JP2007312485A

JP2007312485A - 回転電機の回転子

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Publication number: JP2007312485A
Application number: JP2006137849A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nishimura; 慎二西村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2026-05-17
Also published as: US20100072852A1; US7795777B2; DE102006057293A1; JP4227150B2; US20070267938A1; FR2901429A1; US7656068B2

Abstract

【課題】この発明は、ボス部に対する界磁コイルの回転を阻止できるとともに、部位点数を削減し、組立性を向上できる回転電機の回転子を得る。
【解決手段】第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂは、シャフト挿入穴２６が軸心位置に穿設されたボス部２１、ボス部２１の外周の一側の縁部から径方向外方に延設された６本のフランジ部２４、およびフランジ部２４から軸方向の他側に向かって先細り状に延設された６個の爪状磁極部２５が一体成形されなり、爪状磁極部２５を噛み合わせるように対向して、ボス部２１の先端面同士を突き合わせて配置される。ボス部２１は、軸心と直交する断面形状を６角形とするコイル巻装部２２と、コイル巻装部２２の先端に突設された断面円形の突き合わせ部２３とを備える。そして、爪状磁極部２５の内径面は、コイル巻装部２２の側面に相対し、その軸心と直交する断面において、コイル巻装部２２の側面と平行になっている。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば乗用車やトラックなどの車両に搭載される回転電機の回転子に関するものである。

従来の車両用交流発電機の回転子は、界磁コイルが円柱状のボス部に巻回されていた。そこで、回転加速度が大きく変化する場合、界磁コイルの慣性により、ボス部に対して界磁コイルを回転させる力が働く。この力が大きくなると、界磁コイルがボス部に対して回転してずれを生じしまう。このようなずれが生じると、ボス部と一体に回転しているスリップリングと界磁コイルとを接続する導線が切断する恐れがあった。そして、その導線が切断されると、電機子に磁束の変化が生じなくなり、発電機としての役目を果たさなくなる。

このような状況を鑑み、ボス部に対する界磁コイルの回転を阻止する回転子が種々提案されていた。

第１の従来の回転子では、回転子鉄心を、界磁コイルが巻装されるボス部と、ボス部の両側に配される一対のポールコアとの３部品に分割、構成し、ボス部を多角柱状に形成していた。そして、界磁コイルが絶縁材を介してボス部に巻装されていた（例えば、特許文献１参照）。

また、第２の従来の回転子においても、回転子鉄心を、界磁コイルが巻装されるボス部と、ボス部の両側に配される一対のポールコアとの３部品に分割、構成していた。そして、ボス部は、回転軸を回転中心とする回転対称多角形の一対の合同な端面を、一方の端面の角部が他方の端面の辺部の中央に位置するよう回転軸を中心に回転して配置し、かつ、両端面の多角形の角部を千鳥に結ぶことによって形成される複数の傾斜面を側面とする多面柱状に形成され、界磁コイルが絶縁紙を介してボス部に巻装されていた（例えば、特許文献２参照）。

実公昭４２−２５７０号公報特許第３０４１８８１号公報

いずれの従来の回転子においても、回転子鉄心が、ボス部と、ボス部の両側に配される一対のポールコアとの３部品に分割構成されているので、部品点数が増加すると共に、組立性が悪化してしまうという課題があった。

この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、ボス部に対する界磁コイルの回転を阻止できるとともに、部位点数を削減し、組立性を向上できる回転電機の回転子を得ることを目的とする。

この発明による回転電機の回転子は、シャフト挿入穴が軸心位置に穿設されたボス部、上記ボス部の外周の一側の縁部に周方向に等角ピッチで、かつ径方向外方に延設されたｎ（ｎ：整数）本のフランジ部、およびそれぞれの上記フランジ部から軸方向の他側に向かって先細り状に延設されたｎ個の爪状磁極部が一体成形され、上記爪状磁極部を噛み合わせるように対向して、上記ボス部の先端面同士を突き合わせて配置される第１および第２のポールコアと、上記シャフト挿入穴に圧入されて、上記第１および第２のポールコアを一体化するシャフトと、突き合わされた上記ボス部に装着されるボビンと、上記ボビンに巻回された界磁コイルと、を備えている。そして、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状がｎ角形である。

この発明によれば、回転子鉄心が、第１および第２のポールコアに分割構成されているので、部品点数の削減が図れるとともに、組立性が向上される。
また、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状がｎ角形であるので、ボス部に対して界磁コイルを回転させる力は、ボス部のフランジ部の付け根部の角部で受けられ、界磁コイルの回転が阻止される。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す正面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンを示す正面図、図５はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子を示す縦断面図、図６はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアにボビンを装着した状態を示す正面図、図７はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアにフィールドコアを装着した状態を示す正面図である。なお、図６はボビンの第２の筒体および第２のフランジ部を除去した状態を示し、図７はボビンの第２のフランジ部を除去した状態を示している。

図１において、車両用交流発電機は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロントブラケット１とリアブラケット２とからなるケース３と、このケース３に回転自在に支持されたシャフト４と、ケース３のフロント側に延出するシャフト４の端部に固着されたプーリ５と、シャフト４に固定されてケース３内に収容された回転子６と、この回転子６の軸方向の両端面に固定されたファン７と、回転子６の外周を囲繞するようにケース３の内壁面に固定された固定子８と、シャフト４のリア側に固定され、回転子６に電流を供給するスリップリング９と、このスリップリング９に摺動するようにケース３内に配設された一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納するブラシホルダ１１と、固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１３と、を備えている。
回転子６は、電流を流して磁束を発生する界磁コイル１９と、この界磁コイル１９を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂと、界磁コイル１９が巻装されるボビン３０と、から構成されている。

