JP2004266965A - 回転電機の回転子 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供する。
【解決手段】磁束を発生するロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子において、爪状磁極２３，２４の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極２３，２４に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石３０と、この磁石３０を爪状磁極２３，２４に支持する磁石保持部材４１とからなる磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を有し、この磁石ＡＳＳＹ４１の相互間において磁石ＡＳＳＹ４１の対向面の間に充填された樹脂部材５０を設けた。
【選択図】 図３
【解決手段】磁束を発生するロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子において、爪状磁極２３，２４の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極２３，２４に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石３０と、この磁石３０を爪状磁極２３，２４に支持する磁石保持部材４１とからなる磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を有し、この磁石ＡＳＳＹ４１の相互間において磁石ＡＳＳＹ４１の対向面の間に充填された樹脂部材５０を設けた。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の回転子、特に、車両用回転電機としての交流発電機あるいは電動機の回転子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子は広く知られている。
この爪状磁極には永久磁石が取付けられる。爪状磁極に永久磁石を取付ける目的は隣り合う爪状磁極の側面同士や内径面からの磁束の漏洩の軽減を行うことで回転電機の出力を向上することである。
しかし、逆に磁石を取付けることで爪状磁極全体の重量が増加し、ロータの回転の遠心力が増加する。特に、爪状磁極の先端の方の重量が増加するとステータのほうへ広がる方向の変形が増大するようになってしまう。したがって、ロータとステータ間のエアギャップを大きくする必要が出てくる。しかし、このエアギャップは出力に対して大きな意味を持っており、これが小さいほど出力は増加をする。
したがって、更なる出力向上を目指すためには爪状磁極の変形を抑える様に磁石を固定する必要がある。
また、磁石を爪状磁極に取付ける磁石保持部材が設けられている（例えば、特許文献１参照）が、この磁石保持部材にも爪状磁極の変形の増大や、ロータの回転数の変化による爪状磁極の振動により磁石保持部材や磁石自身が破損や逸脱が起きる恐れがある。
【０００３】
これに対し従来技術では各爪状磁極の側面に付けられた磁石同士を可撓性の大きな接着層で固着することで遠心力による磁石の移動を吸収することが考えられている。
しかし、磁石を接着層で直接固着しているために応力が直接磁石に掛かってしまう。
この他に、保持部材として磁石より可撓性の高い平板を爪状磁極間に挿入することも提案されている（例えば、特許文献２参照）が、磁石よりも可撓性の大きな板で囲うために磁石や磁極の変形に対して効果が少なくなってしまう。
【０００４】
また、従来技術では磁石保持部材を使用して磁石を爪状磁極に固定する場合、保持部材の形状を回転時の磁石のモーメントを受ける形状を取ることや、また高回転時には隣り合う保持部材同士が接触することで、変形を抑制することを検討している。
しかし、直接的には隣り合う磁極が系方向へ規制されていないため外周方向への変形が大きくなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０８６７１５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１３９０４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回転電機の回転子においては、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子において、前記爪状磁極の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石と、この磁石を爪状磁極に支持する磁石保持部材とからなる磁石要素を有し、この磁石要素の相互間において磁石要素の対向面の間に充填された樹脂部材を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１ないし図５について説明する。図１ないし図５は、この発明による実施の形態１に関わるロータの構造を車両用回転電機のロータに用いた場合を示す。図１はこのロータ構造を示す側断面図である。図２はこのロータの構成を示す斜視図である。図３はロータの要部斜視図である。図４はこのロータを部品単位で分解した側面図である。図５はロータの爪状磁極のポール軸に垂直な断面図である。
【００１１】
図１に示す如く、この車両用回転電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型のロータ７と、ロータ７の両端面に固定されたファン５と、ケース３内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定されロータ７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続されステータ８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１９と、このヒートシンク１９に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ２０とを備えている。
【００１２】
ロータ７は、電流を流して磁束を発生する円筒状のロータコイル１３と、このロータコイル１３を覆って設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１４とを備えている。ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に巻回され、ロータ７の回転に伴ってロータコイル１３からの磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
ポールコア１４は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されている。ポールコア体２１およびポールコア体２２は通常鉄製であり、ロータコイル１３が巻装される円筒部２１ｅ，２２ｅと、この円筒部２１ｅ，２２ｅが突設された円盤状の基部２１ｋ，２２ｋより成る。基部２１ｋ，２２ｋの外縁には、ロータコイル１３の外周とステータ８の内周との間の位置に、相互に噛み合う爪状磁極２３，２４をそれぞれ複数有している。
図４に示すように、上記爪状磁極２３，２４は、基部２１ｋ，２２ｋ側の厚みおよび幅が大きく、先端側にいくに従って厚みおよび幅が細くなる形状である。爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａは、先端にいくにつれ厚みが薄くなり、外周面２３ｂ，２４ｂは、ステータ８の内周面に沿った弧状である。
爪状磁極２３，２４は、ロータ７の周方向に対して台形状の２つの側面２３ｃ，２４ｃを有する。各爪状磁極２３，２４は、その先端を向かい合わせて交互に噛み合わせられるので、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａの傾斜が周方向に互い違いで並ぶことになる。
また、爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃは、根元側から先端側にいくにつれて先端側が細くなるように爪状磁極２３，２４の中心側に傾いている。
さらに、上記隣り合う爪状磁極２３，２４の間には、その対向する側面２３ｃ，２４ｃ同士で磁束の漏洩を減少する向きに着磁された直方体形状の磁石３０が固着されており、遠心力を軽減する保持部材４０（図３，図４）を用いて取り付けられている。
【００１３】
動作を以下に説明する。
バッテリ（図示せず）からブラシ１０，スリップリング９を通じてロータコイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が着磁される。
一方、エンジンの回転力によってプーリ４が回転され、シャフト６によってロータ７が回転するためステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ２０によりその大きさが調整されて、バッテリ（図示せず）に充電される。
【００１４】
図３および図４に示す如く、爪状磁極２３，２４の側面に爪状磁極間の漏洩磁束を低減するように着磁されたネオジウム磁石３０からなる磁石本体が、各爪状磁極２３の内径面２３ａに２つづつ、各爪状磁極２４の内径面２４ａに２つづつ配置される。
