JP2005237057A - 回転電機の回転子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】隣り合う爪状磁極24A、24Bの一方の先端側と他方の根元側とが連結構造体26により連結され、界磁巻線が爪状磁極24A、24bの根元内径より大径となるようにボス部に巻回され、爪状磁極24A、24Bの内周面に絶縁部材27を介して当接している。
【選択図】図3
Description
このようなランデル型回転子を有する車両用交流発電機は、電流を界磁巻線に流すことにより磁束が発生し、回転子の回転に伴って生じる磁束の変化によって、交流電流が電機子巻線に流れ、発電機能を有するようになる。
しかしながら、従来の車両用交流発電機の回転子においては、制振部材が爪状磁極の内周面の軸方向中央部に接するように、あるいは爪状磁極の内周面の根元側に接するように配設されているので、変位しやすい爪状磁極の先端側を押さえることができず、爪状磁極の振動抑制効果が乏しく、十分な電磁音の低減効果が得られなかった。
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転子を実装した回転電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図3はこの発明の実施の形態1に係る回転電機の回転子の要部を示す斜視図である。
連結構造体26は、非磁性材料によりコ字状に作製され、隣り合う第1および第2爪状磁極24A、24Bの一方の先端側と他方の根元側との間を連結するように配設されている。そして、各連結構造体26は、コ字状の底辺26aを径方向外側に向けて係止部24cに係合させ、コ字状の両側辺26bを相対する周方向側面24aに密接させてワニスなどの接着剤により第1および第2爪状磁極24A、24Bに接合されている。
また、界磁巻線13が第1および第2ボス部22A、22Bに装着されたボビン25に巻回され、第1および第2爪状磁極24A、24Bに覆われている。この時、界磁巻線13は、第1および第2爪状磁極24A、24Bの根元内径Rより大径となるように巻回され、さらに例えばエポキシ等の樹脂を含浸させた樹脂含浸テープからなる絶縁部材27が界磁巻線13の外周を囲繞するように巻装されている。そして、絶縁部材27が第1および第2爪状磁極24A、24Bの内周面24bに当接している。
さらに、ファン6が第1鉄心21Aの軸方向軸方向一端面および第2鉄心21Bの軸方向他端面にそれぞれ固着されている。
エンジン(図示せず)の始動時には、交流電流が三相駆動回路(図示せず)より三相の電機子巻線16に順次供給され、界磁電流がブラシ11およびスリップリング9を介して界磁巻線13に供給される。そして、電機子巻線16および界磁巻線13が電磁石となり、回転子7がシャフト4とともに電機子8内で回転する。このシャフト4の回転力がプーリ5を介してエンジンの出力軸に伝達され、エンジンが始動される。
エンジンが始動されると、エンジンの回転力がプーリ5を介してシャフト4に伝達され、シャフト4が回転される。そして、界磁電流がブラシ11およびスリップリング9を介して界磁巻線13に供給されると、界磁巻線13が励磁されて電磁石となる。この状態で、回転子7が電機子8内を回転することにより、電機子鉄心15に巻装された電機子巻線16に順次交流電流が誘起され、発電電圧が急速に立ち上がる。この三相の交流電流が整流器12に入力され、直流電流に整流される。そして、整流器12で整流された直流電圧がバッテリ(図示せず)を充電したり、電気負荷(図示せず)に供給される。
さらに、界磁巻線13が第1および第2爪状磁極24A、24Bの根元内径Rより大径となるように巻回され、さらに絶縁部材27が界磁巻線13の外周を囲繞するように巻装されて第1および第2爪状磁極24A、24Bの内周面24bに当接している。つまり、界磁巻線13が第1および第2爪状磁極24A、24Bの内周面24bに電気絶縁状態を確保して当接している。そこで、第1および第2爪状磁極24A、24Bからなる爪状磁極全体の剛性が高くなる。また、連結構造体26が隣り合う第1および第2爪状磁極24A、24Bを連結しているので、連結構造体26の固有減衰、および、連結構造体26と第1および第2爪状磁極24A、24Bとの間の摩擦減衰により、第1および第2爪状磁極24A、24Bの振動が減衰される。これらにより、第1および第2爪状磁極24A、24Bの振動が抑制され、電磁音が低減される。
さらに、連結構造体26が第1および第2爪状磁極24A、24Bの周方向側面24aの最外周面との交差部に設けられた係止部24cに係合するように取り付けられているので、回転子7の回転によって連結構造体26に生じる遠心力が係止部24cに受けられ、連結構造体26の飛散が防止される。
また、上記実施の形態1では、連結構造体26を第1および第2爪状磁極24A、24Bに接着剤を用いて接合するものとしているが、連結構造体をSUS304などの金属で作製すれば、溶接により連結構造体を第1および第2爪状磁極24A、24Bに接合することもできる。
