された第1 永久磁石32は、第1嵌合溝31に嵌着され、必要 応じて接着剤を塗布されて、第1磁石保持具 30に磁気的に接続されて保持されている。こ 時、第1磁石飛散防止カバー33の両側辺33cが 1嵌合溝31の楔状の側面と第1永久磁石32の側 との間に挟持され、第1永久磁石32の抜けが 止されている。

 第2磁石保持具35は、第1磁石保持具30と同 材料を用いて同じ形状に作製されている。 2永久磁石37は、第1永久磁石32と同じ材料を いて同じ形状に作製されている。第2磁石飛 散防止カバー38は、第1磁石飛散防止カバー33 同じ材料を用いて同じ形状に作製されてい 。そして、第2永久磁石37は、第2磁石飛散防 止カバー38が装着されて、第2磁石保持具35の 面に形成された第2嵌合溝36に嵌着され、必 に応じて接着剤を塗布されて、第2磁石保持 具35に磁気的に接続されて保持されている。

 第1保持溝27が、第1ポールコア体17の各第1 爪状磁極部20の根元側で、各第1谷部25の内壁 の上部側の相対する部位のそれぞれに開口 、かつ溝方向を軸方向として第1継鉄部19の 端側から他端側に貫通するように凹設され いる。同様に、第2保持溝28が、第2ポールコ ア体21の各第2爪状磁極部24の根元側で、各第2 谷部26の内壁面の上部側の相対する部位のそ ぞれに開口し、かつ溝方向を軸方向として 2継鉄部23の一端側から他端側に貫通するよ に凹設されている。ここで、第1および第2 持溝27,28は、第1および第2磁石保持具30,35の 着部の形状に適合する断面コ字状の溝形状 形成されている。つまり、第1および第2保持 溝27,28は、第1および第2磁石保持具30,35の上下 面が係合する一対の平行かつ平坦な側面と、 第1および第2磁石保持具30,35の側面が係合す 平坦な底面とからなる断面コ字状の溝形状 有するので、1回のブローチ加工により、冷 鍛造されたポールコア体に第1および第2保 溝27,28を作製でき、溝加工工程が簡略化され る。

 第1磁石保持具30が、第1磁石飛散防止カバ ー33を上方に向けて、軸方向外側から相対す 第1保持溝27に圧入され、必要に応じて接着 を塗布されて、各第1谷部25の上に架設され 状態で磁気的に接続されて第1ポールコア体 17に取り付けられる。このとき、第1磁石飛散 防止カバー33の基部33a、即ち第1永久磁石32の 面が第2爪状磁極部24の先端側内周面と所定 隙間をあけて対向している。

 ここで、第1磁石保持具30の上下面は第1ポ ールコア体17の径方向に垂直で、かつ互いに 行な平坦面であり、その上面は上下面の径 向外方に位置する面である。第1磁石保持具 30の両側面はその間隔が上面に向かって漸次 くなる傾斜面であり、長さ方向は、第1ポー ルコア体17の軸方向に一致する。第1嵌合溝31 両側面は溝幅が開口に向かって漸次狭くな 傾斜面である。第1永久磁石32の上下面は第1 ポールコア体17の径方向に垂直で、かつ互い 平行な平坦面であり、その上面は上下面の 方向外方に位置する面である。第1永久磁石 32の両側面はその間隔が上面に向かって漸次 くなる傾斜面であり、厚み方向は、第1ポー ルコア体17の軸方向に一致する。

 同様に、第2磁石保持具35が、第2磁石飛散 防止カバー38を上方に向けて、軸方向外側か 相対する第2保持溝28に圧入され、必要に応 て接着剤を塗布し、各第2谷部26の上に架設 れた状態で磁気的に接続されて第2ポールコ ア体21に取り付けられる。このとき、第2永久 磁石37の上面が第2爪状磁極部24の先端側内周 と所定の隙間をあけて対向している。

