JP2008535453A - シャフトと磁極部材の間に中間スリーブが配置された回転電気機械用ロータ、およびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁極部材とコアの中心を、シャフトの回転軸に十分な精度で合わせることができ、かつ、機械加工時間を短縮し、さらに、より小さな力でシャフトを磁極部材に嵌合できるロータを提供する。
【解決手段】 ロータ１２は、中心シャフト１４と、シャフト１４と同軸上に配置される環状のコア３６と、コア３６およびコイル３４の軸方向の両側に設けられる２つの磁極部材２０、２２とを備え、シャフト１４は、ロータ１２の少なくとも１つの部品５８、３６上の固定用の孔５９に、軸方向に力を加えることによって嵌合される、少なくとも１つの駆動部５７を備えている。これによって、ロータ１２の２つの磁極部材２０、２２のうち少なくとも１つがシャフト１４に固定される。半径方向に各磁極部材２０、２２と中心シャフトとの間に、中間スリーブ５８が配置され、磁極部材２０、２２が取り付けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車用の、オルタネータ、またはオルタネータスタータ等の回転電気機械用のロータに関する。

本発明は、具体的には、
中心シャフトと、
中心シャフトと同軸上に配置されている環状のコアと、
コアの周囲に半径方向に設けられているコイルと、
コアおよびコイルの軸方向の両側に、２つの磁極部材とを備えるロータであって、
中心シャフトは、半径方向の断面の外縁部が平らでない、少なくとも１つの駆動部を備え、駆動部は、ロータの少なくとも１つの構成部品の固定用の孔に、軸方向に力を加えることによって嵌合され、これによって、少なくともロータの２つの磁極部材が回転可能にシャフトに固定されていることを特徴とする、例えば自動車用のオルタネータ、またはオルタネータスタータ等の回転電気機械用のロータに関する。

この種類のロータとして知られているものに、コアが、軸方向に２つの独立した部分に分割され、各コア部が、磁極部材の１つと一体に形成されているロータがある。

ロータを組み立てる場合、まず、コイルの両側に２つのコア部を配置し、互いに押圧する。このようにして、コアの対向する２つの内側の半径方向の面を互いに押圧し、コアを介して最適な磁束路が得られるよう、２つの面をしっかり当接させる。

なお、片方のコア部を、他方のコア部と角度をつけて配置するには、押圧時に、２つの磁極部材の間に、一時的に指を挟みこむことよって行う。

さらに、２つのコア部は、押圧時に、コイルが半径方向に変形してコアの周囲に固定され、コアと回転方向に一体化するよう、円錐形をしている。

次に、力を加えて、中心シャフトを、磁極部材の孔に嵌合する。孔に嵌合される中心シャフトの駆動部は、磁極部材とシャフトとを回転可能に固定するために、たとえば、丸溝状またはセレーション状に刻み付けした凹凸面を有している。

ロータの他の公知の形態によると、コアは、２つの磁極部材とは別体の、１つの部分から構成されている。まず、コアの周りにコイルを巻き付ける。次に、コアの両端に、磁極部材を軸方向に配置する。さらに、磁極部材の内側の半径方向の面をコアに押圧することによって、コアと各磁極部材との間に最適な磁束路が形成されるよう、磁極部材に、軸方向の力を加える。

磁極部材を応力に晒している間に、力を加えることによって、中心シャフトの駆動部を、磁極部材と中心の管に嵌合する。

フランス国特許公開第２７７４５２４号公報 フランス国特許公開第２７４５４４５号公報（米国特許第６００２２１９号公報） 米国特許公開第２００２−０１７５５８９号公報 欧州特許第０４５４０３９号公報 フランス国特許公開第２７８４２４８号公報 フランス国特許公開第２７３７０６３号公報 フランス国特許公開第２７１０２００号公報 国際公開第ＷＯ２００４／１０６７４８号公報

しかしながら、上述の２つの公知の実施の形態によると、中心シャフトの駆動部は、セレーションが存在するため、磁極部材の中心およびコアの中心、あるいはそのいずれかを、十分な精度でシャフトの回転軸に合わせることができない。実際に、各磁極部材の中心に設けられた孔は、半径方向に塑性的に変形し、その変形は一様ではない。これは、セレーションが、磁極部材とコアの中心に設けられた孔を一様に貫通しないためである。

このように、中心が合わない配置を補正するために、ロータの外縁部とシャフトの回転軸とが同心に配置されるよう、磁極部材を取り付けた後、磁極部材の外周面に機械加工を施す必要がある。

この機械加工においては、高熱の削りくずが巻線に付着し、巻線を破損させる恐れがある。

さらに、潤滑剤を使用すると、コイルを傷める恐れがあるため、機械加工では潤滑剤を使用することができない。したがって、この機械加工には、長い時間と、高いコストがかかることとなる。

さらに、磁極部材を、軸方向に互いに押圧するのに力が必要なため、各磁極部材の軸方向の位置を、互いに正確に合わせることができない。

それに加え、一般的に、中心シャフトの駆動部のセレーションは、軸方向に沿って、正確な直線状に配置されておらず、わずかに、シャフトの周囲を取り巻く螺旋状になっているという欠陥がある。したがって、中心シャフトの駆動部を磁極部材に嵌め込み、互いに押圧する際、セレーションが螺旋状をしているため、各磁極部材の孔とシャフトの間に捻り方向の力が生じ、軸方向の力を解除したときに、２つの磁極部材が、互いに対して相対的に回転する原因となる。

このように、磁極部材が相対的に移動してしまうため、磁極部材の位置、特にその歯の部分が、円周方向にずれてしまう。

さらに、中心シャフトを嵌合する前に、磁極部材を互いに押圧すると、その素材が、内側の孔に入り込んでしまうことがある。その結果、磁極部材に設けられた孔の内径が小さくなる。したがって、中心シャフトを磁極部材に嵌合するのに、より大きな力が必要になる。中心シャフトの後端は、スリップリングを取り付けるために、直径が小さくなっているので、中心シャフトが曲がりやすくなる。

上記の問題を解決するために、本発明では、各磁極部材と中心シャフトとの間に、半径方向に、少なくとも１つの中間スリーブを配置し、この中間スリーブ上に磁極部材を取り付け、中心シャフトの駆動部を、中間スリーブまたはコアに設けた固定用の孔に、軸方向に嵌合することを特徴とする、上記の種類のロータを提案するものである

本発明によると、ロータの励磁コイルを取り付ける前に、磁極部材の外周面、すなわち、ロータのツメの外周面に機械加工を施すことができるため、削りくずが飛び散って、励磁コイルが破損してしまう危険性を回避することができる。また、機械加工に潤滑剤を使用できるため、加工用機械の寿命を長くする効果がある。

また、その後ロータを機械加工しなくても、回転電気機械に配置する固定子本体の内周と、当該回転電気機械のロータの外周の間に、隙間を設けることができる。

本発明のある態様によると、特許文献１に記載される通り、磁極部材の外周面に発生する渦電流を断絶するために、機械加工を施すことによって、事前にロータの外周に螺旋状の溝を設けることも可能である。

さらに、スリーブの外周面であれば容易に機械加工ができるため、スリーブの中心を、中心シャフトの軸とより良く一致させることができる。また、中心合わせのためのスリーブに取り付ける前に、磁極部材にも機械加工を施すことができる。

さらに、さまざまな大きさの磁極部材を取り付けるために、１つまたは複数の中間スリーブの外径を標準化することができる。

本発明のある態様によると、中心を合わせるための中間スリーブは、中心シャフトと別体であることを特徴とする。

したがって、本発明によると、従来の技術と同じ中心シャフトを使用することができる上、中間スリーブに中心シャフトを装着するのに必要な力を低減することができため、シャフトの後端部の形状も維持することができる。

他の形態によると、各磁極部材にはコア部が設けられ、このコア部が、中心を合わせるためのスリーブに嵌合する。ここで、コア部と嵌合するスリーブは、中心シャフトから突出し、表面が平らである。各スリーブは、中心シャフトの平らでない駆動部の延長線上に設けられ、駆動部は、スリーブ部とは軸方向にずれた位置に設けられる。