この磁石３０は、磁石保持部材４０によって保持され、磁石３０および磁石保持部材４０は磁石ＡＳＳＹ４１からなる磁石要素を構成し、爪状磁極２３，２４に支持されている。この磁石保持部材４０は厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）のプレートより折り曲げて形成するので容易に製作できる。
【００１５】
この磁石ＡＳＳＹ４１の形状は、爪状磁極側面が磁極に沿うような形の台形板状になっている台形柱である。この磁石ＡＳＳＹ４１は爪状磁極２３，２４に固定するために、接着剤等が使用される。
また、爪状磁極２３，２４と磁石保持部材４０の両者が金属であるため、これらを溶接によって固定しても良い。
【００１６】
この補強体４０は、図４に示す如く、ロータ７の軸方向に対する断面が略Ｍ字形状であって、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａに沿う台形平板状の内周部４０ａと、この内周部４０ａの両端から外径側に折曲し、爪状磁極２３，２４の両側面２３ｃ，２４ｃに沿う折曲部４０ｂと、折曲部４０ｂの先端から磁石３０の外周面に折曲し、この外周面を押さえ付ける押さえ付け部４０ｃと、押さえ付け部４０ｃから磁石３０の側面側に折返される折り返し部４０ｄとより成る。
これらの折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃ，折り返し部４０ｄで磁石３０を外周側から取り囲むとともに、折曲部４０ｂと折り返し部４０ｄで磁石３０を外周側から挟み込んで補強体４０の内周側に保持している。
【００１７】
図４に示す如く、上記内周部４０ａとその両端の折曲部４０ｂ，４０ｂは、内周側の長さＱと比べて外周側の長さＰが広くなるように、折曲部４０ｂ，４０ｂの先端側が広がっており、ほぼＵ字状に形成される。磁石３０を囲んだ補強体４０の折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃ，折り返し部４０ｄは、磁石３０の断面外形に沿う逆Ｕ字状である。すなわち、磁石３０は、爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃに、ロータ７の回転軸中心７ｐを通る爪状磁極２３，２４の中心線から外周面２３ｂ，２４ｂ側に広がる向きに傾けて設けられている。
磁石３０は、図４に示す如く、爪状磁極２３，２４との保持部を設ける必要がなく、その側面３０ｃは爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃに沿った台形である。幅はほぼ一定であり、厚みが爪状磁極２３，２４の形状に合せて、先端側３０ｓから根元側３０ｎへ太くなる截頭四角錐形である。また、磁石３０は直方体状であってもよい。
このように、磁石３０を補強体４０に保持して、爪状磁極２３，２４に固定するためには、接着剤等が用いられる。つまり、補強体４０の内周部４０ａと爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａとの境界部分、補強体４０の折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃ，折り返し部４０ｄと磁石３０との境界部分に、接着剤が塗布される。
【００１８】
上記のような磁石ＡＳＳＹ４１が各爪状磁極２３，２４に取付けられていることにより、爪状磁極間からの磁束漏洩を軽減することができ、出力向上を図ることができる。
しかし、この状態では、回転時に磁石ＡＳＳＹ４１の重量分の遠心力が爪状磁極２３，２４にかかり、外周方向に広がり易くなる。
そこで、図３に示すように、磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に樹脂部材５０を充填し、強固に固定することで、爪状磁極２３，２４にかかる遠心力に対し強くすることができる。樹脂といえども、磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に介在することで、磁石ＡＳＳＹ４１と爪状磁極２３，２４にかかる遠心力に対して対向面全体でうけるので高速回転に対する耐力を向上できる。また、磁石保持部材４０に応力が作用するので、磁石３０も破損することがない。また、軸方向の力に対しても、より強固に固定できる。
この結果、出力に関係の深いロータ７とステータ８間のエアギャップを磁石ＡＳＳＹ４１だけの場合よりも小さくすることが可能になる。
以上より、回転電機の出力の向上を図ることができる。
【００１９】
以上説明したように、この発明による実施の形態１においては、磁束を発生するロータコイル１３と、このロータコイル１３を覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコア１４と、上記爪状磁極２３，２４の側面側に配置され、爪状磁極２３，２４間の磁束の漏洩を低減する磁石３０と、それを爪状磁極２３，２４に固定するための磁石保持部材４０から構成された磁石ＡＳＳＹ４１を持ち、さらに、上記の隣り合う磁石ＡＳＳＹ４１間を強固に連結する樹脂層を持つことで、通常の磁石ＡＳＳＹ４１だけの場合よりも磁石ＡＳＳＹ４１の強度が向上する。これは、樹脂層５０が介在することで磁石ＡＳＳＹ４１と爪状磁極２３，２４にかかる遠心力を対向面全体に受けるためである。さらにこの時、磁石保持部材４０に応力が作用することで磁石の破損を防ぐことができる。
この結果、高回転においても爪状磁極２３，２４の外周方向への広がりが小さくすることができ、ロータとステータの間のエアギャップを小さくできるため出力向上ができる。
【００２０】
この発明による実施の形態１によれば、磁束を発生するロータコイル１３と、このロータコイル１３を覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコア１４を有する回転電機の回転子において、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極２３，２４に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石３０と、この磁石３０を折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃおよび折り返し部４０ｄで磁石３０の外周側から取り囲むとともに、台形平板状の内周面４０ａを有し、前記磁石３０を保持して、爪状磁極２３，２４に支持する磁石保持部材４１とからなる磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を有し、この磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の相互間において磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面の間に充填された樹脂部材５０を設けたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００２１】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図６について説明する。図６はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２２】
図６に示すように、この実施の形態２では、実施の形態１と比べて特に磁石ＡＳＳＹ４１の向かい合う側面同士の間隔が内周側の間隔ｂと外周側の間隔ａでは外周側の間隔ａの方が広がっている（ａ＞ｂ）形状にし、樹脂を注入する場合に内周方向に樹脂が浸透し易くするようにしている。
樹脂を浸透し易くすることで、確実に磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂を浸透させて固定し、外周面の変形を抑制する。また、使用する樹脂量も軽減することができる。
これにより、ロータ７とステータ８間のエアギャップを小さくすることが可能になる。これにより、この発明の主たる目的である回転電機の出力の向上を図ることができる。
【００２３】
この発明による実施の形態２においては、磁石ＡＳＳＹの対向面が「ハ」の字を描くように外周側が広く、内周側が狭いという形状を取ることで対向面間に樹脂を充填し易くする。この結果、樹脂の充填工程で確実に充填し強度を確保すると共に、全体の樹脂の使用量を減らすことができる。
【００２４】
この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、隣り合う前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面同士の距離が、ロータ内周側に比べて外周側が広がっているようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、樹脂部材５０の充填を確実に行うことができて強度を確保でき、樹脂部材５０の使用量を減らして充填作業を適切に行うことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００２５】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図７について説明する。図７はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２６】
