CN102210086A - 旋转电机及其转子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够以简易的保持构造长期稳定地保持永久磁铁的旋转电机及其转子的制造方法。在本旋转电机中，保持槽分别在谷部的内壁面的相对部位开口、且向轭铁部的轴向的内端开口，并使槽方向为轴向而以非贯通状态被凹陷设置在轭铁部上，槽长度方向的端面构成接触面，由磁性材料构成的磁铁保持器分别从轴向内侧嵌合到相对于谷部凹陷设置的各个保持槽上，由保持槽的内壁面限制周向及径向的移动，并且由接触面限制向轴向外侧的移动，在爪状磁极部的前端侧内周面的内径侧被架设在谷部上，以在与爪状磁极部的前端侧内周面相对的磁铁保持器的面上开口，且使槽方向为轴向而沿轴向贯通的方式形成嵌合槽，永久磁铁以嵌合在嵌合槽并与爪状磁极部的前端侧的内周面相对的方式由磁铁保持器保持。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用交流发电机等的旋转电机及其转子的制造方法，尤其是关于搭载了永久磁铁的伦德尔(Lundell)式的转子的永久磁铁保持构造。
背景技术
近年，从环境问题出发，车载的电器件的负载急增，谋求伦德尔式的转子的发电量的进一步增加。对于该要求在以往的设计范围内进行应对时，发电机大型化，发电机的重量和配置空间增大，不优选。另外，发电机的大型化导致转子惯性的增加，发动机的速度变动和发电机的惯性转矩相互作用，公知会发生带的振动和打滑这样的新课题。由此，谋求发电机主体的尺寸不会大型化地使发电机的容量增大，也就是说谋求发电机的小型化且高输出。
鉴于这样的状况，提出了在沿伦德尔式的转子的周向相邻的爪状磁极部间配置了永久磁铁的第1以往交流发电机(例如，参照专利文献1)。
另外，提出了第2以往交流发电机，永久磁铁被配置在磁极片(与轭铁部相当)的位于磁极靴(与爪状磁极部相当)间的周缘的安装表面上，盖板以覆盖永久磁铁的方式配置并通过钉子被固定在磁极片(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开昭61-85045号公报
专利文献2：日本特开2004-153994号公报
车辆用交流发电机是通过经由带及带轮传递的发动机的旋转力被驱动的，最大以18000～20000rpm左右的高速旋转。由此，即使配置每一个极几克左右的小磁铁，也会将超过数十Kgf的极大的离心力施加到磁铁上。
另外，在爪状磁极部，即使在未保持永久磁铁的状态下，也作用有大的离心力，其前端部向外周侧以50～100μm左右膨胀。而且，随着发动机的旋转速度的增减，爪状磁极部以扑翼的方式变位。爪状磁极部是单侧支承构造，从而其变位在前端侧变大，在根部侧变小，沿周向相邻的爪状磁极部间的相对距离也变化。
因此，在永久磁铁被配置在沿周向相邻的爪状磁极部间的第1以往交流发电机中，在离心力的基础上，离心力导致的爪状磁极部的变位作用于磁铁保持构造，存在不能长期地稳定地保持永久磁铁的课题。
在第2以往交流发电机中，永久磁铁被配置在轭铁部的爪状磁极部间，从而离心力导致的爪状磁极部的变位不作用于磁铁保持构造。但是，保持永久磁铁的盖板通过钉子被固定在轭铁部上，从而作用于磁铁保持构造的离心力产生的应力集中在钉子相对于盖板和轭铁部的固定点上，变得容易发生固定部的损伤。另外，钉子从轴向打入轭铁部的轴向端面，从而轴向的力经由永久磁铁及盖板向拔出钉子的方向作用时，钉子对盖板的固定力降低。而且，盖板以覆盖配置在轭铁部的外径侧的载置面上的永久磁铁的轴向两端面及外径侧的表面的方式被配置，通过钉子将其两端固定在磁极片的轴向两端面上，从而永久磁铁相对于周向移动的固定变得不充分。这样，在第2以往交流发电机的磁铁保持构造中，存在不能长期稳定地保持永久磁铁的课题。
发明内容
本发明是为解决这样的课题而研发的，其目的是提供旋转电机及其转子的制造方法，该旋转电机将永久磁铁保持在轭铁部的爪状磁极部间的谷部所嵌合的由磁性材料构成的磁铁保持器上，使离心力导致的爪状磁极部的变位的影响消失，并且用嵌合面承受作用于永久磁铁及磁铁保持器的离心力，能够以简易的磁铁保持构造长期稳定地保持永久磁铁。
本发明的旋转电机具有：转子，该转子具有：磁极铁芯，该磁极铁芯具有：毂部；从上述毂部的轴向两端缘部向径向外侧延伸设置的一对轭铁部；和从上述一对轭铁部分别交替地沿轴向延伸设置、并啮合地沿周向排列的多个爪状磁极部，向内径侧弯曲的谷部形成在沿周向相邻的上述爪状磁极部间的各个上述轭铁部的部位上，该磁极铁芯固定在插通上述毂部的轴心位置的旋转轴上；和励磁线圈，该励磁线圈缠绕在线圈架上，并被收纳在由上述毂部、上述一对轭铁部和上述多个爪状磁极部围成的空间内；以及定子，该定子隔着规定的气隙围绕上述转子的外周而配置，上述旋转电机的特征在于，具有：保持槽，该保持槽分别在上述谷部的内壁面的相对部位开口，并且向上述轭铁部的轴向的内端开口，使槽方向为轴向而以非贯通状态凹陷设置在该轭铁部上，并将槽长度方向的端面作为接触面；磁铁保持器，该磁铁保持器由磁性材料构成，从轴向内侧嵌合到相对于上述谷部凹陷设置的各个上述保持槽上，该磁铁保持器的周向及径向的移动由该保持槽的内壁面限制，向轴向外侧的移动由上述接触面限制，该磁铁保持器在上述爪状磁极部的前端侧内周面的内径侧被架设在上述谷部上，该磁铁保持器的嵌合槽在与该爪状磁极部的前端侧内周面相对的面上开口，并且使槽方向为轴向而以在轴向上贯通的方式形成；以及永久磁铁，该永久磁铁以嵌合于上述嵌合槽并与上述爪状磁极部的前端侧的内周面相对的方式由上述磁铁保持器保持。