この場合、中心シャフトの２つのスリーブのうち、第１のスリーブの外径は、中心シャフトの第２のスリーブの外径よりも大きくなっている。なお、それと嵌合する、コアの第１の部分とコアの第２の部分の内径も同様である。

このように、直径に段差をつけることによって、中心シャフトの平らでない部分を、対象のコア部に力を加えて嵌合することができ、これにより、中心シャフトの最も外径が小さいスリーブ部と、それに対応する平らでない駆動部とが、コア部の内径が最も大きい部分を通過する。

磁極部材の外側の直径を、事前に機械加工できるよう、中心シャフトの平らでない部分の軸方向の長さは、短くなっている。

ロータの他の特徴として、次のことが挙げられる。これらは、それぞれ独立して、または組み合わせて適用することができる。

対応する磁極部材が、中心シャフトと同軸上に配置されるよう、中間スリーブは、中心シャフトと同軸上に配置される円筒状の表面を有し、円筒状の表面は、各磁極部材に対応し、その対応する各磁極部材に設けられた補完的な円筒状の中心孔に嵌合されている。

中間スリーブは、コアとシャフトとの間に配置されている。

コアは、少なくとも部分的に、磁極部材の１つと一体に形成されている。

コアは、少なくとも２つの軸方向に独立した部分から構成され、コアの各部分は、隣接する磁極部材と一体に形成されている。

コアと磁極部材とは、独立した部品である。

ロータは、スリーブを１つ備えている。

ロータは、スリーブを複数備えている。

シャフトは、直接コアに嵌合されている。

ロータは、少なくとも２つのスリーブを備え、各スリーブは、１つの磁極部材と対応づけられ、コアの軸方向の両側に配置されている。

スリーブは、コアと一体に形成され、１つのハブを形成している。

ロータは、中心シャフトに沿って、磁極部材の互いの軸方向の位置を合わせるための手段を備えている。

各磁極部材は、コアの外側の半径方向の面と軸方向に当接する、内側の半径方向の面を備えている。

各コア部は、互いに軸方向に当接する、内側の半径方向の面を備えている。

ロータは、中心シャフトの軸を中心に回転するよう、磁極部材を中間スリーブに接続する手段を備えている。

磁極部材と中間スリーブとは、溶接により互いに固定されている。

磁極部材と中間スリーブとは、圧接により互いに固定されている。

磁極部材またはスリーブは、他の部分と圧接するための円弧状の面取り部を備えている。

スリーブは、強磁性の素材で製造されている。

また本発明は、下記のステップから構成される、上記のロータを製造する方法をも提案するものである。
コアを取り付けるステップと、
コイルを取り付けるステップと、
各磁極部材を取り付けるステップと、
各磁極部材の中心が、中心シャフトの中心と合うように調整するステップと、
磁極部材の軸方向の互いの位置を調整するステップからなっている。

この方法は、中間スリーブに対応する１つまたは複数の磁極部材を取り付ける前に、中間スリーブを取り付けるステップを含むことを特徴としている。

ある態様では、中間スリーブは、磁極部材とは別体として構成され、取付けのステップでは、軸方向に力を加えて駆動部を、中間スリーブの孔に嵌合する。

本発明の別の態様による方法は、
中心を調整するステップは、各磁極部材と嵌合可能な、１つまたは複数の円筒状の表面を形成するために、スリーブを機械加工する第１の作業を含み、
スリーブを機械加工する作業は、スリーブを取り付けるステップの後に実施され、
各磁極部材を取り付けるステップは、スリーブの対応する円筒状の表面を、各磁極部材の孔に嵌合する作業からなり、
各磁極部材の中心を調整するステップは、各磁極部材の孔を機械加工する、第２の作業を含み、
各磁極部材の中心を調整するステップは、各磁極部材の外側の円筒状表面を機械加工する、第３の作業を含み、
各磁極部材の軸方向の位置を調整するステップは、磁極部材の内側の半径方向の面を機械加工する、第１の作業を含み、
軸方向の位置を調整するステップは、各磁極部材を取り付けるステップの前に、コアの外側の半径方向の面を機械加工する、第２の作業を含み、
コアの外側の半径方向の面を機械加工する第２の作業は、コアを取り付けるステップの後に実施し、
コアを取り付けるステップは、磁極部材を取り付けるステップと同時に実施され、
中間スリーブを取り付けるステップは、コアを取り付けるステップと同時に実施され、シャフトの駆動部をコアの孔に、軸方向に嵌合することからなり、
シャフトとの回転および平行移動に関して、各磁極部材を対応する中間スリーブと一体化する最後のステップを含んでいる。

本発明に係るその他の特徴および効果を、図面を参照して以下に説明する。

以下の説明では、同等の部分、類似の部分、または同一の部分に対しては、同じ符号を使用する。

また、以下の説明では、軸方向および半径方向は、それぞれ、図１の矢印「Ａ」および「Ｒ」で示す。

さらに、コアの中心に向かう半径方向の面を「内側の面」と呼び、その逆の方向に向いている面を「外側の面」と呼ぶものとする。

したがって、内側および外側の半径方向の面とは、コアの軸方向の端面を指す。

同様に、シャフトの回転軸に向かう軸方向の面を「内側の面」と呼び、その逆の方向を向いている面を「外側の面」と呼ぶものとする。

図１は、従来の回転電気機械を示す図である。この場合、オルタネータモードで機能する熱機関を備える自動車用の多相型内部換気装置を備えるオルタネータである。当然のことながら、オルタネータは、反転可能であってもよく、特に、特許文献２に開示されているような自動車の熱機関を始動するための、電気モータモードで動作するオルタネータスタータであってもよい。

この機械が、オルタネータモードで動作すると、他のオルタネータと同様に、機械的エネルギーが電気的エネルギーに変換される。他方、この機械が、電気モータモード、特に自動車の熱機関を始動するためのスタータモードで動作すると、電気的エネルギーが機械的エネルギーに変換される。

この機械は、基本的に、カバー１０と、その内部に配置され、回転できるよう中心シャフト１４（ロータシャフトという）と一体化されたロータ１２と、ロータ１２の周囲に配置された固定子１６から構成されている。固定子１６は、金属板を重ね合わせた本体から構成されている。この本体には、たとえば、半分閉じられた形状の窪みが設けられ、この窪みに固定子コイル１８が取り付けられている。この固定子コイル１８により、固定子１６の軸方向の各面に、コイル端部が形成されている。

固定子コイル１８は、たとえば、スター結線またはデルタ結線により接続された、三相の巻線から構成され、その出力は、ブリッジ整流器（図示せず）に接続されている。ブリッジ整流器は、ＭＯＳＦＥＴ型のダイオードやトランジスタ等の整流素子から構成されている。特に、機械が反転可能である場合、たとえば、特許文献２に説明されているようなオルタネータスタータから構成されている。

巻線は、絶縁膜で覆った、電気伝導性を有する連続的なワイヤから構成され、固定子１６の本体上の対応する窪みに取り付けられている。

図示していない変形例では、巻線は、固定子１６の本体の窪みをよりよく埋めるよう、たとえば溶接等によって互いに接続された、ピン等の棒状の伝導体から構成されている。

図示していない別の変形例によると、リップルと磁気ノイズを低減するために、固定子コイル１８は、複合型固定子巻線装置を構成する、２組の三相巻線から構成されている。ここで巻線は、たとえば、特許文献３、特許文献４、特許文献５に示されているように、電気的に３０°ずらしてある。この場合、ブリッジ整流器は２つ設けられ、三相巻線のスター結線、およびデルタ結線、あるいはそのいずれかのすべての組み合わせが可能である。

また、ある変形例によると、固定子の巻線は、五相である。

一般的に、オルタネータは多相型であり、ブリッジ整流器は、特に、自動車のバッテリー（図示せず）を充電し、自動車の車載システムの負荷を電気消費素子に供給するために、固定子１６の巻線によって生成される交流を直流に整流する。

図示の例では、ロータ１２は、たとえば、特許文献３および特許文献４に記載されるような、２つの磁極部材２０、２２から構成されている、ツメを備えたロータとして製造される。ここで、磁極部材２０、２２は、軸方向に並置され、ツメ２６の外周には、それぞれ、横方向の環状のフランジ２４が設けられている。