図4はこの発明の実施の形態2に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図5はこの発明の実施の形態2に係る回転子に適用される連結構造体を示す斜視図である。
図4および図5において、連結構造体30は、SUS304などの非磁性金属で断面コ字状に作製され、隣り合う第1および第2爪状磁極24A、24Bの間を先端側から根元側に至る領域にわたって連結するように配設されている。そして、各連結構造体30は、コ字状の底辺30aを径方向外側に向けて、両端面30cを相対する周方向側面24aに密接させてワニスなどの接着剤や溶接により第1および第2爪状磁極24A、24Bに接合されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図6はこの発明の実施の形態3に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図7はこの発明の実施の形態3に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す斜視図、図8はこの発明の実施の形態3に係る回転子に適用される連結構造体アッセンブリの構造を説明する斜視図である。
図6乃至図8において、連結構造体31は、例えばナイロン66等の樹脂により略直方体に作製され、回転子7Bの第1および第2爪状磁極24A、24B間の隙間に一致するように、回転子7Bの軸方向に対する傾きを交互に変えて周方向に配列され、例えばステンレスなどで作製されたリング体32に各連結構造体31の内周面中央部をワニスなどの接着剤により接合されて連結構造体アッセンブリ33を構成している。そして、各連結構造体31が、隣り合う第1および第2爪状磁極24A、24Bの間を先端側から根元側に至る領域にわたって連結するように配設され、周方向側面24aにワニスなどの接着剤により接合されている。さらに、界磁巻線13の外周を囲繞するように巻装された絶縁部材27の軸方向両端側が第1および第2爪状磁極24A、24Bの内周面24bに当接し、該絶縁部材27の軸方向中央部がリング体32に当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図9はこの発明の実施の形態4に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図、図10はこの発明の実施の形態4に係る回転子の要部を示す斜視図である。
図9および図10において、連結構造体34は、例えばステンレスなどの金属板を折り曲げて、第1および第2爪状磁極24A、24Bの周方向側面24aと同等の側面形状を有する略U字状に折り曲げて作製されている。そして、連結構造体34が第1爪状磁極24Aの各周方向側面24aに宛われ、溶接により接合され、第1鉄心アッセンブリ35Aを作製している。また、連結構造体34が第2爪状磁極24Bの各周方向側面24aに宛われ、溶接により接合され、第2鉄心アッセンブリ35Bを作製している。そして、隣接する第1および第2爪状磁極24A、24Bの相対する周方向側面24aに接合された連結構造体34の側面同士が当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図11はこの発明の実施の形態5に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図12はこの発明の実施の形態5に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図、図13はこの発明の実施の形態4に係る回転子の要部を示す斜視図である。
図11乃至図13において、連結構造体36は、例えばステンレスなどの金属板を折り曲げて断面コ字状に作製されている。そして、連結構造体36がコ字状の両側辺を第1爪状磁極24Aの周方向側面24aに相対するようにして第1爪状磁極24Aの各内周面24bに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第1鉄心アッセンブリ37Aを作製している。また、連結構造体36がコ字状の両側辺を第2爪状磁極24Bの周方向側面24aに相対するようにして第2爪状磁極24Bの各内周面24bに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第2鉄心アッセンブリ37Bを作製している。そして、隣接する第1および第2爪状磁極24A、24Bに接合された連結構造体36の側面同士が当接している。さらに、界磁巻線13の外周を囲繞するように巻装されている絶縁部材27が連結構造体36に当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態4と同様に構成されている。
また、上記実施の形態5では、連結構造体36をステンレスなどの金属板で作製するものとしているが、連結構造体を樹脂で作製してもよい。この場合、樹脂製の連結構造体が界磁巻線13と第1および第2爪状磁極24A、24Bとの間に介装され、両者の電気的絶縁が確保されるので、絶縁部材27を省略することができる。
