JP2007089288A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の特性を悪化させることなく、動バランスを確実に調整することができる回転電機の回転子を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の回転電機の回転子１は、回転軸１０と、電機子コア１１と、電機子コイル１２と、整流子１３とから構成されている。また、整流子１３は、複数のセグメント１３０と、複数のライザ１３１とから構成されている。セグメント１３０間の樹脂１３２の一部を除去するため、カッター２によって、分離溝１３４が設けられる。さらに、回転電機の回転子１のバランスを調整するため、分離溝１３４を加工したカッター２によって、ライザ１３１にバランス調整溝１３５が設けられる。これにより、回転電機の特性を悪化させることなく、回転子１の動バランスを確実に調整することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機の回転子に関する。

従来、回転電機において、バランスを調整できる回転子として、特開昭５４−１１９６０１号公報に開示されている回転子がある。この回転子は、鉄心歯部の外周中央に、軸方向に沿って溝が設けられている。そして、この溝をガイドにしてキリの先端を定め、回転子を適正分量切削し、バランスを調整する。
特開昭５４−１１９６０１号公報

ところで、回転子のバランスは、回転軸の偏心や、電機子コイルの偏在によって発生する。また、整流子自体の重量の偏りによっても発生する。整流子は、電機子コアの端部近傍に配置されているため、整流子自体の重量の偏りは、特に、回転子の動バランスを著しく悪化させる。しかし、前述した電機子コアの外周を切削方法では、切削量が非常に多くなってしまい、回転子の動バランスを調整することが困難であった。また、回転電機の特性を悪化させる恐れもあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転電機の特性を悪化させることなく、動バランスを確実に調整することができる回転電機の回転子を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、整流子のライザ又はセグメントにバランス調整溝を設けることで、回転電機の特性を悪化させることなく、回転子の動バランスを調整できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の回転電機の回転子は、回転軸と、前記回転軸に固定される電機子コアと、前記電機子コアに巻回される電機子コイルと、ブラシと摺接する複数のセグメントと前記複数のセグメントにそれぞれ連設され前記電機子コイルに接続される複数のライザとを有する整流子とを備えた回転電機の回転子において、前記整流子は、前記複数のセグメント間に加工手段によって加工される分離溝を有し、前記複数のライザの少なくともいずれかは、前記加工手段によって加工される前記回転電機の回転子のバランスを調整するためのバランス調整溝を有することを特徴とする。

この構成によれば、回転電機の特性を悪化させることなく、回転子の動バランスを確実に調整することができる。また、動バランスの調整のためのコストを抑えることができる。整流子のライザにバランス調整溝を設けることで、整流子自体の重量の偏りを確実に抑えることができる。そのため、整流子自体の重量の偏りの影響を大きく受ける回転子の動バランスを確実に調整することができる。また、電機子コアを切削しないため、回転電機の特性の悪化を防止することができる。さらに、分離溝と共通の加工手段によってバランス調整溝を加工することで、動バランスの調整のためのコストを抑えることができる。

請求項２に記載の回転電機の回転子は、請求項１に記載の回転電機の回転子において、さらに、前記バランス調整溝を有するライザは、その数が全体の１／２以下であり、隣接していることを特徴とする。この構成によれば、回転子の動バランスを確実に低減することができる。整流子のライザにバランス調整溝を設けることで、整流子自体の重量の偏りを確実に抑えることができる。特に、隣接しているライザにそれぞれバランス調整溝を設けると、隣接していない場合に比べ、整流子の重量の偏りをより効率的に抑えることができる。しかし、バランス調整溝の設けられたライザの数が全体の１／２を超えると、重量の偏りが逆に増加してしまう場合がある。そのため、全ライザのうち隣接している１／２以下のライザにバランス調整溝を設けることで、整流子の重量の偏りを効率的に抑え、回転子の動バランスを確実に低減することができる。

