JP2009027910A - 車両用交流発電機の回転子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁極爪間に配置される永久磁石の保持を確実に行うことができ、製造コストの上昇を抑えることができる車両用交流発電機の回転子およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】回転子は、磁極鉄心２、３、界磁コイル、樹脂ボビン５、永久磁石を備える。磁極鉄心２、３のそれぞれは、回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部２１と、ボス部２１と一体形成されてボス部２１の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部２２と、ディスク部２２と一体形成されてディスク部２２から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪２３とを有する。樹脂ボビン５は、内周部に軸方向に延在する凸部５３１を有し、ボス部２１は、外周部に軸方向に延在して凸部５３１に係合する凹部２１１を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用交流発電機の回転子およびその製造方法に関する。

従来から、回転子の磁極爪間に永久磁石を配置することで磁極爪間の漏れ磁束を低減した車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。磁極爪間の漏れ磁束が減少すると、その分の磁束が回転子から固定子側に流れるため、車両用交流発電機の出力向上が可能となる。
米国特許第６４８６５８５号明細書

ところで、特許文献１に開示された車両用交流発電機では、永久磁石が配置される磁極爪は、一対の磁極鉄心２、３を回転子に組み付けた後に、外周部につば部２ａ、３ａを残して機械加工される（図１４参照。）。よって、回転子の対向する一対の磁極爪の間隔がばらつくと、間隔が広いところでは、つば部が少なくなるので、高速に回転する際に遠心力が作用する永久磁石を保持できなくなるという問題があった。磁石が保持できずに飛散すると、固定子や回転子の界磁コイルを損傷したり、固定子と回転子間の小ギャップに挟まって回転子がロック状態になるおそれがあり、発電不良に至る場合もあるため好ましくない。

また、特許文献１のように磁石配置部の機械加工を組み付け後に行うのではなく、あらかじめ、磁極鉄心に永久磁石を配置する溝などの形状を形成しておく場合も含め、永久磁石が配置される磁極爪間の間隔を等しくしようとすると、磁極鉄心を回転軸に打ち込んで一体化する際に、一対の磁極鉄心の周方向位置を何らかの方法でガイドする必要があり、複雑な工程を必要とするため、設備の複雑化や工数増加に伴って製造コストの上昇を招くという問題もあった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、磁極爪間に配置される永久磁石の保持を確実に行うことができ、製造コストの上昇を抑えることができる車両用交流発電機の回転子およびその製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用交流発電機の回転子は、回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、ボス部と一体形成されてボス部の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部と、ディスク部と一体形成されてディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、ボビンに巻装される界磁コイルと、周方向に隣接する磁極爪の間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石とを備えており、ボビンは、内周部に軸方向に延在する凸部を有し、ボス部は、外周部に軸方向に延在し、凸部に係合する凹部を有している。

また、本発明の車両用交流発電機の回転子の製造方法は、回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、ボス部と一体形成されてボス部の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部と、ディスク部と一体形成されてディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、ボビンに巻装される界磁コイルと、周方向に隣接する磁極爪の間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石と、を備える車両用交流発電機の回転子の製造方法であって、ボビンは、内周部に軸方向に延在する凸部を有し、ボス部は、外周部に軸方向に延在し、凸部に係合する凹部を有し、係合によって２個の磁極鉄心の互いの磁極爪の周方向間隔を等しくする工程と、対向する磁石爪を外周部につば部を残して永久磁石挿入寸法に従い除去加工する工程と、除去加工された箇所に永久磁石を挿入し保持する工程とを有している。

ボビンを基準としたボス部の周方向位置の精度を高め、２個の磁極鉄心の各磁極爪の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪間に配置される永久磁石の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。

また、上述したボビンの内周部に形成された凸部は、軸方向に沿って連続しており、ボス部の外周部に形成された凹部は、同極の磁極爪の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして２箇所以上配置されていることが望ましい。これにより、２個の磁極鉄心の形状を同じにすることができ、冷間鍛造等で製造する場合の型費の低減等における製造コストの削減が可能となる。また、ボビンの形状を単純化することができ、製造が容易となる。

