JP2005080472A

JP2005080472A - 車両用交流発電機

Info

Publication number: JP2005080472A
Application number: JP2003310851A
Authority: JP
Inventors: Susumu Tajima; 進田島; Shinji Yamazaki; 慎司山▲崎▼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: JP4186759B2

Abstract

【課題】
本発明は、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができる車両用交流発電機を提供することを課題とする。
【解決手段】
上記課題を解決するために本発明は、異なる向きの爪形磁極１４ａ，１５ａが回転方向に交互に対向して配置されると共に、中心部に円筒状の界磁巻線１６が巻装されたランデル形の鉄心１４，１５と、増磁に供すると共に、爪形磁極１４ａ，１５ａ間に係合配置された永久磁石２３とを備えた回転子を有する車両用交流発電機において、永久磁石２３を保持器２４によって包持すると共に、永久磁石２３と保持器２４とを凹凸により係合させた。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用交流発電機に関する。

車両用交流発電機では、励磁力を上げて高出力化を図るために、ランデル形鉄心の爪形磁極間に永久磁石を配置する。永久磁石の爪形磁極間への配置方法としては従来、例えば特許文献１，２に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたものでは、つば状突部の内径側に設けた永久磁石係合部と爪状磁極側面部に永久磁石を接着剤で係合固着している。また、特許文献２に記載されたものでは、非磁性体のステンレス鋼からなる保護カバーを永久磁石の外周に配置している。

特開平７−２９８５８５号公報（段落［０００７］，図１−７参照）特開平１１−９８７８７号公報（段落［００１７］，図２参照）

爪形磁極間に配置される永久磁石の形状としては直方体が多い。しかも、永久磁石の長手方向と垂直な断面を考えた場合、その形状としては正方形又は対向する２辺の長さが略等しい長方形、すなわち略正方形が一般的である。このため、車両用交流発電機の製造工程において作業者が永久磁石を爪形磁極間に装着する場合、永久磁石の磁化方向を間違うことがないように作業を進めなければならない。特に爪形磁極間に装着される永久磁石が異方性を持つ場合には、略正方形の断面を有する永久磁石の磁化方向を正しく認識して作業を進めることが重要になる。

しかしながら、特許文献１，２に記載されたものは、爪形磁極間に装着された永久磁石の遠心力による飛出し防止、すなわち永久磁石の保持については考慮しているが、永久磁石の磁化方向に関する上記課題までは考慮していない。従って、今日では、爪形磁極間に装着された永久磁石の保持と共に、永久磁石の磁化方向に関する上記課題をも考慮した車両用交流発電機の出現が望まれている。

本発明は、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができる車両用交流発電機を提供する。また、本発明は、生産性を向上させることができる車両用交流発電機を提供する。

上記車両用交流発電機を得るために本発明は、永久磁石と保持器が凹凸によって係合されていることを基本的な特徴とする。また、本発明は、永久磁石及び保持器が係合部を備えていると共に、互いの係合部が係合した状態で爪形磁極間に装着されることを基本的な他の特徴とする。

上記車両用交流発電機において、永久磁石は異方性を有する。永久磁石の長手方向と垂直な断面は略正方形である。

上記車両用交流発電機において、係合部は永久磁石の磁化方向の間違いを防止するために設けられたものである。係合部の一方は突部であり、その他方は、突部が係合される受部である。

受部は永久磁石に形成されることが好ましく、永久磁石の角部を面取りして形成した面取り部で構成されている。或いは永久磁石の平面部の一部分を切削して形成した窪みで構成されている。本発明においては、面取り部及び窪みを凹と呼称する場合もある。突部は保持器に形成されることが好ましく、保持器の内側に突出するように、保持器の一部分で永久磁石の面取り部と対応する部位に設けられた突起で構成されている。或いは永久磁石の窪みに向かって突出するように、保持器の平面で永久磁石の窪みと対向する対向面の一部分に設けられた突起で構成されている。本発明においては、突起を凸と呼称する場合もある。

上記車両用交流発電機によれば、永久磁石及び保持器が係合部を備えているので、それが作業者にとって目印となり、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を保持器に組み込み、永久磁石の係合部と保持器の係合部とを係合させ、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を保持器に包持させることができる。これにより、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができると共に、作業者の作業効率を向上させて車両用交流発電機の生産性を向上させることができる。また、永久磁石の磁化方向が間違った状態で永久磁石を保持器に組み込もうとしても、永久磁石及び保持器の係合部によって永久磁石が保持器に組み込めなかったり、組み込めたとしても永久磁石が不完全な状態で包持（永久磁石の一部分が保持器からはみでた状態で保持器に包持）されて爪形磁極間に装着できなかったりするので、永久磁石の磁化方向が間違った状態で永久磁石が爪形磁極間に装着されることを阻止することができる。