請求項３に記載の回転電機の回転子は、回転軸と、前記回転軸に固定される電機子コアと、前記電機子コアに巻回される電機子コイルと、ブラシと摺接する複数のセグメントと前記複数のセグメントにそれぞれ連設され前記電機子コイルに接続される複数のライザとを有する整流子とを備えた回転電機の回転子において、前記複数のセグメントの少なくともいずれかは、外周面の軸方向に前記回転電機の回転子のバランスを調整するためのバランス調整溝を有することを特徴とする。

この構成によれば、回転電機の特性を悪化させることなく、回転子の動バランスを確実に調整することができる。整流子のセグメントにバランス調整溝を設けることで、整流子自体の重量の偏りを抑えることができる。そのため、整流子自体の重量の偏りの影響を大きく受ける回転子の動バランスを確実に調整することができる。また、電機子コアを切削しないため、回転電機の特性の悪化を防止することができる。なお、バランス調整溝は、セグメントの外周に軸方向に向かって設けられているため、整流子の機能には影響せず、回転電機の特性を悪化させる恐れはない。

請求項４に記載の回転電機の回転子は、請求項３に記載の回転電機の回転子において、さらに、前記整流子は、前記複数のセグメント間に加工手段によって加工される分離溝を有し、前記バランス調整溝は、前記加工手段によって加工されることを特徴とする。この構成によれば、分離溝と共通の加工手段によってバランス調整溝を加工することで、動バランスの調整のためのコストを抑えることができる。

請求項５に記載の点火装置は、請求項３又は４に記載の回転電機の回転子において、さらに、前記バランス調整溝を有するセグメントは、その数が全体の１／２以下であり、隣接していることを特徴とする。この構成によれば、回転子の動バランスを確実に低減することができる。整流子のセグメントにバランス調整溝を設けることで、整流子自体の重量の偏りを確実に抑えることができる。特に、隣接しているセグメントにそれぞれバランス調整溝を設けると、隣接していない場合に比べ、整流子の重量の偏りをより効率的に抑えることができる。しかし、バランス調整溝の設けられたセグメントの数が全体の１／２を超えると、重量の偏りが逆に増加してしまう場合がある。そのため、全セグメントのうち隣接している１／２以下のセグメントにバランス調整溝を設けることで、整流子の重量の偏りを効率的に抑え、回転子の動バランスを確実に低減することができる。

なお、１つのセグメントには、１つのライザが連設されており、整流子として、複数のセグメント及び複数のライザを有している。

本発明に係る回転電機の回転子の実施形態を図面を参照して以下に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態における回転電機の回転子の部分断面図を図１に、整流子周辺の軸方向拡大断面図を図２に、整流子周辺の径方向拡大断面図を図３にそれぞれ示す。そして、図１〜図３を参照し構成、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、具体的構成について説明する。図１に示すように、回転電機の回転子１は、回転軸１０と、電機子コア１１と、電機子コイル１２と、整流子１３とから構成されている。

回転軸１０は、金属からなる略円柱体である。電機子コア１１は、磁性体からなる円柱体であり、回転軸１０に固定されている。電機子コア１１には、軸方向に貫通する複数のスロット１１０が、軸端部に、周方向に所定間隔で設けられている。電機子コイル１２は、電機子コア１１に巻回されるコイルであり、スロット１１０に収容されている。

整流子１３は、ブラシ（図略）を介して供給される直流電流を、適宜切換えて電機子コイル１２に供給する部材である。整流子１３は、複数のセグメント１３０と、複数のライザ１３１とから構成され、樹脂１３２で一体にモールドされている。

図２及び図３に示すように、セグメント１３０は、ブラシと摺接する、例えば銅からなる角柱体である。ライザ１３１は、電機子コイル１２と接続される、セグメントと同様に銅からなる角柱体である。ライザ１３１は、セグメントの一端部に、長手方向と直交する方向に連設されている。ライザ１３１には、Ｕ字形状の電機子コイル接続溝１３３が形成されている。ライザ１３１の連設された複数のセグメント１３０は、ライザ１３１の長手方向が径方向となるように、周方向に所定間隔で配置され、セグメント１３１の表面を露出させた状態で、樹脂１３２によって略円筒形状に一体にモールドされている。