このように構成された車両用交流発電機の動作について説明する。
まず、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を介して回転子６の界磁コイル１９に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第１のポールコア２０Ａの爪状磁極部がＮ極に着磁され、第２のポールコア２０Ｂの爪状磁極部がＳＮ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがエンジンの出力軸からベルトおよびプーリ５を介してシャフト４に伝達され、回転子６が回転される。そこで、回転磁界が固定子８の固定子巻線に与えられ、起電力が固定子巻線に発生する。この交流の起電力が整流器１２で直流電流に整流されて、バッテリを充電し、或いは電気負荷に供給される。

ついで、回転子６の構成について具体的に説明する。
第１のポールコア２０Ａは、図２および図３に示されるように、ボス部２１と、ボス部２１の外周一端縁部から、周方向に等角ピッチで、かつ径方向外方に延設された６つのフランジ部２４と、各フランジ部２４の先端部から軸方向他端側に延設された６つの爪状磁極部２５と、から構成されている。

ボス部２１は、軸心と直交する断面形状が６角形であり、かつ各側面が軸心と平行な平面の６角柱体に形成されたコイル巻装部２２と、コイル巻装部２２の他端から突設された軸心と直交する断面形状が円形の突き合わせ部２３とを有する。そして、シャフト挿入穴２６がボス部２１の軸心位置に穿設されている。そして、コイル巻装部２２と突き合わせ部２３との境界面では、突き合わせ部２３がコイル巻装部２２の各側面に内接している。さらに、コイル巻装部２２の６角柱体の角部には、アール面が形成されている、即ち、Ｒ面取りが施されている。

爪状磁極部２５は、コイル巻装部２２の各側面に相対するように配設されている。各爪状磁極部２５は、先細り形状を形成されている。即ち、周方向寸法が、根元部から先端に向かって漸次狭くなる略台形形状をなし、内径面が、その内径を根元部から先端に向かって漸次大きくする傾斜面に形成され、外径面が、軸心を中心とする円柱体の外周面形状に形成されている。また、爪状磁極部２５の内径面は、軸心と直交する断面において、相対するコイル巻装部２２の側面と平行になっている。
フランジ部２４の内壁面には、後述するボビン３０の第１のフランジ部３４ａの外壁面に突設された凸部を収納する収納溝２７が凹設されている。
なお、第２のポールコア２０Ｂは、第１のポールコア２０Ａと同一形状に形成されている。

そして、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂは、図５に示されるように、軸心回りに３０°ずらして爪状磁極部２５を噛み合わせるように対向させて、突き合わせ部２３を突き合わされ、シャフト４をシャフト挿入穴２６に圧入、一体化されて、回転子鉄心を構成する。なお、突き合わせ部２３を突き合わされた２つのボス部２１が、界磁コイル１９が巻装されるフィールドコアとなる。

ボビン３０は、図４に示されるように、断面６角形の第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂを軸心回りに３０°ずらして、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの各辺の中央部で交差させて連結一体化した巻胴部３１と、巻胴部３１の両端から径方向外方に延設された第１および第２のフランジ部３４ａ，３４ｂと、を有し、合成樹脂を用いて一体にモールド成形される。そして、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの連結部には、隙間を埋めるように壁が設けられている。
巻胴部３１の内周面形状は、２つのボス部２１を軸心回りに３０°ずらして突き合わせてなるフィールドコアの外周面形状に略一致している。また、巻胴部３１の内周面の角部は、コイル巻装部２２の角部のアール面形状に適合するアール面形状に形成されている。

第１および第２のフランジ部３４ａ，３４ｂの外形は、図６に示されるように、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂと同様に６角形をなし、角部には、アール面が形成されている。そして、それぞれコイル１８の巻き始め部および巻き終わり部を係止する２つのフック３５ａ，３５ｂが第１のフランジ部３４ａの角部に設けられている。また、コイル案内溝３６が、第１のフランジ部３４ａの内壁面に、コイル１８の巻き始め部を係止するフック３５ａ近傍からコイル巻回方向に１つずれた第１の筒体３２ａの角部近傍に至るように凹設されている。さらに、図示していないが、凸部がコイル案内溝３６を収納するように第１のフランジ部３４ａの外壁面に突設されている。

つぎに、界磁コイル１９の巻回方法について図８乃至図１０を参照しつつ説明する。図８はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンにコイルを一層巻回した状態を説明する展開図、図９はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンにコイルを二層巻回した状態を説明する展開図、図１０はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンに巻回された一層目のコイルと二層目のコイルとの関係を説明する展開図である。なお、図８および図１０中、Ｆはコイル１８の巻き始め部を示し、Ａ１〜Ａ４はコイルガイド部が形成されている角部を示している。また、図１０中、実線は二層目のコイル１８を示し、点線は一層目のコイル１８を示している。

まず、コイル１８がフック３５ａに巻き付けられ、コイル案内溝３６内に挿入しつつ巻胴部３１の第１の筒体３２ａまで導かれる。この時、コイル１８は、第１のフランジ部３４ａの内壁面から第１の筒体３２ａの６角形の角部に引き出されて、そこから第１の筒体３２ａ上に巻回される。