また、上述したボビンの内周部に形成された凸部は、軸方向に沿った中央部を挟んで、同極の磁極爪の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして配置されており、ボス部の外周部に形成された凹部は、２個の磁極鉄心のそれぞれについて、磁極爪との相対的な位置が同じに設定されていることが望ましい。これにより、同じ形状の磁極鉄心を用いることができ、型費の低減による製造コストの削減や、各磁極鉄心に形成された凹部の数を減らすことによる車両用交流発電機の出力低下の抑制が可能となる。

また、上述した凹部は、円柱形状の一部を切り欠いた平坦部、または円柱形状と異なる曲率を持つ曲面部であり、凸部は、凹部に対応する平面部または曲面部であることが望ましい。これにより、凹部の形状を単純化することにより、凹部を含む磁極鉄心の製造工程あるいは加工工程を簡素化することができる。

また、上述した凸部の内部に磁性体を配置することが望ましい。これにより、凹部や凸部の追加に伴う磁束の減少による出力低下を抑えることができる。

また、本発明の車両用交流発電機の回転子は、回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、ボス部と一体形成されてボス部の軸方向端部から径方向外側に延在するディスク部と、ディスク部と一体形成されてディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、ボビンに巻装される界磁コイルと、回転軸と、周方向に隣接する磁極爪との間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石とを備えており、２個の磁極鉄心のボス部のそれぞれは、係合する凹凸部を接合端部に有している。

これにより、ボス部の周方向位置の精度を高め、２個の磁極鉄心の各磁極爪の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪間に配置される永久磁石の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。

また、本発明の車両用交流発電機の回転子は、回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、ボス部の軸方向の両端部に接合されて径方向外側に延在する一対のディスク部と、ディスク部と一体形成されてディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する磁極鉄心と、磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、ボビンに巻装される界磁コイルと、回転軸と、周方向に隣接する磁極爪との間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石とを備えており、ボス部とディスク部のそれぞれは、係合する凹凸部を接合端部に有している。

これにより、一対のディスク部の周方向位置の精度を高め、各磁極爪の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪間に配置される永久磁石の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。

また、上述した２個の磁極鉄心のそれぞれの凹凸部は一対の凸部と凹部を含んで形成され、これら一対の凸部と凹部は、１／２磁極ピッチだけ周方向にずらした位置に配置されていることが望ましい。これにより、２個の磁極鉄心の形状を同じにすることができ、冷間鍛造等で製造する場合の型費用の低減等による製造コストの削減が可能になる。

また、上述した２個の磁極鉄心のそれぞれの凹凸部は凸部とその周方向両側に１／２磁極ピッチだけずらした位置に配置された２つの凹部を含んで形成されていることが望ましい。あるいは、上述した凸部とその両側の２つの凹部からなるグループが、２個の磁極鉄心のそれぞれにおいて、回転軸対称に磁極ピッチの整数倍の位置に複数セット配置されていることが望ましい。あるいは、上述した一対のディスク部の一方に対応してボス部に形成された凹凸部と、一対のディスク部の他方に対応してボス部に形成された凹凸部は、１／２磁極ピッチの奇数倍だけ周方向にずらした位置に配置されていることが望ましい。凹凸部の形状や配置を工夫することで２個の磁極鉄心の形状を同じにすることができ、冷間鍛造等で製造する場合の型費用の低減等による製造コストの削減が可能になる。

また上述した凹凸部の係合部に磁性体を配置することが望ましい。これにより、係合部における磁気抵抗の増大による出力低下を抑えることができる。

また、本発明の車両用交流発電機の回転子は、円柱形状のボス部と、ボス部と一体形成されてボス部の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部と、ディスク部と一体形成されてディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、ボビンに巻装される界磁コイルと、２個の磁極鉄心とボビンと界磁コイルを一体化する中心軸に配置された回転軸と、周方向に隣接する磁極爪の間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石とを備えており、２個の磁極鉄心のそれぞれの回転軸との嵌合穴には、軸方向に延伸した凹部が少なくとも１つ配置され、回転軸は、外周部に凹部に係合する凸部を有している。

