JP2009055738A - 回転電機用回転子の冷却ファンの溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、冷却ファンの溶接時に流れる溶接電流が作る磁界を利用して磁石材を予備着磁し、主着磁工程により磁石材を簡易に、かつ完全に着磁できるようにする回転電機用回転子の冷却ファンの溶接方法を得る。
【解決手段】磁石材３９の軸方向外側で磁石材３９を周方向に挟む第２爪状磁極部２４の相対する壁面間を電気的に接続するように導体４１を配置する。ついで、加圧棒により磁石材３９を周方向に挟む第２爪状磁極部２４の一方の爪状磁極部の径方向内方位置で冷却ファン７をポールコア１５の端面に加圧する。ついで、第１および第２電極棒４３，４４を磁石材３９を周方向に挟む第２爪状磁極部２４の他方の爪状磁極部の外周部と冷却ファン７のポールコア１５の端面への加圧部の径方向外方の冷却ファン外周部とに接触させる。ついで、第１および第２電極棒４３，４４間に溶接電流４６を通電して、加圧部で冷却ファン７をポールコア１５に接合する。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特に永久磁石を搭載したランデル型の回転子の冷却ファンの溶接方法に関するものである。

ランデル型の回転子を用いる車両用交流発電機は、数十年にわたって自動車に使用されてきた。そして、近年の環境問題から車載される電装品の負荷が急増しており、ランデル型の回転子の発電量のより一層の増加が求められている。

従来、このような課題を解決するために、ランデル型の回転子の周方向に対向する爪状磁極間に永久磁石を配設する手段がとられていた（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−８５０４５号公報

車両用交流発電機においては、整流器、電圧調整器、固定子などの発熱部品が内蔵されており、これらの発熱部品を冷却するために、冷却ファンが回転子のポールコアの軸端面に溶接、固定されている。そして、永久磁石をポールコアに装着した後に冷却ファンを溶接すると、溶接時に流れる大電流が作る磁界により永久磁石が減磁するという問題があった。
そこで、永久磁石の減磁を回避するために、磁石材（未着磁）が装着されたポールコアに冷却ファンを溶接した後、磁石材を着磁する方法がとられていた。しかしながら、冷却ファンが取り付けられた回転子に組み込まれた磁石材を着磁することは困難であり、磁石材を完全に着磁するには、着磁工程を複数回繰り返す必要があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、冷却ファンの溶接時に流れる溶接電流が作る磁界を利用して磁石材を予備着磁し、主着磁工程により磁石材を簡易に、かつ完全に着磁できるようにする回転電機用回転子の冷却ファンの溶接方法を得ることを目的とする。

この発明による回転電機用回転子の冷却ファンの溶接方法は、ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、上記複数の爪状磁極部の先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に配向方向を径方向に向けて配設された複数の磁石材と、を有する回転子アッセンブリを組み上げ、冷却ファンを上記ポールコアの軸端に沿うように配置する工程を備える。さらに、上記複数の磁石材の一つの磁石材の軸方向外側で当該磁石材を周方向に挟む爪状磁極部の相対する壁面間を電気的に接続するように上記ポールコアより良導体である導体を配置し、当該磁石材を周方向に挟む上記爪状磁極部の一方の爪状磁極部の径方向内方位置で上記冷却ファンを上記ポールコアの端面に加圧した状態を維持しつつ、一対の電極棒をそれぞれ当該磁石材を周方向に挟む上記爪状磁極部の他方の爪状磁極部の外周部と上記冷却ファンの上記ポールコアの端面への加圧部の径方向外方の冷却ファン外周部とに接触させ、該一対の電極棒間に溶接電流を通電して、上記加圧部で上記冷却ファンを上記ポールコアに接合するとともに、上記溶接電流を上記導体に流して発生する磁束の流れを当該磁石材に作用させて、当該磁石材を上記配向方向に予備着磁する溶接工程を備える。そして、上記溶接工程を繰り返して、上記複数の磁石材のそれぞれを順次上記配向方向に予備着磁する。

