JP2010136549A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付け時や使用中に無理な力が磁石７に加わることなく、且つ、磁石７の組み付け方向の位置ずれを確実に防止できる回転子を提供する。
【解決手段】一対の界磁鉄心を組み合わせた状態で、爪状磁極の内周側に磁石支持リング８が配置され、その後、磁石７を自身の長手方向から磁石挿入スペースに挿入して組み付ける。この方法によれば、爪状磁極の加工精度や組み付け精度にばらつきがあっても、個々の磁石７をそれぞれ容易に磁石挿入スペースへ挿入して組み付けることができるので、組み付け時に磁石７に無理な力が加わることはなく、磁石７が破損することを防止できる。また、磁石７は、内周面に設けられた凸部７ａを、磁石支持リング８の磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄに嵌め合わせることで位置決めされ、磁石支持部８ａに対し、磁石７の長手方向（磁石７の組み付け方向）の位置ずれを防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、一対の界磁鉄心に設けられる互いの爪状磁極間に永久磁石を配設した回転電機の回転子に関する。

従来、自動車用等の交流発電機として、例えば、特許文献１が公知である。
この特許文献１では、一対のランデル型ポールコアに設けられる爪状磁極同士の間にそれぞれ永久磁石を挿入し、周方向に隣合う爪状磁極間の漏洩磁束を減らして発電に寄与する有効磁束を増量させることにより、出力向上を図る技術が提案されている。
この従来技術では、複数の永久磁石が、非磁性体から成る磁石支持リングの外周面に接着剤等により固着されて磁石アセンブリとして構成され、この磁石アセンブリの状態でポールコアに組み付けられている。
また、爪状磁極には、周方向の側面外周部から周方向へ突き出る鍔部が設けられ、この鍔部の内周面に永久磁石の外周面肩部が当接することにより、ロータの回転時に永久磁石が遠心方向（径方向外側）へ飛び出すことを規制している。
特開平８−２２３８８２号公報

ところが、特許文献１に開示された従来技術では、複数の永久磁石が磁石支持リングの外周面に固着されているため、極めて高い部品精度および組み付け精度が要求される。すなわち、磁石アセンブリの状態では、磁石支持リングに対して永久磁石の位置が固定されるため、永久磁石を磁石支持リングに固着する位置が多少でもずれていると、組み付け時あるいは使用中に過大なストレスが磁石アセンブリに加わり、永久磁石や磁石支持リングが破損する恐れがある。
また、磁石アセンブリの精度（磁石支持リングに対する永久磁石の位置精度）が良くても、爪状磁極の加工精度にばらつきがあると、一対のポールコアを組み合わせた状態で、周方向に隣合う爪状磁極同士の間に永久磁石を無理無く挿入できるだけの空間（磁石挿入スペースと呼ぶ）を確保できたとしても、その磁石挿入スペースと、磁石支持リングに固着されている永久磁石との位置がずれている場合には、磁石挿入スペースに永久磁石を挿入できなくなる恐れがある。

上記の様に、特許文献１に係る発明では、磁石支持リングに固着されている複数の永久磁石をそれぞれ磁石挿入スペースに無理なく挿入するためには、ポールコア側の部品精度（特に爪状磁極の加工精度）や組み付け精度だけでなく、磁石アセンブリの精度も要求されるため、コストが増大する要因となっている。
そこで、永久磁石を磁石支持リングに固着しない状態で組み付ける方法が考えられる。例えば、磁石支持リングを予めポールコアに組み付けておき、その後、永久磁石を磁石挿入スペースに挿入する方法である。しかし、この方法では、ロータの回転方向および径方向（内径方向と外径方向）に対して永久磁石の移動を規制することはできるが、永久磁石が磁石支持リングに固着されていないので、永久磁石の組み付け方向である永久磁石自身の長手方向への移動（位置ずれ）を規制することは困難である。

つまり、永久磁石は、周方向に隣合う爪状磁極間に配置されることで回転方向への移動が規制され、爪状磁極の鍔部に永久磁石の外周面肩部が当接することで遠心方向（径方向外側）への移動が規制され、永久磁石の内周側に配置される磁石支持リングによって径方向内側への移動が規制される。しかし、永久磁石の組み付け方向へは、磁石支持リングと爪状磁極の鍔部との間に締代を設定する、すなわち、磁石支持リングの弾力により永久磁石の外周面肩部を爪状磁極の鍔部に押し付けることで移動が規制される。この場合、永久磁石を磁石支持リングと鍔部との間に挟み込む力だけで永久磁石の長手方向の移動を規制しているため、使用時の振動により、永久磁石が組み付け方向へ移動することを確実に防止することはできない。

