JP2004289905A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却性能を高めることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】ステータ14とロータ15とを備えた回転電機において、ロータコア16の外周部に凹部22を形成して鋸歯状ファン22pを形成したものである。
【選択図】 図2
【解決手段】ステータ14とロータ15とを備えた回転電機において、ロータコア16の外周部に凹部22を形成して鋸歯状ファン22pを形成したものである。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ACG(交流発電機)等の回転電機に係り、特に、冷却性能を高めた回転電機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車用ACGにおいては、その構造は電機モータと同様であり、ロータとステータから構成されている。
【0003】
一般のACGは、固定側のステータは、コイルの巻き線構造であり、回転側のロータには永久磁石が埋め込まれている。
【0004】
図4は、ACGのロータを示したもので、ケイ素鋼板で形成されたロータコア60に、挿入孔62を形成し、その挿入孔62に希土類等の永久磁石61を圧入して形成される。またこの永久磁石61を固定するために、挿入孔62の円周方向両側にアルミ鋳込み用の孔63が一体に形成され、また挿入孔62の直径方向の内外に永久磁石61を保持するための爪64が形成されると共にアルミ鋳込み用の孔63にも押さえ爪65が形成され、挿入孔62に永久磁石61を圧入後、アルミ鋳込み用の孔63にアルミニウム66を鋳込んで永久磁石61を挿入孔62に保持するようにしている。
【0005】
このACGは、ロータの回転数が高くなった場合、発電量を制御するために、巻き線に負の直軸電流(Id)を流して永久磁石の磁束を弱めてその発電量を抑えるようにしている。
【0006】
この従来のACGのロータは、その外周が円であるが、高速域まで運転が可能なようにロータの外周に凹凸を設けることが提案(特許文献1〜3)されている。これらは磁束を制御するものであり、冷却を目的とするものではない。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−95184号公報
【特許文献2】
特開2001−286110号公報
【特許文献3】
特開2002−112513号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ACGは、発電中発熱するため冷却が必要である。上述した特許文献1〜3では、ロータの外周に凹凸を設けるため、回転により、空気流の攪乱作用が生じるため冷却作用は多少は生じるものの、これら凹凸は、磁束を制御するものであり、冷却を目的とするものではなく、冷却の観点からみれば、不十分である。
【0009】
通常ACGの発熱量は、それほど大きくないために、ロータの両側に設けられたファンによって冷却することで発熱を抑制している。
【0010】
しかしながら、上述のように高速域の発電量を押さえると低速域での発電性能が悪くなるため、低速で市街地を走行し、さらに冷凍装置などを装備した冷凍車などでは、電気的負荷が大きく、従来のACGでは、電力不足になる問題がある。
【0011】
このため、高磁力の希土類磁石を用いた永久磁石式ACGが開発されているが、低回転での発電量が大きくなると、高回転時の発熱もより大きくなり、稼働中のACGの温度上昇が問題となり、上述した凹凸部によるファン作用の冷却では発熱を抑えられない問題が生じる。
【0012】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却性能を高めることが可能な回転電機を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、ステータとロータとを備えた回転電機において、ロータコアの外周部に凹部を形成して鋸歯状ファンを形成した回転電機である。
【0014】
請求項2の発明は、凹部は、非対称形で、ロータの回転方向前側が緩やかな傾斜面であり、回転方向後側が略垂直壁部に形成されて鋸歯状ファンが形成される請求項1記載の回転電機である。
【0015】
請求項3の発明は、ロータコアに永久磁石を挿入する挿入孔が設けられ、ファン用凹部は、その挿入孔の外周側に位置して設けられる請求項1又は2記載の回転電機である。
【0016】
請求項4の発明は、挿入孔は、挿入される永久磁石が、ロータコアの法線方向に対して、その永久磁石の回転方向後ろ側が回転軸中心側に近くなるように傾斜されて形成される請求項1〜3いずれかに記載の回転電機である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0018】
先ず、図3により回転電機としてのACGの全体構成を説明する。
【0019】
図3において、ケーシング10には軸受11、11により回転軸12が設けられ、その回転軸12にロータ13が取り付けられ、そのロータ13に対向してステータ14がケーシング10の内周に設けられる。