本発明によれば、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができるので、信頼性の高い車両用交流発電機を提供することができる。また、本発明によれば、生産性を向上させることができるので、量産性に適した車両用交流発電機を提供することができる。

本発明の代表的な最良の実施形態は、異なる向きの爪形磁極が回転方向に交互に対向して配置されると共に、中心部に円筒状の界磁巻線が巻装されたランデル形鉄心と、増磁に供すると共に、前記爪形磁極間に係合配置された永久磁石とを備えた回転子を有し、前記永久磁石は保持器によって包持されており、前記永久磁石と前記保持器は凹凸により係合されている車両用交流発電機にある。

本発明の代表的な他の最良の実施形態は、固定子と、該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、前記回転子は、極性が交互に異なるように回転方向に配置された複数の爪形磁極を有すると共に、巻線が巻装された鉄心と、保持器によって包持された状態で前記爪形磁極間に配置された永久磁石とを有し、前記永久磁石及び前記保持器は係合部を備えていると共に、互いの係合部が係合した状態で前記爪形磁極間に配置されている車両用交流発電機にある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明の第１実施例を図１乃至７に基づいて説明する。図７は本実施例の車両用交流発電機の全体構成を示す。車両用交流発電機は、界磁電流の供給を受けながら、自動車の内燃機関であるエンジンの回転駆動力を受けて回転子を回転させて固定子に交流電力を発生させ、発生した交流電力を整流器で整流して直流電力（自動車に搭載された電気的負荷の駆動用電力及び蓄電池の充電用電力）を得る。また、車両用交流発電機は、冷却水を機内循環させて発熱体、例えば固定子，整流器などを冷却する、いわゆる水冷方式の同期発電機であり、オルタネータ或いは車両用充電発電機と呼ばれる場合もある。冷却水は、自動車のエンジンを冷却すると共に、エンジンに付属されたラジェータによって冷却される冷却水（不凍液）の一部を分岐して用いる。

図において１は、車両用交流発電機（以下、単に「発電機」と呼ぶ）のハウジングを構成するフレームである。フレーム１は、その中心軸の一方端側が開口（開放）した器状の収納体であり、ほぼ円筒状の周壁及び周壁の中心軸の一方端側（フレーム１の中心軸の他方端側）を塞ぐ側壁から構成されている。フレーム１の周壁の内部には、フレーム１の側壁側（フレーム１の中心軸の他方端側）が開口した冷却媒体通路２が形成されている。フレーム１の周壁の外周面の一部分には、冷却媒体通路２と連通した冷却媒体供給口３及び冷却媒体排出口４が並設されている。また、フレーム１の周壁の外周面の一部分には、発電機をエンジン或いは自動車のエンジンルーム内に搭載するための取付部７が設けられている。

冷却媒体通路２は、フレーム１の中心軸に沿って連続すると共に、フレーム１の周方向にわたって連続するように、環状（或いは帯状）に形成されている。冷却媒体通路２の冷却媒体供給口３との連通部分（冷却媒体通路２の上流側にあたる部分）と、冷却媒体通路２の冷却媒体排出口４との連通部分（冷却媒体通路２の下流側にあたる部分）との間は仕切りによって仕切られている。

冷却媒体供給口３は自動車のエンジンの冷却系統の上流側（エンジンを冷却する前の冷却水が流れる部分）と接続されている。これにより、エンジンを冷却する冷却水の一部が分岐して発電機に供給され、冷却媒体通路２を循環して発電機を冷却する。冷却媒体排出口４は自動車のエンジンの冷却系統の下流側（エンジンを冷却し終えた冷却水が流れる部分）と接続されている。これにより、発電機を冷却し終えて発電機から排出された冷却水が、エンジンを冷却した冷却水と合流し、エンジンに付属されているラジェータ（或いは冷却器という）によって冷却される。