これにより、２個の磁極鉄心の周方向位置の精度を高めて各磁極爪の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪間に配置される永久磁石の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機の回転子について、図面を参照しながら詳細に説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明を適用した第１の実施形態の車両用交流発電機の回転子の軸方向断面図である。図１に示す本実施形態の回転子１００は、図示しない車両用交流発電機のフレームに回転可能に支持されており、車両に搭載されたエンジンによって回転駆動される。この回転子１００は、回転軸１と、この回転軸１に嵌着されるランデル型の磁極鉄心２、３と、これらの磁極鉄心２、３に樹脂ボビン５を介して巻装される界磁コイル４と、周方向に隣接する磁極爪の間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石６と、磁極鉄心２、３の軸方向端面に固定される冷却ファン９、１０を含んで構成されている。

磁極鉄心２、３のそれぞれは、回転軸１と一体になって回転する円柱形状のボス部２１と、このボス部２１と一体形成されてボス部２１の一方の軸方向端面（冷却ファン９あるいは１０が固定された軸方向外端部）から径方向外側に延在するディスク部２２と、このディスク部２２と一体形成されてディスク部２２の外周部分から個別に軸方向に延在する複数（例えば６個）の磁極爪２３とを有している。

一対の磁極鉄心２、３は、複数の磁極爪２３を交互に噛み合わせた状態で組み立てられている。また、磁極鉄心２、３のボス部２１とディスク部２２と磁極爪２３とで囲まれた空間に、上述した樹脂ボビン５とこれに巻装された界磁コイル４とが収納されている。界磁コイル４には、スリップリング７、８を介して界磁電流が流される。これにより、磁極鉄心２、３は、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化される。永久磁石６は、このようにしてＮ極あるいはＳ極に磁化された磁極鉄心２、３の各磁極爪２３と同じ磁極が向き合うように（Ｎ極の磁極爪２３の対向面がＮ極に、Ｓ極の磁極爪２３の対向面がＳ極になるように）配置されている。

次に、樹脂ボビン５とこれに係合する磁極鉄心２、３の組み付け状態を説明する。図２は、樹脂ボビン５と磁極鉄心２、３の組み付け状態を示す斜視図である。図２に示すように、樹脂ボビン５は、界磁コイル４が巻回される円筒状の巻胴部５１と、この巻胴部５１の軸方向両端から径方向外側に伸びる２つのフランジ部５２と、巻胴部５１の内周部に軸方向に延在する２つの凸部５３１とを有している。２つの凸部５３１は、軸方向に沿って連続しており、互いに１８０°異なる位置に形成されている。それぞれの凸部５３１は、断面形状が半円形状を有している。なお、断面形状は必ずしも半円形状である必要はなく、三角形や四角形であってもよい。

また、一方の磁極鉄心２のボス部２１には、凸部５３１に対応する形状を有し、凸部５３１に係合する凹部２１１が形成されている。図２に示す例では、磁極鉄心２のボス部２１には、合計で４つの凹部２１１が形成されている。具体的には、その中の２つの凹部２１１は、互いに１８０°異なる位置に形成されている。それ以外の１つの凹部２１１は、互いに１８０°異なる位置に形成された２つの凹部２１１の一方に対して、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらした位置に形成されている。また、それ以外の他の凹部２１１は、互いに１８０°異なる位置に形成された２つの凹部２１１の他方に対して、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらした位置に形成されている。他方の磁極鉄心３も上述した磁極鉄心２と同じ形状を有している。

界磁コイル４が巻装された樹脂ボビン５と磁極鉄心２、３とを組み付ける場合には、図２に示すように、樹脂ボビン５の２つの凸部５３１に、磁極鉄心２、３の各凹部２１１が係合するように周方向位置を設定する。その際に、一方の磁極鉄心２のボス部２１に形成された一方の凹部２１１と、他方の磁極鉄心３のボス部２１に形成された一方の凹部２１１とが同じ凸部５３１と係合した状態で、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらした位置に形成された爪状磁極２、３のそれぞれに形成された２つの凹部２１１の位置が一致しないようになっている。これにより、爪状磁極２、３のそれぞれの周方向位置は、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずれることになる。

このように、本実施形態の車両用交流発電機の回転子１００は、樹脂ボビン５の凸部５３１を基準としてボス部２１の周方向位置の精度を高め、２個の磁極鉄心２、３の各磁極爪２３の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪２３間に配置される永久磁石６の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石６の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。