各ツメ２６は、フランジ２４の平面の、横方向に配置された移行部２８を備えている。移行部２８は、その外縁まで、全体的に軸方向に配置される歯３０によって広がっている。

歯３０の外側の面３２と、固定子１６の本体の内周面との間には、環状の隙間が存在する。

歯３０は、全体的に、台形または三角形をしており、その軸は、向き合う磁極部材２０、２２のフランジ２４の方向を向いている。磁極部材２０、２２の歯３０が互い違いに配置されるよう、磁極部材２０、２２の一方の歯３０は、他方の磁極部材２０、２２の、隣接する２つの歯３０の間の空間に配置されている。

励磁コイル３４は、磁極部材２０、２２それぞれのフランジ２４の間に、軸方向に配置されている。また、励磁コイル３４は、ロータ１２における円筒形の環状コア３６の部分に保持されている。環状のコア３６は、中心に孔３７を有し、シャフト１４と同軸上に配置されている。コア３６は、軸方向に独立した２つの部分から構成され、各コア３６は、図１に示すように、それぞれ対応する磁極部材２０、２２と一体に形成されている。

図示されていない変形例によると、中心のコア３６は、コア３６の軸方向の両側に配置されている磁極部材２０、２２とは別体の、１つの部材から構成されている。

以下の説明では、「コイル」は、別途明記してある場合を除き、固定子コイル１８ではなく、励磁コイル３４を指す。

すなわち、コイル３４は、磁極部材２０、２２のツメ２６と中心コア３６の間に、半径方向に形成される空間に配置されている。

磁極部材２０、２２およびコア３６は、強磁性の材料から製造され、その同軸上を、同じく強磁性の材料から製造されるロータの中心シャフト１４が貫通していることが好ましい。このために、各磁極部材２０、２２は、フランジ２４を軸方向に貫通する中心孔３８を有し、その延長線上には、該当する側のコア３６の孔３７が設けられている。

図１において、励磁コイル３４のワイヤは、電気的な絶縁体（図示せず）からなる支持部の周りに巻きつけられている。なお、この絶縁体は、コア３６の外周に、力を加えることにより取り付けられる。

この支持部の断面は、コイル３４を磁極部材２０、２２のフランジ２４から絶縁するために、ほぼＵ字形をしている。

図示しない、コア３６が単一の部材からなる変形例によると、コイル３４のワイヤは、コア３６に固定された絶縁体上に巻きつけられ、磁極部材２０、２２のフランジ２４および歯３０に接触しないように調整されている。

励磁コイル３４が活性化されると、すなわち、電気が供給されると、強磁性の材料からなる磁極部材２０、２２およびコア３６は帯磁し、磁極部材２０、２２の歯３０を備えるツメ２６に磁極が形成され、ロータ１２は誘導ロータとして機能する。

誘導ロータ１２は、シャフト１４が回転すると誘導される誘導交流電流を、固定子１６に生成する。

ロータ１２のシャフト１４の前端には、プーリ４０が設けられている。プーリ４０は、オルタネータと自動車の熱機関の間に設けられた少なくとも１つのベルト（図示せず）によって運動を伝達する装置に帰属している。また、シャフト１４の後端には、ロータ１２の励磁コイル３４の端に、ワイヤ（図示せず）で接続された、スリップリング４２が保持されている。

一般的に、４４で示されたブラシ保持部に設けられたブラシは、スリップリング４２上を摺動して、コイル３４に電流を供給するよう配置されている。ブラシ保持部４４は、電圧調整器（図示せず）に接続されている。

カバー１０は、ここでは前側の軸受４６と後ろ側の軸受４８の２つの部分から構成されている。前側の軸受４６は、プーリ４０に隣接して配置されている。後ろ側の軸受４８には、ブラシ保持部４４と、通常、ブリッジ整流器および電圧調整器が設けられている。軸受４６、４８は、空洞状で、ロータ１２のシャフト１４を回転可能なように取り付けられるよう、それぞれの中心に、玉軸受５０、５２を備えている。

オルタネータは、冷却装置も備えている。

たとえば、図１に示すように、空気を循環させてオルタネータを冷却できるよう、軸受４６、４８には、孔が開けられている。このために、ロータ１２の、軸方向の少なくとも片方の端部に、空気を循環させるためのファンが取り付けられている。図示の例では、第１のファン５４がロータ１２の前面に配置され、より強力な第２のファン５６が、ロータ１２の背面に配置されている。各ファン５４、５６には、複数の羽根５８、６０が、フランジ２４の半径方向の外側の面に固定されている。

図示されていない変形例によると、オルタネータは、熱を移動する液体によっても冷却可能である。この場合、カバー１０には、熱を移動する液体を流すために、適切な循環路が設けられる。

なお、ここで説明する実施の形態では、ロータ１２の各磁極部材２０、２２には、それぞれ歯３０が８つ設けられており、したがって、８対の磁極が形成されている。したがって、特許文献６に記載されている通り、三相の巻線を１セット、または三相の巻線を２セット有する固定子１６の本体には、窪みが４８個設けられている。また、特許文献３および特許文献４に開示された解決策では、窪みが９６個設けられている。当然のことながら、ロータ１２には、用途に応じて、異なる数の磁極対を設けることができる。たとえば、他の変形例として、ロータの各磁極部材には、６対の磁極が形成される６つの歯を設け、固定子には、３６または７２の窪みを設けることができる。

図示しない変形例においては、公知のように、たとえば、特許文献５に開示される通り、ロータ１２の固定子１６の周囲の、２つの隣接する歯３０の間に特定の数の永久磁石を設けることによって、機械の性能、特に、能力と効率を改善することができる。なお、永久磁石は、ロータ上の磁極の数以下の個数だけ設け、ロータの軸に対して対称となるよう配置されている。たとえば、磁極が８対ある場合には、４、６、または８対の永久磁石を設ける。

シャフト１４は、公知の通り、半径方向に、平らでない駆動部５７を備えている。駆動部５７は、図１に示す通り、軸方向にセレーションを有した、凹凸のある部分で、磁極部材２０、２２とコア３６とを固定し、駆動するために設けられている。したがって、磁極部材２０、２２およびコア３６は、力を加えて、より硬いシャフト１４に嵌合する。このように、力を加えて、シャフト１４を、磁極部材２０、２２とコア３６に回転可能に固定すると、磁極部材２０、２２の中心の孔と、コア３６には、シャフト１４のセレーションによって、溝が形成される。

上述した通り、ロータ１２を上記のような設計にすると、ロータ１２を製造する際に問題が生じる。

したがって、本発明は、図２〜図６に示すロータ１２を提案するものである。ロータ１２は、半径方向に各磁極部材２０、２２と中心シャフト１４の間に配置された、少なくとも１つの中間スリーブ５８を備え、この中間スリーブ５８の上に、磁極部材２０、２２が取り付けられている。

図２〜図５では、駆動部５７は、シャフト１４とは別体の中間スリーブ５８に設けられた固定孔５９に、力を加えることによって嵌合される。

図６に示す実施の形態によると、シャフトは、コアに設けられた固定用の孔に、軸方向に力を加えることによって嵌合され、中間スリーブは、シャフトから突出した形で形成され、固定用の孔に対して、軸方向にずれた位置に配置されている。

図２〜図５において、中間スリーブ５８は、中心シャフト１４の平らでない駆動部５７と、少なくとも１つの磁極部材２０、２２の固定用の孔３８との間に、半径方向に配置されている。中間スリーブは、後述する通り、シャフト１４と同軸上に配置された、円筒状の表面６０を有している。中間スリーブ５８は、対応する磁極部材２０、２２の中心に設けられた円筒状の孔３８、１３８に嵌合し、磁極部材２０、２２を、シャフト１４と同軸上に配置る役割を果たす。

ここで、図１に示すように、駆動部５７には、凹凸が設けられていて、平らでない。凹凸は、図１のように、ギザギザの凹凸条からなっている。

図２に示す本発明の第１の実施の形態においては、ロータ１２は、図１に示すロータ１２と類似している。すなわち、ロータ１２は、中心シャフト１４と、コア３６の軸方向の両側に設けられた２つの磁極部材２０、２２と、コア３６の周りに半径方向に配置された励磁コイル３４とから構成されている。