フレーム１の中心軸の一方端側には、フレーム１の中心軸の一方端側（フレーム１の周壁の側壁側とは反対側）に形成された開口部を閉蓋するように、エンドブラケット８が固定されている。エンドブラケット８は環状の部材であり、その内周側に軸受装置１０を保持している。フレーム１の中心軸の他方端側には、フレーム１の側壁の外面に接するようにエンドブラケット９が固定されている。エンドブラケット９は環状の部材であり、フレーム１の中心軸の他方端側（フレーム１の周壁の側壁側）に形成された冷却媒体通路２の開口端を閉蓋している。

フレーム１の側壁の外面には、フレーム１の中心軸の他方端側（フレーム１の周壁の側壁側）に形成された冷却媒体通路２の開口端の外縁及び内縁に沿って環状の溝１１が設られている。環状の溝１１には、封止部材（或いはパッキンという）であるＯリング１２が挿入されている。Ｏリング１２は、弾性を有するゴム製の環状シール部材であり、フレーム１の側壁の外面とエンドブラケット９との間を気密に封止し、冷却媒体通路２からの漏水を防止する。

フレーム１の側壁の外面とエンドブラケット９との間には、空気よりも熱伝導率の良いシリコン樹脂（或いは珪素樹脂という）が設けられている。尚、本実施例では、フレーム１の側壁の外面とエンドブラケット９との間にシリコン樹脂を設けた例について説明したが、シリコン樹脂と同様の熱伝導性を有するものであれば、シリコン樹脂以外のものを用いても構わない。

フレーム１の側壁の中央部分（フレーム１の中心軸近傍）はエンドブラケット９の内周側からエンドブラケット８側とは反対側に向かって突出している。この突出部分の先端内周側には軸受装置１１が保持されている。

フレーム１の周壁の内周面には、固定子鉄心５及び固定子巻線６を有する固定子が固定されている。固定子鉄心５は、その中心軸が延びる方向（以下の説明においては、軸が延びる方向を単に「軸方向」という）に、円環状の薄い珪素鋼板を複数積層した積層鋼板であり、その内周部に複数のスロットが形成されている。固定子巻線６は、スター結線方式で結線されて構成された３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）巻線であり、各相の巻線が固定子鉄心５の対応するスロットに挿入されいる。

固定子鉄心５の内周側には、空隙を介して固定子鉄心５と対向する界磁鉄心１３（或いは回転子鉄心という）が回転可能に設けられている。界磁鉄心１３は、回転方向（或いは周方向）に複数の爪形磁極１４ａを有する鉄心１４と、回転方向（或いは周方向）に複数の爪形磁極１５ａを有する鉄心１５が回転軸１７の軸線が延びる方向（以下の説明においては、軸線が延びる方向を単に「軸方向」という）対向し、鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａが回転方向（或いは周方向）に交互に対向して配置されるように構成されたランデル形のものであり、回転軸１７に嵌合されている。鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａはそれぞれの鉄心の側壁部から径方向に延びて鉄心１４，１５の対向方向に直角に折れ曲がったものであり、互いに極性が異なると共に、直角に折れ曲がって軸方向に延びる向きも互いに異なる。界磁鉄心１３の中心部で鉄心１４の爪形磁極１４ａ及び鉄心１５の爪形磁極１５ａの内周面と対向する部分には、ボビンに巻かれた界磁巻線１６（或いは回転子巻線という）が設けられている。界磁巻線１６の最外周には絶縁部材３６が設けられている。

回転軸１７はフレーム１の中心軸に沿って両方向に延びている。回転軸１７の一方端側は軸受装置１０よって軸支されていると共に、軸受装置１０よりも外側に延びている。回転軸１７の一方端側の先端部にはプーリ１８（或いはベルト円板という）が取り付けられている。プーリ１８は、駆動力伝達手段であるチェーン或いはベルトを介して自動車のエンジンのクランク軸に設けられたプーリと機械的に連結されており、エンジンの回転駆動力が伝達される。

回転軸１７の他方端側の先端部は軸受装置１１によって軸支されている。回転軸１７の他方端側で軸受装置１１よりも内側の部分にはスリップリング１９(或いは集電環という)が取り付けられている。スリップリング１９は導電性の環状部材であり、界磁巻線１６に電気的に接続されている。スリップリング１９にはブラシ２０が摺動接触している。ブラシ２０は、界磁巻線１６に供給される電力（界磁電流）をスリップリングに供給するものであり、エンドブラケット９のエンドブラケット８側とは反対側の面に固定されたブラシホルダ２１によって保持されている。ブラシホルダ２１内には、弾性体であるバネ２２が設けられている。バネ２２はブラシ２０がスリップリング１９に摺動接触するようにブラシ２０を押圧している。