なお、図２では、互いに１８０°異なる位置に、組み合わされる凹部と凸部を配置しており、すなわち４つずつの凹部と凸部を設けているが、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずれた２つずつの凹部と凸部を設けるようにしてもよい。例えば、磁極サイズの小さい回転子においては、２つずつの凹部と凸部としても、組み付け時の位置決め精度を確保しやすい。逆に、磁極サイズの大きい回転子については、凹部と凸部の組合せ数を２組あるいはそれ以上の組に増加することにより位置決め精度を確保することが容易となる。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、軸方向に連続した凸部５３１が形成された樹脂ボビンを用いたが、図３に示すように、樹脂ボビン５の内周部に形成された凸部５３２を、軸方向に沿った中央部を挟んで分離し、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして配置するようにしてもよい。この場合に、ボス部２１の外周部に形成された凹部２１２は、２個の磁極鉄心２、３のそれぞれについて、磁極爪２３との相対的な位置が同じに設定されている。これにより、同じ形状の磁極鉄心２、３を用いることができ、型費の低減による製造コストの削減を図るとともに、各磁極鉄心２、３に形成された凹部２１２の数を減らすことによる車両用交流発電機の出力低下の抑制が可能となる。また、磁極鉄心２、３のそれぞれのボス部２１には、互いに１８０°ずれた一対の凹部２１２が形成されているだけであり、これら一対の凹部２１２をこれらに対応する一対の凸部５３２と係合させることで回転子１００の組み付けが行われるため、凹部２１２と凸部５３１とを係合させる際の誤組み付けを防止する効果もある。

また、図４に示すように、ボス部２１に形成される凹部を、円柱形状の一部を切り欠いた平坦部２１３とし、これに対応する樹脂ボビン５の凸部を、凹部としての平坦部２１３に対応する平面部５３３としてもよい。この場合には、一方の磁極鉄心２の平坦部２１３の位置と他方の磁極鉄心３の平坦部２１３の位置を、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして設定する必要がある。このような凹部と凸部の形状を採用することにより、凹部と凸部の形状を単純化して、凹部を含む磁極鉄心２、３および凸部を含む樹脂ボビン５の製造工程あるいは加工工程を簡素化することができる。なお、平坦部２１３は、ボス部２１の円柱形状と異なる曲率を持つ曲面部としてもよい。

また、図５に示すように、樹脂ボビン５の内周部に形成された平坦凸部５３４を、軸方向に沿った中央部を挟んで分離し、同極の磁極爪２３の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして配置するようにしてもよい。これにより、図３と同様の効果を得ることができる。

また、図６に示すように、凸部５３１（あるいは凸部５３２や平坦部５３３）の内部に磁性体５４を配置するようにしてもよい。これにより、凹部や凸部の追加に伴う磁束の減少による車両用交流発電機の出力低下を抑えることができる。また、上述した実施形態では、樹脂ボビン５を用いたが、界磁コイル４側の表面が絶縁処理された金属製のボビンを用いることでも、磁極鉄心２、３の周方向に沿った位置精度を向上させる効果を得ることができる。また、互いに係合する凸部と凹部の数をさらに増加させてもよい。

なお、以上の構造は、磁極鉄心を回転子に組みつけた後、永久磁石を配置する場所を除去加工により確保する製造工程と組み合わせた場合に有利であることは、言うまでもない。例えば、図２に示した例を用いて説明すると、樹脂ボビン５の内周部に軸方向に凸部５３１が延在し、ボス部２１の外周部に軸方向に凸部５３１に係合する凹部２１１が延在する場合に、回転子１００の製造方法には、この係合によって２個の磁極鉄心２の互いの磁極爪２３の周方向間隔を等しくする工程と、対向する磁極爪２３を外周部につば部を残して永久磁石挿入寸法に従い除去加工する工程と、この除去加工された箇所に永久磁石６を挿入し保持する工程とが含まれている。

〔第２の実施形態〕
図７は、第２の実施形態の車両用交流発電機の回転子の軸方向断面図である。図７に示す回転子では、図１に示した第１の実施形態の回転子と共通する構成については同じ符号が付されており、詳細な説明は省略する。