 ここで、第2磁石保持具35の上下面は第2ポ ールコア体21の径方向に垂直で、かつ互いに 行な平坦面であり、その上面は上下面の径 向外方に位置する面である。第2磁石保持具 35の両側面は、その間隔が上面に向かって漸 広くなる傾斜面であり、長さ方向は第2ポー ルコア体21の軸方向に一致する。第2嵌合溝36 両側面は溝幅が開口に向かって漸次狭くな 傾斜面である。第2永久磁石37の上下面は第2 ポールコア体21の径方向に垂直で、かつ互い 平行な平坦面であり、その上面は上下面の 方向外方に位置する面である。第2永久磁石 37の両側面はその間隔が上面に向かって漸次 くなる傾斜面であり、厚み方向は第2ポール コア体21の軸方向に一致する。

 このように組み込まれた第1および第2磁 保持具30,35は、第1および第2磁石保持具30,35 第1および第2保持溝27,28への嵌合により径方 および周方向への移動が阻止され、ファン7 および界磁コイル14が巻回されたボビンによ 軸方向への移動が阻止される。また、第1お よび第2永久磁石32,37および第1および第2磁石 散防止カバー33,38は、第1および第2永久磁石 32,37および第1および第2磁石飛散防止カバー33 ,38の第1および第2嵌合溝31,36への嵌合により 方向および周方向への移動が阻止され、フ ン7および界磁コイル14が巻回されたボビン より軸方向への移動が阻止される。

 ここで、永久磁石の飛散現象について説 する。なお、第1および第2永久磁石32,37の飛 散現象は同じであるので、ここでは第1永久 石32についてのみ説明する。

 まず、第2爪状磁極部24が遠心力により揺動 て、あるいは異物が飛来して、第1永久磁石 32に衝突することで、第1永久磁石32に割れや けが発生する。これにより、割れた、或い 欠けた磁石片が第1永久磁石32から飛び散る 態が生じる。
 また、第1磁石保持具30の第1嵌合溝31の側面 ら第1永久磁石32の側面にかかる応力が第1永 久磁石32の許容応力を超えることで、第1永久 磁石32に割れや欠けが発生する。これにより 割れた、或いは欠けた磁石片が第1永久磁石 32から飛び散る事態が生じる。

 さらに、遠心力が第1永久磁石32を径方向 方に移動させるように作用する。この第1永 久磁石32の径方向外方への移動が第1嵌合溝31 上部開口を拡張させるように第1磁石保持具 30の側部を変位させる。この時、曲げ応力が 1嵌合溝31の底面と側面との交差部に作用す 。この曲げ応力が第1磁石保持具30の許容強 を超えると、磁石を保持できなくなり、第1 永久磁石32が第1磁石保持具30から飛び出す事 が生じる。

 この実施の形態1では、第1永久磁石32は第1 石飛散防止カバー33が装着されて第1磁石保 具30に嵌着されているので、割れた或いは欠 けた磁石片の第1永久磁石32からの飛び出しが 防止される。
 また、第1磁石保持具30が第1保持溝27に嵌着 れているので、第1磁石保持部30の側部の変 が第1保持溝27に受けられる。これにより、 1磁石保持具30の許容強度を超えるような第1 磁石保持部30の側部の変位が制限され、第1磁 石保持具30からの第1永久磁石32の飛び出しが 止される。

 つぎに、このように構成された車両用交流 電機1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、磁束が発生する。 の磁束により、第1ポールコア体17の第1爪状 極部20がN極に磁化され、第2ポールコア体21 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。

 このように、この実施の形態1では、第1 よび第2磁石保持具30,35が第1および第2谷部25, 26の上に架設されているので、第1および第2 石保持具30,35の容積を少なくできる。そこで 、高速回転時、第1および第2磁石保持具30,35 作用する遠心力が小さくなるとともに、第1 よび第2磁石保持具30,35の保持構造に対し、 心力および熱膨張に起因する第1および第2 状磁極部20,24の変位の影響もない。これによ り、必要最小限の容積の第1および第2永久磁 32,37をポールコア15に安定して保持できる。