エンドブラケット９のエンドブラケット８側とは反対側の面には整流器２５及びＩＣレギュレータ２６（或いは電圧調整器という）が設けられている。整流器２５は、固定子巻線６の出力である３相交流を全波整流して直流の出力を得る半導体装置であり、６個のダイオードでブリッジ回路を構成している。ＩＣレギュレータ２６は、ブラシ２０を介して界磁巻線１６に供給される界磁電流を制御して、固定子巻線６から出力される３相交流を調整する半導体装置である。エンドブラケット９のエンドブラケット８側とは反対側（整流器２５，ＩＣレギュレータ２６及びブラシホルダ２１が固定された側）はカバー２７によって覆われている。カバー２７からは端子２８が外部に露出している。端子２８は整流器２５に電気的に接続されている。端子２７には、整流器２５によって整流された直流の出力を外部、すなわち車両側（バッテリや電気的負荷など）に供給するために、車両側配線の端子（図示省略）が電気的に接続されている。

整流器２５は、負極側冷却板を兼ねるエンドブラケット９，絶縁部材２９，正極側冷却板３０及び端子台３１の順に積層された積層体で構成されている。エンドブラケット９は板状部材であり、フレーム１及びエンドブラケット８と同様にアルミニウム製のものである。エンドブラケット９の冷却媒体通路２との対向部位よりも径方向内側（冷却媒体通路２との非対向部位）には、円弧形状に配列された３つの貫通孔３３が形成されている。貫通孔３３のそれぞれには、負極側整流素子である整流ダイオード３２のカソード側（負極側）が圧入によって埋設されている。貫通孔３３のフレーム１側の開口部（開放部）はフレーム１の側壁によって閉蓋されている。

正極側冷却板３０は円弧形状（或いは馬蹄形状）の冷却フィンであり、エンドブラケット９と同様にアルミニウム製の部材から形成されたものである。正極側冷却板３０は、その内径がエンドブラケット９の貫通孔３３よりも径方向外側の部分に位置するように、絶縁部材２９を介してエンドブラケット９のエンドブラケット８側とは反対側の面に固定されている。正極側冷却板３０には、円弧形状に配列された３つの貫通孔３５が形成されている。貫通孔３５のそれぞれには、正極側整流素子である整流ダイオード３４のアノード側（正極側）が圧入によって埋設されている。これにより、整流ダイオード３４は、整流ダイオード３２よりも半径方向外側で、冷却媒体通路２に近い位置、とりわけ本実施例では、エンドブラケット９の冷却媒体通路２と対向する部位上に配置される。貫通孔３５のエンドブラケット９側の開口部（開放部）は絶縁部材２９を介してエンドブラケット９によって閉蓋されている。

絶縁部材２９は、正極側冷却板３０の形状に沿って円弧形状（或いは馬蹄形状）に形成されたシート状の部材であり、その面積が正極側冷却板３０よりも若干大きい。絶縁部材２９のエンドブラケット９との対向面及び正極側冷却板３０との対向面にはペースト状のシリコンパウンドが塗布されている。本実施例では、絶縁部材２９の両面にシリコンコンパウンドを塗布することにより、絶縁部材２９の熱伝導性を向上させている。端子台３１は、整流ダイオード３２，３４をブリッジ接続する金具を絶縁性の樹脂によって一体成形した接続部材であり、正極側冷却板３０の形状に沿って円弧形状（或いは馬蹄形状）に形成された板状の部材である。端子台３１の金具には整流ダイオード３２のアノード側（正極側）と整流ダイオード３４のカソード側（負極側）が溶接或いは半田付けによって電気的，機械的に接続されている。また、端子台３１の金具には、固定子巻線６の各相の巻線に接続された端子が加締められていると共に、溶接或いは半田付けによって電気的，機械的に接続されている。

次に、本実施例の発電機の構成、特に回転子の構成を図１乃至３に基づいてさらに詳細に説明する。図１は、永久磁石が保持器によって包持された状態を示す。図２は、永久磁石を保持器に組み込む状態を示す。図３は、永久磁石が保持器によって包持された状態で爪形磁極間に挿入される状態及び永久磁石が保持器によって包持された状態で爪形磁極間に装着された状態を示す。本実施例の発電機では、発電機の出力を増加させるために永久磁石２３を備えている。永久磁石２３は保持器２４によって包持されていると共に、保持器２４に包持された状態で鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間のそれぞれに装着されている。これにより、永久磁石２３は爪形磁極間に係合配置されて回転子の増磁に供される。