図７に示す本実施形態の回転子１００Ａは、回転軸１と、この回転軸１に嵌着されるランデル型の磁極鉄心２Ａ、３Ａと、これらの磁極鉄心２Ａ、３Ａに樹脂ボビン５Ａを介して巻装される界磁コイル４と、周方向に隣接する磁極爪の間に配置され、対向する磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石６と、磁極鉄心２Ａ、３Ａの軸方向端面に固定される冷却ファン９、１０を含んで構成されている。

磁極鉄心２Ａ、３Ａのそれぞれは、回転軸１と一体になって回転する円柱形状のボス部２１ａ、２１ｂと、それぞれのボス部２１ａ、２１ｂと一体形成されてボス部２１ａあるいは２１ｂの一方の軸方向端面（冷却ファン９あるいは１０が固定された軸方向外端部）から径方向外側に延在するディスク部２２と、このディスク部２２と一体形成されてディスク部２２の外周部分から個別に軸方向に延在する複数（例えば６個）の磁極爪２３とを有している。

一対の磁極鉄心２Ａ、３Ａは、複数の磁極爪２３を交互に噛み合わせた状態で組み立てられている。また、磁極鉄心２Ａ、３Ａのボス部２１ａ、２１ｂとディスク部２２と磁極爪２３とで囲まれた空間に、上述した樹脂ボビン５Ａとこれに巻装された界磁コイル４とが収納されている。界磁コイル４には、スリップリング７、８を介して界磁電流が流される。これにより、磁極鉄心２Ａ、３Ａは、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化される。永久磁石６は、このようにしてＮ極あるいはＳ極に磁化された磁極鉄心２Ａ、３Ａの各磁極爪２３と同じ磁極が向き合うように（Ｎ極の磁極爪２３の対向面がＮ極に、Ｓ極の磁極爪２３の対向面がＳ極になるように）配置されている。なお、樹脂ボビン５Ａの巻胴部は、図２等に示した樹脂ボビン５と異なり、凸部が形成されていない単純な円筒形状になっている。

次に、磁極鉄心２Ａ、３Ａの組み付け状態を説明する。図８は、樹脂ボビン５Ａを省略して磁極鉄心２Ａ、３Ａの組み付け状態を示す斜視図である。図７に示すように、磁極鉄心２Ａ、３Ａのそれぞれは、円筒状のボス部端面（接合端部）に凸部２１５と凹部２１６を有している。これらの凸部２１５と凹部２１６からなる凹凸部は、２個の磁極鉄心２Ａ、３Ａのそれぞれにあって、それぞれの凹凸部が係合し組み付くようになっている。図８に示す磁極鉄心２Ａ、３Ａのそれぞれにおいて、凸部２１５と凹部２１６は、１／２磁極ピッチだけ周方向にずらした位置に配置されている。

このように、本実施形態の車両用交流発電機の回転子１００Ａは、凸部２１５と凹部２１６を基準としてボス部２１ａ、２１ｂの周方向位置の精度を高め、２個の磁極鉄心２Ａ、３Ａの各磁極爪２３の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪２３間に配置される永久磁石６の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石６の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり、製造コストの上昇を抑えることができる。

なお、以上の構造は、磁極鉄心２Ａ、３Ａを組みつけた後、永久磁石６を配置する場所を除去加工により確保する製造工程と組み合わせた場合に有利であることは、言うまでもない。例えば、図７に示した例を用いて説明すると、回転子１００Ａの製造方法には、この係合によって２個の磁極鉄心２Ａ、３Ａの互いの磁極爪２３の周方向間隔を等しくする工程と、図１４に示す対向する磁極爪２３を外周部につば部を残して永久磁石挿入寸法に従い除去加工する工程と、この除去加工された箇所に永久磁石６を挿入し保持する工程とが含まれている。

また、図９に示すように、ボス部２１ａ、２１ｂのそれぞれが係合する凹部２１６と凸部２１５の隙間（Ｈ−ｈ、Ｈ′−ｈ′）には、流動性をもつ磁性体（例えばグリースと鉄粉を混ぜたもの）を充填することが望ましい。これにより、主面（ボス部２１ａ、２１ｂの軸方向端面）の接合面積を確保するとともに、磁気抵抗の増大による車両交流発電機の出力低下を抑えることが可能となる。