 また、第1および第2磁石保持具30,35を第1 よび第2谷部25,26の内壁面の上部側に凹設さ た第1および第2保持溝27,28に嵌着させている で、第1および第2磁石保持具30,35を簡易な保 持構造でポールコア15に保持できる。さらに 第1および第2永久磁石32,37を第1および第2磁 保持具30,35の上面に凹設された第1および第2 嵌合溝31,36に嵌着させているので、第1および 第2永久磁石32,37を簡易な保持構造で第1およ 第2磁石保持具30,35に保持できる。

 また、第1および第2磁石保持具30,35が第1 よび第2ポールコア体17,21と別部品で作製さ 、第1および第2磁石保持具30,35は加工性に優 、加工精度を確保しやすいので、第1および 第2保持溝27,28との嵌合面、および第1および 2永久磁石32,37との嵌合面を高精度に作製で る。そこで、搭載する永久磁石の形状に適 する溝形状の嵌合溝が簡易に作製でき、所 の形状の永久磁石を保持できる。また、第1 よび第2磁石保持具30,35と第1および第2継鉄 19,23との嵌合部における隙間、さらには第1 よび第2磁石保持具30,35と第1および第2永久磁 石32,37との嵌合部における隙間を最小限に少 くでき、これらの嵌合部での磁気抵抗が小 くなるので、磁石の磁束量が増えて、磁石 有効に利用することができる。

 また、第1および第2磁石保持具30,35が第1お び第2谷部25,26の上部側の内壁面の間を周方 に連結しているので、ポールコア15の変形の 発生を抑制できる。
 また、第1および第2永久磁石32,37が所定の厚 みを有する断面台形の柱状体に作製されてい るので、砥石を用いて磁石母材から第1およ 第2永久磁石32,37を効率よく切り出すことが き、材料の歩留まりが高められる。

 また、第1および第2永久磁石32,37の上面、 両側面、両端面が第1および第2磁石飛散防止 バー33,38で覆われているので、仮に第1およ 第2爪状磁極部20,24が径方向に振動して第1お よび第2永久磁石32,37に接触したとしても、第 1および第2磁石飛散防止カバー33,38が緩衝層 して機能し、第1および第2永久磁石32,37の損 の発生を抑制できる。また、第1および第2 久磁石32,37の露出面積が少なくなり、第1お び第2永久磁石32,37が損傷し、飛散すること 抑制される。

 また、第1および第2永久磁石32,37は、第1 よび第2爪状磁極部20,24の先端側の内周面に 向するように配設されているので、第1およ 第2永久磁石32,37は、回転子13の最外周面に して径方向内方に位置している。そこで、 定子スロット高調波は第1および第2爪状磁極 部20,24の最外周面部に留まり、第1および第2 久磁石32,37を直接誘導加熱するように作用し ない。その結果、第1および第2永久磁石32,37 加熱されて、熱減磁することが未然に防止 れる。

 また、第1および第2永久磁石32,37が、第1お び第2爪状磁極部20,24の先端側の内周面に対 するように配設されているので、第1および 2永久磁石32,37の磁気回路が回転子内部で閉 た磁気回路となり、固定子10に鎖交する磁 成分がなくなる。そこで、無負荷無励磁に ける第1および第2永久磁石32,37の誘起電圧の 生が抑制される。その結果、第1および第2 久磁石32,37の有効に利用できる磁束量を増大 させることができる。
 また、第1および第2磁石飛散防止カバー33,38 の側辺33c、38cが第1および第2嵌合溝31,36の溝 さと等しい長さを有しているので、側辺33c 38cが界磁コイル14が巻回されたボビンおよび ファン7と係合し、第1および第2磁石飛散防止 カバー33,38の軸方向の移動が規制される。

 ここで、磁石保持具の材料について検討す 。
 磁石保持具は一般的に永久磁石より大きな 械的強度を有していることが好ましい。例 ば、磁石保持具を機械的強度が大きいステ レス鋼で作製した場合、磁石保持具は、磁 保持具自身と磁石保持具上に配設された永 磁石とに作用する遠心力に耐え、永久磁石 安定して保持できる。また、磁石保持具を 、鉄系磁性合金などの磁性材料で作製した 合、永久磁石から発生した磁束は磁石保持 に入り、磁束保持具内を周方向に分岐して れて継鉄部に入り、ボス部、継鉄部、およ 爪状磁極部を流れて永久磁石に戻る回転子 部で閉じた磁気回路が形成される。これに り、界磁コイルの発生する磁界による磁気 和を緩和できるので、磁気的観点からは磁 保持具を磁性材料で作製することが好まし 。