永久磁石２３は、コバルト，ネオジウム，ボロンなどの希土類系の材料から形成された磁性体であって、長手方向に垂直な面（長手方向側の側面）が略正方形をした直方体の構造体であり、異方性（外部から磁場がかかっていない時の磁化方向（磁化容易方向）が外部からの磁場などによりずれる性質）を有するものである。永久磁石２３の短手方向の幅ｔ_１は、鉄心１４の爪形磁極１４ａの周方向先端と鉄心１５の爪形磁極１５ａの周方向先端との間のうち、互いに平行な部位における周方向先端間の幅ｔ_４と略同一である。永久磁石２３の４つ角のうち１つの角（長手方向側の側面の一方と短手方向側の側面の一方とによって形成される直角な角）には、上面側から下面側に向かって垂直に面取りされた面取り部２３ａ（或いは凹部という）が形成されている。面取り部２３ａは永久磁石２３側の係合部（或いは受部という）を構成するものである。尚、永久磁石２３に設けられた面取り部２３ａの位置は、異方性を有する永久磁石２３が鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着されて磁場がかかった場合、永久磁石２３による増磁という目的を充分に果たすことできる永久磁石２３の磁化方向が考慮されたものとなっている。

保持器２４は、バネ鋼，ステンレスなどの金属材料でかつ非磁性材料から形成された部材であって、包部２４ａ（或いは覆部という），固定部２４ｂ，舌片２４ｃ，凸部２４ｅ及び突起２４ｆが一体形成された構造体である。このように、保持器２４は非磁性体から形成されているので、鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間における永久磁石２３の磁束の漏洩を抑制することができる。包部２４ａは、永久磁石２３の短手方向側の側面が外部に露出する状態で永久磁石２３の上面及び長手方向側の側面を包囲する或いは覆うものであり、逆凹形状の部材である。すなわち包部２４ａは、上面及び上面の長手方向側に設けられた側面から構成されたものである。包部２４ａの長手方向の幅は永久磁石２３の長手方向の幅と略同一である。包部２４ａの短手方向の幅ｔ_２は永久磁石２３の短手方向の幅ｔ_１、及び鉄心１４の爪形磁極１４ａの周方向先端と鉄心１５の爪形磁極１５ａの周方向先端との間のうち、互いに平行な部位における周方向先端間の幅ｔ_４と略同一である。

固定部２４ｂは、包部２４ａによって包囲された永久磁石２３の下面を上側に押し付けて永久磁石２３を包部２４ａ内に固定・保持させる弾性部材であり、包部２４ａの上面に対向するように設けられている。固定部２４ｂの一端は、包部２４ａの長手方向一方の側面の下端部に、そこから直角に内側に折れ曲がるように設けられた平面部で構成されている。固定部２４ｂの平面部の中央部からは、包部２４ａの長手方向他方の側面側に向かって固定部２４ｂの板ばね部が延びている。固定部２４ｂの板ばね部は細長い波板状のものである。固定部２４ｂの板ばね部の平面部側とは反対側（包部２４ａの長手方向他方の側面側）の端部は上方に折れ曲がり、その先端部が、包部２４ａの長手方向他方の側面に設けられた孔２４ｄに掛止されるように構成されている。

舌片２４ｃは、永久磁石２３を保持器２４に組み込んだ状態でこれを鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着した場合、絶縁部材３６との間でバネ作用によって変形して、鉄心１４の爪形磁極１４ａの周方向先端の鍔部１４ｂの内面と鉄心１５の爪形磁極１５ａの周方向先端の鍔部１５ｂの内面に保持器２４を密着させる弾性部材であり、固定部２４ｂの板ばね部の短手方向両側に並設されている。舌片２４ｃの一端は固定部２４ｂの平面部と兼用する構成になっている。固定部２４ｂの平面部の両端部からは、包部２４ａの長手方向他方の側面側に向かって舌片２４ｃの板ばね部が延びている。舌片２４ｃの板ばね部は細長く、下方側（包部２４ａ側とは反対側）に突出した湾曲状のものである。舌片２４ｃの板ばね部の平面部側とは反対側（包部２４ａの長手方向他方の側面側）の端部は自由端になっている。