发明的效果
根据本发明，永久磁铁被架设在沿周向相邻的爪状磁极部间的轭铁部的部位所形成的谷部上的磁铁保持器保持，从而离心力导致的爪状磁极部的变位的影响不会对磁铁保持构造产生影响。由于磁铁保持器嵌合在凹陷设置于谷部的保持槽中而被保持，所以作用于永久磁铁及磁铁保持器的离心力被保持槽的嵌合面承受，嵌合部的应力集中被缓和。另外，由于永久磁铁被嵌合在形成于磁铁保持器的嵌合槽中而被保持，所以作用于永久磁铁的离心力被嵌合槽的嵌合面承受，嵌合部的应力集中被缓和。而且，磁铁保持器通过保持槽的内壁面被限制周向及径向的移动，并通过保持槽的接触面被限制向轴向的外侧的移动。因此，能够以简易的磁铁保持构造长期稳定地保持永久磁铁。
附图说明
图1是示意地表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式1的构成车辆用交流发电机所适用的转子的磁极铁芯体的立体图。
图3是表示本发明的实施方式1的构成车辆用交流发电机所适用的转子的磁极铁芯体的主要部位剖视图。
图4是表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁铁保持器安装的状态的立体图。
图5是表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁极铁芯体安装的状态的主要部位立体图。
图6是表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁极铁芯体安装的状态的主要部位剖视图。
图7是对本发明的实施方式1的构成车辆用交流发电机所适用的转子的磁极铁芯体的制造方法进行说明的图。
图8是对本发明的实施方式2的在构成车辆用交流发电机所适用的转子的磁极铁芯体上加工保持槽的方法进行说明的立体图。
图9是表示本发明的实施方式3的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
图10是表示本发明的实施方式4的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
图11是表示本发明的实施方式5的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
图12是表示本发明的实施方式6的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
图13是表示本发明的实施方式6的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁铁保持器安装的状态的立体图。
图14是表示本发明的实施方式7的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
图15是从前侧观察本发明的实施方式8的车辆用交流发电机所适用的转子的端面图。
图16是从前侧观察本发明的实施方式9的车辆用交流发电机所适用的转子的端面图。
具体实施方式
实施方式1
图1是示意地表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的剖视图，图2是表示本发明的实施方式1的构成车辆用交流发电机所适用的转子的磁极铁芯体的立体图，图3是表示本发明的实施方式1的构成车辆用交流发电机所适用的转子的磁极铁芯体的主要部位剖视图，图4是表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁铁保持器安装的状态的立体图，图5是表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁极铁芯体安装的状态的主要部位立体图，图6是表示本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的永久磁铁向磁极铁芯体安装的状态的主要部位剖视图。
在图1至图6中，车辆用交流发电机1具有：由分别为大致碗形状的铝制的前托架2和后托架3构成的壳体4；将旋转轴16经由轴承5支承在壳体4上，在壳体4内自由旋转地配置的转子13；向壳体4的前侧延伸的旋转轴16的端部上固定的带轮6；固定在转子13的轴向(以下记作轴向)的两端面上的风扇7；相对于转子13具有一定的气隙29，并围绕转子13的外周地固定在壳体4上的定子10；被固定在旋转轴16的后侧，并向转子13供给电流的一对集电环8；在各集电环8上滑动地配置在壳体4内的一对电刷9。此外，虽然未图示，但将由定子10产生的交流整流成直流的整流器、和对由定子10产生的交流电压的大小进行调整的电压调整器等被配置在壳体4内。