また、永久磁石と爪状磁極との隙間にエポキシ樹脂等の含浸材を充填して永久磁石を固定することもできるが、温度変化の影響により含浸材による固定力の劣化が懸念されるため、含浸材による固定力だけでは、永久磁石の長手方向の移動を確実に防止することは困難である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、組み付け時や使用中に無理な力が永久磁石に加わることなく、且つ、永久磁石の組み付け方向の移動（位置ずれ）を確実に防止できる回転電機の回転子を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、互いに複数の爪状磁極を有し、その互いの爪状磁極同士が周方向に所定の間隔を有して交互に噛み合う様に組み合わされる一対の界磁鉄心と、この一対の界磁鉄心に巻装される界磁巻線と、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間に配設され、その隣合う爪状磁極間の漏洩磁束を減少させる向きに着磁される複数の永久磁石と、この複数の永久磁石の内周側に配置される非磁性体の環状体であって、永久磁石を内周側から支持する磁石支持リングとを備え、爪状磁極には、周方向の側面外周部から周方向へ突き出る鍔部が設けられ、この鍔部により、永久磁石の遠心方向への移動が規制される回転電機の回転子であって、磁石支持リングに対し、爪状磁極の側面に沿った永久磁石の長手方向の位置ずれを規制する位置ずれ規制手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の永久磁石がそれぞれ磁石支持リングに固定されている訳ではないので、例えば、一対の界磁鉄心に設けられる互いの爪状磁極の内周側に予め磁石支持リングを配置して、その後、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間に永久磁石を挿入して組み付けることができる。これにより、爪状磁極の加工精度や組み付け精度にばらつきがあっても、永久磁石に無理な力が加わることはなく、組み付け時や使用中に永久磁石が破損することを防止できる。
また、永久磁石は、周方向に隣合う爪状磁極間に配置されることで回転方向への移動が規制され、爪状磁極の鍔部によって永久磁石の遠心方向への移動が規制され、永久磁石の内周側に配置される磁石支持リングによって径方向内側への移動が規制される。さらに、本発明に係る位置ずれ規制手段により、磁石支持リングに対して永久磁石の長手方向の位置ずれを規制することができるので、永久磁石の固定信頼性に優れ、エンジン振動等による永久磁石の移動を確実に防止できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機の回転子において、位置ずれ規制手段は、磁石支持リングと永久磁石のどちらか一方に設けられた凹部あるいは孔部と、他方に設けられた凸部との凹凸嵌合によって構成されることを特徴とする。
本発明によれば、凹部あるいは孔部と凸部との凹凸嵌合による簡単な構成によって位置ずれ規制手段を実現できる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した回転電機の回転子において、磁石支持リングは、永久磁石の長手方向に沿った両端から永久磁石の長手方向の端面側へ折れ曲がる一対の係止片を有し、この一対の係止片により永久磁石を長手方向に把持することにより位置ずれ規制手段を構成することを特徴とする。
上記の構成によれば、磁石支持リングに設けられた一対の係止片により永久磁石を長手方向に把持することで、磁石支持リングに対し永久磁石の長手方向の位置ずれを確実に防止できる。また、磁石支持リングを界磁鉄心に組み付ける際に、一対の係止片のうち、どちらか一方の係止片を予め先に折り曲げておき、その後、永久磁石を磁石支持リングと爪状磁極の鍔部との間に挿入した後、他方の係止片を折り曲げる手順を取ることができる。この手順によれば、永久磁石を磁石支持リングと爪状磁極の鍔部との間に挿入する際に、磁石支持リングの係止片にストレスが加わらないため、永久磁石を長手方向に把持する一対の係止片の信頼性が向上する。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの回転電機の回転子において、永久磁石は、径方向の内周面が磁石支持リングに支持されると共に、その磁石支持リングの弾力を受けて、径方向の外周面の両肩部が鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられることを特徴とする。 この場合、永久磁石は、爪状磁極の鍔部と磁石支持リングとの間の径方向寸法に対し若干の締代を持って組み付けられる。これにより、永久磁石は、自身の内周面が磁石支持リングに支持され、且つ、外周面の両肩部が爪状磁極の鍔部の内周面に押圧されるので、遠心力ストレスに対する永久磁石の固定がより確実となり、固定信頼性が向上する。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機の回転子において、永久磁石の周方向側面と爪状磁極の周方向側面との間に含浸材が充填されていることを特徴とする。
例えば、永久磁石の周方向の幅寸法を、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間の周方向寸法より若干小さく形成することで、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間に永久磁石を挿入する際に、永久磁石に無理な力が加わらないため、永久磁石の欠けや破損を防止できる。但し、この場合、永久磁石の側面と爪状磁極の側面との間に隙間が生じるため、その隙間を含浸材（例えばエポキシ樹脂）で埋めることにより、永久磁石をより安定した状態で保持できるので、永久磁石の固定信頼性が向上する。