【0020】
ロータ13は、厚さ0.5mmのケイ素鋼板を多数積層したロータコア15からなり、そのロータコア15に希土類等の永久磁石16が保持され、その両側にアルミニウム製のマグネット押さえ板17、17が設けられる。
【0021】
ステータ14には、巻き線(図示せず)が施され、また回転軸12にはプーリ18が設けられ、プーリ18を介してロータ13が回転されて発電されるようになっている。
【0022】
また回転軸12には、ファン19、20が設けられ、回転軸12の回転で、ロータ13とステータ14が冷却されるようになっている。
【0023】
さて、図1に示すように、ロータコア15には、その外周部に永久磁石16を圧入するための挿入孔21が円周方向に複数個設けられ、その挿入孔21に永久磁石16が挿入されて保持される。
【0024】
本発明においては、この永久磁石16が挿入される挿入孔21を傾斜させ、そのロータコア15の外周部に直角三角形状の凹部22を形成してその後方に鋸歯状のファン用突起22pを形成したものである。
【0025】
図2に示すように、挿入孔21は、直径方向である法線ldに対して挿入孔21の中心を通る線loが、7〜10度、好ましくは約7.5度傾斜するように、すなわち挿入孔21(永久磁石16)の後ろ側が、回転軸中心側に近くなるように、図示の矢印の回転方向に傾斜するように形成される。
【0026】
この直角三角形状の凹部22を形成することで、挿入孔21の外周側のロータコア15には、外周辺側支持部材23が形成され、その外周辺側支持部材23に、挿入孔21に向けて凸となる押さえ片24が形成される。
【0027】
この押さえ片24と外周辺側支持部材23の弾性力で、挿入孔21に挿入した永久磁石16を押さえる力が作用する。
【0028】
凹部22は、ロータコアの外周円Cdから回転側後方に緩やかに傾斜した外周辺側支持部材23とその外周辺側支持部材23から略垂直に立ち上がった垂直壁部26で、直角三角形状に形成され、その凹部22の深さは、従来のロータコアの外周円Cdに対して外周辺側支持部材23の表面の中心点pを通る円周Cpとの間隔dが、ロータコアの直径が100mmφであれば、d=3〜5mmとなるように形成する。
【0029】
また、挿入孔21の内周側のコア板15sには、挿入孔21に隣接して抜き穴27が形成され、その挿入孔21と抜き穴27間に内周辺側支持部材28が形成され、内周辺側支持部材28に、挿入孔21に向けて突出する押さえ片29が形成され、押さえ片29と内周辺側支持部材28のバネ力で永久磁石16を押圧する力が作用する。
【0030】
また、挿入孔21の円周方向に近接してコア板15sには、抜き穴30が形成されると共に挿入孔21と抜き穴30が連通されて、その内外端部に永久磁石16を押圧する押さえ爪31、31が形成される。
【0031】
挿入孔21に挿入された永久磁石16は、外周辺側支持部材23、内周辺側支持部材28、内周側の押さえ爪31、31のバネ力により4方向から押圧され、従来のように、アルミ鋳込みや接着剤を用いなくても、永久磁石16を保持することが可能となる。
【0032】
なお、32は、回転軸12の挿通穴、33は、ロータコア15の重量を軽くするための抜き穴である。
【0033】
次に本発明の作用を述べる。
【0034】
先ず、ロータ13の組立は、ケイ素鋼板からコア板15sを、図2に示した形状にプレス加工により打ち抜き、これを数十枚から百枚単位で積層して回転軸12に取り付け、各挿入穴21に永久磁石16を挿入する。
【0035】
この際、図2に示すように、永久磁石16は、外周辺側支持部材23、内周辺側支持部材28、円周側の押さえ爪31、31のバネ力により4方向から押圧され、またコア板15sを多数積層して形成されるため、永久磁石16の保持力は、従来のアルミ鋳込みや接着剤の固定と同様に十分に確保できる。
【0036】
なお、外周辺側支持部材23、内周辺側支持部材28、円周側の押さえ爪31、31のバネ力での永久磁石16の軸方向への拘束力は、比較的小さいため、脱落防止のため、アルミニウム製のマグネット押さえ板17、17にて保持する。
このロータ13を組み込んだ回転電機は、ステータ14とロータ13のエアギャップが、0.5mm程度であり、ロータコア15に凹部22を形成し、その後方に鋸歯状のファン用突起22pが形成されるため、その突起22pにより、回転方向に空気の流れが発生し、その空気流により、ロータ13の表面並びにステータ14の内面の冷却を促進させることが可能となる。
【0037】
また、永久磁石16は、傾斜されて設けられているため、ステータ14との距離が大きくなる磁力の低下による発電効率の低下が多少起こるが、永久磁石16は、約7.5度程度の傾斜であり、回転中心の位置を考慮すれば、さほどの問題はなく、冷却効率の向上を考慮すれば、むしろより性能が向上する。
【0038】