尚、鍔部１４ｂ，１５ｂは、回転子が回転した場合に生じる遠心力で爪形磁極間から保持器２４が径方向に飛び出すのを防止するために設けられたものであり、それぞれ爪形磁極の周方向先端の外周部が爪形磁極の周方向端面よりも、隣接する爪形磁極側に突出した突起である。

また、絶縁部材３６は、舌片２４ｃが界磁巻線１６に直接触れることを防止するために設けられたものである。但し、保持器２４が絶縁部材で、保持器２４を爪形磁極間に軸方向から挿入する場合に界磁巻線１６の絶縁皮膜を傷つけ、絶縁不良を起こさないような材料、例えばプラスティックやゴムなどで構成されている場合には、絶縁部材３６を省略することができる。

さらに、絶縁部材３６は、舌片２４ｃと界磁巻線１６との絶縁を保つという機能のみを考えた場合、単なる絶縁体であればその目的を満足することができる。しかし、界磁巻線１６を構成する電線同士，界磁巻線１６とボビンとの間及びボビンと鉄心１４，１５との間の接着及び絶縁を考えて、接着剤を前述の各部品の間に浸透させる必要がある場合には何らかの工夫が必要である。特に液体状の接着剤を回転子の製造工程においてその外周部から滴下により塗布しようとすると、爪形磁極間における保持器２４と永久磁石２３との存在により、界磁巻線１６の軸方向中心部に接着剤が塗布し難い。そこで、絶縁部材３６を、例えば綿製のテープのように、液体状の接着剤を浸透させることができるような材料で構成し、界磁巻線１６の径方向最外周に巻きつけておけば、製造工程において回転子の外周部から塗布した接着剤は、絶縁部材３６の軸方向端部に付着した接着剤が軸方向にも浸透し、最終的に回転子の軸方向中心部まで浸透、更には界磁巻線１６の層間にも浸透することになる。これにより、信頼性が高く、かつ爪形磁極間に永久磁石を持たない回転子と同じ工程で製造することが可能になる。

包部２４ａの長手方向他方の側面の下端部には、下方側に突出するように凸部２４ｅが設けられている。凸部２４ｅは、永久磁石２３を保持器２４に組み込んでこれを鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に挿入する場合、界磁巻線１６が巻装されたボビンの軸方向端部の壁部に接触させ、回転子における永久磁石２３の軸方向位置を設定するために設けられている。これにより、回転子の軸方向の磁気中心位置を決定することができると共に、ボビンに巻装された界磁巻線１６の端末線を固定するための突起に巻きつけられた界磁巻線端部と保持器２４（導体）との絶縁を保つための空間を、確実に保つことができる。

包部２４ａの長手方向一方の側面で保持器２４の短手方向一方の１辺側の中央部（保持器２４に永久磁石２３が組み込まれた場合、永久磁石２３の面取り部２３ａと対応する部分）には突起２４ｆが設けられている。突起２４ｆは保持器２４の内側（包部２４ａの長手方向一方の側面で保持器２４の短手方向他方の１辺側）に向かって突出し、保持器２４側の係合部である突部（或いは凸部という）を構成するものである。本実施例では、保持器２４の係合部（突起２４ｆ）と、前述した永久磁石２３の係合部（面取り部２３ａ）とが係合するように、永久磁石２３を保持器２４に組み込むことにより、永久磁石２３の磁化方向の間違いを防止している。

永久磁石２３の面取り部２３ａと保持器２４の突起２４ｆは作業者にとって、永久磁石２３の磁化方向の間違いを防止するための目印となる。作業者は、永久磁石２３の面取り部２３ａと保持器２４の突起２４ｆとを係合するように永久磁石２３を保持器２４に組み込むことにより、永久磁石２３の磁化方向が正しい状態で永久磁石２３を保持器２４に組み込むことができる。これにより、図１に示すように、永久磁石２３の対角線の短手方向成分の長さが永久磁石２３の短手方向の幅ｔ_１と同一になると共に、保持器２４の短手方向の幅ｔ_２と略同一になり、永久磁石２３を保持器２４によって完全に包囲することができる。そして、永久磁石２３を包持した保持器２４の短手方向の幅は鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間の幅ｔ_４とも略同一になるので、作業者は、永久磁石２３を包持した保持器２４を永久磁石２３の磁化方向が正しい状態で鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に挿入することができる。従って、永久磁石２３の磁化方向が正しい状態で永久磁石２３を鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着することができる。これにより、永久磁石２３の目的である回転子の増磁を充分に達成することができるので、信頼性の高い発電機を提供することができる。