図７に示すように、実施の形態３では上記磁石ＡＳＳＹ４１の向かい合う側面同士が平行に配置されている様にし、磁石ＡＳＳＹ４１間の樹脂が均一に広がるようにすることを目的としている。樹脂が均一に広がることで固定する強度が強固になり、爪状磁極２３，２４の変形を抑制できる。また均一に広がっているために熱硬化などの硬化処理の時間も同一とみなせ、加工時の時間短縮や、強度の条件の設定が簡単にすることができる。
【００２７】
この発明による実施の形態３においては、図７の如く磁石ＡＳＳＹの対向面間が平行になっていることで、均一に側面に充填でき、強度を強くできる。また均一に入ることで、熱硬化などの硬化処理の時間が全体で同一時間で処理が完了するとみなせ、最適な加工時間の設定や、強度の条件の設定が簡単にすることができる。
【００２８】
この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１における構成において、隣り合う前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面同士が、平行に配置されているので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、樹脂部材５０の充填作業を円滑に行うことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００２９】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図８について説明する。図８はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの斜視図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態３のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３０】
図５に示す如く、実施の形態４は上記磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に充填されている樹脂部材５０の樹脂層の厚さｃが対向面間から漏れた樹脂によって対向面以外の部分に形成される樹脂層の厚さｄよりも大きくなる（ｃ＞ｄ）ように製作されている。
対向面間に樹脂を充填する場合、ロータポールを組み付けた状態で行うため、対向面間だけに樹脂を充填することは生産性の面から現実的ではない。
したがって、ある程度樹脂が漏れると考え、かつその量が対向面間に充填される量よりも多くならない様に充填機の制御や治具によって制御することで樹脂の無駄を減らし、効率的に樹脂の効果を発揮するようにできる。
すなわち、磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に充填されている樹脂部材５０の樹脂層の厚さｃを対向面間から漏れた樹脂によって対向面以外の部分に形成される樹脂層の厚さｄよりも大きくする（ｃ＞ｄ）。
また、ロータコイルの絶縁対策として、ロータ全体に樹脂を塗る場合もあるが、このときも磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間の樹脂を他の部位よりも多くする。
【００３１】
この発明による実施の形態４においては、磁石ＡＳＳＹ対向面間に充填する樹脂の量を制御することや補助治具を用いることで、漏れる樹脂の量を減らす。
この結果、生産に必要な樹脂の量を減らすことができ、コストダウンを行うことができる。
【００３２】
この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１ないし実施の形態３のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間とそれ以外の部分では樹脂部材５０の充填により形成される樹脂層の厚さを対向面間の方が大きくなるようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、生産に必要な樹脂の量を減らすことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００３３】
実施の形態５．
この発明による実施の形態５を説明する。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態４のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３４】
実施の形態５では、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を構成する上記磁石保持部材４０の表面の面粗さを粗く、例えば６Ｓ以下にすることで、樹脂の接着面積を増大させ、より強固に固定することができ、樹脂の固定による強度の強化を効果的に行うことができる。
【００３５】
この発明による実施の形態５において、上記磁石保持部材４０の表面粗さを６Ｓ以下と粗くすることで、樹脂の固定する表面積を増やし、より強固に固定することができる。
【００３６】
この発明による実施の形態５によれば、実施の形態１ないし実施の形態４のいずれかの構成において、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を構成する前記磁石保持部材４０の折り返し部４０ｄ（図４）の表面粗さを粗くすることで磁石ＡＳＳＹ４１と樹脂部材５０との固着を強化するようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を構成する前記磁石保持部材４０を強固に固定することができる回転電機の回転子を提供できる。
【００３７】
実施の形態６．
この発明による実施の形態６を図９について説明する。図９はロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大図である。
この実施の形態６において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態５のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３８】
実施の形態６では、図９に示す如く、上記磁石ＡＳＳＹ４１の側面部を構成する磁石保持部材４０における折り返し部４０ｄ（図４）の表面に溝５１を掘ることで磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂部材５０を入り易くするものである。
この結果、樹脂が浸透し易くすると同時に樹脂部材５０の浸透処理後に溝５１で樹脂を受けることで垂れていくことを防ぐことができる。
以上のことから、樹脂部材５０を確実に浸透させ、固着させることができ、ロータ７の強度を確保できる。
これにより、ロータ７とステータ８間のエアギャップを小さくすることが可能になる。
【００３９】
この発明による実施の形態６においては、図６に示す如く、上記磁石ＡＳＳＹ４１の側面の表面に溝５１を掘ることで磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂部材５０を充填し易くするものである。
さらに、樹脂部材５０が充填し易くすると同時に樹脂の充填処理後に溝で樹脂を受けることで垂れていくことを防ぐことができる。
以上のことから、樹脂部材５０を確実に浸透させ、固着させることができ、ロータの強度を確保できる。
さらに、無駄な樹脂を減らすこともできるためコストも低減できる。
【００４０】
この発明による実施の形態６によれば、実施の形態１ないし実施の形態５のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の側面部を構成する磁石保持部材４０における折り返し部４０ｄ（図４）の対向面に溝５１を付けることで、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂部材５０を入り易くしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータの強度を確保できて、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる安価な回転電機の回転子を提供できる。
【００４１】
実施の形態７．
この発明による実施の形態７を図１０について説明する。図１０はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すポールの円周面の拡大図である。
この実施の形態７において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態６のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４２】
この実施の形態７では、爪状磁極２３，２４を内周面側から見た図１０に示す如く、上記磁石ＡＳＳＹ４１の磁石保持部材４０を爪状磁極２３，２４に固定する場合に爪状磁極２３，２４の内周側で固定する。