 つぎに、磁石飛散防止カバーの材料につい 検討する。
 磁石飛散防止カバーを磁性材料で作製した 合には、磁石で発生した磁束が磁石飛散防 カバーを介して磁石保持具に入り、永久磁 に戻る磁路が形成される。その結果、対向 る爪状磁極部に入る磁束量が低減するので 永久磁石の磁石量を多くする必要がある。 のことから、磁石飛散防止カバーは、例え ステンレス鋼や合成樹脂の非磁性材料で作 することが望ましい。

 なお、上記実施の形態1では、第1および 2保持溝27,28が溝方向を軸心と平行として、 1および第2継鉄部19,23の一端側から他端側に 通するように凹設されているものとしてい が、第1および第2保持溝は、必ずしも軸方 に貫通する必要はなく、第1および第2継鉄部 19,23の一端側若しくは他端側に開口していれ よい。この場合、第1および第2磁石保持具30 ,35を第1および第2保持溝27,28に挿入する方向 軸方向に片側に限定されるが、塞口側が第1 よび第2磁石保持具30,35の軸方向移動を規定 るストッパとして機能し、第1および第2磁 保持具30,35の軸方向の位置決めが容易となる 。

 また、第1および第2保持溝27,28の溝方向は軸 心と略平行であればよく、例えば爪状磁極部 の先端側内内周面と平行に傾斜させてもよい 。
 また、第1および第2永久磁石32,37が所定厚み を有する断面台形に形成されているものとし ているが、第1および第2永久磁石32,37は第1お び第2磁石保持具の嵌合溝に嵌合、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。
 また、上記実施の形態1では、第1および第2 石飛散防止カバー33,38の側辺33c、38cが第1お び第2嵌合溝31,36の溝長さと等しい長さを有 るものとしているが、接着や第1および第2 合溝との嵌着により、第1および第2磁石飛散 防止カバーの軸方向の移動が規制されていれ ば、第1および第2磁石飛散防止カバーの側辺 長さは必ずしも第1および第2嵌合溝の溝長 と等しくする必要はない。

 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 流発電機に適用される回転子を示す端面図 図7はこの発明の実施の形態2に係る車両用交 流発電機に適用される回転子を構成する第1 ールコア体の永久磁石実装状態を示す断面 、図8はこの発明の実施の形態2に係る車両用 交流発電機に適用される回転子を構成する第 1ポールコア体の保持溝加工前の状態を示す 視図、図9はこの発明の実施の形態2に係る車 両用交流発電機に適用される回転子を構成す る第1ポールコア体の保持溝加工後の状態を す斜視図である。

 図6、図7および図9において、第1磁石保持 具30Aは、その両側部30aが第1永久磁石32の上面 を超えて延設され、鍔部30bが両側部30aの上部 から周方向両側に延設されている。第1保持 27Aは、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 相対する部位のそれぞれに開口し、かつ溝 向を軸方向として第1継鉄部19の一端側から 端側に貫通し、第1磁石保持具30Aが嵌着され る断面コ字状の溝形状に凹設されている。さ らに、成型面41aが第1保持溝27Aの溝方向の両 に口開き状に形成されている。そして、第1 石飛散防止カバー33が装着された第1永久磁 32が、第1嵌合溝31に嵌着され、必要に応じ 接着剤を塗布されて、第1磁石保持具30Aに保 されている。

 第1永久磁石32が嵌着された第1磁石保持具30A は、相対する第1保持溝27Aに軸方向外方から 入され、必要に応じて接着剤を塗布されて 第1谷部25の上に架設される。この時、第1磁 保持具30Aの鍔部30bが第1爪状磁極部20の根元 側面に接している。
 なお、第2ポールコア体は、磁石保持構造を 含め、第1ポールコア体17Aと同様に構成され おり、ここではその説明を省略する。他の 成は上記実施の形態1と同様に構成されてい 。