この発明によれば、磁石材の軸方向外側で当該磁石材を周方向に挟む爪状磁極部の相対する壁面間を電気的に接続するようにポールコアより良導体である導体を配置している。そこで、冷却ファンの溶接時の溶接電流が導体を流れる際に、当該磁石材に作用する磁束の向きを径方向外方とする磁束成分が発生し、当該磁石材が、その配向方向に近い向きに着磁配向される。これにより、磁石材が予備着磁されるので、磁石材を主着磁工程により簡易に、かつ完全に着磁できる。

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模式的に示す断面図、図２および図３はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図、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に適用される回転子の冷却ファンの溶接方法を説明する斜視図、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に適用される回転子の冷却ファンの溶接方法を説明する断面図である。

図１において、車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット２とリヤブラケット３とからなるケース４と、シャフト１６をケース４に軸受５を介して支持されて、ケース４内に回転自在に配設された回転子１３と、ケース４のフロント側に延出するシャフト１６の端部に固着されたプーリ６と、回転子１３の軸方向の両端面に固定されたファン７と、回転子１３に対して一定の空隙を有して、回転子１３の外周を囲繞してケース４に固定された固定子１０と、シャフト１６のリヤ側に固定され、回転子１３に電流を供給する一対のスリップリング８と、各スリップリング８に摺動するようにケース４内に配設された一対のブラシ９と、を備えている。なお、図示していないが、固定子１０で生じた交流を直流に整流する整流器、固定子１０で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器などがケース４内に配設されている。

固定子１０は、円筒状の固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に巻装され、回転子１３の回転に伴い、後述する界磁コイル１４からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１２と、を備えている。

回転子１３は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル１４と、界磁コイル１４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ポールコア１５と、ポールコア１５の軸心位置に貫装されたシャフト１６と、を備えている。
ポールコア１５は、それぞれ例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第１および第２ポールコア体１７，２１に分割構成されている。

第１ポールコア体１７は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴が軸心位置に穿設された第１ボス部１８と、第１ボス部１８の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第１継鉄部１９と、第１継鉄部１９の外周部から軸方向他端側に延設された第１爪状磁極部２０とを有している。第１爪状磁極部２０は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第１継鉄部１９の外周部に周方向に等角ピッチで例えば８つ配列されている。

第２ポールコア体２１は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴が軸心位置に穿設された第２ボス部２２と、第２ボス部２２の他端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第２継鉄部２３と、第２継鉄部２３の外周部から軸方向一端側に延設された第２爪状磁極部２４とを有している。第２爪状磁極部２４は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第２継鉄部２３の外周部に周方向に等角ピッチで例えば８つ配列されている。

このように構成された第１および第２ポールコア体１７，２１は、第１および第２爪状磁極部２０，２４を交互に噛み合わせ、かつ、第１ボス部１８の他端面を第２ボス部２２の一端面に突き合わせ、シャフト挿通穴に貫装されたシャフト１６に固着されている。そして、ボビン（図示せず）に巻装された界磁コイル１４が、第１および第２ボス部１８，２２、第１および第２継鉄部１９，２３および第１および第２爪状磁極部２０，２４に囲まれた空間に装着されている。ここで、第１および第２ボス部１８，２２および第１および第２継鉄部１９，２３が、それぞれポールコア１５のボス部および一対の継鉄部に相当する。

第１磁石台座３０は、磁性材、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製されている。この第１磁石台座３０が、各第２爪状磁極部２４の先端側内周面と対向する第１継鉄部１９の外周面上に接着剤などにより固着され、磁気的に接続されている。そして、第１磁石台座３０の上面が、第２爪状磁極部２４の内周面と略平行に形成されている。さらに、第１永久磁石３１が、断面平行四辺形に成形され、各第２爪状磁極部２４の先端側内周面に対向して第１磁石台座３０の上面に接着剤などにより固着され、磁気的に接続されている。このとき、各第１永久磁石３１の上面は、第２爪状磁極部２４の内周面と所定の隙間をもって略平行となっている。