整流子１３は、電機子コア１１の一端部側の回転軸１０に固定され、コイル接続溝１３３には、電機子コイル１２がそれぞれ接続されている。

その後、整流子１３には、セグメント１３０間の樹脂１３２の一部を除去するため、カッター２によって、分離溝１３４が設けられる。これは、セグメント１３０が摩耗した際のブラシと樹脂１３２の干渉を防止するものである。

さらに、回転電機の回転子１のバランスを調整するため、分離溝１３４を加工したカッター２によって、ライザ１３１にバランス調整溝１３５が設けられる。つまり、分離溝１３４を加工したカッター２によってライザ１３１を所定量切削することで、回転電機の回転子１のバランスが調整される。この場合、隣接している４つのライザ１３１にバランス調整溝１３５を設けることで、回転電機の回転子１のバランスが調整されている。

次に、具体的効果について説明する。第１の実施形態によれば、回転電機の特性を悪化させることなく、回転子１の動バランスを確実に調整することができる。また、動バランスの調整のためのコストを抑えることができる。整流子１３のライザ１３１にバランス調整溝１３５を設けることで、整流子１３自体の重量の偏りを確実に抑えることができる。そのため、整流子１３自体の重量の偏りの影響を大きく受ける回転電機の回転子１の動バランスを確実に調整することができる。また、電機子コア１１を切削しないため、回転電機の特性の悪化を防止することができる。さらに、分離溝１３４と共通のカッター２によってバランス調整溝１３５を加工することで、動バランスの調整のためのコストを抑えることができる。

また、第１実施形態によれば、回転電機の回転子１の動バランスを確実に低減することができる。整流子１３のライザ１３１にバランス調整溝１３５を設けることで、整流子１３自体の重量の偏りを確実に抑えることができる。特に、隣接している４つのライザにそれぞれバランス調整溝１３５を設けると、隣接していない場合に比べ、整流子１３の重量の偏りをより効率的に抑えることができる。しかし、バランス調整溝１３５の設けられたライザ１３１の数が全体の１／２を超えると、重量の偏りが逆に増加してしまう場合がある。そのため、全ライザ１３１のうち隣接している１／２以下である、４つのライザ１３１にバランス調整溝１３５を設けることで、整流子１３の重量の偏りを効率的に抑え、回転電機の回転子１の動バランスを確実に低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態における回転電機の回転子の整流子周辺の正面図を図４に、整流子周辺の軸方向拡大断面図を図５に、整流子周辺の径方向拡大断面図を図６にそれぞれ示す。ここでは、第１実施形態における回転電機の回転子との相違部分であるバランス調整溝についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。

まず、具体的構成について説明する。図４〜図６に示すように、整流子１３は、第１実施形態における整流子１３に対して、ライザ１３１に設けられていたバランス調整溝１３５を、セグメント１３０にバランス調整溝１３６として設けたものである。整流子１３には、セグメント１３０間の樹脂１３２の一部を除去するため、カッター２によって、分離溝１３４が設けられる。さらに、回転電機の回転子１のバランスを調整するため、分離溝１３４を加工したカッター２によって、セグメント１３０の外周に、軸方向に向かってバランス調整溝１３６が設けられる。つまり、分離溝１３４を加工したカッター２によって、セグメント１３０を所定量切削することで、回転電機の回転子１のバランスが調整される。この場合、隣接している４つのセグメント１３０にバランス調整溝１３６を設けることで、回転電機の回転子１のバランスが調整されている。

最後に、具体的効果について説明する。 第２実施形態によれば、回転電機の特性を悪化させることなく、回転子１の動バランスを確実に調整することができる。整流子１３のセグメント１３０にバランス調整溝１３６を設けることで、整流子１３自体の重量の偏りを抑えることができる。そのため、整流子１３自体の重量の偏りの影響を大きく受ける回転電機の回転子１の動バランスを確実に調整することができる。また、電機子コア１１を切削しないため、回転電機の特性の悪化を防止することができる。なお、バランス調整溝１３６は、セグメント１３０の外周に、軸方向に向かって設けられているため、整流子１３の機能には影響せず、回転電機の特性を悪化させる恐れはない。