 この実施の形態2においても、第1磁石保持 30Aが第1谷部25の上に架設され、第1永久磁石3 2が第1谷部25の上に架設された第1磁石保持具3 0Aに保持されているので、上記実施の形態1と 同様の効果が得られる。
 この実施の形態2によれば、第1磁石保持部30 Aの両側部30aの上部から周方向両側に延設さ た鍔部30bが隣り合う第1爪状磁極部20の根元 の相対する側面に接しているので、両側部30 aの上部側の隙間を拡張するような力は隣り う第1爪状磁極部20に受け止められ、両側部30 aの上部側の隙間の拡張が阻止される。そこ 、遠心力が第1永久磁石32を径方向外方に移 させるように作用しても、両側部30aの上部 の隙間の拡張が阻止され、第1永久磁石32の 散が確実に防止される。

 また、両側部30aの上部側の隙間を拡張す ような力が働き、両側部30aの上部側が隙間 拡張するように変形変位すると、曲げ応力 第1磁石保持具30Aの第1嵌合溝31の底面と側面 との交差部に作用する。この曲げ応力が第1 石保持具30Aの許容応力を超えると、第1磁石 持具30Aが破壊され、磁石保持ができなくな 恐れがある。この実施の形態2では、鍔部30b が第1爪状磁極部20の根元側側面に接している ので、隙間を拡張する両側部30aの上部側の変 位が隣り合う第1爪状磁極部20に受け止められ 、曲げ応力が小さくなり、第1磁石保持具30A よる磁石の保持強度が格段に向上する。

 ここで、上記実施の形態2では、第1磁石 持具30Aの鍔部30bが第1爪状磁極部20の根元側 面に接しているものとしているが、鍔部30b 必ずしも第1爪状磁極部20の根元側側面に接 ている必要はなく、鍔部30bの変形に起因す 曲げ応力が第1磁石保持具30Aの許容応力を超 ない時点で、鍔部30bが第1爪状磁極部20の根 側側面に接して鍔部30bのそれ以上の変形を 限できるようになっていればよい。

 つぎに、この実施の形態2による第1ポール ア体の製造方法について説明する。
 まず、図示していないが、冷間鍛造法によ 爪状磁極部相当部が継鉄部から径方向外方 延出する形状のコア体40を成型し、ついで 継鉄部から径方向外方に延出する爪状磁極 相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部を 成する。このように作製されたコア体40の第 1継鉄部19の両端面の各第1谷部25の上部側縁部 の部位には、図8に示されるように、凹部41が 所定深さに凹設されている。この凹部41は、 ア体40の成型時に同時に成型される。
 ついで、例えばエンドミル加工により、コ 体40の軸方向に相対する凹部41の間を貫通さ せ、図9に示される第1ポールコア体17Aを得る この第1ポールコア体17Aでは、各第1爪状磁 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、溝方向を軸 方向として第1継鉄部19の一端側から他端側に 貫通する第1保持溝27Aが形成されている。

 ここで、第1保持溝27Aは、第1磁石保持具30 Aの嵌着部の形状に適合する断面コ字状の溝 状に形成されている。つまり、第1保持溝27A 、第1磁石保持具30Aの下面および鍔部30bの側 部30aとの連結部が係合する一対の口開き状の 平坦な側面と、第1磁石保持具30Aの側面が係 する平坦な底面とからなる断面コ字状の溝 状を有する。

 このように作製された第1ポールコア体17Aに おいては、凹部41の内周面が第1保持溝27Aの溝 方向の両端に口開き状に形成されている。つ まり、切削面ではなく、成型面41aが第1保持 27Aの溝方向の両端に口開き状に形成されて る。
 この実施の形態2では、凹部41がコア体40の 型時に同時に成型されているので、保持溝 工における溝加工長さが凹部41の深さ分短く なり、保持溝加工時間が短縮され、加工コス トを低減できる。