しかしながら、このロータ１２は、中間スリーブ５８を備えている。中間スリーブ５８の中心には、固定用の孔５９が設けられている。なお、スリーブ５８の固定用の孔５９には、シャフト１４の駆動部５７が、力を加えて嵌合されている。

駆動部５７は、刻み付けしたセレーション状の凹凸部を有している。

スリーブ５８は、ここでは、軸方向に配置された、スリーブ５８の円筒状の外周表面となる円筒状の表面６０を有している。本発明によると、円筒状の表面６０は、後述する通り、シャフト１４の回転軸と同軸上に配置され、磁極部材２０、２２に嵌合するよう設計されている。

本発明のこの実施例によると、スリーブ５８は、コア３６にも嵌合し、半径方向にシャフト１４とコア３６の間に配置されている。ここで、コア３６は、２つの部分、すなわち、２つの片方の部材から構成され、各部分は、それぞれ、磁極部材２０、２２と一体に形成されている。

このために、円筒状の表面６０の半径方向の断面は、磁極部材２０、２２の中心の孔３８の半径方向の断面に嵌る形状をしている。具体的には、表面６０の半径方向の断面は円形をしており、軸方向に配置された、中心の孔３８を形成する磁極部材２０、２２の内周面に密接に当接している。したがって、中心の孔３８は、シャフト１４と同軸上に位置している。

スリーブ５８の円筒状の表面６０は、磁極部材２０、２２の中心に設けられたそれぞれの孔３８と、したがって、ここでは、２つの片方の部材から構成され、磁極部材２０、２２と一体に形成されたコア３６の中央の孔に嵌合している。これにより、スリーブ５８は、シャフト１４の駆動部５７と、半径方向に磁極部材２０、２２の間に配置されている。ここで、スリーブ５８は、半径方向に駆動部５７とコア３６との間にも配置されている。

より厳密には、図２および図３では、図１と同様に、駆動部５７は２つ設けられ、それぞれ、軸方向の長さが異なっている。すなわち、前側の駆動部は、後ろ側の駆動部よりも長くなっている。

前側の駆動部５７の軸方向の前端は、前側の磁極部材２０とスリーブ５８の前端から、軸方向にはみ出している。この前側の駆動部５７の後端部は、後ろ側に向かって、片側のコア３６の内側の半径方向の面６２の位置辺りまで延びている。この片側のコア３６は、前側の磁極部材２０から突き出ており、その内側の半径方向の面６２は、この片側のコア３６と、前側の磁極部材２０の軸方向の後端面を構成している。

図１と同様に、後ろ側の駆動部５７の後端部は、シャフト１４上に設けられた環１１４の肩の辺りまで延びている。なお、この環１１４は、スリップリング４２に隣接している。すなわち、シャフト１４の後端部に隣接して設けられている。

当然のことながら、変形例として、後ろ側の駆動部５７を省略してもよい。これはすべて、伝達されるトルクによる。

スリーブ５８の後端部は、環１１４の肩の部分に当接している。より厳密には、環１１４の前面に当接している。スリーブ５８の前端部は、図１の環状の補強部１５０に当接するよう設計されている。補強部１５０は、スリーブ５８の前端部と、軸受５０の間に軸方向に設けられている。

したがって、スリーブ５８は、環１１４の肩と、補強部１５０との間に、軸方向に締め付けるようにして取り付けられ、磁極部材２０、２２の応力を軽減するよう設計されている。

この例示的な実施の形態において、シャフト１４の前端部は、以下に説明する方法で、スリーブ５８に嵌合される。環１１４は、シャフトが、スリーブ５８に対して相対的に、軸方向にずれてしまうことを制限するものであり、ここでは、その外径は、図２および図３に示す、管状のスリーブ５８の外径よりも小さくしてある。

スリーブ５８の軸方向の長さは、少なくとも、コア３６の軸方向の長さと、各磁極部材２０、２２の固定用の孔３８の軸方向の長さを足した長さに等しい。ここで、スリーブ５８の軸方向の各端部は、対応する磁極部材２０、２２のフランジ２４の外側の半径方向の面と同じ、半径方向の平面上に配置されている。

なお、補強部１５０は、ある変形例によると、前側の磁極部材２０のフランジ２４の内側の周辺に当接させることが可能である。

ここで、スリーブ５８は、単一の部材から構成されている。しかしながら、ロータ１２に複数のスリーブ５８を設け、シャフト１４の片方の端から、他の端まで、並べて配置することも可能である。

スリーブ５８は、強磁性の材料、好ましくは磁極部材２０、２２およびコア３６と同じ材料で製造するのが有利である。

ロータ１２は、磁極部材２０、２２を互いに、シャフト１４に沿って軸方向に位置合わせするための手段を備えている。

第１の実施の形態によると、磁極部材２０、２２は、対向する片側のコア３６それぞれの半径方向の内側の面６２、６４により、軸方向の位置が合わされる。内側の面６２、６４は、磁極部材２０の軸方向の後端と、磁極部材２２の軸方向の前端の境界面を、それぞれ構成する。磁極部材２０、２２をシャフト１４に取り付けると、対向する片側のコア３６の半径方向の内側の面６２、６４は、互いに当接するため、磁極部材２０、２２の軸方向の位置を合わせることができる。

なお、各磁極部材２０、２２のそれぞれ軸方向の後端面および軸方向の前端面は、面取り加工が施されており、スリーブ５８を取り付けやすくなっている。この面取り部は、連続的であると有利である。

ある変形例によると、磁極部材２０、２２には、取り付け用の面取りが施されていない。

さらに、ロータ１２は、磁極部材２０、２２を、回転可能に中間スリーブ５８に接続する手段を備えている。なお、ここでは、中間スリーブ５８は、シャフト１４の駆動部５７に回転可能に接続されている。

ここで（図２〜図４）、各磁極部材２０、２２のそれぞれ軸方向の後端および軸方向の前端には、接続用の面取り部６６が設けられている。

したがって、図２および図３に示すように、各磁極部材２０、２２には、面取り部が２箇所設けられている。すなわち、接続用の面取り部６６と、連続的な取り付け用面取り部である。

したがって、各磁極部材２０、２２の中心に設けられた孔３８の外側にある、円形の縁を構成する、少なくとも１つの円弧部に、接続用の面取り部６６が設けられている。

図４に示すように、接続用面取り部６６は、スリーブ５８の変形した材料を圧接することにより、スリーブ５８と嵌合する。このために、スリーブ５８は、特に圧接加工に適した軟鉄等の延性のある強磁性の材料で製造することが有利である。スリーブ５８の硬度は、強磁性の材料で作られた中心シャフト１４よりも低くなければならない。

さらに、各面取り部６６は、２つの半径方向の端面６８で区切られた、ほぼ半円状の２つの環状の部分から構成されている。これにより、磁極部材２０、２２がシャフト１４を中心に回転するように、磁極部材２０、２２がスリーブ５８に固定される。したがって、各磁極部材２０、２２が回転するように、磁極部材２０、２２をスリーブ５８に固定するには、各面取り部６６は、各磁極部材２０、２２の中心の孔３８の円周全体にわたって設けるのではなく、中心の孔３８の円周を構成する円弧上に限定して、配置することが重要である。

各環状の面取り部６６は、スリーブ５８の材料により埋められる。これは、圧接加工によって、面取り部６６に形成された空洞部に、材料が入り込むことにより実現される。

ある変形例では、面取り部６６は、２つを越える部分、たとえば、３つまたは４つの部分から構成されている。

圧接加工を行うことにより、軸方向の固定が可能となる。言い換えると、磁極部材２０、２２を、スリーブ５８に固定することが可能となる。

図示されていない本発明の変形例によると、接続用の面取り部は、スリーブ５８の材料が流れ込む窪みで代用、もしくは補完される。したがって、面取り部６６の円周上の長さは、用途によって異なる。特に、各面取り部の間に窪みがあるかどうかによって異なる。

図示されていない本発明のある変形例によると、スリーブ５８の表面６０の、各軸方向の端部の外側の縁に、少なくとも２つの部分または窪みが設けられるよう、構造が反転される。この場合、各磁極部材２０、２２は、面取り部６６または窪みの部分で圧接される。