定子10具有：圆筒状的定子铁芯11；卷装在定子铁芯11上并随着转子13的旋转而根据来自后述的励磁线圈14的磁通的变化产生交流的定子线圈12。
转子13具有：供励磁电流流动而产生磁通的励磁线圈14；以覆盖励磁线圈14的方式设置且通过该磁通形成磁极的磁极铁芯15；插通安装在磁极铁芯15的轴心位置的旋转轴16。这里，线圈架45由尼龙66等的树脂制成，并且由圆筒状的卷筒部45a、和从卷筒部45a的轴向两端向径向外侧延伸设置的环状的凸缘部45b构成。而且，励磁线圈14是将线圈线缠绕在卷筒部45a上而构成的。
磁极铁芯15是分体构成为利用例如S10C等低碳钢通过冷轧锻造法分别制成的第1及第2磁极铁芯体17、21。
第1磁极铁芯体17具有：外周面为圆筒形状且由旋转轴通孔18a插通轴心位置而形成的第1毂(boss)部18；从第1毂部18的轴向一端缘部向径向外侧延伸设置的厚壁环状的第1轭铁部19；从第1轭铁部19的外周部向轴向另一端侧延伸设置的第1爪状磁极部20。第1爪状磁极部20的最外径面形状呈大致梯形形状，该第1爪状磁极部20形成为周向宽度朝向前端侧逐渐变窄且径向厚度朝向前端侧逐渐变薄的尖细形状，并在第1轭铁部19的外周部沿周向等角距地排列例如8个。而且，第1谷部25在位于第1轭铁部19的各相邻的第1爪状磁极部20间的部位，例如凹陷设置成朝向内径侧以凸状弯曲的U字状。
第2磁极铁芯体21具有：外周面为圆筒形状且由旋转轴通孔22a插通轴心位置而形成的第2毂部22；从第2毂部22的轴向另一端缘部向径向外侧延伸设置的厚壁环状的第2轭铁部23；从第2轭铁部23的外周部向轴向一端侧延伸设置的第2爪状磁极部24。第2爪状磁极部24的最外径面形状呈大致梯形形状，该第2爪状磁极部24形成为周向宽度朝向前端侧逐渐变窄且径向厚度朝向前端侧逐渐变薄的尖细形状，并在第2轭铁部23的外周部沿周向等角距地排列例如8个。而且，第2谷部26在位于第2轭铁部23的各相邻的第1爪状磁极部24间的部位，例如凹陷设置成朝向内径侧以凸状弯曲的U字状。
而且，第1保持槽27是在第1磁极铁芯体17的各第1爪状磁极部20的根侧，分别在各第1谷部25的内壁面的外径侧的相对部位开口，并且以槽方向为轴向从第1轭铁部19的另一端向一端侧以规定槽长度凹陷设置。由此，第1保持槽27的一端被堵塞，形成第1接触面27a。同样，第2保持槽28是在第2磁极铁芯体21的各第2爪状磁极部24的根侧，分别在各第2谷部26的内壁面的外径侧的相对部位开口，并且以槽方向为轴向从第2轭铁部23的一端向另一端侧以规定槽长度凹陷设置。由此，第2保持槽28的另一端被堵塞，形成第2接触面28a。这里，第1及第2保持槽27、28形成为截面半圆形的槽形状。
这样构成的第1及第2磁极铁芯体17、21，使第1及第2爪状磁极部20、24交替地啮合，并且，使第1毂部18的另一端面与第2毂部22的一端面对接，该第1及第2磁极铁芯体17、21被固定在旋转轴通孔18a、22a中插通安装的旋转轴16上。此时，线圈架45使卷筒部45a以外嵌状态嵌合于第1及第2毂部18、22，并且使凸缘部45b的轴向外侧的端面与第1轭铁部19、23的轴向内侧的端面紧贴地安装。由此，励磁线圈14被安装在由第1及第2毂部18、22、第1及第2轭铁部19、23和第1及第2爪状磁极部20、24围成的空间内。
这里，第1及第2毂部18、22和第1及第2轭铁部19、23分别相当于磁极铁芯15的毂部和一对轭铁部。而且，对接的第1毂部18的另一端面和第2毂部22的一端面成为磁极铁芯15的分割面。另外，在轴向上，第1及第2爪状磁极部20、24的前端侧分别与第2及第1轭铁部23、19重叠。
第1磁铁保持器30具有第1嵌合部31、和与第1嵌合部31的上部一体形成的第1磁铁保持部32，使用铁、铁类磁性合金等磁性材料，以与第1保持槽27的槽长度相等的厚度制成。而且，具有能够嵌合在第1保持槽27中的外形形状的第1嵌合凸部31a，突出设置在第1嵌合部31的两侧部。而且，第1嵌合槽32a是以槽方向为厚度方向，并以在第1磁铁保持部32的上表面开口的方式凹陷设置。第1嵌合槽32a形成为槽宽度朝向开口逐渐变窄的楔形。
第1永久磁铁33是以与第1嵌合槽32a的内形形状相配合的外形形状，即在与厚度方向正交的平面上的截面为梯形，并以与第1磁铁保持器30相同的厚度制成，其上下表面(外周面及内周面)成为平行的平坦面。而且，第1永久磁铁33被由例如不锈钢和合成树脂等非磁性材料构成的第1磁铁盖罩34覆盖，使厚度方向与第1磁铁保持器30的厚度方向一致，并且使第1永久磁铁33的厚度方向的一端面和第1磁铁保持器30的厚度方向的一端面位于相同的面位置，从而被压入第1嵌合槽32a，根据需要涂布粘结剂并嵌合在第1磁铁保持器30而被保持。
