JP2004088823A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】出力の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供する。
【解決手段】環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に円筒の一端側から他端側に向けて延在する溝１９により周方向に複数の突極部２０が形成される積層コア部材１７と、積層コア部材１７の内側に装着される界磁コイル２２と、円盤状の基部１３および基部１３の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極１４でなり、基部１３により積層コア部材１７の両端を挟持するとともに、各爪状磁極１４が積層コア部材１７の各突極部２０をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材１２を備える。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両用交流発電機等のような回転電機の回転子に係り、特に爪状磁極を積層コア部材で保持した回転子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は例えば特開２００１−１９７７１２号公報等に記載されたこの種従来の回転電機の回転子の構成を示す斜視図、図１１は図１０における回転電機の回転子の要部の構成を示す断面図である。
図において、１、２は円盤状の基部３およびこの基部３の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状部材４でなる一対のポールコア部材で、基部３の爪状部材４が形成される側の中央部にはボス部５が突出して形成されるとともに、その中心部には回転子軸６が嵌着される貫通穴５ａが形成されている。
【０００３】
そして、これら両ポールコア部材１、２は、両側からお互いの各爪状部材４が噛み合い且つ両ボス５ａの端面が当接するように突き合わされて、これら両ボス５ａと各爪状部材４との間に界磁コイル７が装着されている。８は隣接する爪状部材４間に固着された複数の永久磁石で、これら隣接する爪状部材４間の磁束の漏れを減少する向きに着磁されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機の回転子は以上のように構成されているので、稼働中に発生する遠心力により爪状部材４が図１１中矢印で示すように変形するので、予めその分だけ固定子（図示せず）との間のエアギャップを大きくして、余裕を持たせておく必要があるため、出力が低減されるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ポールコア部材の爪状部材の変形を防止して、出力の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機の回転子は、環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に円筒の一端側から他端側に向けて延在する溝により周方向に複数の突極部が形成される積層コア部材と、積層コア部材の内側に装着される界磁コイルと、円盤状の基部および基部の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極でなり、基部により積層コア部材の両端を挟持するとともに、各爪状磁極が積層コア部材の各突極部をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材を備えたものである。
【０００７】
又、この発明の請求項２に係る回転電機の回転子は、環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に円筒の一端側から他端側に向けて外周側に薄肉部を残して貫通する貫通穴により周方向に複数の突極部が区画して形成される積層コア部材と、積層コア部材の内側に装着される界磁コイルと、円盤状の基部および基部の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極でなり、基部により積層コア部材の両端を挟持するとともに、各爪状磁極が積層コア部材の各突極部をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材を備えたものである。
【０００８】
又、この発明の請求項３に係る回転電機の回転子は、請求項２において、各貫通穴に永久磁石を埋設するようにしたものである。
【０００９】
又、この発明の請求項４に係る回転電機の回転子は、請求項１または２において、積層コア部材の各ポールコア部材の爪状磁極と界磁コイルとの間に位置する部位に、それぞれ軸方向に貫通する第２の貫通穴を形成し各第２の貫通穴に永久磁石をそれぞれ埋設するようにしたものである。
【００１０】
又、この発明の請求項５に係る回転電機の回転子は、請求項４において、永久磁石はポールコア部材の各爪状磁極の先端部近傍に埋設するようにしたものである。
【００１１】
又、この発明の請求項６に係る回転電機の回転子は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、突極部を形成する溝および貫通穴をスキューするようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の回転子の構成を示す斜視図、図２は図１における回転子を展開して示す斜視図、図３は図１における回転子の構成を示す断面図、図４は図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示す断面図、図５は図３における線Ｖ−Ｖに沿った断面を示す断面図、図６は図３における線ＶＩ−ＶＩに沿った断面を示す断面図である。
【００１３】
図において、１１、１２は円盤状の基部１３および、この基部１３の外周部に周方向に所定のピッチを介して先細に形成される複数の爪状磁極１４でなる一対のポールコア部材で、基部１３の爪状磁極１４が形成される側の中央部にはボス部１５が突出して形成されるとともに、その中心部には回転子軸１６が貫通する貫通穴１５ａが形成されている。１７は環状板部材１８を積層して円筒状に形成される積層コア部材で、外周部には一端側から他端側に向けスキューされて延在する複数の溝１９が形成されており、これら各溝１９により周方向に複数の突極部２０が形成されている。