なお、上述の実施の形態においては、永久磁石16の外周位置に対応して凹部22を形成したが、永久磁石の数や間隔によって凹部22は、任意の位置に設けてよく、また永久磁石16も傾斜させることなく、従来の取付構造であってもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ロータコアの外周にファン機構を有する凹部を形成することで、ロータの回転で、エアギャップに空気の流れを発生させて、ロータ外周とステータ内周を冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す回転電機としてのACGのロータコアの全体図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】本発明の一実施の形態を示す回転電機としてのACGの全体断面図である。
【図4】従来のACGのロータコアを示す図である。
【符号の説明】
15 ロータコア
16 永久磁石
22 凹部
22p 鋸歯状ファン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ACG(交流発電機)等の回転電機に係り、特に、冷却性能を高めた回転電機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車用ACGにおいては、その構造は電機モータと同様であり、ロータとステータから構成されている。
【0003】
一般のACGは、固定側のステータは、コイルの巻き線構造であり、回転側のロータには永久磁石が埋め込まれている。
【0004】
図4は、ACGのロータを示したもので、ケイ素鋼板で形成されたロータコア60に、挿入孔62を形成し、その挿入孔62に希土類等の永久磁石61を圧入して形成される。またこの永久磁石61を固定するために、挿入孔62の円周方向両側にアルミ鋳込み用の孔63が一体に形成され、また挿入孔62の直径方向の内外に永久磁石61を保持するための爪64が形成されると共にアルミ鋳込み用の孔63にも押さえ爪65が形成され、挿入孔62に永久磁石61を圧入後、アルミ鋳込み用の孔63にアルミニウム66を鋳込んで永久磁石61を挿入孔62に保持するようにしている。
【0005】
このACGは、ロータの回転数が高くなった場合、発電量を制御するために、巻き線に負の直軸電流(Id)を流して永久磁石の磁束を弱めてその発電量を抑えるようにしている。
【0006】
この従来のACGのロータは、その外周が円であるが、高速域まで運転が可能なようにロータの外周に凹凸を設けることが提案(特許文献1〜3)されている。これらは磁束を制御するものであり、冷却を目的とするものではない。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−95184号公報
【特許文献2】
特開2001−286110号公報
【特許文献3】
特開2002−112513号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ACGは、発電中発熱するため冷却が必要である。上述した特許文献1〜3では、ロータの外周に凹凸を設けるため、回転により、空気流の攪乱作用が生じるため冷却作用は多少は生じるものの、これら凹凸は、磁束を制御するものであり、冷却を目的とするものではなく、冷却の観点からみれば、不十分である。
【0009】
通常ACGの発熱量は、それほど大きくないために、ロータの両側に設けられたファンによって冷却することで発熱を抑制している。
【0010】
しかしながら、上述のように高速域の発電量を押さえると低速域での発電性能が悪くなるため、低速で市街地を走行し、さらに冷凍装置などを装備した冷凍車などでは、電気的負荷が大きく、従来のACGでは、電力不足になる問題がある。
【0011】
このため、高磁力の希土類磁石を用いた永久磁石式ACGが開発されているが、低回転での発電量が大きくなると、高回転時の発熱もより大きくなり、稼働中のACGの温度上昇が問題となり、上述した凹凸部によるファン作用の冷却では発熱を抑えられない問題が生じる。
【0012】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却性能を高めることが可能な回転電機を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、ステータとロータとを備えた回転電機において、ロータコアの外周部に凹部を形成して鋸歯状ファンを形成した回転電機である。
【0014】
請求項2の発明は、凹部は、非対称形で、ロータの回転方向前側が緩やかな傾斜面であり、回転方向後側が略垂直壁部に形成されて鋸歯状ファンが形成される請求項1記載の回転電機である。
【0015】
請求項3の発明は、ロータコアに永久磁石を挿入する挿入孔が設けられ、ファン用凹部は、その挿入孔の外周側に位置して設けられる請求項1又は2記載の回転電機である。
【0016】
請求項4の発明は、挿入孔は、挿入される永久磁石が、ロータコアの法線方向に対して、その永久磁石の回転方向後ろ側が回転軸中心側に近くなるように傾斜されて形成される請求項1〜3いずれかに記載の回転電機である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0018】
先ず、図3により回転電機としてのACGの全体構成を説明する。
【0019】
図3において、ケーシング10には軸受11、11により回転軸12が設けられ、その回転軸12にロータ13が取り付けられ、そのロータ13に対向してステータ14がケーシング10の内周に設けられる。