一つには、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａと磁石保持部材４０における台形平板状の内周部４０ａの間に接着剤等を塗布して面状の接合固着層Ａを形成し固定する。
また、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａと磁石ＡＳＳＹ４１の磁石保持部材４０における台形平板状の内周部４０ａとを溶接し、溶接固着層Ｗすることで固定できる。この固定と、樹脂の効果でより変形に強いロータを作ることができ、
これにより、ロータ７とステータ８間のエアギャップを詰めることで、出力を向上できる。
【００４３】
この発明による実施の形態７においては、図１０に示す如く、磁石ＡＳＳＹ４１を爪状磁極２３，２４に固定する場合、側面には磁石があるため磁石保持部材４０を爪状磁極２３，２４の内径側で固定する。
固定は、磁石ＡＳＳＹ４１に接着剤を塗布して行う方法や、爪状磁極と磁石ＡＳＳＹが金属であるため溶接による固定なども考えられる。
この結果、樹脂を磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に充填することと、磁石ＡＳＳＹ４１を爪状磁極２３，２４に固定することで、剛性が高くなりロータの変形を抑えることができる。
したがって、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる。
【００４４】
この発明による実施の形態７によれば、実施の形態１ないし実施の形態６のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の磁石保持部材４０における台形平板状の内周部４０ａと爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａとを接合状態で固着する構成としたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータの変形を抑えて、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる回転電機の回転子を提供できる。
【００４５】
実施の形態８．
この発明による実施の形態８を図１１について説明する。図１１はロータの構成を示す斜視図である。
この実施の形態８において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態７のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４６】
実施の形態８では、図１１に示す如く、上記爪状磁極２３，２４と磁石ＡＳＳＹ４１の外周方向の変形を規制するための機構部材として、例えば結束用のリング４２を取付ける。
これにより、爪状磁極２３，２４の先端部や、磁石保持部材４１が外周方向に広がるのを防ぐことができる。
この結束リング４２を用いることで、磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂を充填する効果をより高め、高回転でもロータの変形を抑制できる。
このことから、ロータ７とステータ８間のエアギャップを詰めることで、出力を向上できる。
【００４７】
この発明による実施の形態８においては、爪状磁極２３，２４と磁石ＡＳＳＹ４１の外周方向の変位を規制するための機構を取付けることで、ロータの構造を強化している。
図１１では、変位規制のための機構部材として外周に結束リング４２を取付けている。
この結束リング４２の剛性と磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間の樹脂による固着の効果で従来よりも高い剛性を持つようになり、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる。
【００４８】
この発明による実施の形態８によれば、実施の形態１ないし実施の形態７のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１と爪状磁極２３，２４が回転時に外周に広がるのを防止する結束リング４２からなる規制部材を持っているので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上することができる回転電機の回転子を提供できる。
【００４９】
実施の形態９．
この発明による実施の形態９を図１２について説明する。図１２はロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大断面図である。
この実施の形態９において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態８のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００５０】
実施の形態９では、図１２に示す如く、磁石ＡＳＳＹ４１の側面間に樹脂部材５０を充填するだけでなく、磁石３０と爪状磁極２３，２４との間の樹脂部材５０ａや、磁石３０と磁石保持部材４０との間の樹脂部材５０ｂ、あるいは、結束リング４２（図１１）とロータ７との間の樹脂部材（図示せず）として、これらの部位にも、同じ樹脂を充填することで、上記の部品を固定する。
この結果、上記の部品が互いに強固に固定し合うことで、強い強度を得ることができる。
さらに、同一の樹脂を使用することで熱膨張などの条件が同じになり、樹脂の割れなどを防ぐことができる。
また、別途樹脂を磁石３０と爪状磁極２３，２４間などに充填するよりも共通の樹脂を充填することで工程を共通化でき、工程が少なくなるためにコスト削減をすることができる。
【００５１】
この発明による実施の形態９においては、図１２に示す如く、磁石３０と爪状磁極２３，２４、磁石３０と磁石保持部材４０、磁石保持部材４０と爪状磁極２３，２４、磁石ＡＳＳＹ４１や爪状磁極２３，２４と外部規制部材４２の間も同一の樹脂で固着する。
このことにより、磁石ＡＳＳＹ４１間だけでなく、ロータの磁極部全体が固定され、強度が増す。
その上、同一の樹脂を用いることで、熱膨張などの条件が同じになり、樹脂の割れなどを防ぐことができる。
また、１回の充填ですべての部分に樹脂を充填して硬化処理ができるために樹脂の種類が多い場合よりも工作時間が短くてすみ、量産性が向上する。
【００５２】
この発明による実施の形態９によれば、実施の形態１ないし実施の形態８のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１間に充填される樹脂部材５０を磁石３０と爪状磁極２３，２４間および磁石保持部材４０間、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１および爪状磁極２３，２４と結束リング４２（図１１）からなる規制部材間にも充填するようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータ全体を強化し、樹脂部材の充填作業を簡潔化することができる回転電機の回転子を提供できる。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１におけるロータ構造を示す側断面図である。
【図２】この発明による実施の形態１におけるロータの構成を示す斜視図である。
【図３】この発明による実施の形態１におけるロータの要部斜視図である。
【図４】この発明による実施の形態１におけるロータを部品単位で分解した側面図である。
【図５】この発明による実施の形態１におけるロータの爪状磁極のポール軸に垂直な断面図である。
【図６】この発明による実施の形態２におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
【図７】この発明による実施の形態３におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
【図８】この発明による実施の形態４におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの斜視図である。
【図９】この発明による実施の形態６におけるロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大図である。
【図１０】この発明による実施の形態７におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すポールの円周面の拡大図である。
【図１１】この発明による実施の形態８におけるロータの構成を示す斜視図である。
【図１２】この発明による実施の形態９におけるロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大断面図である。
【符号の説明】
１４ ロータコイル、１４ ポールコア、２１，２２ ポールコア体、２３，２４ 爪状磁極、３０ 磁石、４０ 磁石保持部材、４１ 磁石ＡＳＳＹ、４２結束リング、５０ 樹脂部材。
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の回転子、特に、車両用回転電機としての交流発電機あるいは電動機の回転子構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子は広く知られている。