図２〜図４において、ロータ１２の厚さ、すなわち、前側の磁極部材２０の前面から、後ろ側の磁極部材２２の背面の距離は、スリーブ５８によって正確に調整することができる。

図５に示す本発明の他の変形例によると、各磁極部材２０、２２は、中間スリーブ５８に溶接により固定されている。したがって、溶接部６９は、連続していることが好ましいが、磁極部材２０、２２の中心に設けられた孔３８の外側の縁の周囲と、対応するスリーブ５８との間に設けられている。なお、溶接は、たとえば、ＴＩＧ溶接またはレーザ溶接などが可能である。

図２および図３における実施の形態と比べると、コア３６は、この場合、スリーブ５８と一体化されており、その中心部を形成している。

具体的には、この実施例では、図２および図３のスリーブ５８とコア３６の代替として、ハブ１５８が設けられている。このハブ１５８は、前側の中間スリーブ５８と、後ろ側の中間スリーブ５８に対し、半径方向に突出した中心のコア３６から構成されている。

前側のスリーブ５８は、前側の磁極部材２０の取り付け専用に設けられ、後ろ側のスリーブ５８は、後ろ側の磁極部材２０の取り付け専用に設けられている。

中間スリーブ５８は、コア３６の軸方向の両側に、配置されている。

したがって、磁極部材２０、２２は簡素化され、ここでは、１３８という参照符号が付された各磁極部材の中心の孔は、各磁極部材のフランジ２４にのみ影響するため、図２および図３の中心の孔３８よりも、軸方向の長さが短くなっている。

さらに、この実施の形態では、表面６０の外径は、図２および図３よりも大きくなっているため、ロータの外径が同じ場合、磁極部材２０、２２のフランジ２４の高さを小さくすることができる。

なお、この実施の形態は、ロータの厚さをより正確に調整できる点に価値がある。

また、２つの磁極部材の距離を正確に決定することができ、磁極部材２０、２２が、コア３６の半径方向の端面７０、７２と当接しているため、励磁コイル３４の磨耗を防止することができる。

さらに、コア３６の外周は、たとえば、円筒形、矩形、または多角形等、どのような形にもすることができる。

当然のことながら、図２〜図４では、磁極部材２０、２２は、溶接によりスリーブ５８に固定される。図５は、同様に、磁極部材２０、２２は、圧接加工によりスリーブ５８に固定することができる。

さらに、本発明は、上記のロータ１２を製造する方法にも関するものである。

以下、説明を明確化するために、説明するステップと、ステップを構成する作業に符号が振られている。しかしながら、これらのステップや作業は、別途明記されている場合は除き、どのような順序で実施しても構わない。

本発明によると、図２および図３のロータを製造するに際し、各磁極部材２０、２２を取り付ける前に、中間スリーブ５８を取り付ける、第１のステップＥ１を備えている。

スリーブ５８を取り付けるステップＥ１では、力を加えて、シャフト１４の１つまたは複数の駆動部５７を、環１１４が当接するところまで、スリーブ５８の固定用の孔５９に嵌合する。

ここで、１つまたは複数の駆動部５７上に設けられた凹凸部、ここではセレーションによって、中間スリーブ５８に溝が形成されるよう、シャフト１４は孔５９の前側から嵌合する。

なお、図１の場合に比べ、嵌合に必要な力が少なくてすむため、スリップリング４２を取り付けるために断面が細くなっている、シャフト１４の後端部の形状を維持することができる。ある例示的な実施の形態によると、これらのリング４２は、シャフト１４の、直径が細くなった後端に嵌合される、集電装置に帰属する。このような集電装置は、たとえば、特許文献７で説明されており、参照可能である。

本発明の製造方法には、さらに、各磁極部材２０、２２と、シャフト１４の回転軸の中心を合わせる第２のステップＥ２が含まれる。

ステップＥ２の第１の作業Ｅ２１は、スリーブ５８を取り付ける第１のステップＥ１の後に実施される。

第１の作業Ｅ２１において、各磁極部材２０、２２を取り付ける前に、スリーブ５８の表面６０が形成される。表面６０は、円筒状の表面６０の中心が、シャフト１４の回転軸と一致するよう、スリーブ５８の外側の周囲の面を機械加工することによって得られる。

スリーブ５８の固定孔５９に、一様でない塑性変形が、シャフト１４の、ここでは、刻み付けした凹凸を有する、１つまたは複数の駆動部５７の周りで生じたことにより、スリーブ５８の表面６０の中心が、シャフト１４の回転軸と一致しなかった場合に、この作業Ｅ２１により、修正することができる。

シャフト１４とスリーブ５８の組み立てにより、さまざまな直径の磁極部材２０、２２を取り付けられるよう、スリーブ５８の直径を標準化できる点にも価値がある。また、図２および図３のスリーブ５８は、管から製造しているため、スリーブ５８の長さも、用途に応じて簡単に調整できる。

中心を調整する第２のステップＥ２には、さらに、各磁極部材２０、２２の中心に設けられた孔３８を機械加工する第２の作業Ｅ２２と、回転電気機械を構成するロータ１２と固定子１６の間に、正確に隙間を設けるために、各磁極部材２０、２２の外側の筒状の表面、すなわち、歯４０の外側の表面を機械加工する第３の作業Ｅ２３が含まれる。

上記の２つの作業Ｅ２２およびＥ２３により、各磁極部材２０、２２をシャフト１４に取り付ける前に、各磁極部材２０、２２の外側の表面３２の中心を、中心に設けられた孔３８に合わせるよう調整することができる。したがって、機械加工Ｅ２２、Ｅ２３は、コイル３４を破損させる危険性を伴わずに実施することができる。さらに、機械加工に潤滑剤を使用することができるため、機械加工がより短時間で済み、コストも低く抑えることができる。

次に、第３のステップＥ３では、各磁極部材２０、２２の互いの軸方向の位置を合わせる。この第３のステップＥ３は、ここでは、対応するコアの片側３６の、半径方向の内側の表面を機械加工する作業Ｅ３１のみからなっている。

この作業Ｅ３１を行うことで、磁極部材２０、２２の互いの軸方向の位置を合わせることが可能となる。

第４のステップＥ４で、コイル３４をコア３６に取り付け、第５のステップＥ５で、磁極部材２０、２２を取り付ける。

第５のステップＥ５では、コアの各片側３６の半径方向の内側の表面６２、６４が当接するよう、スリーブ５８の表面６０を、磁極部材２０、２２の中心の孔３８に嵌合する。半径方向の内側の表面６２、６４を介して、磁極部材２０、２２の間に確実に磁束路が形成されるよう、磁極部材２０、２２が互いに押圧される。

この第５のステップＥ５は、最初の４つのステップ、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を実施した後に実施する。

最後に、各磁極部材２０、２２を取り付けるステップＥ５の後に、最終的な、接続の第６のステップＥ６を実施する。このステップＥ６において、シャフト１４の軸を中心に回転するよう、磁極部材２０、２２とスリーブ５８とを互いに固定する。言い換えれば、たとえば、溶接または圧接する。

図３において点線で示される、第１の実施の形態のロータ１２の第１の変形例によると、コア３６は、磁極部材２０、２２とは独立した、単一の部分から構成されている。

スリーブ５８は、半径方向に一方ではシャフト１４と各磁極部材２０、２２との間に、他方ではシャフト１４とコア３６との間に配置されている。

コア３６は、外側に、その軸方向の端を定義する２つの面を半径方向に有し、コア３６のそれぞれの外側の面は、各磁極部材２０、２２のフランジ２４の内側の面にそれぞれ押圧される。

この変形例では、半径方向に設けられた各フランジ２４の内側の面が、コア３６の半径方向の、対向する外側の面に、軸方向に当接することにより、各磁極部材２０、２２の軸方向の位置を一致させる。

これにしたがって、製造方法も変更される。

したがって、コイル３４をコア３６に簡単に嵌合した後、第５のステップＥ５は、さらに、コア３６をシャフト１４に取り付けているときに、スリーブ５８をコア３６に取り付けるステップＥ５１と、各磁極部材２０、２２を取り付けるステップＥ５２に分解される。