なお、図８では凸部２１５と凹部２１６を、ボス部２１ａ、２１ｂのそれぞれの端面の小径側に設けたが、外周側や、小径側と外径側の中間位置に設けるようにしても良い。

図１０は、変形例の回転子に含まれる磁極鉄心２Ｂを示す図である。図１０（Ａ）には磁極鉄心２Ｂの斜視図が、図１０（Ｂ）には磁極鉄心２Ｂの回転軸１との嵌合穴周辺の部分的な平面図がそれぞれ示されている。なお、図１０には一方の磁極鉄心２Ｂの形状が示されているが、他方の磁極鉄心３Ｂも同じ形状を有している。これらの図に示すように、変形例の磁極鉄心２Ｂ、３Ｂは、凸部２１５の周方向両側に１／２磁極ピッチだけずらした位置に凹部２１６が形成されている。この場合、磁極鉄心２Ｂ、３Ｂは、同じものを用いることができるので、型費用の低減や、磁極鉄心の層別管理が不要となり、製造コストを低減することができる。

図１１は、他の変形例の回転子に含まれる磁極鉄心２Ｃを示す図である。図１１（Ａ）には磁極鉄心２Ｃの斜視図が、図１１（Ｂ）には磁極鉄心２Ｃの回転軸１との嵌合穴周辺の部分的な平面図がそれぞれ示されている。なお、図１１には一方の磁極鉄心２Ｃの形状が示されているが、他方の磁極鉄心３Ｃも同じ形状を有している。これらの図に示すように、凸部２１５とその両側の凹部２１６をグループとした形状を、中心軸対称（回転軸対称）に磁極ピッチの整数倍の位置に複数セット配置（図１１に示す例では、２セットを１８０度ピッチで配置）するようにしてもよい。この場合にも、磁極鉄心２Ｃ、３Ｃは、同じものを用いることができるので、製造コストの低減効果とともに位置決めをより強固にして磁極鉄心２Ｃ、３Ｃ間の周方向の相対移動を防止することができる。

〔第３の実施形態〕
ところで、上述した実施形態では、磁極鉄心にはボス部が一体で形成されていたが、ボス部がそれ以外のディスク部、磁極爪部と独立（分離）していてもよい。図１２は、第３の実施形態の回転子に含まれる磁極鉄心２Ｄとボス部２２０の斜視図である。

図１２に示すように、磁極鉄心２Ｄは、この磁極鉄心２Ｄとは独立した円柱形状のボス部２２０の一方の軸方向端面（接合端部）に接合されて径方向外側に延在するディスク部２２Ａと、このディスク部２２Ａと一体形成されてディスク部２２Ａの外周部分から個別に軸方向に延在する複数（例えば６個）の磁極爪２３とを有している。ボス部２２０は、図２に示した２個の磁極鉄心２、３のそれぞれのボス部２１を一体化した円柱形状を有しており、回転軸１と一体になって回転する。ボス部２２０の軸方向両端部のそれぞれには、互いに１／２磁極ピッチの奇数倍だけ周方向にずらした位置に凸部２２５が形成されている。また、ディスク部２２Ａの軸方向端面には、ボス部２２０の凸部２２５に対応する形状を有する凹部２２６が形成されている。なお、図１２には一方の磁極鉄心２Ｄの形状が示されているが、他方の磁極鉄心３Ｄも同じ形状を有しており、ディスク部２２Ａには凹部２２６が形成されている。

このように、ボス部２２０の凸部２２５を、２個の磁極鉄心２Ｄ、３Ｄのそれぞれのディスク部２２Ａの凹部２２６に係合するようにしても、２個の磁極鉄心２Ｄ、３Ｄの各磁極爪２３の間隔のばらつきを抑えることができる。なお、上述した例では、ボス部２２０に凸部２２５を、ディスク部２２Ａに凹部２２６を形成することで凹凸部を構成したが、反対に、ディスク部２２Ａに凸部２２５を、ボス部２２０に凹部２２６を形成することで凹凸部を構成するようにしてもよい。あるいは、これらを混在させてもよい。

〔第４の実施形態〕
上述した各実施形態では、ボス部同士の各接合端部あるいはボス部とディスク部の各接合端部に凹凸部を形成したが、各磁極鉄心の回転軸との嵌合穴に軸方向に延伸した凹部を少なくとも１つ形成し、回転軸１側にこの凹部に対応する凸部を形成するようにしてもよい。