この爪状磁極には永久磁石が取付けられる。爪状磁極に永久磁石を取付ける目的は隣り合う爪状磁極の側面同士や内径面からの磁束の漏洩の軽減を行うことで回転電機の出力を向上することである。
しかし、逆に磁石を取付けることで爪状磁極全体の重量が増加し、ロータの回転の遠心力が増加する。特に、爪状磁極の先端の方の重量が増加するとステータのほうへ広がる方向の変形が増大するようになってしまう。したがって、ロータとステータ間のエアギャップを大きくする必要が出てくる。しかし、このエアギャップは出力に対して大きな意味を持っており、これが小さいほど出力は増加をする。
したがって、更なる出力向上を目指すためには爪状磁極の変形を抑える様に磁石を固定する必要がある。
また、磁石を爪状磁極に取付ける磁石保持部材が設けられている（例えば、特許文献１参照）が、この磁石保持部材にも爪状磁極の変形の増大や、ロータの回転数の変化による爪状磁極の振動により磁石保持部材や磁石自身が破損や逸脱が起きる恐れがある。
【０００３】
これに対し従来技術では各爪状磁極の側面に付けられた磁石同士を可撓性の大きな接着層で固着することで遠心力による磁石の移動を吸収することが考えられている。
しかし、磁石を接着層で直接固着しているために応力が直接磁石に掛かってしまう。
この他に、保持部材として磁石より可撓性の高い平板を爪状磁極間に挿入することも提案されている（例えば、特許文献２参照）が、磁石よりも可撓性の大きな板で囲うために磁石や磁極の変形に対して効果が少なくなってしまう。
【０００４】
また、従来技術では磁石保持部材を使用して磁石を爪状磁極に固定する場合、保持部材の形状を回転時の磁石のモーメントを受ける形状を取ることや、また高回転時には隣り合う保持部材同士が接触することで、変形を抑制することを検討している。
しかし、直接的には隣り合う磁極が系方向へ規制されていないため外周方向への変形が大きくなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−０８６７１５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１３９０４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回転電機の回転子においては、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子において、前記爪状磁極の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石と、この磁石を爪状磁極に支持する磁石保持部材とからなる磁石要素を有し、この磁石要素の相互間において磁石要素の対向面の間に充填された樹脂部材を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１ないし図５について説明する。図１ないし図５は、この発明による実施の形態１に関わるロータの構造を車両用回転電機のロータに用いた場合を示す。図１はこのロータ構造を示す側断面図である。図２はこのロータの構成を示す斜視図である。図３はロータの要部斜視図である。図４はこのロータを部品単位で分解した側面図である。図５はロータの爪状磁極のポール軸に垂直な断面図である。
【００１１】
図１に示す如く、この車両用回転電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランドル型のロータ７と、ロータ７の両端面に固定されたファン５と、ケース３内の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定されロータ７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続されステータ８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１９と、このヒートシンク１９に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ２０とを備えている。
【００１２】
ロータ７は、電流を流して磁束を発生する円筒状のロータコイル１３と、このロータコイル１３を覆って設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１４とを備えている。ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に巻回され、ロータ７の回転に伴ってロータコイル１３からの磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
ポールコア１４は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されている。ポールコア体２１およびポールコア体２２は通常鉄製であり、ロータコイル１３が巻装される円筒部２１ｅ，２２ｅと、この円筒部２１ｅ，２２ｅが突設された円盤状の基部２１ｋ，２２ｋより成る。基部２１ｋ，２２ｋの外縁には、ロータコイル１３の外周とステータ８の内周との間の位置に、相互に噛み合う爪状磁極２３，２４をそれぞれ複数有している。
図４に示すように、上記爪状磁極２３，２４は、基部２１ｋ，２２ｋ側の厚みおよび幅が大きく、先端側にいくに従って厚みおよび幅が細くなる形状である。爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａは、先端にいくにつれ厚みが薄くなり、外周面２３ｂ，２４ｂは、ステータ８の内周面に沿った弧状である。
爪状磁極２３，２４は、ロータ７の周方向に対して台形状の２つの側面２３ｃ，２４ｃを有する。各爪状磁極２３，２４は、その先端を向かい合わせて交互に噛み合わせられるので、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａの傾斜が周方向に互い違いで並ぶことになる。
また、爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃは、根元側から先端側にいくにつれて先端側が細くなるように爪状磁極２３，２４の中心側に傾いている。
さらに、上記隣り合う爪状磁極２３，２４の間には、その対向する側面２３ｃ，２４ｃ同士で磁束の漏洩を減少する向きに着磁された直方体形状の磁石３０が固着されており、遠心力を軽減する保持部材４０（図３，図４）を用いて取り付けられている。
【００１３】
動作を以下に説明する。
バッテリ（図示せず）からブラシ１０，スリップリング９を通じてロータコイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が着磁される。
一方、エンジンの回転力によってプーリ４が回転され、シャフト６によってロータ７が回転するためステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ２０によりその大きさが調整されて、バッテリ（図示せず）に充電される。
【００１４】
図３および図４に示す如く、爪状磁極２３，２４の側面に爪状磁極間の漏洩磁束を低減するように着磁されたネオジウム磁石３０からなる磁石本体が、各爪状磁極２３の内径面２３ａに２つづつ、各爪状磁極２４の内径面２４ａに２つづつ配置される。
この磁石３０は、磁石保持部材４０によって保持され、磁石３０および磁石保持部材４０は磁石ＡＳＳＹ４１からなる磁石要素を構成し、爪状磁極２３，２４に支持されている。この磁石保持部材４０は厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）のプレートより折り曲げて形成するので容易に製作できる。
【００１５】
この磁石ＡＳＳＹ４１の形状は、爪状磁極側面が磁極に沿うような形の台形板状になっている台形柱である。この磁石ＡＳＳＹ４１は爪状磁極２３，２４に固定するために、接着剤等が使用される。
また、爪状磁極２３，２４と磁石保持部材４０の両者が金属であるため、これらを溶接によって固定しても良い。
【００１６】
この補強体４０は、図４に示す如く、ロータ７の軸方向に対する断面が略Ｍ字形状であって、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａに沿う台形平板状の内周部４０ａと、この内周部４０ａの両端から外径側に折曲し、爪状磁極２３，２４の両側面２３ｃ，２４ｃに沿う折曲部４０ｂと、折曲部４０ｂの先端から磁石３０の外周面に折曲し、この外周面を押さえ付ける押さえ付け部４０ｃと、押さえ付け部４０ｃから磁石３０の側面側に折返される折り返し部４０ｄとより成る。
これらの折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃ，折り返し部４０ｄで磁石３０を外周側から取り囲むとともに、折曲部４０ｂと折り返し部４０ｄで磁石３０を外周側から挟み込んで補強体４０の内周側に保持している。
【００１７】
図４に示す如く、上記内周部４０ａとその両端の折曲部４０ｂ，４０ｂは、内周側の長さＱと比べて外周側の長さＰが広くなるように、折曲部４０ｂ，４０ｂの先端側が広がっており、ほぼＵ字状に形成される。磁石３０を囲んだ補強体４０の折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃ，折り返し部４０ｄは、磁石３０の断面外形に沿う逆Ｕ字状である。すなわち、磁石３０は、爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃに、ロータ７の回転軸中心７ｐを通る爪状磁極２３，２４の中心線から外周面２３ｂ，２４ｂ側に広がる向きに傾けて設けられている。