ここで、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂには、図４、図８及び図１０に示されるように、周方向に隣り合う２つの角部Ａ１〜Ａ４にコイルガイド部３３が突設されている。そして、コイル巻回方向の後方の角部Ａ１（Ａ３）に形成されたコイルガイド部３３は、巻回されてきたコイル１８を軸方向にコイル太さの半分だけシフトするように所定角度傾いて、軸方向にコイル太さのピッチで配列されている。また、コイル巻回方向の前方の角部Ａ２（Ａ４）に形成されたコイルガイド部３３は、後方のコイルガイド部３３でコイル太さの半分だけシフトされたコイル１８をさらに軸方向にコイル太さの半分だけシフトするように所定角度傾いて、軸方向にコイル太さのピッチで配列されている。
そこで、コイル１８は、第１の筒体３２ａ上に１周巻かれる間に２つのコイルガイド部３３で軸方向の一側（第２のフランジ部３４ｂ側）にコイル太さの半分ずつシフトされる。これにより、コイル１８は、第１の筒体３２ａ上に１周巻かれる間に軸方向の一側にコイル太さ分シフトされる。

このようにして、コイル１８が第１の筒体３２ａ上に１層分巻回されると、第１の筒体３２ａの側面と第２の筒体３２ｂの側面との辺交差部から第２の筒体３２ｂ上に移行される。この辺交差部は図８および図１０中、点Ｐで示される。ここで、コイル１８の巻回方向に関して、コイル１８が巻回される側面は、見かけ上、辺交差部Ｐで上り勾配から下り勾配に変わる。従って、コイル１８は、辺交差部Ｐで第１の筒体３２ａから第２の筒体３２ｂに移行された後、浮き上がることなく第２の筒体３２ｂ上に巻回される。また、辺交差部Ｐは、交差する辺により構成されるＶ字状溝の底部に相当するので、コイル１８は安定した状態で第１の筒体３２ａから第２の筒体３２ｂに移行される。
第２の筒体３２ｂ上に移行されたコイル１８は、同様にして、第２の筒体３２ｂ上に１周巻かれる間に２つのコイルガイド部３３で軸方向の一側にコイル太さの半分ずつシフトされる。そして、コイル１８が第２の筒体３２ｂ上に１層分巻回されると、２層目のコイル１８の巻回が開始される。

この２層目のコイル１８は、１層目のコイル１８の層上に１周巻かれる間に角部Ａ３，Ａ４で軸方向の他側（第１のフランジ部３４ａ側）にコイル太さの半分ずつシフトされる。そして、コイル１８が、第２の筒体３２ｂ上の１層目のコイル１８の層上に１層分巻回されると、辺交差部Ｐから第１の筒体３２ａ上に移行される。この辺交差部Ｐでは、コイル１８は、第２の筒体３２ｂの角部Ａ４から第１の筒体３２ａの角部Ａ１に移ることになるので、コイル１８は辺交差部Ｐで浮き上がった状態となる。そして、コイル１８が第１の筒体３２ａ上に２層目および３層目を巻回し、再度、辺交差部Ｐで第１の筒体３２ａから第２の筒体３２ｂに移行する際に、コイル１８は浮き上がった状態のコイル１８上をクロスして第２の筒体３２ｂに移行することになる。その結果、浮き上がった状態のコイル１８は断線する危険性がある。そこで、第２の筒体３２ｂの角部Ａ４の第１の筒体３２ａ側の縁部の約コイル太さ分の領域の高さ、および第１の筒体３２ａの角部Ａ１の第２の筒体３２ｂ側の縁部の約コイル太さ分の領域の高さを低くして、第２の筒体３２ｂの角部Ａ４から第１の筒体３２ａの角部Ａ１に移る際の辺交差部Ｐでのコイル１８の浮き上がりをなくすことが望ましい。

第１の筒体３２ａ上に移行されたコイル１８は、同様にして、第１の筒体３２ａ上の１層目のコイル１８の層上に１層分巻回される。この時、コイル１８は、同様に、１周巻かれる間に角部Ａ１，Ａ２で軸方向の他側にコイル太さの半分ずつシフトされる。
このように、コイル１８は、１周巻かれる間に２箇所で軸方向にコイル太さの半分ずつシフトされるので、コイル１８が下層のコイル１８とクロスする際に、一度に跨ぐコイル１８の本数は１本となる。そこで、コイル１８が下層の１本のコイル１８のみとクロスすることで、コイル１８の断面形状が変形しやすくなり、クロス部でのコイル高さを低くできる。また、コイル１８が１周巻かれる間に下層のコイル１８を跨ぐ部分が２箇所に分散されるので、クロス部でのコイル高さを低くできる。

コイル１８は、上述の操作を繰り返し、所定の層数分巻回された後、フック３５ｂに巻き付けられ、界磁コイル１９が巻装されたボビン３０を得る。ここで、コイル１８は、隣接層においては、上層のコイル１８が下層の隣り合うコイル１８間に位置する、いわゆる俵積みに巻回されているので、６角形の辺部でのコイル高さを低くすることができる。また、コイル１８が角部Ａ１〜Ａ４で軸方向にシフトされているので、コイル１８が第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの側面上でクロスせず、巻線スペースを有効に利用できる。さらに、コイル１８が１周巻かれる間に軸方向にコイル太さの半分ずつ２回シフトすることで、合計コイル太さ分軸方向にシフトするので、コイル１８を整列して巻回することができる。さらにまた、コイル１８が、１周巻かれる間に、連続する２箇所の角部で軸方向にコイル太さの半分ずつシフトしているので、コイル１８を軸方向にシフトすることに起因するデッドスペースが縮小され、コイルの巻回スペースを有効に活用でき、占積率を高めることができる。