コア３６を取り付けるステップＥ５１は、スリーブ５８を取り付ける第１のステップＥ１の後、そして各磁極部材２０、２２を取り付ける第５のステップＥ５２の前に実施することが好ましい。

さらに、軸方向の位置を調整する第３のステップＥ３において、コアの片側３６の内側の面６２、６４を機械加工する作業Ｅ３１は、各フランジ２４の内側の面を機械加工する作業で置き換えられる。

さらに、各磁極部材２０、２２の互いの位置を、正確に軸方向に揃えるために、位置を調整する第３のステップＥ３には、コア３６の外側の半径方向の面を機械加工する第２の作業Ｅ３２が含まれる。

次に、最初の５つのステップＥ１、Ｅ５１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を実施した後、各磁極部材２０、２２を取り付けるステップＥ５２を実施する。磁極部材２０、２２は、スリーブ５８の周囲の表面６０の端部の位置で、コア３４のそれぞれの側に、軸方向に取り付けられる。スリーブ５８の周囲の表面６０の端部は、磁極部材２０、２２を受容するよう、円筒状の表面を有している

図５に示す、本発明の第２の実施の形態によると、シャフト１４は、中心部がコア３６により形成されるハブ１５８に直接取り付けられる。

ここで、ロータ１２は、上述の通り、２つの中間スリーブ５８を備える。この中間スリーブ５８は、コア３６の軸方向の両側に配置され、コア３６と一体形成され、ここにシャフト１４の１つまたは複数の駆動部５７が嵌合される。

コア３６の外側の直径は、各スリーブ５８の表面６０の外側の直径よりも大きい。したがって、コア３６は、スリーブ５８から半径方向に飛び出し、コア３６の軸方向の端部を定義する２つの外側の半径方向の面７０、７２を有する。

各スリーブ５８の表面６０は、対応する磁極部材２０、２２の中心の孔１３８に嵌合されるため、それぞれ磁極部材２０、２２の前側と後ろ側の端部を定義する、磁極部材２０、２２のフランジ２４の内側の半径方向の面７４は、コア３６に対向する、突出した外側の半径方向の面７０、７２に当接する。したがって、磁極部材２０、２２の互いの軸方向の位置が揃えられる。

言い換えると、コア３６を構成するハブ１５８の軸方向の端部の、外側の円筒状の面上に、表面６０を簡単に機械加工することができる。

図５に示す実施の形態によると、各磁極部材２０、２２は、対応する中間スリーブ５８に、溶接６９により、固定される。このために、各磁極部材２０、２２のフランジ２４の外側の半径方向の面と、対応するスリーブ５８の外側の半径方向の面に、それぞれ２つの面取り部７６、７８が設けられる。

図４に示す変形例によると、各磁極部材２０、２２とスリーブ５８の間は、圧接により固定される。

本発明の第２の実施の形態に適応させるために、上記の製造方法は変更される。

すなわち、第５のステップＥ５は、さらに、コア３６をシャフト１４に取り付けると同時にスリーブ５８をコア３６に取り付けるステップＥ５１と、各磁極部材２０、２２を取り付けるステップＥ５２に分解される。

しかしながら、スリーブ５８とコア３６は、ハブ１５８という単一の部分を形成しているため、コアを取り付けるステップＥ５１は、スリーブを取り付ける第１のステップＥ１と同時に実施される。

したがって、コアを取り付けるステップＥ５１は、各磁極部材２０、２２を取り付ける第５のステップの前に実施される。

さらに、軸方向の位置を調整する第３のステップＥ３において、コア３６の内側の面６２、６４を機械加工する作業Ｅ３１は、ここでは、各フランジ２４の内側の面を機械加工する作業で置き換えられる。

さらに、片方の磁極部材の軸方向の位置を、他の磁極部材の位置に正確にあわせることを可能にするために、位置調整の第３のステップＥ３には、コア３６の半径方向の各外側の面を機械加工する第２の作業Ｅ３２が含まれる。

コア３６を機械加工する第２の作業Ｅ３２は、コア３６を取り付けるステップＥ５２の後、実施するほうが有利である。これは、スリーブ５８に力を加えて、コア３６に取り付ける時に、コア３６のそれぞれの面が変形する可能性があるためである。したがって、磁極部材２０、２２の軸方向の位置を正確に合わせるため、そして磁極部材２０、２２とコア３６が最適な状態で接触するよう、コア３６は、スリーブ５８に取り付けた後、機械加工するのが好ましい。

次に、最初の５つのステップＥ１、Ｅ５１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を行った後に、各磁極部材２０、２２を取り付けるステップＥ５２を行う。コア３６の両側の、磁極部材２０、２２を受容できるよう、表面が円筒状になっているスリーブ５８の周辺の表面６０の端部に、磁極部材２０、２２を軸方向に嵌合する。

図示されていないロータ１２の変形例によると、コア３６および２つのスリーブ５８は、それぞれ独立した要素として構成される。したがって、シャフト１４は、コア３６に直接嵌合され、シャフト１４の駆動部５７を、コア３６の軸方向の両側に位置するスリーブ５８に、力を加えることによって嵌合する。

ある実施の形態によると、シャフト１４は、スリーブ５８に嵌合する２つの駆動部５７の間に、平らな部分を有する。この平らな部分は、コア３６の中心合わせをするための装置として機能し、シャフトの平らな部分の外側の表面は、コア３６の内側の孔により定義される、コア３６の内側の表面に緊密に当接する。

なお、駆動部５７の軸方向の長さは、図２、図３、および図５の実施の形態よりも短くなっているため、これらの図にくらべ、スリーブ５８の変形が小さく抑えられている。

この変形例を実施する方法は、第１の第２の変型版を実施する方法と類似している。しかしながら、ここでは、スリーブ５８を取り付ける第１のステップＥ１を実施する前に、コア３６を取り付けるステップＥ５１を実施する。これは、コア３６は、第１の実施の形態のようにスリーブ５８に取り付けるのではなく、シャフト１４に直接取り付けられるためである。

図６に示す第３の実施の形態では、中心シャフト１４の２つの駆動部１５７、２５７の軸方向の長さは、上記の変形例および図２ならびに図３よりも短くなっており、ツメ型のロータ１２のコアは、２つの部分３６ａ、３６ｂから構成される。

各コア部３６ａ、３６ｂにそれぞれ対応して、スリーブ２５８、３５８が設けられる。

スリーブ２５８、３５８の外側は平らで、中心シャフト１４と一体化されている。したがって、スリーブ２５８、３５８は、シャフト１４から突出した形になっており、駆動部１５７、２５７と同様に、それぞれ直径が異なっている。

各駆動部１５７、２５７は、それぞれスリーブ２５８、３５８の、軸方向の延長線上にある。

駆動部１５７は、環１１４に隣接して設けられている。

駆動部２５７の外側の直径は、スリーブ２５８の外側の直径とほぼ等しい。

スリーブ２５８の外側の直径は、駆動部１５７の外側の直径よりも小さい。

スリーブ３５８の外側の直径は、駆動部２５７の外側の直径よりも小さく、したがって、スリーブ２５８と駆動部１５７の直径よりも小さい。

したがって、シャフト１４の直径は、階段状になっている。

コア部３６ａ、３６ｂの内側の孔も、直径が階段状になっている。

各コア部の内部には、それぞれ、シャフト１４の駆動部１５７、２５７および対応する２５８、３５８と嵌合するよう、直径が異なる２つの部分を備えている。

図６に示すように、コア部３６ｂの第１の部分は、第２の部分よりも、内径が小さい。この第１の部分の中心は、スリーブ３５８の外周の平らな部分と緊密に当接するよう設計されている、中心合わせ用の円筒状の孔とされている。スリーブ３５８は、これによって、コア部３６ｂと磁極部材２０の中心合わせをする。コア部３６ｂの第２の部分の軸方向の長さは、第１の部分よりも短く、コア部３６ｂよりも硬い駆動部２５７と嵌合するよう設計されている。これにより、力を加えてシャフト１４を駆動部３６ｂに挿入することで、駆動部２５７により、第２の部分に溝が形成され、シャフト１４は、回転可能に磁極部材２０に固定される。したがって、第２の部分の中心は、固定用の孔により定義される。