第１磁石台座３０と同じものである第２磁石台座３２が、上面を第１爪状磁極部２０の内周面と略平行となるように、各第１爪状磁極部２０の先端側内周面と対向する第２継鉄部２３の外周面上に接着剤などにより固着され、磁気的に接続されている。さらに、第１永久磁石３１と同じものである第２永久磁石３３が、各第１爪状磁極部２０の先端側内周面に対向して第２磁石台座３２に接着剤などにより固着され、磁気的に接続されている。このとき、各第２永久磁石３３の上面は、第１爪状磁極部２０の内周面と所定の隙間をもって略平行となっている。

また、第１および第２永久磁石３１，３３は、着磁方向３５が、界磁コイル１４を流れる界磁電流が回転子１３の軸心と直交する平面において作る磁界３４の向きと反対となるように着磁配向されている。つまり、図１に示されるように、界磁コイル１４に通電され、磁界３４が矢印方向に発生された場合、第１および第２永久磁石３１，３３は、磁界３４と逆向きに着磁配向される。ここでは、第１および第２永久磁石３１，３３の着磁方向３５は、径方向に一致しており、その着磁方向３５の延長線が対向する第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端側の内周面に向かっている。なお、界磁コイル１４を流れる界磁電流が作る磁界３４の向きが反転した設計の場合には、第１および第２永久磁石３１，３３も逆向きに着磁配向される。

なお、第１および第２永久磁石３１，３３には、磁束密度が高いネオジウム・鉄・ボロン磁石やサマリウムコバルト磁石などの焼結された希土類磁石を用いることが望ましい。

つぎに、このように構成された車両用交流発電機１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９およびスリップリング８を介して回転子１３の界磁コイル１４に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第１ポールコア体１７の第１爪状磁極部２０がＮ極に着磁され、第２ポールコア体２１の第２爪状磁極部２４がＳ極に着磁される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ６を介してシャフト１６に伝達され、回転子１３が回転される。そこで、回転磁界が固定子１０の固定子コイル１２に与えられ、起電力が固定子コイル１２に発生する。この交流の起電力が、整流器で直流電流に整流され、バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給される。

つぎに、磁束の動作について図２および図３を参照しつつ説明する。
まず、界磁コイル１４に通電されると、磁束３６が発生される。この磁束３６は、第１爪状磁極部２０からエアギャップ４０を通って固定子鉄心１１のティース部に入る。そして、磁束３６は、固定子鉄心１１のティース部からコアバック部を通って周方向に移動し、隣の第２爪状磁極部２４に対向するティース部からエアギャップ４０を通ってその第２爪状磁極部２４に入る。ついで、第２爪状磁極部２４に入った磁束３６は、第２継鉄部２３、第２ボス部２２、第１ボス部１８、第１継鉄部１９を通って第１爪状磁極部２０に至る。ここで、従来のランデル型回転子では、第１および第２ポールコア体は限界設計されているので、界磁コイルの発生する磁界により磁気飽和し、回転子で発生する磁束が減少してしまう。

この実施の形態１では、第１および第２永久磁石３１，３３は、界磁コイル１４の発生する磁界３４の向きと反対となるように着磁配向されている。そこで、第１および第２永久磁石３１，３３の発生する磁界の向きは、界磁コイル１４の発生する磁界３４と逆向きである。この第１および第２永久磁石３１，３３から発生した磁束３７が固定子鉄心１１に鎖交するには、大きな磁気抵抗をもつエアギャップ４０を往復する必要がある。また、第１および第２永久磁石３１，３３は、第２および第１爪状磁極部２４，２０の内径側に配設されており、第１および第２爪状磁極部２０，２４の内周面側に対してより短い磁路長で周回するように配設されている。そこで、磁束３７の大部分が、固定子鉄心１１に迂回することなく、回転子内部で閉じた磁気回路を形成する。