 また、第1保持溝27Aは、第1磁石保持具30A 下面および鍔部30bの側部30aとの連結部が係 する一対の口開き状の平坦な側面と、第1磁 保持具30Aの側面が係合する平坦な底面とか なる断面コ字状の溝形状を有するので、エ ドミルの側面刃により、溝形状に対してな るようにエンドミルを走らせることで、冷 鍛造されたコア体40に第1保持溝27Aを高加工 度に作製できる。

 なお、凹部41がコア体40の成型時に同時に 形成されるものとして説明しているが、凹部 を凹設することなく成型されたコア体40にエ ドミル加工などの機械加工により第1保持溝 を形成するようにしてもよい。

 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 流発電機に適用される回転子を示す端面図 図11は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を構成する第1 ポールコア体の永久磁石実装状態を示す断面 図、図12はこの発明の実施の形態3に係る車両 用交流発電機に適用される回転子を構成する 第1ポールコア体の保持溝加工前の状態を示 斜視図、図13はこの発明の実施の形態3に係 車両用交流発電機に適用される回転子を構 する第1ポールコア体の保持溝加工後の状態 示す斜視図である。

 図10、図11および図13において、第1磁石保 持具30Bは、上下面を互いに平行な平坦面とし 、両側面の下部を円弧面とし、両端面を長さ 方向に直交する平坦面とする柱状体に作製さ れている。そして、溝方向を第1磁石保持具30 Bの長さ方向とし、第1永久磁石32が嵌着可能 断面台形の第1嵌合溝31Bが、第1磁石保持具30B の両端面に開口するように穿設されている。 また、鍔部30bが第1磁石保持具30Bの両側部30a 上部から周方向両側に延設されている。

 第1保持溝27Bが、第1ポールコア体17Bの各 1爪状磁極部20の根元側で、各第1谷部25の内 面の上部側の相対する部位のそれぞれに開 し、かつ溝方向を軸方向として第1継鉄部19 一端側から他端側に貫通し、第1磁石保持具3 0Bが嵌着される断面円弧状の溝形状に凹設さ ている。さらに、成型面43aが第1保持溝27Bの 溝方向の両端に口開き状に形成されている。 そして、第1永久磁石32が、第1嵌合溝31Bに嵌 され、必要に応じて接着剤を塗布されて、 1磁石保持具30Bに保持されている。

 第1永久磁石32が嵌着された第1磁石保持具30B は、相対する第1保持溝27Bに軸方向外方から 入され、必要に応じて接着剤を塗布されて 第1谷部25の上に架設される。この時、第1磁 保持具30Bの鍔部30bが第1爪状磁極部20の根元 側面に接している。
 なお、第2ポールコア体は、磁石保持構造を 含め、第1ポールコア体17Bと同様に構成され おり、ここではその説明を省略する。他の 成は上記実施の形態1と同様に構成されてい 。

 この実施の形態3においても、第1磁石保 具30Bが第1谷部25の上に架設され、第1永久磁 32が第1谷部25の上に架設された第1磁石保持 30Bに保持されているので、上記実施の形態1 と同様の効果が得られる。

 この実施の形態3によれば、第1磁石保持部30 Bの両側部30aの上部から周方向両側に延設さ た鍔部30bが隣り合う第1爪状磁極部20の根元 の相対する側面に接しているので、両側部30 aの上部側の隙間を拡張するような力は隣り う第1爪状磁極部20に受け止められ、両側部30 aの上部側の隙間の拡張が阻止される。そこ 、遠心力が第1永久磁石32を径方向外方に移 させるように作用しても、両側部30aの上部 の隙間の拡張が阻止され、第1永久磁石32の 散が確実に防止される。
 また、第1係合溝31Bが第1磁石保持部30Bに穿 されているので、第2永久磁石32の外周が第1 石保持具30Bに覆われ、磁石飛散防止カバー 省略することができる。