第2磁铁保持器35具有第2嵌合部36、和与第2嵌合部36的上部一体形成的第2磁铁保持部37，使用与第1磁铁保持器30相同的材质以相同形状制成。第2永久磁铁38是使用与第1永久磁铁33相同的材质以相同形状制成。第2永久磁铁38被由例如不锈钢或合成树脂等非磁性材料构成的第2磁铁盖罩39覆盖，使厚度方向与第2磁铁保持器35的厚度方向一致，并且使第2永久磁铁38的厚度方向的一端面和第2磁铁保持器35的厚度方向的一端面位于相同的面位置，从而压入第2嵌合槽37a，根据需要涂布粘结剂并嵌合在第2磁铁保持器35而被保持。
而且，第1磁铁保持器30是将第1永久磁铁33朝向上方，并将第1嵌合凸部31a从轴向另一端侧压入相对的第1保持槽27，根据需要涂布粘结剂，在被架设在各第1谷部25上的状态下被磁连接并安装在第1磁极铁芯体17上。此时，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33的厚度方向与轴向一致。而且，第1嵌合凸部31a的端面与第1接触面27a抵接，第1磁铁保持器30的轴向位置被定位。另外，从径向观察，第1永久磁铁33的全体位于第2爪状磁极部24的内径侧。而且，被第1磁铁盖罩34覆盖的第1永久磁铁33的上表面与第2爪状磁极部24的前端侧内周面隔开规定间隙地相对。
同样，第2磁铁保持器35是将第2永久磁铁38朝向上方，并将第2嵌合凸部36a从轴向一端侧压入相对的第2保持槽28，根据需要涂布粘结剂，在被架设在各第2谷部26上的状态下被磁连接并安装在第2磁极铁芯体21上。此时，第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38的厚度方向与轴向。而且，第2嵌合凸部36a的端面与第2接触面28a抵接，第2磁铁保持器35的轴向位置被定位。另外，从径向观察，第2永久磁铁38的全体位于第1爪状磁极部20的内径侧。而且，被第2磁铁盖罩39覆盖的第2永久磁铁38的上表面与第2爪状磁极部24的前端侧内周面隔开规定间隙地相对。
另外，第1及第2永久磁铁33、38中，磁化方向40是以如下方式被磁化取向，即，励磁线圈14中流动的励磁电流在与转子13的轴心正交的平面中产生的磁场41的朝向相反。也就是说，如图1所示，励磁线圈14被通电，磁场41沿箭头方向产生的情况下，第1及第2永久磁铁33、38以与磁场41相反的方向被磁化取向。这里，第1及第2永久磁铁33、38的磁化方向40与径向一致，该磁化方向40的延长线朝向相对的第1及第2爪状磁极部20、24的前端侧的内周面。此外，在励磁线圈14中流动的励磁电流产生的磁场41的朝向反转的设计的情况下，第1及第2永久磁铁33、38也反向地被磁化取向。
其次，对这样构成的车辆用交流发电机1的动作进行说明。
首先，电流从电池(未图示)经由电刷9及集电环8被供给到转子13的励磁线圈14，而产生磁通。通过该磁通，第1磁极铁芯体17的第1爪状磁极部20被磁化成N极，第2磁极铁芯体21的第2爪状磁极部24被磁化成S极。
另一方面，发动机的转矩经由带(未图示)及带轮6被传递到旋转轴16，转子13旋转。因此，旋转磁场被施加到定子10的定子线圈12，定子线圈12产生起电力。该交流的起电力被整流器整流成直流电流，电池被充电，或被供给到电负载。
励磁线圈14通电而产生的磁通从第1爪状磁极部20通过气隙29进入定子铁芯11的齿部。进入定子铁芯11的磁通从定子铁芯11的齿部通过芯背部沿周向移动，从与相邻的第2爪状磁极部24相对的齿部通过气隙29进入该第2爪状磁极部24。然后，进入第2爪状磁极部24的磁通通过第2轭铁部23、第2毂部22、第1毂部18、第1轭铁部19到达第1爪状磁极部20。
第1及第2永久磁铁33、38以与励磁线圈14产生的磁场41的朝向相反的方式被磁化取向。因此，从第1永久磁铁33产生的磁通进入第1磁铁保持器30。这里，在第1磁铁保持器30的下方，存在第1谷部25，即大的空间。因此，进入第1磁铁保持器30的磁通在第1磁铁保持器30的第1嵌合部31内向周向的两侧流动并进入第1轭铁部19，通过第1毂部18、第2毂部22、第2轭铁部23及第2爪状磁极部24，经由空隙返回第1永久磁铁33。另外，从第2永久磁铁38产生的磁通经由空隙进入第1爪状磁极部20，并经由第1轭铁部19、第1毂部18和第2毂部22，进入第2轭铁部23。进入第2轭铁部23的磁通在第2轭铁部23的第2谷部26的两侧向径向外侧流动，并从第2磁铁保持器35的周向两侧进入第2磁铁保持器35，返回到第2永久磁铁38。
这样，第1及第2永久磁铁33、38产生的磁通与励磁线圈14产生的磁通反向，能够使构成第1及第2磁极铁芯体17、21的磁性体的磁通密度大幅降低。由此，励磁线圈14产生的磁场导致的磁饱和被消除，与定子10交链的磁通增加，能够增加发电量。
另外，第1及第2永久磁铁33、38以与第2及第1爪状磁极部24、20的前端侧内周面相对的方式配置，从而第1及第2永久磁铁33、38的磁回路成为在转子13内部闭合的磁回路。因此，第1及第2永久磁铁33、38产生的磁通中的与定子铁芯11交链的磁通分量(漏磁)变少。其结果，无负载无励磁的第1及第2永久磁铁33、38的感应电压的发生被抑制。