【００１４】
そして、これら各突極部２０には、両ポールコア部材１１、１２の各爪状磁極１４が貫通して嵌合可能な貫通穴２０ａが軸方向にそれぞれ形成されるとともに、これら各貫通穴２０ａと積層コア部材１７の内側、すなわち後述の界磁コイルが装着される内周面との間に位置する部位に、それぞれ断面矩形状の第２の貫通穴２０ｂが形成されている。２１は各第２の貫通穴２０ｂに嵌合して貫通可能な複数の永久磁石、２２は両ポールコア部材１１、１２のボス部１５に嵌合され積層コア部材１７の内側に装着される界磁コイルである。
【００１５】
そして、これら両ポールコア部材１１、１２は、図３に示すように予め積層コア部材１７の内側に界磁コイル２２が挿入された後、積層コア部材１７の両側から各爪状磁極１４がそれぞれ各貫通穴２０ａを貫通してお互いに噛み合い、且つ両ボス部１５の端面が当接するように突き合わされることにより、界磁コイル２２は両ボス部１５と積層コア部材１７の内周面との間に装着され、最後に両ボス部１５の各貫通穴１５ａに回転子軸１６が貫通され、固着されることにより回転子が完成する。
【００１６】
このように上記実施の形態１によれば、環状板部材１８を積層して円筒状に形成される積層コア部材１７の外周部に、複数の溝１９を一端側から他端側に向けて延在させることにより複数の突極部２０を形成し、この突極部２０内軸方向に両ポールコア部材１１、１２の各爪状磁極１４をそれぞれ貫通穴２０ａを介して貫通させ、各爪状部材１４を突極部２０で保持させるようにしているので、稼働時に遠心力が働いても変形することが防止されるため、固定子（図示せず）との間のギャップに余裕を持たせる必要が無く最小限とすることが可能となり、出力の向上を図ることができる。
【００１７】
又、固定子（図示せず）と対向する領域に、積層構造の突極部２０が配置されているため、うず電流の発生を抑制してさらに出力の向上を図ることができ、又、ポールコア部材１１、１２の各爪状磁極１４と界磁コイル２２との間に永久磁石２１を配設して、界磁コイル２２で発生する磁束に永久磁石２１で発生する磁束を上乗せさせるようにしているため、さらに出力の向上を図ることができる。
【００１８】
なお、突極部２０を形成するための各溝１９は、上記のようにスキューされたものに限定されるものではないが、スキューさせることによりトルクリップルの低減が可能となり、性能の向上を図ることができる。又、上記構成では永久磁石２１を、積層コア部材１７の軸方向全領域にわたって配置した場合について説明したが、爪状磁極１４の先端部、すなわち先細で磁束分布の低い部分の近傍に配置することにより、必要最小限の効果を確保し、永久磁石２１を短尺にできることでコストの低減を図ることができる。
【００１９】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における回転電機の回転子の構成を示す断面図、図８は図７における線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す断面図、図９は図７における線ＩＸ−ＩＸに沿った断面を示す断面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
２３は環状板部材２４を積層して円筒状に形成される積層コア部材で、外周部には一端側から他端側に向けて、外周側に薄肉部２３ａを残し且つスキューされて貫通する複数の貫通穴２５が形成されており、これら各貫通穴２５により周方向に複数の突極部２６がそれぞれ区画して形成されている。そしてこれら各突極部２６には、両ポールコア部材１１、１２の各爪状磁極１４が貫通して嵌合可能な貫通穴２６ａが、軸方向に延在してそれぞれ形成されている。又、突極部２６を区画して形成する各貫通穴２５には永久磁石２１が貫通して嵌合され、界磁コイル２２は両ポールコア部材１１、１２のボス部１５に嵌合され積層コア部材１７の内側に装着されている。
【００２１】
そして、これら両ポールコア部材１１、１２は、図７に示すように予め積層コア部材２３の内側に界磁コイル２２が挿入された後、積層コア部材２３の両側から各爪状磁極１４がそれぞれ各貫通穴２６ａを貫通してお互いに噛み合い、且つ両ボス部１５の端面が当接するように突き合わされることにより、界磁コイル２２は両ボス部１５と積層コア部材２３の内周面との間に装着され、最後に両ボス部１５の各貫通穴１５ａに回転子軸１６が貫通され、固着されることにより回転子が完成する。
【００２２】
このように上記実施の形態２によれば、環状板部材２４を積層して円筒状に形成される積層コア部材２３の外周部に、外周側に薄肉部２３ａを残して貫通する複数の貫通穴２５により複数の突極部２６を区画して形成し、この突極部２６内軸方向に両ポールコア部材１１、１２の各爪状磁極１４をそれぞれ貫通穴２６ａを介して貫通させ、各爪状磁極１４を突極部２６で保持させるようにしているので、稼働時に遠心力が働いても変形することが防止されるため、固定子（図示せず）との間のギャップに余裕を持たせる必要が無く最小限とすることが可能となり、出力の向上を図ることができる。
【００２３】
又、突極部２６を区画して形成する貫通穴２５は、外周側に薄肉部２３ａを残して貫通され外周側に開口していないため、回転時に騒音が発生することも無くなり信頼性の向上を図ることができる。又、この貫通穴２５に永久磁石２１を貫通して配設し、界磁コイル２２で発生する磁束に永久磁石２１で発生する磁束を上乗せさせるようにしているため、さらに出力の向上を図ることが可能になることは勿論のこと、永久磁石２１を貫通させる貫通穴を別途形成する工程が削減されるために、コストの低減を図ることができる。
【００２４】
なお、突極部２６を区画して形成するための各貫通穴２５は、上記のようにスキューされたものに限定されるものではないが、スキューさせることによりトルクリップルの低減が可能となり、性能の向上を図ることができる。又、上記構成では永久磁石２１を、積層コア部材２３の軸方向全領域にわたって配置した場合について説明したが、爪状磁極１４の先端部、すなわち先細で磁束分布の低い部分の近傍に配置することにより、必要最小限の効果を確保し、永久磁石２１を短尺にできることでコストの低減を図ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に円筒の一端側から他端側に向けて延在する溝により周方向に複数の突極部が形成される積層コア部材と、積層コア部材の内側に装着される界磁コイルと、円盤状の基部および基部の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極でなり、基部により積層コア部材の両端を挟持するとともに、各爪状磁極が積層コア部材の各突極部をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材を備えたので、出力の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することができる。