つまり、第１永久磁石３１から発生する磁束３７は、図３に示されるように、第１磁石台座３０から第１継鉄部１９、第１ボス部１８、第２ボス部２２、第２継鉄部２３および第２爪状磁極部２４を通り、第１永久磁石３１に戻る。また、第２永久磁石３３から発生する磁束３７は、図２に示されるように、空隙を介して第１爪状磁極部２０に入り、第１継鉄部１９、第１ボス部１８、第２ボス部２２、第２継鉄部２３および第２磁石台座３２を通り、第２永久磁石３３に戻る。
そこで、第１および第２永久磁石３１，３３の発生する磁束３７は、界磁コイル１４の発生する磁束３６と逆向きとなり、第１および第２ポールコア体１７，２１を構成する磁性体の磁束密度を大幅に低減することができ、磁気飽和を解消することができる。

この実施の形態１では、上述の通り、磁気飽和が解消されるので、固定子１０に鎖交する磁束が増加し、発電量が増加される。特に、磁気飽和が顕著な低速アイドリング域での発電量を大幅に増大できる。

つぎに、冷却ファン７の溶接方法について図４および図５を参照しつつ説明する。
まず、第１磁石台座３０が第１継鉄部１９の外周面上の所望の位置に接着剤などにより固着される。また、磁石材３８が、その配向方向５０を径方向に向けて、各第１磁石台座３０の上面に接着剤などにより固着される。同様に、第２磁石台座３２が第２継鉄部２３の外周面上の所望の位置に接着剤などにより固着される。また、磁石材３９が、その配向方向５１を径方向に向けて、各第２磁石台座３２の上面に接着剤などにより固着される。
ついで、ボビンに巻装された界磁コイル１４を第１ボス部１８に外嵌状態に装着し、第１および第２爪状磁極部２０，２４を交互に噛み合わせ、かつ、第１ボス部１８の他端面を第２ボス部２２の一端面に突き合わせ、図示していないがシャフト１６をシャフト挿通穴に圧入固定し、回転子アッセンブリ１３Ａを組み上げる。

ついで、冷却ファン７を軸方向の他側から回転子アッセンブリ１３Ａに組み付ける。そして、一つの磁石材３９の軸方向外側で周方向に延在し、当該磁石材３９を挟んで周方向に隣り合う第２爪状磁極部２４の相対する壁面間を電気的に接続するように導体４１を配置する。ここで、導体４１は、Ｓ１０Ｃ等の低炭素鋼で作製された第１および第２ポールコア体１７，２１に比べ良導体である銅、アルミなどで作製される。
ついで、図４および図５の（ａ）に示されるように、当該磁石材３９を挟む一方の第２爪状磁極部２４の径方向内方の位置で、軸方向他側から加圧棒４２を冷却ファン７に押し当てる。この状態を維持しつつ、第１電極棒４３を当該磁石材３９を挟む他方の第２爪状磁極部２４の外周面に宛がい、かつ第２電極棒４４を冷却ファン７の加圧棒４２による加圧点の径方向外方の冷却ファン外周面の部位に宛がい、電源装置４５から溶接電流４６を通電する。

これにより、溶接電流４６は、第１電極棒４３から第２ポールコア体２１に流れ、加圧棒４２による加圧点で冷却ファン７に流れ、第２電極棒４４に流れる。そこで、冷却ファン７と第２ポールコア体２１との加圧棒４２による加圧点が発熱し、冷却ファン７が第２ポールコア体２１に溶融、接合される。
ここで、導体４１が第２ポールコア体２１より良導体で作製されているので、第２ポールコア体２１に流れ込んだ溶接電流４６は、集中的に他方の第２爪状磁極部２４から導体４１を介して一方の第２爪状磁極部２４に流れ、その後加圧棒４２による加圧点に流れる。この時、溶接電流４６が当該磁石材３９の軸方向外側で周方向に延在する導体４１を流れることで、磁束の流れ４７が発生する。そして、磁束の向きを径方向外方とする磁束成分が、当該磁石材３９に作用し、当該磁石材３９がその配向方向５１に近い向きに、即ち磁化方向を径方向外方とするように着磁配向される。