また、本実施例では、永久磁石２３の面取り部２３ａと保持器２４の突起２４ｆとを用いてた永久磁石２３の保持器２４への組み込み作業により、作業者が永久磁石２３の磁化方向を簡単に識別できると共に、永久磁石２３の磁化方向の間違いを減少させることができるので、作業者の作業効率を向上させて発電機の生産性を向上させることができる。これにより、量産性に適した発電機を提供することができる。

さらに、本実施例では、永久磁石２３の磁化方向が間違った状態、すなわち図４，図５に示すように、永久磁石２３の面取り部２３ａと保持器２４の突起２４ｆが係合されない状態で永久磁石２３を保持器２４に組み込んだ場合、永久磁石２３の長手方向一端側（保持器２４の突起２４ｆ側）が突起２４ｆによって保持器２４の短手方向一端（保持器２４の突起２４ｆ側とは反対側）から側方にはみだしてし、永久磁石２３が保持器２４に不完全な状態で包持される。これにより、永久磁石２３の対角線の短手方向成分の長さが、図４に示すようにｔ_３となり、保持器２４の短手方向の幅ｔ_２及び鉄心１４の爪形磁極14ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間の幅ｔ_４よりも大きくなる。この結果、永久磁石２３を不完全な状態で包持した保持器２４を鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に挿入しようとしても挿入することができない。従って、本実施例では、永久磁石２３の磁化方向が間違った状態で永久磁石２３が鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着されることを阻止することができる。

さらに、本実施例では、永久磁石２３を保持器２４に組み込んだ状態でこれを鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着した場合、絶縁部材３６との間で舌片２４ｃがバネ作用によって変形して、鉄心１４の爪形磁極１４ａの周方向先端の鍔部１４ｂの内面と鉄心１５の爪形磁極１５ａの周方向先端の鍔部１５ｂの内面に保持器２４を密着させることができる。これにより、永久磁石２３を鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に確実に固定することができ、回転子に対する永久磁石２３の径方向位置を安定させることができる。従って、大量に回転子を生産した場合でも、性能の安定した発電機を生産することができる。

さらに、本実施例では、保持器２４を非磁性体で構成されているので、鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間における永久磁石２３の磁束の漏洩を抑制することができる。

さらに、本実施例では、保持器２４の長手方向他方に凸部２６を設けているので、永久磁石２３を保持器２４に組み込んだ状態でこれを鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に挿入した場合、界磁巻線１６が巻装されたボビンの軸方向端部の壁部に接触させることができる。これにより、回転子における永久磁石２３の軸方向位置を設定することができる。

本発明の第２実施例を図８乃至１０に基づいて説明する。図８は、永久磁石が保持器によって包持された状態を示す。図９は、永久磁石を保持器に組み込む状態を示す。図１０は、永久磁石が保持器によって包持された状態で爪形磁極間に装着された状態を示す。本実施例は前例の変形例であって、前例とは永久磁石２３及び保持器２４に設けられる係合部の構成が異なっている。この他の構成は前例と同様であるので、前例と同符号を付してその説明を省略する。

永久磁石２３の上面（平面）の中央部には、短手方向に連続する窪み２３ｂ（或いは凹部という）が形成されている。保持器２４の包部２４ａの上面（平面であって、永久磁石２３の上面と対向する面）の中央部（保持器２４に永久磁石２３が組み込まれた場合、永久磁石２３の窪み２３ｂと対応する部分）には、短手方向に連続する窪みを設けて保持器２４の内側に突出させた突起２４ｇが形成されている。窪み２３ｂと突起２４ｇは、永久磁石２３の磁化方向が正しい状態で永久磁石２３が保持器２４に組み込まれた場合、係合される。

窪み２３ｂと突起２４ｇは作業者にとって、永久磁石２３の磁化方向の間違いを防止するための目印となる。従って、作業者は、永久磁石２３の窪み２３ｂと保持器２４の突起２４ｇとを係合するように永久磁石２３を保持器２４に組み込むことにより、前例と同様に、永久磁石２３の磁化方向が正しい状態で永久磁石２３を保持器２４に組み込むことができると共に、永久磁石２３の磁化方向が正しい状態で永久磁石２３を鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着することができる。よって、本実施例も前例と同様に、永久磁石２３の目的である回転子の増磁を充分に達成することができるので、信頼性の高い発電機を提供することができる。