另外，第1及第2永久磁铁33、38相对于转子13的最外周面位于径向内侧，从径向外侧观察，不从第2及第1爪状磁极部24、20露出，从而定子的槽(slot)高次谐波滞留在第1及第2爪状磁极部20、24的最外周部，不会以直接感应加热第1及第2永久磁铁33、38的方式产生作用。其结果，能够防止第1及第2永久磁铁33、38被加热而热减磁。
第1及第2永久磁铁33、38被第1及第2磁铁盖罩34、39覆盖，从而转子13的高速旋转时摆动的第1及第2爪状磁极部20、24和飞来的异物不会直接与第1及第2永久磁铁33、38接触，第1及第2永久磁铁33、38的损伤发生被抑制。另外，即使第1及第2永久磁铁33、38损伤，第1及第2永久磁铁33、38的破片的飞散也被抑制。
根据该实施方式1，第1及第2保持槽27、28以槽方向为轴向，以向轴向内侧开口的方式形成，从而使第1及第2嵌合凸部31a、36a从轴向内侧压入第1及第2保持槽27、28，由此对于第1及第2磁铁保持器30、35能够限制其周向及径向的移动地将其嵌合在第1及第2磁极铁芯体17、21而保持。而且，第1及第2保持槽27、28以在轴向外侧堵塞的方式形成，从而将第1及第2嵌合凸部31a、36a插入第1及第2保持槽27、28，直到第1及第2嵌合部31、36的端面与第1及第2保持槽27、28的第1及第2接触面27a、28a抵接，由此，对于第1及第2磁铁保持器30、35能够限制其向轴向外侧的移动地将其保持在第1及第2磁极铁芯体17、21上。
这样，第1及第2磁铁保持器30、35向第1及第2磁极铁芯体17、21的组装变得容易。此时，第1及第2磁铁保持器30、35的轴向位置也能够简易地定位。
第1及第2嵌合槽32a、37a是以槽方向为厚度方向并在第1及第2磁铁保持部32、37的上表面开口，并且沿厚度方向贯通地形成，从而通过使第1及第2永久磁铁33、38从厚度方向压入第1及第2嵌合槽32a、37a，对于第1及第2永久磁铁33、37能够限制其宽度方向及上下方向的移动地将其嵌合在第1及第2磁铁保持器30、35而保持。因此，第1及第2永久磁铁33、38向第1及第2磁铁保持器30、35的组装变得容易。由此，第1及第2永久磁铁33、37能够在被安装在第1及第2磁铁保持器30、35的状态下组装到第1及第2磁极铁芯体17、21上。因此，第1及第2永久磁铁33、37向第1及第2磁极铁芯体17、21的组装性提高。
第1及第2永久磁铁33、38通过第1及第2磁铁保持器30、35被安装在第1及第2轭铁部19、22，从而离心力导致的第1及第2爪状磁极部20、24的变位不会作用于第1及第2永久磁铁33、38的保持构造。另外，第1及第2永久磁铁33、38位于第2及第1永久磁铁24、20的前端侧的内径侧，从而作用于第1及第2永久磁铁33、38的离心力变小。由此，能够实现第1及第2永久磁铁33、38的长期稳定的保持。
另外，第1及第2永久磁铁33、38被嵌合在第1及第2嵌合槽32a、37a并被第1及第2磁铁保持器30、35保持。因此，作用于第1及第2永久磁铁33、38的离心力由第1及第2永久磁铁33、38所嵌合的第1及第2嵌合槽32a、37a的嵌合面承受。由此，离心力导致的应力集中被缓和，第1及第2永久磁铁33、38的损伤发生被抑制。
另外，第1及第2磁铁保持器30、35被嵌合在第1及第2保持槽27、28并被第1及第2磁极铁芯体17、21保持。因此，作用于第1及第2永久磁铁33、38及第1及第2磁铁保持器30、35的离心力由第1及第2磁铁保持器30、35所嵌合的第1及第2保持槽27、28的嵌合面承受。由此，离心力导致的应力集中被缓和，第1及第2磁铁保持器30、35和第1及第2磁极铁芯体17、21之间的嵌合部处的损伤发生被抑制。
这里，参照图7说明通过冷轧锻造法进行的第1磁极铁芯体17的制造方法。
首先，将金属原材料在室温下使用模具压缩成型成芯体42。如图7(a)所示，该芯体42具有：圆筒状的第1毂部18；从第1毂部18的轴向一端向径向外侧延伸的厚壁环状的第1轭铁部19；从第1轭铁部19向径向外侧延伸的第1爪状磁极部相当部43；凹陷设置在第1轭铁部19的相邻的第1爪状磁极部相当部43间的第1谷部25；在第1爪状磁极部相当部43的根侧，在各个第1谷部25的内壁面的外径侧的相对部位开口且以槽方向为轴向从第1轭铁部19的另一端向一端侧以规定的槽长度凹陷设置的第1保持槽27。
然后，如图7(b)所示，从第1轭铁部19向径向外侧延伸的第1爪状磁极部相当部43以大致直角弯折。此时，虽然未图示，但在将例如以与保持槽27的槽形状相配合的形状制成的棒状夹具嵌入各保持槽27的状态下，使第1爪状磁极部相当部43以大致直角弯折，由此，保持槽27的槽形状的变形被抑制。由此，如图7(c)所示，制成第1爪状磁极部20从第1轭铁部19向轴向另一端侧延伸的第1磁极铁芯体17。
这里，在与芯体42的第1爪状磁极部相当部43的大致梯形形状的最外径面的周向相对的2个边形成有倒角，但也可以将第1爪状磁极部相当部43弯折后，通过切削加工形成倒角。
此外，第2磁极铁芯体21也同样地制成。