【0020】
ロータ13は、厚さ0.5mmのケイ素鋼板を多数積層したロータコア15からなり、そのロータコア15に希土類等の永久磁石16が保持され、その両側にアルミニウム製のマグネット押さえ板17、17が設けられる。
【0021】
ステータ14には、巻き線(図示せず)が施され、また回転軸12にはプーリ18が設けられ、プーリ18を介してロータ13が回転されて発電されるようになっている。
【0022】
また回転軸12には、ファン19、20が設けられ、回転軸12の回転で、ロータ13とステータ14が冷却されるようになっている。
【0023】
さて、図1に示すように、ロータコア15には、その外周部に永久磁石16を圧入するための挿入孔21が円周方向に複数個設けられ、その挿入孔21に永久磁石16が挿入されて保持される。
【0024】
本発明においては、この永久磁石16が挿入される挿入孔21を傾斜させ、そのロータコア15の外周部に直角三角形状の凹部22を形成してその後方に鋸歯状のファン用突起22pを形成したものである。
【0025】
図2に示すように、挿入孔21は、直径方向である法線ldに対して挿入孔21の中心を通る線loが、7〜10度、好ましくは約7.5度傾斜するように、すなわち挿入孔21(永久磁石16)の後ろ側が、回転軸中心側に近くなるように、図示の矢印の回転方向に傾斜するように形成される。
【0026】
この直角三角形状の凹部22を形成することで、挿入孔21の外周側のロータコア15には、外周辺側支持部材23が形成され、その外周辺側支持部材23に、挿入孔21に向けて凸となる押さえ片24が形成される。
【0027】
この押さえ片24と外周辺側支持部材23の弾性力で、挿入孔21に挿入した永久磁石16を押さえる力が作用する。
【0028】
凹部22は、ロータコアの外周円Cdから回転側後方に緩やかに傾斜した外周辺側支持部材23とその外周辺側支持部材23から略垂直に立ち上がった垂直壁部26で、直角三角形状に形成され、その凹部22の深さは、従来のロータコアの外周円Cdに対して外周辺側支持部材23の表面の中心点pを通る円周Cpとの間隔dが、ロータコアの直径が100mmφであれば、d=3〜5mmとなるように形成する。
【0029】
また、挿入孔21の内周側のコア板15sには、挿入孔21に隣接して抜き穴27が形成され、その挿入孔21と抜き穴27間に内周辺側支持部材28が形成され、内周辺側支持部材28に、挿入孔21に向けて突出する押さえ片29が形成され、押さえ片29と内周辺側支持部材28のバネ力で永久磁石16を押圧する力が作用する。
【0030】
また、挿入孔21の円周方向に近接してコア板15sには、抜き穴30が形成されると共に挿入孔21と抜き穴30が連通されて、その内外端部に永久磁石16を押圧する押さえ爪31、31が形成される。
【0031】
挿入孔21に挿入された永久磁石16は、外周辺側支持部材23、内周辺側支持部材28、内周側の押さえ爪31、31のバネ力により4方向から押圧され、従来のように、アルミ鋳込みや接着剤を用いなくても、永久磁石16を保持することが可能となる。
【0032】
なお、32は、回転軸12の挿通穴、33は、ロータコア15の重量を軽くするための抜き穴である。
【0033】
次に本発明の作用を述べる。
【0034】
先ず、ロータ13の組立は、ケイ素鋼板からコア板15sを、図2に示した形状にプレス加工により打ち抜き、これを数十枚から百枚単位で積層して回転軸12に取り付け、各挿入穴21に永久磁石16を挿入する。
【0035】
この際、図2に示すように、永久磁石16は、外周辺側支持部材23、内周辺側支持部材28、円周側の押さえ爪31、31のバネ力により4方向から押圧され、またコア板15sを多数積層して形成されるため、永久磁石16の保持力は、従来のアルミ鋳込みや接着剤の固定と同様に十分に確保できる。
【0036】
なお、外周辺側支持部材23、内周辺側支持部材28、円周側の押さえ爪31、31のバネ力での永久磁石16の軸方向への拘束力は、比較的小さいため、脱落防止のため、アルミニウム製のマグネット押さえ板17、17にて保持する。
このロータ13を組み込んだ回転電機は、ステータ14とロータ13のエアギャップが、0.5mm程度であり、ロータコア15に凹部22を形成し、その後方に鋸歯状のファン用突起22pが形成されるため、その突起22pにより、回転方向に空気の流れが発生し、その空気流により、ロータ13の表面並びにステータ14の内面の冷却を促進させることが可能となる。
【0037】
また、永久磁石16は、傾斜されて設けられているため、ステータ14との距離が大きくなる磁力の低下による発電効率の低下が多少起こるが、永久磁石16は、約7.5度程度の傾斜であり、回転中心の位置を考慮すれば、さほどの問題はなく、冷却効率の向上を考慮すれば、むしろより性能が向上する。
【0038】