図14はこの発明の実施の形態6に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図15はこの発明の実施の形態6に係る回転子に適用される連結構造体を示す斜視図である。
図14および図15において、永久磁石38が連結構造体30内に接着固定されている。
なお、他の構成は上記実施の形態2と同様に構成されている。
また、永久磁石38を配置することにより、電磁音は悪化してしまう傾向にある。しかし、隣り合う第1および第2爪状磁極24A、24Bが連結構造体30により連結されているので、第1および第2爪状磁極24A、24Bの振動が抑制され、第1および第2爪状磁極24A、24Bの振動による電磁音の悪化を抑制しつつ、出力向上できる。
図16はこの発明の実施の形態7に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図17はこの発明の実施の形態7に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図、図18はこの発明の実施の形態7に係る回転子を実装した回転電機を示す斜視図である。
図16乃至図18において、連結構造体39は、例えばステンレスなどの金属板を折り曲げて、台形の底面部39aと底面部39aの両側に形成されたJ状の翼部39bとを備えた断面コ字状に作製されている。そして、永久磁石38が翼部39b内に接着固定されている。この連結構造体39は、両翼部39bを第1爪状磁極24Aの周方向側面24aに相対するようにして、底面部39aを第1爪状磁極24Aの各内周面24bに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第1鉄心アッセンブリ40Aを作製している。また、連結構造体39は、両翼部39bを第2爪状磁極24Bの周方向側面24aに相対するようにして、底面部39aを第2爪状磁極24Bの各内周面24bに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第2鉄心アッセンブリ40Bを作製している。そして、隣接する第1および第2爪状磁極24A、24Bに接合された連結構造体39の翼部39b同士が当接している。さらに、界磁巻線13の外周を囲繞するように巻装されている絶縁部材27が連結構造体39の底面部39aに当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
また、永久磁石38を配置することにより、電磁音は悪化してしまう傾向にある。しかし、隣り合う第1および第2爪状磁極24A、24Bが連結構造体39により連結されているので、第1および第2爪状磁極24A、24Bの振動が抑制され、第1および第2爪状磁極24A、24Bの振動による電磁音の悪化を抑制しつつ、出力向上できる。
また、上記各実施の形態では、ファン6が回転子鉄心14の軸方向両端面に固着されているランデル型回転子に適用するものとして説明しているが、ファン6が省略されたランデル型回転子に適用しても同様の効果が得られる。この場合、回転子が実装される回転電機は、水冷式冷却機構や外扇ファンを備えていればよい。
Claims (7)
- 円筒状のボス部、該ボス部の軸方向両端縁部からそれぞれ径方向外側に延設された継鉄部および該継鉄部の外周部から交互に噛み合うように軸方向に延設された複数の爪状磁極を有するランデル型回転子鉄心と、
上記ボス部に巻装された界磁巻線と、
少なくとも一対の隣り合う上記爪状磁極の一方の先端側と他方の根元側とを連結する非磁性材料からなる連結構造体とを備え、
上記界磁巻線は、上記爪状磁極の根元内径より大径となるように上記ボス部に巻回され、少なくとも1つの上記爪状磁極の内周面に絶縁部材を介して当接していることを特徴とする回転電機の回転子。 - 隣り合う上記爪状磁極の先端側から根元側に至る領域が上記連結構造体により連結されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機の回転子。
- 複数対の隣り合う上記爪状磁極が上記連結構造体により連結され、かつ、上記連結構造体が周方向に連結されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機の回転子。
- 上記連結構造体が隣り合う上記爪状磁極のそれぞれに装着され、隣り合う上記連結構造体が上記爪状磁極間で当接または接合されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機の回転子。
- 上記連結構造体の一部が、上記絶縁部材と上記爪状磁極の内周面との間に介装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。
- 上記連結構造体が絶縁材料で作製され、上記絶縁部材が上記連結構造体の一部で構成されていることを特徴とする請求項5記載の回転電機の回転子。
- 隣り合う上記爪状磁極間の磁束の漏れを低減させる磁石が上記連結構造体に保持されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。
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