同様に、駆動部３６ａにも、それぞれ内径が異なる２つの部分が内側に存在する。これらの部分は、それぞれ第３の部分、第４の部分と呼ぶものとする。第３の部分は、第４の部分よりも、内径が小さい。第３の部分の中心は、スリーブ２５８の平らな外周面に緊密に当接するよう設計されている、中心合わせ用の円筒形の孔により定義される。なお、これによって、スリーブ２５８は、コア部３６ａと、磁極部材２２の中心合わせをする。コア部３６ａの第４の部分の軸方向の長さは、第３の部分よりも短く、コア部３６ａよりも硬い駆動部１５７と嵌合するよう設計されている。これにより、力を加えてシャフト１４を駆動部３６ａに挿入することで、駆動部１５７により、第４の部分に溝が形成され、シャフト１４は、回転可能に磁極部材２２に固定される。したがって、第４の部分の内部は、固定用の孔により定義される。

したがって、第１の部分の内径は、第２の部分より小さく、第３の部分にほぼ等しくなっている。また、第３の部分の内径は、第４の部分よりも小さい。

上記ならびに図６により、各中間スリーブ２５８、３５８の外周の表面は、中心シャフト１４と同軸上に配置された円筒形をしており、それぞれ磁極部材２０、２２に対応し、対応する磁極部材２０、２２に設けられた、補完する円筒形の中心孔に嵌合する。これによって、各中間スリーブ２５８、３５８に対応する磁極部材２０、２２が、シャフト１４と同軸上に配置される。

各中間スリーブ２５８、３５８は、半径方向にコア部３６ａ、３６ｂとシャフト１４との間に配置されている。

図６において、第２の部分は、コア部３６ｂの内側の端面６２からはみ出しており、第４の部分は、コア部３６ａの外側の端面からはみ出している。

なお、シャフト１４の前側の端部には、溝３００が設けられている。

この溝３００は、ある態様によると、連続的である。

磁極部材２０の外側の面を圧接する作業において、磁極部材２０を構成する材料が、この溝３００に入り込み、磁極部材２０、２２は、最終的に、環１１４と、磁極部材２０の材料３０１により固定されている。

したがって、スリーブ２５８および３５８、ならびに磁極部材２０、２２には、事前に機械加工が施される。

スリーブ２５８、３５８を取り付けるステップＥ１は、スリーブ２５８、３５８を備えた単体のシャフトを製造する過程で構成される。

なお、ステップＥ２の第１の作業Ｅ２１は、単体のシャフト１４が備えるスリーブ２５８、３５８の外周に機械加工を施す過程から構成されるため、中心を調整する第２のステップをより簡単に実施することができる。ステップＥ２２、Ｅ２３、Ｅ３、Ｅ４は、上記の通り実施される。

なお、特許文献１に説明されている通り、磁極部材の外周面に発生する渦電流を断絶するために、ステップＥ２３で、ロータ１２の外周の表面に、螺旋状の溝３０２が形成される。なお、他の実施の形態にも、このステップは適用することができる。

ステップＥ５は、コア部３６ａ、３６ｂの内側の面が互いに当接した状態で押圧され、確実に磁束路が形成されるよう、磁極部材２０、２２の中心の孔にスリーブ２５８、３５８を嵌合する過程から構成される。

スリーブ３５８と駆動部２５７は、問題なく磁極部材２２の中心に設けられた円筒形の孔を通る上、力を加えて磁極部材２０、２２の第２および第４の部分に駆動部を嵌合する前に、スリーブ２５８と磁極部材２２が同じ中心位置で当接しているため、このステップは容易に行うことができる。

その後、溝３００の圧接が行われるが、環１１４が磁極部材２２に当接するため、ステップＥ６も簡素化される。

説明の必要上、ここではロータ１２は、オルタネータ内に配置されるものとした。しかしながら、ロータ１２の用途は、これに限ったものではない。

従来の方法によって製造されたロータの場合、磁極部材をシャフトの駆動部に直接取り付けるのに、非常に大きな力が必要であった。その結果、２つの磁極部材の間の軸方向の距離の調整が不十分にしか行えず、隙間に大きな許容範囲を設けておく必要があった。

本発明によると、磁極部材２０、２２を対応する中間スリーブ５８に取り付けるのに必要な力は、この許容範囲を実質的に小さくするのに十分な範囲で減少させることができる。

したがって、従来技術によるロータ１２では、コイル３４の軸方向のそれぞれの端と、各磁極部材２０、２２のフランジ２４の間に、大きな空間を設けておく必要があった。本発明に係るロータ１２においては、磁極部材２０、２２の互いの軸方向の位置を、より正確に調整することができる。したがって、２つの磁極部材２０、２２の間に、より長いコイル３４を設けることができるため、オルタネータの能力を高めることができる。

本発明による、ロータ１２の２つの磁極部材２０、２２の間の軸方向の距離の精度は、従来技術によるロータに比べて優れている。したがって、特に、図５に示す実施の形態の文脈において、コア３６の外周と、磁極部材２０、２２のツメの間に設けられる空間に、最もよく適したコイル３４を設けることができる。

さらに、固定子１６本体の軸方向の長さを、２つの磁極部材２０、２２の間の、軸方向の距離にあわせて、より正確に調整することができる。

同様に、２つの磁極部材２０、２２の間の軸方向の距離をより正確に調整できるため、本発明に係るロータ１２によれば、オルタネータを軸方向に大型化することなく、ロータ１２の両端により強力なファンを配置することができる。これによって、図１における後ろ側のファン５６は、変形例として、たとえば、引用特許文献８に説明されるような、２つのファンを重ねた換気装置にすることができる。２つのファンを重ね合わせたこの換気装置は、特に、この固定子コイル１８が、上述の通り、デルタ結線され、それぞれ３０°ずれており、それぞれブリッジ整流器に接続される、２つの三相巻線から構成される場合、固定子コイル１８のコイル端部を適切に冷却することができる。この構成と、歯３０の間に永久磁石を取り付けることを組み合わせることによって、対の数をロータの磁極の対の数以下にすることが可能な場合、用途に応じて、オルタネータの特性曲線（１分あたりのオルタネータ回転数による電流の強さ）を適切に調整することができる。

また、オルタネータを、軸方向に小型化できる点でも有利である。

さらに、コアの外径と、ロータの外径を、より正確に調整できる。

一般的にいって、オルタネータの能力を、より正確に調整でき、損失を低減させることができる。

本発明によれば、ロータ１２のシャフト１４を変更しないで使用できるため、標準的なシャフト１４を使用することができる。

同様に、コア３６も、大幅に変更されるわけではない。

当然のことながら、全ての組み合わせが可能である。したがって、図５では、ハブ１５８の内部の孔を図６のような構成とし、図６のシャフト１４に嵌合する４つの部分を備えるようにすることも可能である。

溝３００を材料でできた帯状の部分で区切り、環状の部分から構成するようにしてもよい。この場合、圧接加工後、これらの各部分には、磁極部材の材料が入り込み、図３および図４のように、回転可能なように固定される。

なお、環１１４は、なんらかの手段によってシャフトの移動が調整できれば、必ずしも設ける必要はない。

また、駆動部５７、１５７、２５７は、たとえば、複数の突起部など、別の形状をしていてもかまわない。

図１は、従来技術によるロータを備えたオルタネータを示す、軸方向の断面図である。 図２は、本発明に係るロータを示す、軸方向の断面図である。 図３は、圧接により、ロータの磁極部材が中間的スリーブに固定された磁極部材を示す、図２と同じ視点による図である。 図４は、図２のロータの端部の側面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態を示す、軸方向の断面図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態を示す、軸方向の断面図である。