さらにまた、第２の筒体３２ｂでコイル１８を軸方向にシフトする角部Ａ３，Ａ４と、第１の筒体３２ａでコイル１８を軸方向にシフトする角部Ａ１，Ａ２とが、辺交差部Ｐを挟んで、コイル巻回方向に連続して並んでいるので、コイル１８を軸方向にシフトすることに起因するデッドスペースが縮小され、コイルの巻回スペースを有効に活用でき、占積率を高めることができる。

このように巻回されたコイル１８は、図７に示されるように、角部で若干盛り上がった略６角形状をなす。そして、第１の筒体３２ａに巻回された略６角形状のコイル群と第２の筒体３２ｂに巻回された略６角形状のコイル群とは、軸心回りに３０°ずれている。また、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの角部がアール面になっているので、角部でのコイル高さを低くすることができる。

つぎに、回転子６の組立方法について説明する。
まず、コイル１８を上述の手順に従ってボビン３０に巻回して、界磁コイル１９を作製する。
ついで、図７に示されるように、第２のポールコア２０Ｂのボス部２１を、ボビン３０の第１のフランジ部３４ａ側から第１の筒体３２ａ内に差し込む。この時、第１のフランジ部３４ａの外壁面に突設された凸部が、フランジ部２４の内壁面に凹設された収納溝２７内に収納される。そして、フック３５ａ，３５ｂは隣り合うフランジ部２４間に位置し、第２の筒体３２ｂに巻回されたコイル群の角部が第２のポールコア２０Ｂの爪状磁極部２５と相対している。

ついで、第１のポールコア２０Ａのボス部２１を、ボビン３０の第２のフランジ部３４ｂ側から第２の筒体３２ｂ内に差し込み、突き合わせ部２３同士を突き合わせる。この時、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの連結部における隙間を埋めるように設けられた壁がボス部２１の突き合わせ部２３における段差部に納められる。
その後、シャフト４をシャフト挿入穴２６に圧入し、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂを一体化する。この時、シャフト４の圧入部にはナールが形成されており、ナールがシャフト挿入穴２６に食い込んで、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂがシャフト４により固定される。ついで、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂのシャフト挿入穴２６の周辺部がカシメられて、シャフト４と第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂとがさらに強固に固定される。

ついで、ファン７が第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂの端面に溶接される。そして、スリップリング９がシャフト４に圧入され、フック３５ａ，３５ｂに巻き付けられたコイル１８がスリップリング９の端子に接続される。
さらに、このように作製された回転子６は、アンバランスを測定される。そして、アンバランス量が規定値を超えていれば、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂの一部を削る、穴を開ける、錘を付けるなどして、アンバランス量が規定値以下になるように調整する。その後、ベアリングがシャフト４に圧入されて、回転子６が完成される。

この実施の形態１によれば、回転子鉄心が、それぞれボス部２１、フランジ部２４および爪状磁極部２５を有する第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂの２部品に分割されているので、部品点数が削減され、回転子の組立性が向上され、回転子を簡易に製造することができる。
また、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂが同一形状に構成されているので、部品点数がさらに削減され、回転子鉄心を安価に作製できる。

ここで、引用文献１，２による従来の回転子では、ポールコアの爪状磁極の内径面が回転軸を中心とする円錐体の外周面形状に形成されていた。そこで、爪状磁極の内径面の周方向両側縁部が多面柱状のボス部に巻装された界磁コイルと干渉してしまう。その結果、界磁コイルが巻装し得るスペースに対する界磁コイルの占める割合、即ち占積率が少なくなるので、電機子に与える磁束変化も小さくなり、発電機としての効率が低くなる。
しかし、この実施の形態１では、爪状磁極部２５の内径面が、軸心と直交する断面において、コイル巻装部２２の側面と平行な平面に形成されているので、爪状磁極部２５の内径面の周方向両側縁部がコイル巻装部２２に巻装された界磁コイル１９と干渉しない。そこで、界磁コイル１９が巻装し得るスペースに対する界磁コイル１９の占める割合、即ち占積率を大きくでき、発電機としての効率を大きくすることができる。

また、２つの６角柱体のコイル巻装部２２が軸心回りに３０°回転して突き合わされてフィールドコアを構成しているので、コイル巻装部２２の側面は爪状磁極部２５の内径面の根元側に相対し、コイル巻装部２２の角部は爪状磁極部２５の内径面の先端側に相対している。そこで、爪状磁極部２５の内径面の先端側はコイル巻装部２２との距離を大きく確保できるので、コイル高さが高くなる界磁コイル１９の角部と爪状磁極部２５の内径面との干渉が抑えられ、占積率を高めることができる。

また、コイル１８が巻回されたボビン３０を第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂのボス部２１に装着しているので、爪状磁極部２５がない状態でコイル１８の巻回作業を行うことができ、コイル１８の巻回作業性が向上される。
また、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの連結部の隙間を埋めるように壁が設けられているので、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの連結部の強度を高めることができると共に、界磁コイル１９とボス部２１との間の絶縁性を確実にすることができる。