なお、上述の実施の形態においては、永久磁石16の外周位置に対応して凹部22を形成したが、永久磁石の数や間隔によって凹部22は、任意の位置に設けてよく、また永久磁石16も傾斜させることなく、従来の取付構造であってもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ロータコアの外周にファン機構を有する凹部を形成することで、ロータの回転で、エアギャップに空気の流れを発生させて、ロータ外周とステータ内周を冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す回転電機としてのACGのロータコアの全体図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】本発明の一実施の形態を示す回転電機としてのACGの全体断面図である。
【図4】従来のACGのロータコアを示す図である。
【符号の説明】
15 ロータコア
16 永久磁石
22 凹部
22p 鋸歯状ファン
Claims (4)
- ステータとロータとを備えた回転電機において、ロータコアの外周部に凹部を形成して鋸歯状ファンを形成したことを特徴とする回転電機。
- 凹部は、非対称形で、ロータの回転方向前側が緩やかな傾斜面であり、回転方向後側が略垂直壁部に形成されて鋸歯状ファンが形成される請求項1記載の回転電機。
- ロータコアに永久磁石を挿入する挿入孔が設けられ、ファン用凹部は、その挿入孔の外周側に位置して設けられる請求項1又は2記載の回転電機。
- 挿入孔は、挿入される永久磁石が、ロータコアの法線方向に対して、その永久磁石の回転方向後ろ側が回転軸中心側に近くなるように傾斜されて形成される請求項1〜3いずれかに記載の回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003077043A JP2004289905A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003077043A JP2004289905A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 回転電機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004289905A true JP2004289905A (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=33291898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003077043A Pending JP2004289905A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 回転電機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004289905A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010023029A2 (de) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Stator oder läufer einer elektrischen dreh- oder wanderfeldmaschine |
JP2011142735A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Hitachi Ltd | 永久磁石式回転電機 |
JP2012029524A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石式回転機 |
JP2020058165A (ja) * | 2018-10-03 | 2020-04-09 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | ブラシレス回転電機 |
CN111384803A (zh) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 本田技研工业株式会社 | 旋转电机的转子 |
-
2003
- 2003-03-20 JP JP2003077043A patent/JP2004289905A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010023029A2 (de) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Stator oder läufer einer elektrischen dreh- oder wanderfeldmaschine |
WO2010023029A3 (de) * | 2008-08-28 | 2010-12-23 | Robert Bosch Gmbh | Stator oder läufer einer elektrischen dreh- oder wanderfeldmaschine |
JP2011142735A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Hitachi Ltd | 永久磁石式回転電機 |
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