（請求項６の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機の回転子において、永久磁石と爪状磁極および磁石支持リングとの間に含浸材が充填されていることを特徴とする。
永久磁石と爪状磁極および磁石支持リングとの間に隙間が生じる場合は、その隙間に含浸材（例えばエポキシ樹脂）を充填することで、永久磁石をより安定した状態で保持できるので、永久磁石の固定信頼性が向上する。

（請求項７の発明）
本発明は、互いに複数の爪状磁極を有し、その互いの爪状磁極同士が周方向に所定の間隔を有して交互に噛み合う様に組み合わされて一対の界磁鉄心と、この一対の界磁鉄心に巻装される界磁巻線と、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間に配設され、その隣合う爪状磁極間の漏洩磁束を減少させる向きに着磁される複数の永久磁石と、この永久磁石の少なくとも内周面を保護すると共に、永久磁石を長手方向に保持する非磁性部材からなる磁石ケースと、この磁石ケースの内周側に配置される非磁性体の環状体であって、磁石ケースを介して永久磁石を内周側から支持する磁石支持リングとを備え、爪状磁極には、周方向の側面外周部から周方向へ突き出る鍔部が設けられ、この鍔部により、永久磁石の遠心方向への移動が規制される回転電機の回転子であって、磁石支持リングに対し、磁石ケースを介して、爪状磁極の側面に沿った永久磁石の長手方向の位置ずれを規制する位置ずれ規制手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の永久磁石がそれぞれ磁石ケースを介して磁石支持リングに固定されている訳ではないので、例えば、一対の界磁鉄心に設けられる互いの爪状磁極の内周側に予め磁石支持リングを配置して、その後、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間に磁石ケースに保持された永久磁石を挿入して組み付けることができる。これにより、爪状磁極の加工精度や組み付け精度にばらつきがあっても、永久磁石に無理な力が加わることはなく、組み付け時や使用中に永久磁石が破損することを防止できる。
また、永久磁石は、周方向に隣合う爪状磁極間に配置されることで回転方向への移動が規制され、爪状磁極の鍔部によって永久磁石の遠心方向への移動が規制され、磁石ケースの内周側に配置される磁石支持リングによって径方向内側への移動が規制される。さらに、本発明に係る位置ずれ規制手段により、磁石支持リングに対し、磁石ケースを介して永久磁石の長手方向の位置ずれを規制することができるので、永久磁石の固定信頼性に優れ、エンジン振動による永久磁石の移動を確実に防止できる。

（請求項８の発明）
請求項７に記載した回転電機の回転子において、位置ずれ規制手段は、磁石支持リングに設けられた凹部あるいは孔部と、磁石ケースに設けられた凸部との凹凸嵌合によって構成されることを特徴とする。
本発明によれば、凹部あるいは孔部と凸部との凹凸嵌合による簡単な構成によって位置ずれ規制手段を実現できる。

（請求項９の発明）
請求項７に記載した回転電機の回転子において、磁石ケースは、永久磁石の長手方向の両端面を保護する一対の端板部を有し、磁石支持リングは、永久磁石の長手方向に沿った両端から磁石ケースの端板部側へ折れ曲がる一対の係止片を有し、この一対の係止片により磁石ケースを長手方向に把持することにより位置ずれ規制手段を構成することを特徴とする。
上記の構成によれば、磁石支持リングに設けられた一対の係止片により磁石ケースを長手方向に把持することで、磁石支持リングに対し永久磁石の長手方向の位置ずれを確実に防止できる。また、磁石支持リングを界磁鉄心に組み付ける際に、一対の係止片のうち、どちらか一方の係止片を予め先に折り曲げておき、その後、磁石ケースに保持された永久磁石を、磁石支持リングと爪状磁極の鍔部との間に挿入した後、他方の係止片を折り曲げる手順を取ることができる。この手順によれば、永久磁石を磁石支持リングと爪状磁極の鍔部との間に挿入する際に、磁石支持リングの係止片にストレスが加わらないため、永久磁石を長手方向に把持する一対の係止片の信頼性が向上する。

（請求項１０の発明）
請求項７に記載した回転電機の回転子において、磁石ケースには、永久磁石の長手方向に沿って磁石支持リングに係合するスナップフィットが位置ずれ規制手段として設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、磁石ケースに設けたスナップフィットにより、磁石支持リングに対し容易に永久磁石の長手方向の位置ずれを規制できる。