また、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂのコイル巻装部２２が６角柱体に形成され、界磁コイル１９が巻装されるボビン３０の巻胴部３１の内周面形状がコイル巻装部２２の外周面形状に略一致するように形成されている。そこで、回転加速度が界磁コイル１９に加わっても、界磁コイル１９がボス部２１に対して回転することが阻止される。その結果、スリップリング９と界磁コイル１９とを接続するコイル１８の切断の発生が抑制される。

また、ボス部２１のコイル巻装部２２が６角柱体に形成されているので、円形のボス部を有するポールコアと比較して、磁路断面積を大きくしつつ、界磁コイル１９の大きな占積率を確保でき、発電量が大きい、かつ界磁損失が少ない好適な発電機を実現できる。
また、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂの突き合わせ部２３が同一の円形断面に形成されているので、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂを軸心回りに回転させて突き合わせ部２３を突き合わせる際に、突き合わせ面を一致させることができ、ボス部２１の端面における漏れ磁束が著しく低減できる。この漏れ磁束は、発電に寄与せず、ポールコアの磁束密度を高めて磁気飽和をもたらすことから、低減することが好ましい。

また、コイル１８を係止するフック３５ａ，３５ｂがボビン３０の第２のフランジ部３４ｂの角部に設けられているので、ボビン３０を第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂに装着したときに、フック３５ａ，３５ｂがフランジ部２４間に位置し、コイル１８とスリップリング９の端子との接続が容易となる。

また、コイル案内溝３６が、第２のフランジ部３４ｂの内壁面に、フック３５ａ近傍からコイル巻回方向に１つずれた第２の筒体３２ｂの角部近傍に至るように凹設されているので、コイル１８をフック３５ａに巻き付けた後、コイル案内溝３６内に収納しつつ第２の筒体３２ｂ上に引き出して第２の筒体３２ｂ上に巻き付けることができる。そこで、フック３５ａから第２の筒体３２ｂ上まで引き出されるコイル１８の部位は、第２のフランジ部３４ｂから突出しないので、第２の筒体３２ｂ上に多層に巻回するコイル１８と干渉せず、コイル１８を整然と整列した状態で多層に巻回することができる。また、コイル１８はコイル案内溝３６内から第２の筒体３２ｂの角部に引き出されるので、コイル１８にテンションをかけても、コイル１８は第２の筒体３２ｂの角部に押し付けられ、浮き上がらず、巻き始め位置が安定する。

なお、上記実施の形態１では、第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂのボス部２１のコイル巻装部２２の６角柱体の角部がアール面に形成されているが、コイル巻装部２２の６角柱形の角部がアール面になっていなくてもよい。
また、コイル巻装部２２の角部のアール面の大きさを調整することで、角部における界磁コイル１９の高さを調整できることから、爪状磁極部２５の内径面の面形状や界磁コイル１９の巻回量に合わせて、アール面の大きさを調整することが望ましい。
また、コイル巻装部２２の角部にアール面取りに代えてＣ面取りを施してもよい。この場合においても、平面状の面取りの大きさを調整することで、角部における界磁コイル１９の高さを調整できる。

また、上記実施の形態１では、１層目のコイル１８が第１の筒体３２ａから辺交差部Ｐを通って第２の筒体３２ｂに移行するものとしているが、１層目のコイル１８を第１の筒体３２ａから辺交差部Ｐ以外のコイル移行部位を通って第２の筒体３２ｂに移行する用にしても良い。この場合、第１および第２のコイル係合部をコイル移行部位を挟んで第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂのそれぞれに設けておく。そして、１層目のコイル１８が第１の筒体３２ａ上に巻回された後、第１のコイル係合部に係合させてコイル巻回方向を変えてコイル移行部位を通って第２の筒体３２ｂに移行させる。ついで、第２の筒体３２ｂに移行したコイル１８を第２のコイル係合部に係合させてコイル巻回方向を変え、その後第２の筒体３２ｂ上に巻回させればよい。

また、６角柱体のコイル巻装部２２の各側面が軸心と平行な平面に形成されているものとしているが、コイル巻装部は、鋳造時の抜き勾配に相当する勾配を有する切頭６角錐状に形成されてもよい。
また、ボビン３０の巻胴部３１の内周面形状は、ボス部２１の外周面形状に合わせて、ほぼ同形状に形成される。この時、巻胴部３１とボス部２１との間に僅かの隙間を有していれば、界磁コイル１９が巻装されたボビン３０と第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂとの組み立てが簡易となる。
また、巻胴部３１の内周面に突起を設けておけば、界磁コイル１９が巻装されたボビン３０と第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂとを組み立てた際、ボビン３０が外れにくくなるので、その後の搬送や後工程での作業がし易くなる。

また、ボビン３０とボス部２１との隙間やボビン３０とフランジ部２４との隙間に接着剤等の樹脂を滴下、塗布して両者を固定するようにしてもよい。この場合、回転子６の角加速度による界磁コイル１９の移動が確実に防止される。また、界磁コイル１９の熱が第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂに逃げるので、界磁コイル１９の冷却性を向上させることできる。
また、ボビン３０に巻装された界磁コイル１９に樹脂、ワニスなどを含浸、塗布、滴下しておけば、界磁コイル１９からボビン３０を介して第１および第２のポールコア２０Ａ，２０Ｂへの熱伝導を高めることができる。
また、コイルガイド部が２つの角部に設けるものとしているが、他の４つの角部にもコイルガイド部を設けるようにしてもよい。この場合、新たに設けられたコイルガイド部は、コイルを軸方向と直交する方向に案内するものであり、コイルをより整列された状態に巻回できるようになる。