図１３は、第４の実施形態の回転子に含まれる磁極鉄心２Ｅ、３Ｅの斜視図である。磁極鉄心２Ｅ、３Ｅのそれぞれボス部およびディスク部には、回転軸１を圧入するための貫通した嵌合穴３００が形成されており、この嵌合穴３００に軸方向に延伸した凹部３１６が形成されている。また、図１３には示されていないが、この嵌合穴３００に圧入される回転軸には、凹部３１６に対応するように軸方向に延伸した凸部が形成されている。

このように、回転軸と磁極鉄心との接合部に凹凸を設けることにより、２個の磁極鉄心２Ｅ、３Ｅの各磁極爪２３の間隔のばらつきを抑えることができ、磁極爪２３間に配置される永久磁石６の保持を確実に行うことが可能となる。また、永久磁石６の周方向の位置決め精度を上げるためのガイドが不要になり製造コストの上昇を抑えることができる。

なお、図１３には、それぞれの磁極鉄心に、磁極爪に対して１／２磁極ピッチだけ周方向にずれた位置に凹部３１６が形成されているが、これを同一の位置に凹部を設た磁極鉄心を使い、嵌合穴３００に圧入される回転軸の軸方向に延伸した凸部を１／２磁極ピッチだけ周方向にずらし、それぞれの磁極鉄心の前記凹部と位置決めしてもよい。この場合、磁極鉄心を同一とすることができるので、製造型費低減など、製造コストの上昇を抑えることができる。

第１の実施形態の車両用交流発電機の回転子の軸方向断面図である。 樹脂ボビンと磁極鉄心の組み付け状態を示す斜視図である。 樹脂ボビンと磁極鉄心の変形例を示す斜視図である。 樹脂ボビンと磁極鉄心の他の変形例を示す斜視図である。 樹脂ボビンと磁極鉄心の他の変形例を示す斜視図である。 樹脂ボビンの変形例を示す斜視図である。 第２の実施形態の車両用交流発電機の回転子の軸方向断面図である。 樹脂ボビンを省略して磁極鉄心の組み付け状態を示す斜視図である。 凹部と凸部の間に磁性体を介在させた状態を示す図である。 変形例の回転子に含まれる磁極鉄心を示す図である。 他の変形例の回転子に含まれる磁極鉄心を示す図である。 第３の実施形態の回転子に含まれる磁極鉄心とボス部の斜視図である。 第４の実施形態の回転子に含まれる磁極鉄心の斜視図である。 従来の磁石配置場所確保のための除去加工を示す図である。

符号の説明

１ 回転軸
２、３ 磁極鉄心
４ 界磁コイル
５ 樹脂ボビン
６ 永久磁石
９、１０ 冷却ファン
２１ ボス部
２２ ディスク部
２３ 磁極爪
５１ 巻胴部
５２ フランジ部
５３１ 凸部
２１１ 凹部
１００ 回転子

Claims (14)