在该实施方式1中，在通过冷轧锻造法被压缩成型的芯体42上一体形成有第1及第2谷部25、26，从而使第1及第2爪状磁极部相当部43以大致直角弯折变得容易，能够提高第1及第2爪状磁极部相当部43的弯折工序的成品率。
另外，第1及第2保持槽27、28是在芯体42的压缩成型时同时形成，从而不需要通过后加工制作第1及第2保持槽27、28，能够廉价地制作第1及第2磁极铁芯体17、21。
此外，在上述实施方式1中，第1及第2磁铁保持器是以磁性材料的块状体被制成的，但第1及第2磁铁保持器也可以使被冲压成所期望形状的磁性材料的薄板层叠而一体化地制成。
实施方式2
在该实施方式2中，首先，虽然未图示，但将第1爪状磁极部相当部43弯折而制成第1磁极铁芯体17。此时，第1谷部25也同时地形成。然后，如图8所示，一边使立铣刀46旋转一边从周向压接在第1磁极铁芯体17的第1谷部25的内壁面，并形成有第1保持槽。此外，第2保持槽28也同样地形成。
根据该实施方式2，第1及第2保持槽27、28通过切削加工形成，从而与通过冷轧锻造法形成第1及第2保持槽27、28的上述实施方式1相比，能够提高第1及第2保持槽27、28的加工精度。
此外，在上述实施方式2中，通过使用了立铣刀的切削加工形成第1及第2保持槽，但第1及第2保持槽的形成方法不限定于使用立铣刀的切削加工，也可以是例如使用钻头的锪孔加工、定缝销钉孔加工等切削加工。
另外，在上述实施方式2中，通过冷轧锻造法将第1及第2谷部与芯体一体成型，但也可以在将第1及第2爪状磁极部相当部以大致直角弯折而形成第1及第2爪状磁极部后，通过使用立铣刀或钻头的切削加工与第1及第2保持槽一起形成第1及第2谷部。
实施方式3
图9是表示本发明的实施方式3的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
在图9中，第1磁铁保持器30的轴向内侧的端面与线圈架45的凸缘部45b抵接，第1磁铁保持器30向轴向内侧的移动被限制。同样，虽然未图示，但第2磁铁保持器35的轴向内侧的端面与线圈架45的凸缘部45b抵接，第2磁铁保持器35向轴向内侧的移动被限制。
此外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。
根据该实施方式3，第1及第2磁铁保持器30、35的轴向的移动通过第1及第2保持槽27、28的第1及第2接触面27a、28a及线圈架45的凸缘部45b被限制，能够稳定地保持第1及第2磁铁保持器30、35。
另外，线圈架45由树脂制成，从而即使第1及第2磁铁保持器30、35的轴向内侧的端面形状被变更，也能够以与第1及第2磁铁保持器30、35的轴向内侧的端面形状相配合的方式简易地变更凸缘部45b的形状。
实施方式4
图10是表示本发明的实施方式4的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
在图10中，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33的轴向内侧的端面与线圈架45的凸缘部45b抵接，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33向轴向内侧的移动被限制。同样，虽然未图示，但第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38的轴向内侧的端面与线圈架45的凸缘部45b抵接，第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38向轴向内侧的移动被限制。
此外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。
根据该实施方式4，第1及第2磁铁保持器30、35的轴向的移动通过第1及第2保持槽27、28的第1及第2接触面27a、28a及线圈架45的凸缘部45b被限制，能够稳定地保持第1及第2磁铁保持器30、35。而且，第1及第2永久磁铁33、38向轴向内侧的移动通过线圈架45的凸缘部45b被限制，能够稳定地保持第1及第2永久磁铁33、38。
实施方式5
图11是表示本发明的实施方式5的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
在图11中，壁厚部45c形成在线圈架45的凸缘部45b的外径侧。而且，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33的轴向内侧的端面与壁厚部45c抵接，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33向轴向内侧的移动被限制。同样，虽然未图示，但第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38的轴向内侧的端面与壁厚部45c抵接，第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38向轴向内侧的移动被限制。