実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す斜視図である。
図１１において、ボス部２１Ａの突き合わせ部２３Ａが、対向する辺（対辺）の間隔をコイル巻装部２２と等しくした断面１２角形に形成されている。そして、突き合わせ部２３Ａの各辺の中心が、コイル巻装部２２の断面６角形の各辺の中心および角部に一致するように形成されている。
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。

この実施の形態２では、第１および第２のポールコア２０Ａ１，２０Ｂ１の突き合わせ部２３Ａが同一の断面１２角形に形成されているので、第１および第２のポールコア２０Ａ１，２０Ｂ１を軸心回りに３０°回転させた際に、突き合わせ面を一致させた状態で突き合わせ部２３Ａを突き合わせることができる。
従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンの巻胴部を示す展開図である。
図１２において、コイルガイド部３３Ａ_１は、第１の筒体３２ａの角部Ａ１のコイル巻回方向の後方に位置する側面に、角部Ａ１に近接して、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。一方、コイルガイド部３３Ａ_２は、第１の筒体３２ａの角部Ａ１のコイル巻回方向の前方に位置する側面に、角部Ａ１に近接して、コイルガイド部３３Ａ_１に対して軸心方向にコイル太さの半分（ｄ／２）だけずれて、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。

また、コイルガイド部３３Ａ_３は、第１の筒体３２ａの角部Ａ２のコイル巻回方向の後方に位置する側面（コイルガイド部３３Ａ_２が配列されている側面）に、角部Ａ２に近接して、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。一方、コイルガイド部３３Ａ_４は、第１の筒体３２ａの角部Ａ２のコイル巻回方向の前方に位置する側面に、角部Ａ２に近接して、コイルガイド部３３Ａ_３に対して軸心方向にコイル太さの半分（ｄ／２）だけずれて、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。なお、コイルガイド部３３Ａ_２とコイルガイド部３３Ａ_３との軸心方向位置は、一致している。

また、コイルガイド部３３Ａ_５は、第２の筒体３２ｂの角部Ａ３のコイル巻回方向の後方に位置する側面に、角部Ａ３に近接して、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。一方、コイルガイド部３３Ａ_６は、第２の筒体３２ｂの角部Ａ３のコイル巻回方向の前方に位置する側面に、角部Ａ３に近接して、コイルガイド部３３Ａ_５に対して軸心方向にコイル太さの半分（ｄ／２）だけずれて、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。

また、コイルガイド部３３Ａ_７は、第２の筒体３２ｂの角部Ａ４のコイル巻回方向の後方に位置する側面（コイルガイド部３３Ａ_６が配列されている側面）に、角部Ａ４に近接して、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。一方、コイルガイド部３３Ａ_８は、第２の筒体３２ｂの角部Ａ４のコイル巻回方向の前方に位置する側面に、角部Ａ４に近接して、コイルガイド部３３Ａ_７に対して軸心方向にコイル太さの半分（ｄ／２）だけずれて、軸心方向にコイル太さ（ｄ）のピッチで配列されている。なお、コイルガイド部３３Ａ_６とコイルガイド部３３Ａ_７との軸心方向位置は、一致している。
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。

このように構成されたボビン３０Ａでは、コイル１８は、コイルガイド部３３Ａ_１間を通り、角部Ａ１で軸方向にコイル太さの半分だけシフトされた後、コイルガイド部３３Ａ_２間を通る。そして、コイル１８は、軸方向位置を維持しつつ、コイルガイド部３３Ａ_３間を通り、角部Ａ２で軸方向にコイル太さの半分だけシフトされた後、コイルガイド部３３Ａ_４間を通る。これにより、コイル１８は、第１の筒体３２ａを１周巻回される際に、角部Ａ１，Ａ２でコイル太さの半分ずつ軸方向にシフトされる。
また、コイル１８は、コイルガイド部３３Ａ_５間を通り、角部Ａ３で軸方向にコイル太さの半分だけシフトされた後、コイルガイド部３３Ａ_６間を通る。そして、コイル１８は、軸方向位置を維持しつつ、コイルガイド部３３Ａ_７間を通り、角部Ａ４で軸方向にコイル太さの半分だけシフトされた後、コイルガイド部３３Ａ_８間を通る。これにより、コイル１８は、第２の筒体３２ｂを１周巻回される際に、角部Ａ３，Ａ４でコイル太さの半分ずつ軸方向にシフトされる。

従って、この実施の形態３においても、コイル１８は、第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂに１周巻かれる間に周方向に連続する２箇所の角部Ａ１〜Ａ４でコイル太さの半分ずつ軸方向にシフトされているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、コイルガイド部３３Ａ_１〜３３Ａ_８が、角部Ａ１〜Ａ４を挟む第１および第２の筒体３２ａ，３２ｂの側面に、角部Ａ１〜Ａ４に近接して設けられているので、コイル１８をボビン３０Ａに機械的に巻きやすくなり、界磁コイル１９の巻回工程の自動化が図られる。

なお、上記実施の形態１〜３では、回転子６の磁極数（２×ｎ）が１２極であり、コイル巻装部２２の断面形状が６角形であるが、回転子の磁極数（２×ｎ）が１４極であれば、コイル巻装部の断面形状を７角形とし、回転子の磁極数（２×ｎ）が１６極であれば、コイル巻装部の断面形状を８角形とすればよい。つまり、回転子の磁極数が２×ｎ（ｎ：整数）であれば、コイル巻装部の断面形状をｎ角形とすればよい。