1. 回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、前記ボス部と一体形成されて前記ボス部の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部と、前記ディスク部と一体形成されて前記ディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、
   前記磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、
   前記ボビンに巻装される界磁コイルと、
   周方向に隣接する前記磁極爪の間に配置され、対向する前記磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石と、を備える車両用交流発電機の回転子において、
   前記ボビンは、内周部に軸方向に延在する凸部を有し、
   前記ボス部は、外周部に軸方向に延在し、前記凸部に係合する凹部を有することを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
2. 請求項１において、
   前記ボビンの内周部に形成された前記凸部は、軸方向に沿って連続しており、
   前記ボス部の外周部に形成された前記凹部は、同極の前記磁極爪の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして２箇所以上配置されていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
3. 請求項１において、
   前記ボビンの内周部に形成された前記凸部は、軸方向に沿った中央部を挟んで、同極の前記磁極爪の隣接間隔の１／２だけ周方向にずらして配置されており、
   前記ボス部の外周部に形成された前記凹部は、前記２個の磁極鉄心のそれぞれについて、前記磁極爪との相対的な位置が同じに設定されていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記凹部は、前記円柱形状の一部を切り欠いた平坦部、または前記円柱形状と異なる曲率を持つ曲面部であり、
   前記凸部は、前記凹部に対応する平面部または曲面部であることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記凸部の内部に磁性体を配置したことを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
6. 回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、前記ボス部と一体形成されて前記ボス部の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部と、前記ディスク部と一体形成されて前記ディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、
   前記磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、
   前記ボビンに巻装される界磁コイルと、
   周方向に隣接する前記磁極爪の間に配置され、対向する前記磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石と、を備える車両用交流発電機の回転子の製造方法において、
   前記ボビンは、内周部に軸方向に延在する凸部を有し、
   前記ボス部は、外周部に軸方向に延在し、前記凸部に係合する凹部を有し、
   前記係合によって前記２個の磁極鉄心の互いの磁極爪の周方向間隔を等しくする工程と、
   対向する前記磁石爪を外周部につば部を残して永久磁石挿入寸法に従い除去加工する工程と、
   前記除去加工された箇所に前記永久磁石を挿入し保持する工程と、
   を有することを特徴とする車両用交流発電機の回転子の製造方法。
7. 回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、前記ボス部と一体形成されて前記ボス部の軸方向端部から径方向外側に延在するディスク部と、前記ディスク部と一体形成されて前記ディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、
   前記磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、
   前記ボビンに巻装される界磁コイルと、
   前記回転軸と、周方向に隣接する前記磁極爪との間に配置され、対向する前記磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石と、を備える車両用交流発電機の回転子において、
   前記２個の磁極鉄心のボス部のそれぞれは、係合する凹凸部を接合端部に有することを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
8. 回転軸と一体になって回転する円柱形状のボス部と、前記ボス部の軸方向の両端部に接合されて径方向外側に延在する一対のディスク部と、前記ディスク部と一体形成されて前記ディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する磁極鉄心と、
   前記磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、
   前記ボビンに巻装される界磁コイルと、
   前記回転軸と、周方向に隣接する前記磁極爪との間に配置され、対向する前記磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石と、を備える車両用交流発電機の回転子において、
   前記ボス部と前記ディスク部のそれぞれは、係合する凹凸部を接合端部に有することを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
9. 請求項７において、
   前記２個の磁極鉄心のそれぞれの前記凹凸部は一対の凸部と凹部を含んで形成され、
   これら一対の前記凸部と前記凹部は、１／２磁極ピッチだけ周方向にずらした位置に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
10. 請求項７において、
    前記２個の磁極鉄心のそれぞれの前記凹凸部は凸部とその周方向両側に１／２磁極ピッチだけずらした位置に配置された２つの凹部を含んで形成されていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
11. 請求項１０において、
    前記凸部とその両側の２つの前記凹部からなるグループが、前記２個の磁極鉄心のそれぞれにおいて、回転軸対称に磁極ピッチの整数倍の位置に複数セット配置されていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
12. 請求項８において、
    前記一対のディスク部の一方に対応して前記ボス部に形成された前記凹凸部と、前記一対のディスク部の他方に対応して前記ボス部に形成された前記凹凸部は、１／２磁極ピッチの奇数倍だけ周方向にずらした位置に配置されていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
13. 請求項７〜１２のいずれかにおいて、
    前記凹凸部の係合部に磁性体を配置することを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
14. 円柱形状のボス部と、前記ボス部と一体形成されて前記ボス部の軸方向外端部から径方向外側に延在するディスク部と、前記ディスク部と一体形成されて前記ディスク部から個別に軸方向に延在する複数の磁極爪とを有する２個の磁極鉄心と、
    前記磁極鉄心のボス部の外周側に配置されるボビンと、
    前記ボビンに巻装される界磁コイルと、
    前記２個の磁極鉄心と前記ボビンと前記界磁コイルを一体化する中心軸に配置された回転軸と、
    周方向に隣接する前記磁極爪の間に配置され、対向する前記磁極爪に対して同じ極性となるように磁極の向きが設定された永久磁石と、を備える車両用交流発電機の回転子において、
    前記２個の磁極鉄心のそれぞれの前記回転軸との嵌合穴には、軸方向に延伸した凹部が少なくとも１つ配置され、
    前記回転軸は、外周部に前記凹部に係合する凸部を有していることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。

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