ついで、第１および第２電極棒４３，４４の宛がいを外し、導体４１を取り外し、回転子アッセンブリ１３Ａを周方向に所定角度回動させ、隣の磁石材３９を同様にして着磁配向する。この手順を繰り返し、冷却ファン７を第２ポールコア体２１に溶接するとともに、第２ポールコア体２１に配設された８つの磁石材３９を１つずつ順次着磁配向する。

ついで、図５の（ｂ）に示されるように、冷却ファン７を軸方向の一側から回転子アッセンブリ１３Ａに組み付ける。そして、一つの磁石材３８の軸方向外側で周方向に延在し、当該磁石材３８を挟んで周方向に隣り合う第１爪状磁極部２０の相対する壁面間を電気的に接続するように導体４１を配置する。そして、当該磁石材３８を挟む一方の第１爪状磁極部２０の径方向内方の位置で、軸方向一側から加圧棒４２を冷却ファン７に押し当てる。この状態を維持しつつ、第１電極棒４３を当該磁石材３８を挟む他方の第１爪状磁極部２０の外周面に宛がい、かつ第２電極棒４４を冷却ファン７の加圧棒４２による加圧点の径方向外方位置に宛がい、電源装置４５から溶接電流４６を通電する。

これにより、溶接電流４６は、第１電極棒４３から第１ポールコア体１７に流れ、加圧棒４２による加圧点で冷却ファン７に流れ、第２電極棒４４に流れる。そこで、冷却ファン７と第１ポールコア体１７との加圧棒４２による加圧点が発熱し、冷却ファン７が第１ポールコア体１７に溶融、接合される。
ここで、導体４１が第１ポールコア体１７より良導体で作製されているので、第１ポールコア体１７に流れ込んだ溶接電流４６は、集中的に他方の第１爪状磁極部２０から導体４１を介して一方の第１爪状磁極部２０に流れ、その後加圧棒４２による加圧点に流れる。この時、溶接電流４６が当該磁石材３８の軸方向外側で周方向に延在する導体４１を流れることで、磁束の流れ４７が発生する。そして、磁束の向きを径方向内方とする磁束成分が、当該磁石材３８に作用し、当該磁石材３８が、その配向方向５０に近い向きに、即ち磁化方向を径方向内方とするように着磁配向される。

ついで、第１および第２電極棒４３，４４の宛がいを外し、導体４１を取り外し、回転子アッセンブリ１３Ａを周方向に所定角度回動させ、隣の磁石材３８を同様にして着磁配向する。この手順を繰り返し、冷却ファン７を第１ポールコア体１７に溶接するとともに、第１ポールコア体１７に配設された８つの磁石材３８を１つずつ順次着磁配向する。

このようにして、冷却ファン７が回転子アッセンブリ１３Ａに取り付けられると同時に、回転子アッセンブリ１３Ａに組み込まれた全ての磁石材３８，３９が予備着磁される。そして、回転子アッセンブリ１３Ａに組み込まれた、予備着磁された磁石材３８，３９が着磁装置（図示せず）により着磁され、第１および第２永久磁石３１，３３となる。

この発明によれば、未着時の磁石材３８，３９を回転子アセンブリ１３Ａに組み込んでいるので、磁石材３８，３９のハンドリングが容易となり、装置を非磁性化する必要がない。また、冷却ファン７の溶接時に流れる溶接電流が作る磁界により永久磁石が減磁するという問題を生じない。