此外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。
根据该实施方式5，线圈架45的凸缘部45b的外径侧形成的壁厚部45c与第1及第2磁铁保持器30、35及第1及第2永久磁铁33、38的轴向内侧的端面抵接。因此，能够可靠地阻止第1及第2磁铁保持器30、35的轴向移动。而且，能够可靠地阻止第1及第2永久磁铁33、38向轴向内侧的移动。
实施方式6
图12是表示本发明的实施方式6的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图，图13是本发明的实施方式6的车辆用交流发电机中的永久磁铁向磁铁保持器安装的状态的立体图。
在图12及图13中，第1间隔件47被夹持在第1磁铁保持器30的轴向外侧的端面和第1保持槽27的第1接触面27a之间并被嵌合在第1保持槽27。而且，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33的轴向外侧的端面与第1间隔件47抵接。同样，虽然未图示，但第1间隔件47被夹持在第2磁铁保持器35的轴向外侧的端面和第2保持槽28的第2接触面28a之间并被嵌合在第2保持槽28。而且，第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38的轴向外侧的端面与第1间隔件47抵接。
此外，其他结构与上述实施方式4同样地构成。
根据该实施方式6，能够可靠地阻止第1及第2磁铁保持器30、35的轴向的移动，并能够可靠地阻止第1及第2永久磁铁33、38的轴向的移动。
另外，第1间隔件47被夹持在第1及第2磁铁保持器30、35和第1及第2接触面27a、28a之间，从而即使第1及第2保持槽27、28的槽长度变得比第1及第2磁铁保持器30、35的厚度长，也能够可靠地定位第1及第2磁铁保持器30、35的轴向位置。
这里，若层叠薄板构成第1间隔件47，则通过调整层叠片数，就能够简易地进行第1及第2磁铁保持器30、35的轴向定位。
实施方式7
图14是表示本发明的实施方式7的车辆用交流发电机所适用的转子的剖视图。
在图14中，第2间隔件48被夹持在第1磁铁保持器30的轴向内侧的端面和线圈架45的凸缘部45b之间并被嵌合在第1保持槽27。而且，第1磁铁保持器30及第1永久磁铁33的轴向内侧的端面与第2间隔件48抵接。同样，虽然未图示，但第2间隔件48被夹持在第2磁铁保持器35的轴向内侧的端面和线圈架45的凸缘部45b之间并被嵌合在第2保持槽28。而且，第2磁铁保持器35及第2永久磁铁38的轴向内侧的端面与第2间隔件48抵接。
此外，其他结构与上述实施方式6同样地构成。
根据该实施方式7，能够可靠地使第1及第2磁铁保持器30、35及第1及第2永久磁铁33、38的轴向内侧的端面、与线圈架45的凸缘部45b之间没有间隙，能够可靠地阻止第1及第2磁铁保持器30、35及第1及第2永久磁铁33、38的轴向移动。
这里，若层叠薄板构成第2间隔件48，则通过调整层叠片数，能够简易地使第1及第2磁铁保持器30、35及第1及第2永久磁铁33、38的轴向内侧的端面、与线圈架45的凸缘部45b之间没有间隙。
此外，在上述实施方式6、7中，在由磁性体制成第1及第2间隔件的情况下，优选在第1及第2永久磁铁的轴向的端面以与其内径侧抵接的方式配置有第1及第2间隔件。也就是说，第1及第2间隔件抵接到第1及第2永久磁铁的轴向的端面的外径侧时，永久磁铁的磁通变得容易向第1及第2间隔件流动。其结果，漏磁变大，永久磁铁的输出提高效果变小。
此外，在上述实施方式1～7中，第1及第2永久磁铁33、38被配置在所有第1及第2谷部25、26上，但第1及第2永久磁铁33、38的配置个数鉴于要求标准和成本而适当设定。这里，对第1及第2永久磁铁33、38的配置个数为4个的情况进行说明。
实施方式8
在该实施方式8中，如图15所示，第1及第2磁铁保持器30、35被架设在所有第1及第2谷部25、26上，4个第1及第2永久磁铁33、38分别沿周向隔一个地被安装在第1及第2磁铁保持器30、35。
此外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。
在该实施方式8中，第1及第2永久磁铁33、38沿周向等角距地配置，从而因配置第1及第2永久磁铁33、38引起的重量不平衡且磁不平衡的发生被抑制。
实施方式9
在该实施方式9中，如图16所示，第1及第2磁铁保持器30、35分别沿周向隔一个地被架设在第1及第2谷部25、26，第1及第2永久磁铁33、38分别被安装在第1及第2磁铁保持器30、35上。
此外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。
在该实施方式9中，安装有第1及第2永久磁铁33、38的第1及第2磁铁保持器30、35沿周向等角距配置，从而因配置第1及第2永久磁铁33、38引起的重量不平衡且磁不平衡的发生被抑制。