実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す斜視図である。
図１３において、ボス部２１Ｂのコイル巻装部２２Ａは、断面１２角形の角柱体に形成されている。そして、コイル巻装部２２Ａは、一つおきの側辺が爪状磁極部２５の内径面と相対し、残る一つおきの側面がフランジ部２４間に位置するように形成されている。また、コイル巻装部２２Ａの先端部が突き合わせ部として機能する。
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。

この実施の形態４では、第１および第２のポールコア２０Ａ２，２０Ｂ２のボス部２１Ｂが同一の断面１２角形に形成されているので、第１および第２のポールコア２０Ａ２，２０Ｂ２は、軸心回りに３０°ずらして爪状磁極部２５を噛み合わせるように対向させて、ボス部２１Ｂの先端面を突き合わされ、シャフト４をシャフト挿入穴２６に圧入、一体化される。
この実施の形態４においても、第１および第２のポールコア２０Ａ２，２０Ｂ２を軸心回りに３０°回転させてボス部２１Ｂの先端面を突き合わせれば、ボス部２１Ｂは突き合わせ面を一致させた状態で突き合わせられる。
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、ボス部２１Ｂが根元部から先端まで断面１２角形に形成されているので、ポールコアの磁路断面積を最大にでき、大きな磁束を得ることができる。
また、突き合わせたボス部２１Ｂが同一断面形状となるので、ボス部２１Ｂに装着されるボビンの巻胴部の形状が単純化され、安価に作製できる。さらに、巻胴部の断面形状が軸方向に関して一定であるので、コイルの巻乱れが発生しにくくなり、コイルを整列された状態に巻回することができる。
さらに、巻胴部が突き合わされた２つのボス部２１Ｂに外嵌状態に嵌装される１２角形の筒体でボビンを構成できるので、ボビンの構造が簡略化され、安価に作製できる。

なお、上記実施の形態４では、回転子６の磁極数（２×ｎ）が１２極であり、コイル巻装部の断面形状が１２角形であるが、回転子の磁極数（２×ｎ）が１４極であれば、コイル巻装部の断面形状を１４角形とし、回転子の磁極数（２×ｎ）が１６極であれば、コイル巻装部の断面形状を１６角形とすればよい。つまり、回転子の磁極数が２×ｎ（ｎ：整数）であれば、コイル巻装部の断面形状を２×ｎ角形とすればよい。

なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機に搭載される回転子について説明しているが、この発明は、車両用電動機や車両用発電電動機などの車両用回転電機に搭載される回転子にも適用することができる。

また、この発明においては、コイル巻装部の断面多角形の対辺間の寸法は、ポールコアの磁路断面積を決定する重要な寸法であり、コイルスペースを決定する重要な寸法でもある。さらに、爪状磁極部の内径面を決める寸法も、磁路断面積、コイルスペースを決定する重要な寸法である。一般的に、磁路断面積は磁気回路における同一部材の磁束密度がほぼ同等となるように決定される。種々の制約条件（寸法、発熱、冷却、通風、放射、方円津、経済性、工作性、所望特性、損失など）により、部分的に磁束密度が高いところ、低いところがあっても良い。

また、ポールコアのボス部は、軸方向の全領域が同一断面形状を有している必要はなく、少なくともボス部の根元部、つまりフランジ部の付け根部近傍が多角断面形状を有していればよい。この場合、ボス部は、ポールコアを鋳造でき、かつボビンを装着できる外形形状であればよく、ボス部の根元部から軸方向先端における断面形状を円や根元部と異なる辺数の多角に形成してもよい。そして、断面形状が変化する部位では、断面形状を急激に変化させてもよいし、徐々に変化させてもよい。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンを示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子を示す縦断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアにボビンを装着した状態を示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアにフィールドコアを装着した状態を示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンにコイルを一層巻回した状態を説明する展開図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンにコイルを二層巻回した状態を説明する展開図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンに巻回された一層目のコイルと二層目のコイルとの関係を説明する展開図である。この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す斜視図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の回転子におけるボビンの巻胴部を示す展開図である。この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子における分割ポールコアを示す斜視図である。

符号の説明

４シャフト、６回転子、１８コイル、１９界磁コイル、２０Ａ，２０Ａ１，２０Ａ２第１のポールコア、２０Ｂ，２０Ｂ１，２０Ｂ２第２のポールコア、２１，２１Ａ，２１Ｂボス部、２２，２２Ａコイル巻装部、２３，２３Ａ突き合わせ部、２４フランジ部、２５爪状磁極部、２６シャフト挿入穴、３０，３０Ａボビン、３１巻胴部、３２ａ第１の筒体、３３，３３Ａ_１〜３３Ａ_８コイルガイド部、Ａ１〜Ａ４角部、Ｐ辺交差部。