磁石３０は、図４に示す如く、爪状磁極２３，２４との保持部を設ける必要がなく、その側面３０ｃは爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃに沿った台形である。幅はほぼ一定であり、厚みが爪状磁極２３，２４の形状に合せて、先端側３０ｓから根元側３０ｎへ太くなる截頭四角錐形である。また、磁石３０は直方体状であってもよい。
このように、磁石３０を補強体４０に保持して、爪状磁極２３，２４に固定するためには、接着剤等が用いられる。つまり、補強体４０の内周部４０ａと爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａとの境界部分、補強体４０の折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃ，折り返し部４０ｄと磁石３０との境界部分に、接着剤が塗布される。
【００１８】
上記のような磁石ＡＳＳＹ４１が各爪状磁極２３，２４に取付けられていることにより、爪状磁極間からの磁束漏洩を軽減することができ、出力向上を図ることができる。
しかし、この状態では、回転時に磁石ＡＳＳＹ４１の重量分の遠心力が爪状磁極２３，２４にかかり、外周方向に広がり易くなる。
そこで、図３に示すように、磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に樹脂部材５０を充填し、強固に固定することで、爪状磁極２３，２４にかかる遠心力に対し強くすることができる。樹脂といえども、磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に介在することで、磁石ＡＳＳＹ４１と爪状磁極２３，２４にかかる遠心力に対して対向面全体でうけるので高速回転に対する耐力を向上できる。また、磁石保持部材４０に応力が作用するので、磁石３０も破損することがない。また、軸方向の力に対しても、より強固に固定できる。
この結果、出力に関係の深いロータ７とステータ８間のエアギャップを磁石ＡＳＳＹ４１だけの場合よりも小さくすることが可能になる。
以上より、回転電機の出力の向上を図ることができる。
【００１９】
以上説明したように、この発明による実施の形態１においては、磁束を発生するロータコイル１３と、このロータコイル１３を覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコア１４と、上記爪状磁極２３，２４の側面側に配置され、爪状磁極２３，２４間の磁束の漏洩を低減する磁石３０と、それを爪状磁極２３，２４に固定するための磁石保持部材４０から構成された磁石ＡＳＳＹ４１を持ち、さらに、上記の隣り合う磁石ＡＳＳＹ４１間を強固に連結する樹脂層を持つことで、通常の磁石ＡＳＳＹ４１だけの場合よりも磁石ＡＳＳＹ４１の強度が向上する。これは、樹脂層５０が介在することで磁石ＡＳＳＹ４１と爪状磁極２３，２４にかかる遠心力を対向面全体に受けるためである。さらにこの時、磁石保持部材４０に応力が作用することで磁石の破損を防ぐことができる。
この結果、高回転においても爪状磁極２３，２４の外周方向への広がりが小さくすることができ、ロータとステータの間のエアギャップを小さくできるため出力向上ができる。
【００２０】
この発明による実施の形態１によれば、磁束を発生するロータコイル１３と、このロータコイル１３を覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコア１４を有する回転電機の回転子において、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極２３，２４に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石３０と、この磁石３０を折曲部４０ｂ，押さえ付け部４０ｃおよび折り返し部４０ｄで磁石３０の外周側から取り囲むとともに、台形平板状の内周面４０ａを有し、前記磁石３０を保持して、爪状磁極２３，２４に支持する磁石保持部材４１とからなる磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を有し、この磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の相互間において磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面の間に充填された樹脂部材５０を設けたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００２１】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図６について説明する。図６はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２２】
図６に示すように、この実施の形態２では、実施の形態１と比べて特に磁石ＡＳＳＹ４１の向かい合う側面同士の間隔が内周側の間隔ｂと外周側の間隔ａでは外周側の間隔ａの方が広がっている（ａ＞ｂ）形状にし、樹脂を注入する場合に内周方向に樹脂が浸透し易くするようにしている。
樹脂を浸透し易くすることで、確実に磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂を浸透させて固定し、外周面の変形を抑制する。また、使用する樹脂量も軽減することができる。
これにより、ロータ７とステータ８間のエアギャップを小さくすることが可能になる。これにより、この発明の主たる目的である回転電機の出力の向上を図ることができる。
【００２３】
この発明による実施の形態２においては、磁石ＡＳＳＹの対向面が「ハ」の字を描くように外周側が広く、内周側が狭いという形状を取ることで対向面間に樹脂を充填し易くする。この結果、樹脂の充填工程で確実に充填し強度を確保すると共に、全体の樹脂の使用量を減らすことができる。
【００２４】
この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、隣り合う前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面同士の距離が、ロータ内周側に比べて外周側が広がっているようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、樹脂部材５０の充填を確実に行うことができて強度を確保でき、樹脂部材５０の使用量を減らして充填作業を適切に行うことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００２５】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図７について説明する。図７はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２６】
図７に示すように、実施の形態３では上記磁石ＡＳＳＹ４１の向かい合う側面同士が平行に配置されている様にし、磁石ＡＳＳＹ４１間の樹脂が均一に広がるようにすることを目的としている。樹脂が均一に広がることで固定する強度が強固になり、爪状磁極２３，２４の変形を抑制できる。また均一に広がっているために熱硬化などの硬化処理の時間も同一とみなせ、加工時の時間短縮や、強度の条件の設定が簡単にすることができる。
【００２７】
この発明による実施の形態３においては、図７の如く磁石ＡＳＳＹの対向面間が平行になっていることで、均一に側面に充填でき、強度を強くできる。また均一に入ることで、熱硬化などの硬化処理の時間が全体で同一時間で処理が完了するとみなせ、最適な加工時間の設定や、強度の条件の設定が簡単にすることができる。
【００２８】
この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１における構成において、隣り合う前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面同士が、平行に配置されているので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、樹脂部材５０の充填作業を円滑に行うことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００２９】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図８について説明する。図８はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの斜視図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態３のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３０】