また、導体４１を磁石材３８（３９）の軸方向外側で周方向に延在し、磁石材３８（３９）を挟んで周方向に隣り合う第１爪状磁極部２０（第２爪状磁極部２４）の相対する壁面間を電気的に接続するように配置している。そこで、冷却ファン７の溶接時に、溶接電流が導体４１に流れ、磁石材３８（３９）に作用する磁束の向きを径方向内方（径方向外方）とする磁束成分が発生する。これにより、磁石材３８（３９）が、その配向方向５０に近い向きに、即ち磁化方向を径方向内方（径方向外方）とするように着磁配向される。従って、磁石材３８，３９が予備着磁されているので、磁石材３８，３９を回転子アッセンブリ１３Ａに組み込んだ状態でも、本着磁工程を複数回繰り返すことなく、磁石材３８，３９を容易に、かつ完全に着磁することができる。

また、導体４１が第１継鉄部１９（第２継鉄部２３）の上面と電気的に接続されることなく、周方向に隣り合う第１爪状磁極部２０（第２爪状磁極部２４）の相対する壁面間と電気的に接続され、かつ磁石材３８（３９）の軸方向外側で周方向に延在している。そこで、溶接電流が一方の第１爪状磁極部２０（第２爪状磁極部２４）から導体４１を介して第１継鉄部１９（第２継鉄部２３）に流れる電流経路が形成されず、溶接電流が一方の第１爪状磁極部２０（第２爪状磁極部２４）から導体４１を介して第１爪状磁極部２０（第２爪状磁極部２４）に流れる電流経路のみが形成される。これにより、磁石材３８（３９）に作用する磁束の向きを径方向内方（径方向外方）とする磁束成分を効果的に発生させることができる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機に適用される回転子の冷却ファンの溶接方法を説明する断面図である。

この実施の形態２においても、冷却ファン７を軸方向の他側から回転子アッセンブリ１３Ａに組み付け、一つの磁石材３９の軸方向外側で周方向に延在し、当該磁石材３９を挟んで周方向に隣り合う第２爪状磁極部２４の相対する壁面間を電気的に接続するように導体４１を配置する。

ついで、図６の（ａ）に示されるように、当該磁石材３９を挟む一方の第２爪状磁極部２４の径方向内方の位置で、軸方向他側から第２電極棒４４を冷却ファン７に押し当てる。この状態を維持しつつ、第１電極棒４３を当該磁石材３９を挟む他方の第２爪状磁極部２４の外周面に宛がい、電源装置から溶接電流４６を通電する。

これにより、溶接電流４６は、第１電極棒４３から第２ポールコア体２１に流れ、第２電極棒４４による加圧点で冷却ファン７に流れ、第２電極棒４４に流れる。そこで、冷却ファン７と第２ポールコア体２１との第２電極棒４４による加圧点が発熱し、冷却ファン７が第２ポールコア体２１に溶融、接合される。
ここで、第２ポールコア体２１に流れ込んだ溶接電流４６は、集中的に他方の第２爪状磁極部２４から導体４１を介して一方の第２爪状磁極部２４に流れ、その後第２電極棒４４による加圧点に流れる。この時、溶接電流４６が当該磁石材３９の軸方向外側で周方向に延在する導体４１を流れることで、磁束の流れ４７が発生する。そして、磁束の向きを径方向外方とする磁束成分が、当該磁石材３９に作用し、当該磁石材３９がその配向方向５１に近い向きに、即ち磁化方向を径方向外方とするように着磁配向される。

ついで、第１および第２電極棒４３，４４の宛がいを外し、導体４１を取り外し、回転子アッセンブリ１３Ａを周方向に所定角度回動させ、隣の磁石材３９を同様にして着磁配向する。この手順を繰り返し、冷却ファン７を第２ポールコア体２１に溶接するとともに、第２ポールコア体２１に配設された８つの磁石材３９を１つずつ順次着磁配向する。

ついで、図６の（ｂ）に示されるように、冷却ファン７を軸方向の一側から回転子アッセンブリ１３Ａに組み付ける。そして、一つの磁石材３８の軸方向外側で周方向に延在し、当該磁石材３８を挟んで周方向に隣り合う第１爪状磁極部２０の相対する壁面間を電気的に接続するように導体４１を配置する。そして、当該磁石材３８を挟む一方の第１爪状磁極部２０の径方向内方の位置で、軸方向一側から第２電極棒４４を冷却ファン７に押し当てる。この状態を維持しつつ、第１電極棒４３を当該磁石材３８を挟む他方の第１爪状磁極部２０の外周面に宛がい、電源装置から溶接電流４６を通電する。