符号の説明

１０ カバー
１２ ロータ
１４ 中心シャフト
１６ 固定子
１８ 固定子コイル
２０、２２ 磁極部材
２４ フランジ
２６ ツメ
２８ 移行部
３０ 歯
３２ 外側の面
３４ 励磁コイル
３８、１３８ 孔
３６、３６ａ、３６ｂ コア
３８、１３８ 円筒状の孔
４０ プーリ
４２ スリップリング
４４ ブラシ保持部
４６、 ４８ 軸受
５０、５２ 玉軸受
５４、 ５６ ファン
５７、 １５７、 ２５７ 駆動部
５８、２５８、３５８ 中間スリーブ
５９ 孔
６０ 円筒状の表面
６２、 ６４ 内側の半径方向の面
６６、７６、７８ 面取り部
６８ 半径方向の端面
６９ 溶接
７０、７２ 外側の半径方向の面
７４ 内側の半径方向の面
１１４ 環
１５０ 補強部
１５８ ハブ
３００ 溝
３０１ 材料
３０２ 螺旋状の溝
Ｅ１ スリーブを取り付けるステップを取り付けるステップ
Ｅ２ 磁極部材とシャフトの中心を合わせるステップ
Ｅ２１ スリーブを機械加工する第１の作業
Ｅ２２ 各磁極部材の孔を機械加工する第２の作業
Ｅ２３ 歯の外側の表面を機械加工する第３の作業
Ｅ３ 磁極部材の互いの軸方向の位置を調整するステップ
Ｅ３１ コアの片側の内側の面を機械加工する作業
Ｅ３２ コアの半径方向の外面を機械加工する作業
Ｅ４ コイルを取り付けるステップ
Ｅ５、Ｅ５２ 磁極部材を取り付けるステップ
Ｅ５１ スリーブをコアに取り付けるステップ

Claims (20)

1. 中心シャフト（１４）と、
   中心シャフト（１４）と同軸上に配置されている環状のコア（３６）と、
   コア（３６）の周囲に半径方向に設けられているコイル（３４）と、
   コア（３６）およびコイル（３４）の軸方向の両側に設けられている２つの磁極部材（２０、２２）とを備える電気機械用のロータ（１２）において、
   中心シャフト（１４）は、半径方向の断面の外縁部が平らでない、少なくとも１つの駆動部（５７、１５７、２５７）を備え、駆動部（５７、１５７、２５７）は、ロータ（１２）の少なくとも１つの構成部品（５８、３６）の固定用の孔（５９）に、軸方向に力を加えることによって嵌合され、これによって、少なくともロータ（１２）の２つの磁極部材（２０、２２）が回転可能にシャフト（１４）に固定され、
   さらに、半径方向に各磁極部材（２０、２２）と中心シャフト（１４）との間に、中間スリーブ（５８、２５８、３５８）を備え、磁極部材（２０、２２）は、中間スリーブ（５８、２５８、３５８）に取り付けられ、中心シャフト（１４）の駆動部（５７）は、中間スリーブ（５８）またはコア（３６）に設けられた固定用の孔（５９）に、軸方向に嵌合されていることを特徴とする電気機械用のロータ（１２）。
2. 中間スリーブ（５８）は、中心シャフト（１４）と同軸上に円筒状の表面（６０）を有し、円筒状の表面（６０）は、各磁極部材（２０、２２）に対応し、対応する各磁極部材（２０、２２）に設けられた補完的な円筒状の中心孔（３８、１３８）に嵌合されることにより、磁極部材（２０、２２）の位置が、シャフト（１４）と同軸上に合わせられていることを特徴とする、請求項１記載のロータ（１２）。
3. 中間スリーブ（５８）は、半径方向にコア（３６）と中心シャフト（１４）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載のロータ（１２）。
4. コア（３６）は、少なくとも部分的に、磁極部材（２０、２２）の１つと一体に形成されていることを特徴とする、請求項３記載のロータ（１２）。
5. コア（３６）は、軸方向に独立した、少なくとも２つの部分から構成され、コア（３６）の各部分は、隣接する磁極部材（２０、２２）と一体に形成されているていことを特徴とする、請求項３記載のロータ（１２）。
6. コア（３６）と磁極部材（２０、２２）とは、別体であることを特徴とする、請求項３記載のロータ（１２）。
7. １つのスリーブ（５８）を備えていることを特徴とする、請求項１記載のロータ（１２）。
8. 複数のスリーブ（５８）を備えていることを特徴とする、請求項１記載のロータ（１２）。
9. 中心シャフト（１４）は、直接コア（３６）に嵌合されていることを特徴とする、請求項２記載のロータ（１２）。
10. 少なくとも２つのスリーブ（５８）を備え、各スリーブ（５８）は、１つの磁極部材（２０、２２）に対応し、コア（３６）の軸方向の両側に配置されていることを特徴とする、請求項９記載のロータ（１２）。
11. スリーブ（５８）は、コア（３６）と一体に形成され、１つのハブ（１５８）を形成していることを特徴とする、請求項１０記載のロータ（１２）。
12. 中心シャフト（１４）に沿って、磁極部材（２０、２２）の互いの軸方向の位置を合わせるための手段（６２、６４、７０、７２、７４）を備えていることを特徴とする、請求項１記載のロータ（１２）。
13. 各磁極部材（２０、２２）は、コア（３６）の外側の半径方向の面（７０、７２）と軸方向に当接する、内側の半径方向の面（７４）を備えていることを特徴とする、請求項１２記載のロータ（１２）。
14. 中心シャフト（１４）の軸を中心に回転するよう、磁極部材（２０、２２）を中間スリーブ（５８）に接続する手段を備えていることを特徴とする、請求項１記載のロータ（１２）。
15. 磁極部材（２０、２２）と中間スリーブ（５８）とは、溶接により互いに固定されていることを特徴とする、請求項１４記載のロータ（１２）。
16. 磁極部材（２０、２２）と中間スリーブ（５８）とは、圧接により互いに固定されていることを特徴とする、請求項１４記載のロータ（１２）。
17. 中心シャフト（１４）と、
    中心シャフト（１４）と同軸上に配置される環状のコア（３６）と、
    コア（３６）の半径方向の周囲に設けられるコイル（３４）と、
    コア（３６）およびコイル（３４）の軸方向の両側に設けられる２つの磁極部材（２０、２２）とを備える電気機械用のロータ（１２）であって、
    シャフト（１４）は、半径方向の断面の外縁部が平らでない、少なくとも１つの駆動部（５７、１５７、２５７）を備え、駆動部（５７、１５７、２５７）は、ロータ（１２）の少なくとも１つの構成部品（５８、３６）の固定用の孔（５９）に、軸方向に力を加えることによって嵌合され、これによって、少なくともロータ（１２）の２つの磁極部材（２０、２２）が回転可能にシャフト（１４）に固定され、
    さらに、半径方向に各磁極部材（２０、２２）と中心シャフト（１４）との間に、中間スリーブ（５８、２５８、３５８）を備え、磁極部材（２０、２２）は、中間スリーブ（５８、２５８、３５８）に取り付けられ、シャフト（１４）の駆動部（５７）は、中間スリーブ（５８）またはコア（３６）に設けられた固定用の孔（５９）に、軸方向に嵌合されることを特徴とする、電気機械用のロータ（１２）を製造する方法であって、
    コア（３６）を取り付けるステップ（Ｅ５１）と、
    コイル（３４）を取り付けるステップ（Ｅ４）と、
    各磁極部材（２０、２２）を取り付けるステップ（Ｅ５、Ｅ５２）と、
    各磁極部材（２０、２２）の中心が、中心シャフト（１４）の中心と合うように調整するステップ（Ｅ２）と、
    磁極部材（２０、２２）の互いの軸方向の位置を調整するステップ（Ｅ３）から構成され、
    さらに、中間スリーブ（５８）に対応する１つまたは複数の磁極部材（２０、２２）を取り付けるステップ（Ｅ５、Ｅ５２）の前に、中間スリーブ（５８）を取り付けるステップ（Ｅ１）を含むことを特徴とする、ロータ（１２）を製造する方法。
18. 取付けのステップ（Ｅ５、Ｅ５２）は、駆動部（５７）を、中間スリーブ（５８）の孔（５９）に軸方向に力を加えて嵌合することを特徴とする、請求項１７記載の方法。
19. 中心を調整するステップ（Ｅ２）は、各磁極部材（２０、２２）と嵌合可能な、１つまたは複数の円筒状の表面（６０）を形成するために、スリーブ（５８）を機械加工する第１の作業（Ｅ２１）を含むことを特徴とする、請求項１８記載の方法。
20. スリーブ（５８）を機械加工する作業（Ｅ２１）は、スリーブ（５８）を取り付けるステップ（Ｅ１）の後に実施されることを特徴とする、請求項１９記載の方法。

Images