図５に示す如く、実施の形態４は上記磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に充填されている樹脂部材５０の樹脂層の厚さｃが対向面間から漏れた樹脂によって対向面以外の部分に形成される樹脂層の厚さｄよりも大きくなる（ｃ＞ｄ）ように製作されている。
対向面間に樹脂を充填する場合、ロータポールを組み付けた状態で行うため、対向面間だけに樹脂を充填することは生産性の面から現実的ではない。
したがって、ある程度樹脂が漏れると考え、かつその量が対向面間に充填される量よりも多くならない様に充填機の制御や治具によって制御することで樹脂の無駄を減らし、効率的に樹脂の効果を発揮するようにできる。
すなわち、磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に充填されている樹脂部材５０の樹脂層の厚さｃを対向面間から漏れた樹脂によって対向面以外の部分に形成される樹脂層の厚さｄよりも大きくする（ｃ＞ｄ）。
また、ロータコイルの絶縁対策として、ロータ全体に樹脂を塗る場合もあるが、このときも磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間の樹脂を他の部位よりも多くする。
【００３１】
この発明による実施の形態４においては、磁石ＡＳＳＹ対向面間に充填する樹脂の量を制御することや補助治具を用いることで、漏れる樹脂の量を減らす。
この結果、生産に必要な樹脂の量を減らすことができ、コストダウンを行うことができる。
【００３２】
この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１ないし実施の形態３のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間とそれ以外の部分では樹脂部材５０の充填により形成される樹脂層の厚さを対向面間の方が大きくなるようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、生産に必要な樹脂の量を減らすことができる回転電機の回転子を提供できる。
【００３３】
実施の形態５．
この発明による実施の形態５を説明する。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態４のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３４】
実施の形態５では、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を構成する上記磁石保持部材４０の表面の面粗さを粗く、例えば６Ｓ以下にすることで、樹脂の接着面積を増大させ、より強固に固定することができ、樹脂の固定による強度の強化を効果的に行うことができる。
【００３５】
この発明による実施の形態５において、上記磁石保持部材４０の表面粗さを６Ｓ以下と粗くすることで、樹脂の固定する表面積を増やし、より強固に固定することができる。
【００３６】
この発明による実施の形態５によれば、実施の形態１ないし実施の形態４のいずれかの構成において、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を構成する前記磁石保持部材４０の折り返し部４０ｄ（図４）の表面粗さを粗くすることで磁石ＡＳＳＹ４１と樹脂部材５０との固着を強化するようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１を構成する前記磁石保持部材４０を強固に固定することができる回転電機の回転子を提供できる。
【００３７】
実施の形態６．
この発明による実施の形態６を図９について説明する。図９はロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大図である。
この実施の形態６において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態５のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３８】
実施の形態６では、図９に示す如く、上記磁石ＡＳＳＹ４１の側面部を構成する磁石保持部材４０における折り返し部４０ｄ（図４）の表面に溝５１を掘ることで磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂部材５０を入り易くするものである。
この結果、樹脂が浸透し易くすると同時に樹脂部材５０の浸透処理後に溝５１で樹脂を受けることで垂れていくことを防ぐことができる。
以上のことから、樹脂部材５０を確実に浸透させ、固着させることができ、ロータ７の強度を確保できる。
これにより、ロータ７とステータ８間のエアギャップを小さくすることが可能になる。
【００３９】
この発明による実施の形態６においては、図６に示す如く、上記磁石ＡＳＳＹ４１の側面の表面に溝５１を掘ることで磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂部材５０を充填し易くするものである。
さらに、樹脂部材５０が充填し易くすると同時に樹脂の充填処理後に溝で樹脂を受けることで垂れていくことを防ぐことができる。
以上のことから、樹脂部材５０を確実に浸透させ、固着させることができ、ロータの強度を確保できる。
さらに、無駄な樹脂を減らすこともできるためコストも低減できる。
【００４０】
この発明による実施の形態６によれば、実施の形態１ないし実施の形態５のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の側面部を構成する磁石保持部材４０における折り返し部４０ｄ（図４）の対向面に溝５１を付けることで、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂部材５０を入り易くしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータの強度を確保できて、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる安価な回転電機の回転子を提供できる。
【００４１】
実施の形態７．
この発明による実施の形態７を図１０について説明する。図１０はロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すポールの円周面の拡大図である。
この実施の形態７において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態６のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４２】
この実施の形態７では、爪状磁極２３，２４を内周面側から見た図１０に示す如く、上記磁石ＡＳＳＹ４１の磁石保持部材４０を爪状磁極２３，２４に固定する場合に爪状磁極２３，２４の内周側で固定する。
一つには、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａと磁石保持部材４０における台形平板状の内周部４０ａの間に接着剤等を塗布して面状の接合固着層Ａを形成し固定する。
また、爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａと磁石ＡＳＳＹ４１の磁石保持部材４０における台形平板状の内周部４０ａとを溶接し、溶接固着層Ｗすることで固定できる。この固定と、樹脂の効果でより変形に強いロータを作ることができ、
これにより、ロータ７とステータ８間のエアギャップを詰めることで、出力を向上できる。
【００４３】
この発明による実施の形態７においては、図１０に示す如く、磁石ＡＳＳＹ４１を爪状磁極２３，２４に固定する場合、側面には磁石があるため磁石保持部材４０を爪状磁極２３，２４の内径側で固定する。
固定は、磁石ＡＳＳＹ４１に接着剤を塗布して行う方法や、爪状磁極と磁石ＡＳＳＹが金属であるため溶接による固定なども考えられる。
この結果、樹脂を磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間に充填することと、磁石ＡＳＳＹ４１を爪状磁極２３，２４に固定することで、剛性が高くなりロータの変形を抑えることができる。
したがって、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる。
【００４４】
この発明による実施の形態７によれば、実施の形態１ないし実施の形態６のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１の磁石保持部材４０における台形平板状の内周部４０ａと爪状磁極２３，２４の内周面２３ａ，２４ａとを接合状態で固着する構成としたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータの変形を抑えて、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる回転電機の回転子を提供できる。
【００４５】
実施の形態８．
この発明による実施の形態８を図１１について説明する。図１１はロータの構成を示す斜視図である。