これにより、溶接電流４６は、第１電極棒４３から第１ポールコア体１７に流れ、第２電極棒４４による加圧点で冷却ファン７に流れ、第２電極棒４４に流れる。そこで、冷却ファン７と第１ポールコア体１７との第２電極棒４４による加圧点が発熱し、冷却ファン７が第１ポールコア体１７に溶融、接合される。
ここで、第１ポールコア体１７に流れ込んだ溶接電流４６は、集中的に他方の第１爪状磁極部２０から導体４１を介して一方の第１爪状磁極部２０に流れ、その後第２電極棒４４による加圧点に流れる。この時、溶接電流４６が当該磁石材３８の軸方向外側で周方向に延在する導体４１を流れることで、磁束の流れ４７が発生する。そして、磁束の向きを径方向内方とする磁束成分が、当該磁石材３８に作用し、当該磁石材３８が、その配向方向５０に近い向きに、即ち磁化方向を径方向内方とするように着磁配向される。

ついで、第１および第２電極棒４３，４４の宛がいを外し、導体４１を取り外し、回転子アッセンブリ１３Ａを周方向に所定角度回動させ、隣の磁石材３８を同様にして着磁配向する。この手順を繰り返し、冷却ファン７を第１ポールコア体１７に溶接するとともに、第１ポールコア体１７に配設された８つの磁石材３８を１つずつ順次着磁配向する。

このようにして、冷却ファン７が回転子アッセンブリ１３Ａに取り付けられると同時に、回転子アッセンブリ１３Ａに組み込まれた全ての磁石材３８，３９が予備着磁される。そして、回転子アッセンブリ１３Ａに組み込まれた、予備着磁された磁石材３８，３９が着磁装置（図示せず）により着磁され、第１および第２永久磁石３１，３３となる。

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。
また、この実施の形態２によれば、第２電極棒４４を用いて冷却ファン７を加圧しているので、加圧棒が不要となると共に、冷却ファン７の溶接位置を簡易に位置決めできる。

なお、上記各実施の形態では、第１および第２磁石台座が第１および第２ポールコア体の第１および第２継鉄部に接着剤などにより固着されているものとしているが、第１および第２磁石台座が第１および第２ポールコア体と一体に成型されてもよい。
また、上記各実施の形態では、磁石材が第１および第２磁石台座に接着剤などにより固着されているものとしているが、磁石材の固着方法はこれに限定されるものではなく、第１および第２磁石台座に嵌合穴を形成し、磁石材を嵌合穴に嵌着して第１および第２磁石台座に固着するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、磁石材がその配向方向を径方向に向けて配置されているものとしているが、磁石材の配向方向は完全に径方向に一致する必要はなく、径方向に対して界磁コイル側に僅かに傾斜させてもよい。
また、上記各実施の形態では、第１および第２永久磁石を隣り合う第１および第２爪状磁極部間のすべてに配設するものとしているが、第１および第２永久磁石を隣り合う第１および第２爪状磁極部間のすべてに配設する必要はなく、第１および第２永久磁石の配設個数は要求性能とコストとを勘案して適宜選択すればよい。例えば、第１および第２永久磁石の配設個数は、遠心力に対して重量的なアンバランスを生じさせないために、第１および第２爪状磁極部の個数の１を除く約数とし、かつ周方向に等角ピッチで配設することが好ましい。