Claims

シャフト挿入穴が軸心位置に穿設されたボス部、上記ボス部の外周の一側の縁部に周方向に等角ピッチで、かつ径方向外方に延設されたｎ（ｎ：整数）本のフランジ部、およびそれぞれの上記フランジ部から軸方向の他側に向かって先細り状に延設されたｎ個の爪状磁極部が一体成形され、上記爪状磁極部を噛み合わせるように対向して、上記ボス部の先端面同士を突き合わせて配置される第１および第２のポールコアと、
上記シャフト挿入穴に圧入されて、上記第１および第２のポールコアを一体化するシャフトと、
突き合わされた上記ボス部に装着されるボビンと、
上記ボビンに巻回された界磁コイルと、を備え、
上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状がｎ角形であることを特徴とする回転電機の回転子。
シャフト挿入穴が軸心位置に穿設されたボス部、上記ボス部の外周の一側の縁部に周方向に等角ピッチで、かつ径方向外方に延設されたｎ（ｎ：整数）本のフランジ部、およびそれぞれの上記フランジ部から軸方向の他側に向かって先細り状に延設されたｎ個の爪状磁極部が一体成形され、上記爪状磁極部を噛み合わせるように対向して、上記ボス部の先端面同士を突き合わせて配置される第１および第２のポールコアと、
上記シャフト挿入穴に圧入されて、上記第１および第２のポールコアを一体化するシャフトと、
突き合わされた上記ボス部に装着されるボビンと、
上記ボビンに巻回された界磁コイルと、を備え、
上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状が２ｎ角形であることを特徴とする回転電機の回転子。
上記爪状磁極部のそれぞれは、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状の辺に相対し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。
上記爪状磁極部の内径面と上記フランジ部との境界部が、当該爪状磁極部に相対する上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状の上記辺と平行な直線で形成されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機の回転子。
上記ボス部の上記フランジ部の付け根部から先端側に少なくとも所定の範囲が、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状と同じ断面形状の多角柱体に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の回転電機の回転子。
上記ボス部の先端部が、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状と異なる断面形状に形成され、
上記ボス部の上記フランジ部の付け根部から上記先端部までの範囲が、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状と同じ断面形状の多角柱体に形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。
上記ボス部の上記フランジ部の付け根部から先端までの全範囲が、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状と同じ断面形状の多角柱体に形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。
上記ボス部の上記多角柱体の角部が面取りされていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
上記ボス部の先端面が、上記ボス部の上記フランジ部の付け根部での軸心と直交する断面形状と異なる断面形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の回転電機の回転子。
上記第１および第２のポールコアが同一形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
上記第１および第２のポールコアの上記ボス部の先端面が円形に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の回転電機の回転子。
上記第１および第２のポールコアの上記ボス部の先端面が２ｎ角形に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の回転電機の回転子。
上記ボス部の多角柱体はｎ角柱体であり、
上記ボビンは、上記第１のポールコアのボス部に外嵌状態に嵌合される第１のｎ角筒体および上記第２のポールコアのボス部に外嵌状態に嵌合される第２のｎ角筒体を、該第１および第２のｎ角筒体の各辺の中央部で交差させるように軸心回りにずらして一体化してなる巻胴部と、上記巻胴部の両端から径方向外側に延設された第１および第２のフランジ部と、を備え、
上記界磁コイルが上記巻胴部に多層に巻回されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
上記界磁コイルの巻き始め部を収納するコイル収納溝が、上記第１のフランジ部の外周端から上記第１のｎ角筒体のコイル巻回方向前方に位置する角部近傍に至るように、該第１のフランジ部の内壁面に凹設されていることを特徴とする請求項１３に記載の回転電機の回転子。
上記第１のフランジ部が上記第１のｎ角筒体に対応するｎ角形に形成され、上記コイル収納溝の外周端が該第１のフランジ部の角部に位置していることを特徴とする請求項１４に記載の回転電機の回転子。
上記第１および第２のｎ角筒体に巻回されている上記界磁コイルの位置が、該第１および第２のｎ角筒体の角部で軸方向にシフトされていることを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
上記界磁コイルは、上記第１および第２のｎ角筒体に１周巻かれる間に２箇所の角部でコイル太さの半分ずつ軸方向にシフトされていることを特徴とする請求項１６記載の回転電機の回転子。
上記界磁コイルは、上記第１および第２のｎ角筒体に１周巻かれる間に周方向に連続する２箇所の角部でコイル太さの半分ずつ軸方向にシフトされていることを特徴とする請求項１７記載の回転電機の回転子。
コイルガイド部が、上記界磁コイルが軸方向にシフトされる上記角部を挟む上記第１および第２のｎ角筒体の側面に、当該角部に近接して設けられていることを特徴とする請求項１７又は請求項１８記載の回転電機の回転子。
上記界磁コイルは、上記第１および第２のｎ角筒体の一方の筒体上に１層分巻回した後、該第１および第２のｎ角筒体の辺交差部近傍を通って他方の筒体上に移行されて、該他方の筒体上に巻回されていることを特徴とする請求項１３乃至請求項１９のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
２ｍ層目（ｍは整数）の上記界磁コイルが上記第１および第２のｎ角筒体の一方の筒体上から上記辺交差部近傍を通って他方の筒体に移行される際に、上記他方の筒体から上記辺交差部を通って上記一方の筒体に移行している（２ｍ−１）層目の上記界磁コイルに当接するように、該辺交差部を挟む上記一方の筒体の角部および上記他方の筒体の角部の上記辺交差部側端部が低く形成されていることを特徴とする請求項２０記載の回転電機の回転子。
１層目の上記界磁コイルと係合してコイル巻回方向を変える第１および第２のコイル係合部が、１層目の上記界磁コイルが上記第１のｎ角筒体から第２のｎ角筒体に移行される移行部位を挟んで、該第１および第２のｎ角筒体に形成されていることを特徴とする請求項１３乃至請求項１９のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。