 つぎに、この実施の形態3による第1ポール ア体の製造方法について説明する。
 まず、図示していないが、冷間鍛造法によ 爪状磁極部相当部が継鉄部から径方向外方 延出する形状のコア体42を成型し、ついで 継鉄部から径方向外方に延出する爪状磁極 相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部を 成する。このように作製されたコア体42の第 1継鉄部19の両端面の各第1谷部25の上部側縁部 の部位には、図12に示されるように、凹部43 所定深さに凹設されている。この凹部43は、 コア体42の成型時に同時に成型される。
 ついで、例えばボールミル加工により、コ 体42の軸方向に相対する凹部43の間を貫通さ せ、図13に示される第1ポールコア体17Bを得る 。この第1ポールコア体17Bでは、各第1爪状磁 部20の根元側で、各第1谷部25の内壁面の上 側の相対する部位のそれぞれに、溝方向を 方向として第1継鉄部19の一端側から他端側 貫通する第1保持溝27Bが形成されている。

 このように作製された第1ポールコア体17Bに おいては、凹部43の内周面が第1保持溝27Bの溝 方向の両端に口開き状に形成されている。つ まり、切削面ではなく、成型面43aが第1保持 27Bの溝方向の両端に口開き状に形成されて る。
 この実施の形態3では、凹部43がコア体42の 型時に同時に成型されているので、保持溝 工における溝加工長さが凹部43の深さ分短く なり、保持溝加工時間が短縮され、加工コス トを低減できる。
 また、第1保持溝27Bが断面円弧状の溝形状を 有しているので、エンドミルによる1回の突 込み加工により、冷間鍛造されたコア体42に 第1保持溝27Bを作製でき、溝加工工程の簡素 が図られる。

 実施の形態4.
 上記実施の形態4では、図14に示されるよう 、嵌合溝46を構成する溝穴が上部に開口す ように形成された鋼板47を積層一体化して磁 石保持具45を作製している。この磁石保持具4 5は、鉄、鉄系磁性合金などの材料を用いて 間鍛造法や引き抜き加工などにより作製さ た第1磁石保持具30Aと同等の外径形状をなし いる。
 従って、第1磁石保持具30Aに代えて、磁石保 持具45を用いて回転子を構成してもよい。な 、この場合、必要に応じ、磁石飛散防止カ ーを装着することになる。

 また、磁石保持具45は、プレス加工によ 作製された鋼板47を積層して作製できるので 、冷汗鍛造や引き抜き加工により磁石保持具 を作製する場合に比べ、角のアールを小さく でき、加工形状の自由度が増すと共に、加工 時間の短縮を図れる。

 実施の形態5.
 この実施の形態5では、図15に示されるよう 、嵌合溝46を構成する溝穴が穿設された磁 鋼板やステンレス鋼板等の鋼板47を積層一体 化して磁石保持具45Aを作製している。この磁 石保持具45Aは、嵌合溝46の上部が塞口されて る点を除いて、上記実施の形態4の磁石保持 具45と同様に構成されている。
 従って、磁石保持具45に代えて、磁石保持 45Aを用いて回転子を構成してもよい。この 施の形態5では、上記実施の形態4の効果に加 え、磁石保持具45Aが永久磁石の外径側を覆う 形状に構成されているので、磁石飛散防止カ バーの装着を省略することができる。

 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、上記各実施の形態では、磁石保持具 継鉄部に凹設された保持溝に嵌着、保持す ものとして説明しているが、保持溝を形成 ることなく、磁石保持具を継鉄部に接着や 接などにより直接保持するようにしてもよ 。

 なお、上記各実施の形態では、磁石保持 を全ての谷部に配設するものとしているが 磁石保持具は任意の谷部を選択して配設す ようにしてもよい。なお、この場合、周方 にバランスよく磁石保持具を配置すること 好ましい。例えば、第1ポールコア体には磁 石保持具を配設せず、第2ポールコア体の全 の谷部に磁石保持具を配設したり、第1およ 第2ポールコア体のそれぞれに、周方向の一 つおきの谷部に磁石保持具を配設してもよい 。このような構成をとることは、全ての谷部 に磁石保持具を配設した場合に比べ、出力が 少し低下するものの、分品点数を削減でき、 安価な構成で出力をあげることができる。




 
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