また、上記各実施の形態では、第１および第２電極棒を所定位置に宛がって状態で溶接電流を通電するものとしているが、例えば、電源装置をＯＮ状態とし、一方の電極棒を爪状磁極部に宛がっておき、時間的に遅れて他方の電極棒を冷却ファンに宛がって溶接するようにしてもよい。これにより、冷却ファンの溶接箇所を高精度に位置決めできる。
また、上記各実施の形態では、１つの冷却ファンを回転子アッセンブリに溶接した後、もう１つの冷却ファンを回転子アッセンブリに溶接するものとしているが、２つの冷却ファンを軸方向両側から回転子アッセンブリに組み付け、軸方向両側から同時に冷却ファンを回転子アセンブリに溶接するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機や車両用発電電動機などの回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子の冷却ファンの溶接方法を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子の冷却ファンの溶接方法を説明する断面図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機に適用される回転子の冷却ファンの溶接方法を説明する断面図である。

符号の説明

１３Ａ 回転子アッセンブリ、１４ 界磁コイル、１５ ポールコア、１６ シャフト、１７ 第１ポールコア体、１８ 第１ボス部、１９ 第１継鉄部、２０ 第１爪状磁極部、２１ 第２ポールコア体、２２ 第２ボス部、２３ 第２継鉄部、２４ 第２爪状磁極部、３０ 第１磁石台座、３１ 第１永久磁石、３２ 第２磁石台座、３３ 第２永久磁石、３５ 着磁方向、３８，３９ 磁石材、５０，５１ 配向方向、４２ 加圧棒、４３ 第１電極棒、４４ 第２電極棒、４５ 電源装置、４６ 溶接電流、５０，５１ 配向方向。

Claims (2)

1. ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、上記複数の爪状磁極部の先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に配向方向を径方向に向けて配設された複数の磁石材と、を有する回転子アッセンブリを組み上げ、冷却ファンを上記ポールコアの軸端に沿うように配置する工程と、
   上記複数の磁石材の一つの磁石材の軸方向外側で当該磁石材を周方向に挟む爪状磁極部の相対する壁面間を電気的に接続するように上記ポールコアより良導体である導体を配置し、
   当該磁石材を周方向に挟む上記爪状磁極部の一方の爪状磁極部の径方向内方位置で上記冷却ファンを上記ポールコアの端面に加圧した状態を維持しつつ、一対の電極棒をそれぞれ当該磁石材を周方向に挟む上記爪状磁極部の他方の爪状磁極部の外周部と上記冷却ファンの上記ポールコアの端面への加圧部の径方向外方の冷却ファン外周部とに接触させ、該一対の電極棒間に溶接電流を通電して、上記加圧部で上記冷却ファンを上記ポールコアに接合するとともに、上記溶接電流を上記導体に流して発生する磁束の流れを当該磁石材に作用させて、当該磁石材を上記配向方向に予備着磁する溶接工程と、を備え、
   上記溶接工程を繰り返して、上記複数の磁石材のそれぞれを順次上記配向方向に予備着磁する回転電機用回転子の冷却ファンの溶接方法。
2. ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、上記複数の爪状磁極部の先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に配向方向を径方向に向けて配設された複数の磁石材と、を有する回転子アッセンブリを組み上げ、冷却ファンを上記ポールコアの軸端に沿うように配置する工程と、
   上記複数の磁石材の一つの磁石材の軸方向外側で当該磁石材を周方向に挟む爪状磁極部の相対する壁面間を電気的に接続するように上記ポールコアより良導体である導体を配置し、
   一対の電極棒の一方を当該磁石材を周方向に挟む上記爪状磁極部の一方の爪状磁極部の径方向内方位置で上記冷却ファンを上記ポールコアの端面に加圧した状態で接触させ、該一対の電極棒の他方を当該磁石材を周方向に挟む上記爪状磁極部の他方の爪状磁極部の外周部に接触させ、該一対の電極棒間に溶接電流を通電して、上記加圧部で上記冷却ファンを上記ポールコアに接合するとともに、上記溶接電流を上記導体に流して発生する磁束の流れを当該磁石材に作用させて、当該磁石材を上記配向方向に予備着磁する溶接工程と、を備え、
   上記溶接工程を繰り返して、上記複数の磁石材のそれぞれを順次上記配向方向に予備着磁する回転電機用回転子の冷却ファンの溶接方法。

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