【００２６】
又、この発明の請求項２によれば、環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に円筒の一端側から他端側に向けて外周側に薄肉部を残して貫通する貫通穴により周方向に複数の突極部が区画して形成される積層コア部材と、積層コア部材の内側に装着される界磁コイルと、円盤状の基部および基部の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極でなり、基部により積層コア部材の両端を挟持するとともに、各爪状磁極が積層コア部材の各突極部をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材を備えたので、出力の向上を図ることが可能であることは勿論のこと、信頼性の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することができる。
【００２７】
又、この発明の請求項３によれば、請求項２において、各貫通穴に永久磁石を埋設するようにしたので、出力の向上を図ることが可能であることは勿論のこと、コストの低減を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することができる。
【００２８】
又、この発明の請求項４によれば、請求項１または２において、積層コア部材の各ポールコア部材の爪状磁極と界磁コイルとの間に位置する部位に、それぞれ軸方向に貫通する第２の貫通穴を形成し各第２の貫通穴に永久磁石をそれぞれ埋設するようにしたので、さらに出力の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することができる。
【００２９】
又、この発明の請求項５によれば、請求項４において、永久磁石はポールコア部材の各爪状磁極の先端部近傍に埋設するようにしたので、コストの低減を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することができる。
【００３０】
又、この発明の請求項６によれば、請求項１ないし５のいずれかにおいて、突極部を形成する溝および貫通穴をスキューするようにしたので、トルクリップルを低減して性能の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の回転子の構成を示す斜視図である。
【図２】図１における回転子を展開して示す斜視図である。
【図３】図１における回転子の構成を示す断面図である。
【図４】図３における線ＩＶ−ＩＶに沿った断面を示す断面図である。
【図５】図３における線Ｖ−Ｖに沿った断面を示す断面図である。
【図６】図３における線ＶＩ−ＶＩに沿った断面を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２における回転電機の回転子の構成を示す断面図である。
【図８】図７における線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図９】図７における線ＩＸ−ＩＸに沿った断面を示す断面図である。
【図１０】従来の回転電機の回転子の構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０における回転電機の回転子の要部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，１２　ポールコア部材、１３　基部、１４　爪状磁極、
１６　回転子軸、１７，２３　積層コア部材、１９　溝、２０，２６　突極部、
２１　永久磁石、２２　界磁コイル、２５　貫通穴。

Claims (6)

1. 環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に上記円筒の一端側から他端側に向けて延在する溝により周方向に複数の突極部が形成される積層コア部材と、上記積層コア部材の内側に装着される界磁コイルと、円盤状の基部および上記基部の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極でなり、上記基部により上記積層コア部材の両端を挟持するとともに、上記各爪状磁極が上記積層コア部材の各突極部をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材を備えたことを特徴とする回転電機の回転子。
2. 環状板部材を積層して円筒状に形成され、外周部に上記円筒の一端側から他端側に向けて外周側に薄肉部を残して貫通する貫通穴により周方向に複数の突極部が区画して形成される積層コア部材と、上記積層コア部材の内側に装着される界磁コイルと、円盤状の基部および上記基部の外周部に周方向に所定のピッチを介して形成される複数の爪状磁極でなり、上記基部により上記積層コア部材の両端を挟持するとともに、上記各爪状磁極が上記積層コア部材の各突極部をそれぞれ交互に軸方向に貫通して配設される一対のポールコア部材を備えたことを特徴とする回転電機の回転子。
3. 上記各貫通穴に永久磁石を埋設したことを特徴とする請求項２記載の回転電機の回転子。
4. 上記積層コア部材の上記各ポールコア部材の爪状磁極と上記界磁コイルとの間に位置する部位に、それぞれ軸方向に貫通する第２の貫通穴を形成し上記各第２の貫通穴に永久磁石をそれぞれ埋設したことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の回転子。
5. 上記永久磁石は上記ポールコア部材の各爪状磁極の先端部近傍に埋設されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機の回転子。
6. 上記突極部を形成する溝および貫通穴はスキューされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回転電機の回転子。

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