另外，在未配置第1及第2永久磁铁33、38的第1及第2谷部25、26，由于没有架设第1及第2磁铁保持器30、35，能够谋求低成本化，并且第1及第2磁铁保持器30、35的架设作业被削减，转子的组装性提高。
此外，在上述各实施方式中，对车辆用交流发电机进行了说明，但本发明不限于车辆用交流发电机，还可以适用于车辆用电动机和车辆用发电电动机等的旋转电机，发挥同样的效果。
另外，在上述各实施方式中，磁极铁芯由在毂部的轴向中央位置分隔的两个磁极铁芯体构成，但磁极铁芯的轴向的分隔位置不限于毂部的轴向中央位置，例如，也可以在一个轭铁部的轴向内侧的端面位置分隔。而且，磁极铁芯的分割数不限于两个，也可以是例如三个。该情况下，磁极铁芯也可以由在一对轭铁部的轴向内侧的端面位置分割的三个磁极铁芯体构成。
Claims (9)
1.一种旋转电机，具有：
转子，该转子具有：
磁极铁芯，该磁极铁芯具有：毂部；从上述毂部的轴向两端缘部向径向外侧延伸设置的一对轭铁部；和从上述一对轭铁部分别交替地沿轴向延伸设置、并啮合地沿周向排列的多个爪状磁极部，向内径侧弯曲的谷部形成在沿周向相邻的上述爪状磁极部间的各个上述轭铁部的部位，该磁极铁芯固定在插通上述毂部的轴心位置的旋转轴上；和
励磁线圈，该励磁线圈缠绕在线圈架上，并被收纳在由上述毂部、上述一对轭铁部和上述多个爪状磁极部围成的空间内；
定子，该定子隔着规定的气隙围绕上述转子的外周而配置，
上述旋转电机的特征在于，具有：
保持槽，该保持槽在各个上述谷部的内壁面的相对部位开口，并且向上述轭铁部的轴向的内端开口，使槽方向为轴向而以非贯通状态凹陷设置在该轭铁部，并将槽长度方向的端面作为接触面；
磁铁保持器，该磁铁保持器由磁性材料构成，从轴向内侧与相对于上述谷部凹陷设置的各个上述保持槽嵌合，该磁铁保持器的周向及径向的移动由该保持槽的内壁面限制，向轴向外侧的移动由上述接触面限制，该磁铁保持器在上述爪状磁极部的前端侧内周面的内径侧被架设在上述谷部上，该磁铁保持器的嵌合槽在与该爪状磁极部的前端侧内周面相对的面上开口，并且使槽方向为轴向而以在轴向上贯通的方式形成；以及
永久磁铁，该永久磁铁以嵌合于上述嵌合槽并与上述爪状磁极部的前端侧的内周面相对的方式由上述磁铁保持器保持。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，上述线圈架的凸缘部与上述磁铁保持器的轴向的内侧的端部接触。
3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，上述凸缘部与上述永久磁铁的轴向的内侧的端部接触。
4.如权利要求2或3所述的旋转电机，其特征在于，第1间隔件被夹装在上述磁铁保持器的轴向的外侧的端部和上述接触面之间。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，上述第1间隔件与上述永久磁铁的轴向的外侧的端部接触。
6.如权利要求2～5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，第2间隔件被夹装在上述凸缘部和上述磁铁保持器的轴向的内侧的端部之间。
7.一种旋转电机的转子的制造方法，该旋转电机的转子的磁极铁芯沿轴向被分割成多个磁极铁芯体，
该磁极铁芯具有：毂部；从该毂部的轴向两端缘部向径向外侧延伸设置的一对轭铁部；和从该一对轭铁部分别交替地沿轴向延伸设置、并啮合地沿周向排列的多个爪状磁极部，向内径侧弯曲的谷部形成在沿周向相邻的上述爪状磁极部间的各个上述轭铁部的部位，在各个上述谷部的内壁面的相对部位开口、且向上述轭铁部的轴向的内端开口的保持槽，使槽方向为轴向而以非贯通状态凹陷设置在该轭铁部上，
该旋转电机的转子的制造方法的特征在于，具有：
通过冷轧锻造法成型上述多个磁极铁芯体的工序；以及
把通过上述冷轧锻造法成型的上述多个磁极铁芯体以使相互的分割面对接的方式沿轴向重叠而组装上述磁极铁芯的工序，
在通过冷轧锻造法成型上述多个磁极铁芯体的工序中，上述谷部及上述保持槽同时成形。
8.一种旋转电机的转子的制造方法，该旋转电机的转子的磁极铁芯沿轴向被分割成多个磁极铁芯体，
该磁极铁芯具有：毂部；从该毂部的轴向两端缘部向径向外侧延伸设置的一对轭铁部；和从该一对轭铁部分别交替地沿轴向延伸设置、并啮合地沿周向排列的多个爪状磁极部，向内径侧弯曲的谷部形成在沿周向相邻的上述爪状磁极部间的各个上述轭铁部的部位，在各个上述谷部的内壁面的相对部位开口、且向上述轭铁部的轴向的内端开口的保持槽，使槽方向为轴向而以非贯通状态凹陷设置在该轭铁部上，
该旋转电机的转子的制造方法的特征在于，具有：
通过冷轧锻造法成型上述多个磁极铁芯体的工序；
对通过冷轧锻造成型的上述多个磁极铁芯体实施切削加工而形成上述保持槽的工序；
将形成了上述保持槽的上述多个磁极铁芯体以使相互的分割面对接的方式沿轴向重叠而组装上述磁极铁芯的工序。
9.如权利要求8所述的旋转电机的转子的制造方法，其特征在于，在形成上述保持槽的工序中，上述谷部同时形成。
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