また、第２実施形態によれば、分離溝１３４と共通のカッター２によってバランス調整溝１３６を加工することで、動バランスの調整のためのコストを抑えることができる。

さらに、第２実施形態によれば、回転電機の回転子１の動バランスを確実に低減することができる。整流子１３のセグメント１３０にバランス調整溝１３６を設けることで、整流子１３自体の重量の偏りを確実に抑えることができる。特に、隣接しているセグメント１３０にそれぞれバランス調整溝１３６を設けると、隣接していない場合に比べ、整流子１３の重量の偏りをより効率的に抑えることができる。しかし、バランス調整溝１３６の設けられたセグメント１３０の数が全体の１／２を超えると、重量の偏りが逆に増加してしまう場合がある。そのため、全セグメント１３０のうち隣接している１／２以下である、４つののセグメント１３０にバランス調整溝１３６を設けることで、整流子１３の重量の偏りを効率的に抑え、回転電機の回転子１の動バランスを確実に低減することができる。

なお、第１及び第２実施形態では、隣接している４つのライザ１３１又は隣接している４つのセグメント１３０に、バランス調整溝１３５、１３６がそれぞれ設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。前述したように、バランス調整溝は、全ライザ又は全セグメントのうち隣接している１／２以下のライザ又はセグメントに設けられていればよい。その場合、同様に、整流子の重量の偏りを効果的に抑えることができる。

第１実施形態における回転電機の回転子の部分断面図である。 図１における整流子周辺の軸方向拡大断面図である。 図１における整流子周辺の径方向拡大断面図である。 第２実施形態における整流子周辺の正面図である。 図４における軸方向拡大断面図である。 図４における径方向拡大断面図である。

符号の説明

１・・・回転電機の回転子、１０・・・回転軸、１１・・・電機子コア、１１０・・・スロット、１２・・・電機子コイル、１３・・・整流子、１３０・・・セグメント、１３１・・・ライザ、１３２・・・樹脂、１３３・・・電機子コイル接続溝、１３４・・・分離溝、１３５、１３６・・・バランス調整溝、２・・・カッター

Claims (5)

1. 回転軸と、前記回転軸に固定される電機子コアと、前記電機子コアに巻回される電機子コイルと、ブラシと摺接する複数のセグメントと前記複数のセグメントにそれぞれ連設され前記電機子コイルに接続される複数のライザとを有する整流子と、を備えた回転電機の回転子において、
   前記整流子は、前記複数のセグメント間に加工手段によって加工される分離溝を有し、 前記複数のライザの少なくともいずれかは、前記加工手段によって加工される前記回転電機の回転子のバランスを調整するためのバランス調整溝を有することを特徴とする回転電機の回転子。
2. 前記バランス調整溝を有するライザは、その数が全体の１／２以下であり、隣接し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。
3. 回転軸と、前記回転軸に固定される電機子コアと、前記電機子コアに巻回される電機子コイルと、ブラシと摺接する複数のセグメントと前記複数のセグメントにそれぞれ連設され前記電機子コイルに接続される複数のライザとを有する整流子と、を備えた回転電機の回転子において、
   前記複数のセグメントの少なくともいずれかは、外周面の軸方向に前記回転電機の回転子のバランスを調整するためのバランス調整溝を有することを特徴とする回転電機の回転子。
4. 前記整流子は、前記複数のセグメント間に加工手段によって加工される分離溝を有し、 前記バランス調整溝は、前記加工手段によって加工されることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の回転子。
5. 前記バランス調整溝を有するセグメントは、その数が全体の１／２以下であり、隣接していることを特徴とする請求項３又は４に記載の回転電機の回転子。

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