この実施の形態８において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態７のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４６】
実施の形態８では、図１１に示す如く、上記爪状磁極２３，２４と磁石ＡＳＳＹ４１の外周方向の変形を規制するための機構部材として、例えば結束用のリング４２を取付ける。
これにより、爪状磁極２３，２４の先端部や、磁石保持部材４１が外周方向に広がるのを防ぐことができる。
この結束リング４２を用いることで、磁石ＡＳＳＹ４１間に樹脂を充填する効果をより高め、高回転でもロータの変形を抑制できる。
このことから、ロータ７とステータ８間のエアギャップを詰めることで、出力を向上できる。
【００４７】
この発明による実施の形態８においては、爪状磁極２３，２４と磁石ＡＳＳＹ４１の外周方向の変位を規制するための機構を取付けることで、ロータの構造を強化している。
図１１では、変位規制のための機構部材として外周に結束リング４２を取付けている。
この結束リング４２の剛性と磁石ＡＳＳＹ４１の対向面間の樹脂による固着の効果で従来よりも高い剛性を持つようになり、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上できる。
【００４８】
この発明による実施の形態８によれば、実施の形態１ないし実施の形態７のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１と爪状磁極２３，２４が回転時に外周に広がるのを防止する結束リング４２からなる規制部材を持っているので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータとステータのエアギャップを小さくすることができ、出力を向上することができる回転電機の回転子を提供できる。
【００４９】
実施の形態９．
この発明による実施の形態９を図１２について説明する。図１２はロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大断面図である。
この実施の形態９において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態８のいずれかにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００５０】
実施の形態９では、図１２に示す如く、磁石ＡＳＳＹ４１の側面間に樹脂部材５０を充填するだけでなく、磁石３０と爪状磁極２３，２４との間の樹脂部材５０ａや、磁石３０と磁石保持部材４０との間の樹脂部材５０ｂ、あるいは、結束リング４２（図１１）とロータ７との間の樹脂部材（図示せず）として、これらの部位にも、同じ樹脂を充填することで、上記の部品を固定する。
この結果、上記の部品が互いに強固に固定し合うことで、強い強度を得ることができる。
さらに、同一の樹脂を使用することで熱膨張などの条件が同じになり、樹脂の割れなどを防ぐことができる。
また、別途樹脂を磁石３０と爪状磁極２３，２４間などに充填するよりも共通の樹脂を充填することで工程を共通化でき、工程が少なくなるためにコスト削減をすることができる。
【００５１】
この発明による実施の形態９においては、図１２に示す如く、磁石３０と爪状磁極２３，２４、磁石３０と磁石保持部材４０、磁石保持部材４０と爪状磁極２３，２４、磁石ＡＳＳＹ４１や爪状磁極２３，２４と外部規制部材４２の間も同一の樹脂で固着する。
このことにより、磁石ＡＳＳＹ４１間だけでなく、ロータの磁極部全体が固定され、強度が増す。
その上、同一の樹脂を用いることで、熱膨張などの条件が同じになり、樹脂の割れなどを防ぐことができる。
また、１回の充填ですべての部分に樹脂を充填して硬化処理ができるために樹脂の種類が多い場合よりも工作時間が短くてすみ、量産性が向上する。
【００５２】
この発明による実施の形態９によれば、実施の形態１ないし実施の形態８のいずれかの構成において、前記磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１間に充填される樹脂部材５０を磁石３０と爪状磁極２３，２４間および磁石保持部材４０間、磁石要素としての磁石ＡＳＳＹ４１および爪状磁極２３，２４と結束リング４２（図１１）からなる規制部材間にも充填するようにしたので、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができるとともに、ロータ全体を強化し、樹脂部材の充填作業を簡潔化することができる回転電機の回転子を提供できる。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、磁束漏洩防止のための磁石要素を配設した爪状磁極の周方向の変形を的確に抑えることができ、軸方向の分解強度を確実に増すことができる回転電機の回転子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１におけるロータ構造を示す側断面図である。
【図２】この発明による実施の形態１におけるロータの構成を示す斜視図である。
【図３】この発明による実施の形態１におけるロータの要部斜視図である。
【図４】この発明による実施の形態１におけるロータを部品単位で分解した側面図である。
【図５】この発明による実施の形態１におけるロータの爪状磁極のポール軸に垂直な断面図である。
【図６】この発明による実施の形態２におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
【図７】この発明による実施の形態３におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの円周面の拡大断面図である。
【図８】この発明による実施の形態４におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すロータの斜視図である。
【図９】この発明による実施の形態６におけるロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大図である。
【図１０】この発明による実施の形態７におけるロータの２つの隣り合う爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示すポールの円周面の拡大図である。
【図１１】この発明による実施の形態８におけるロータの構成を示す斜視図である。
【図１２】この発明による実施の形態９におけるロータの爪状磁極と磁石ＡＳＳＹの構造を示す爪状磁極の拡大断面図である。
【符号の説明】
１４ ロータコイル、１４ ポールコア、２１，２２ ポールコア体、２３，２４ 爪状磁極、３０ 磁石、４０ 磁石保持部材、４１ 磁石ＡＳＳＹ、４２結束リング、５０ 樹脂部材。
Claims (9)
- 磁束を発生するロータコイルと、このロータコイルを覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体から構成されたポールコアを有する回転電機の回転子において、前記爪状磁極の両側面側に配設され、隣り合う爪状磁極に側面同士の磁束の漏洩を低減する磁石と、この磁石を爪状磁極に支持する磁石保持部材とからなる磁石要素を有し、この磁石要素の相互間において磁石要素の対向面の間に充填された樹脂部材を設けたことを特徴とする回転電機の回転子。
- 隣り合う前記磁石要素の対向面同士の距離が、ロータ内周側に比べて外周側が広がっていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
- 隣り合う前記磁石要素の対向面同士が、平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
- 前記磁石要素の対向面間とそれ以外の部分では樹脂部材の充填により形成される樹脂層の厚さを対向面間の方が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転電機の回転子。
- 前記磁石保持部材の表面粗さを粗くすることで前記磁石要素と樹脂部材との固着を強化することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回転電機の回転子。
- 前記磁石要素の対向面に溝を付けることで、前記磁石要素間に樹脂を入り易くしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の回転電機の回転子。
- 前記磁石要素と爪状磁極の内周側を接合状態で固着することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の回転電機の回転子。
- 前記磁石要素と爪状磁極が回転時に外周に広がるのを防止する規制部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の回転電機の回転子。
- 前記磁石要素間に充填される樹脂部材を磁石と爪状磁極間および磁石保持部材間、磁石要素および爪状磁極と規制機構間にも充填することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の回転電機の回転子。
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