また、本実施例では、永久磁石２３の磁化方向が間違った状態、すなわち永久磁石２３の窪み２３ｂと保持器２４の突起２４ｇが係合されない状態で永久磁石２３を保持器２４に組み込もうとしても、組み込むことができない。従って、本実施例では、永久磁石２３の磁化方向が間違った状態で永久磁石２３が鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に装着されることを阻止することができる。また、仮に保持器２４を変形させた状態で永久磁石２３を包持させた場合でも、その厚みが厚くなるので、永久磁石２３を包持した保持器２４を鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に挿入しようとしても挿入することができない。

また、本実施例では、回転子の製造工程において、回転子の外径に滴下する液状の接着剤を、保持器２４の突起２４ｇを形成させるために窪ました部分から、永久磁石２３と鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間に浸透させ、永久磁石２３及び保持器２４を鉄心１４の爪形磁極１４ａと鉄心１５の爪形磁極１５ａとの間にさらに強固に固定することができる。

本発明の第１実施例である車両用交流発電機の回転子の爪形磁極間に装着される永久磁石が保持器によって包持された状態を示す斜視図。図１の永久磁石が保持器に組み込まれる状態を示す分解斜視図。図１の永久磁石が保持器によって包持された状態で回転子の爪形磁極間に装着された状態を示す平面図。第１実施例の比較例であって、永久磁石が保持器によって不完全に包持された状態を示す斜視図。図４の永久磁石が保持器に組み込まれる状態を示す分解斜視図。図４の永久磁石が保持器によって不完全に包持された状態で回転子の爪形磁極間に挿入されようとする状態を示す平面図。本発明の第１実施例である車両用交流発電機の全体構成を示す断面図。本発明の第２実施例である車両用交流発電機の回転子の爪形磁極間に装着される永久磁石が保持器によって包持された状態を示す斜視図。図８の永久磁石が保持器に組み込まれる状態を示す分解斜視図。本発明の第２実施例である車両用交流発電機の回転子の構成を示す部分断面図。

符号の説明

５…固定子鉄心、６…固定子巻線、１３…界磁鉄心、１４,１５…鉄心、１４ａ,１５ａ…爪形磁極、１６…界磁巻線、２３…永久磁石、２３ａ…面取り部、２３ｂ…窪み、２４…保持器、２４ｆ，２４ｇ…突起。

Claims

異なる向きの爪形磁極が回転方向に交互に対向して配置されると共に、中心部に円筒状の界磁巻線が巻装されたランデル形鉄心と、増磁に供すると共に、前記爪形磁極間に係合配置された永久磁石とを備えた回転子を有し、前記永久磁石は保持器によって包持されており、前記永久磁石と前記保持器は凹凸によって係合されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１に記載の車両用交流発電機において、前記永久磁石は異方性を有することを特徴とする車両用交流発電機。
請求項１に記載の車両用交流発電機において、前記永久磁石は、その長手方向と垂直な断面が略正方形であることを特徴とする車両用交流発電機。
固定子と、該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、前記回転子は、極性が交互に異なるように回転方向に配置された複数の爪形磁極を有すると共に、巻線が巻装された鉄心と、保持器によって包持された状態で前記爪形磁極間に装着された永久磁石とを有しており、前記永久磁石及び前記保持器はそれぞれ係合部を備えていると共に、互いの前記係合部が係合した状態で前記爪形磁極間に装着されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項４に記載の車両用交流発電機において、前記係合部は、前記永久磁石の磁化方向の間違いを防止するために設けられたものであることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項４又は５に記載の車両用交流発電機において、前記係合部の一方は突部、その他方は、前記突部が係合される受部であることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項６に記載の車両用交流発電機において、前記突部と前記受部が係合した場合、前記永久磁石は前記保持器によって包持されることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項６又は７に記載の車両用交流発電機において、前記突部は前記保持器に、前記受部は前記永久磁石にそれぞれ形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項８に記載の車両用交流発電機において、前記受部は、前記永久磁石の角部に設けられた面取り部であり、前記突部は、前記保持器の内側に向かって突出するように、前記保持器の前記面取り部と対応する部位に設けられた突起であることを特徴とする車両用交流発電機。
請求項８に記載の車両用交流発電機において、前記受部は、前記永久磁石の平面部に設けられた窪みであり、前記突部は、前記窪みに向かって突出するように、前記保持器の平面で前記窪みと対向する対向面の一部分に設けられた突起であることを特徴とする車両用交流発電機。