（請求項１１の発明）
請求項７〜１０に記載した何れかの回転電機の回転子において、永久磁石は、径方向の内周面が磁石ケースを介して磁石支持リングに支持されると共に、その磁石支持リングの弾力を受けて、径方向の外周面の両肩部が鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられていることを特徴とする。
この場合、永久磁石と磁石ケースは、爪状磁極の鍔部と磁石支持リングとの間の径方向寸法に対し若干の締代を持って組み付けられる。これにより、永久磁石は、自身の内周側が磁石ケースを介して磁石支持リングに支持され、且つ、外周面の両肩部が爪状磁極の鍔部の内周面に押圧されるので、遠心力ストレスに対する永久磁石の固定がより確実となり、固定信頼性が向上する。

（請求項１２の発明）
請求項７〜１０に記載した何れかの回転電機の回転子において、磁石ケースは、永久磁石の全面を包囲する箱状に設けられて、永久磁石の内周面を保護する内周ケース面が支持リングに支持されると共に、その磁石支持リングの弾力を受けて、永久磁石の外周面を保護する外周ケース面の両肩部が鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、永久磁石の全面が磁石ケースにより包囲されているので、永久磁石の組み付け時に永久磁石が直接爪状磁極や磁石支持リングに当たることはなく、永久磁石の破損を防止できる。また、磁石ケースは、外周ケース面の両肩部が鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられているので、遠心力ストレスに対する固定信頼性が向上すると共に、万が一、永久磁石が破損した場合でも、磁石ケースによって永久磁石の破片が飛散することを防止できる。

（請求項１３の発明）
請求項７〜１１に記載した何れかの回転電機の回転子において、永久磁石の周方向側面と爪状磁極の周方向側面との間に含浸材が充填されていることを特徴とする。
例えば、永久磁石の周方向の幅寸法を、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間の周方向寸法より若干小さく形成することで、周方向に隣合う爪状磁極同士の側面間に永久磁石を挿入する際に、永久磁石に無理な力が加わらないため、永久磁石の欠けや破損を防止できる。但し、この場合、永久磁石の側面と爪状磁極の側面との間に隙間が生じるため、その隙間を含浸材（例えばエポキシ樹脂）で埋めることにより、永久磁石をより安定した状態で保持できるので、永久磁石の固定信頼性が向上する。

（請求項１４の発明）
請求項１２に記載した回転電機の回転子において、磁石ケースの周方向ケース面と爪状磁極の周方向側面との間に含浸材が充填されていることを特徴とする。
磁石ケースの周方向ケース面と爪状磁極の周方向側面との間に隙間が生じる場合、その隙間を含浸材（例えばエポキシ樹脂）で埋めることにより、磁石ケースに収容された永久磁石をより安定した状態で保持できるので、永久磁石の固定信頼性が向上する。

（請求項１５の発明）
請求項７〜１２に記載した何れかの回転電機の回転子において、磁石ケースと爪状磁極および磁石支持リングとの間に含浸材が充填されていることを特徴とする。
磁石ケースと爪状磁極および磁石支持リングとの間に隙間が生じる場合は、その隙間に含浸材（例えばエポキシ樹脂）を充填することで、磁石ケースを介して永久磁石をより安定した状態で保持できるので、永久磁石の固定信頼性が向上する。

（請求項１６の発明）
請求項７〜１２に記載した何れかの回転電機の回転子において、磁石ケースと永久磁石、爪状磁極、および磁石支持リングとの間に含浸材が充填されていることを特徴とする。 磁石ケースと永久磁石、爪状磁極、および磁石支持リングとの間に隙間が生じる場合は、その隙間に含浸材（例えばエポキシ樹脂）を充填することで、磁石ケースおよび永久磁石をより安定した状態で保持できるので、永久磁石の固定信頼性が向上する。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例１〜３により詳細に説明する。

実施例１では、本発明の回転電機の一例を車両用交流発電機に適用して説明する。
図１は、車両用交流発電機の界磁として働く回転子１の断面図である。
回転子１は、図示しないハウジングに軸受（図示せず）を介して回転自在に支持される回転軸２と、この回転軸２に固定される一対の界磁鉄心３（３Ａ、３Ｂ）と、この一対の界磁鉄心３に巻装される界磁巻線４と、一対の界磁鉄心３の軸方向両端面に固定される冷却ファン５、６と、一対の界磁鉄心３に組み込まれる複数個（本実施例では１６個）の永久磁石（以下、磁石７と略す）と、この磁石７を径方向の内周側から支持する磁石支持リング８等より構成される。

回転軸２は、軸方向の一方（図示左側）の端部にプーリ（図示せず）が取り付けられ、ベルト伝動によりエンジンの回転動力が伝達されて回転する。
一対の界磁鉄心３は、同一形状を有する一方の界磁鉄心３Ａと、他方の界磁鉄心３Ｂとを軸方向に組み合わせて構成される。
一方の界磁鉄心３Ａと他方の界磁鉄心３Ｂは、図２に示す様に、径方向の中央部に貫通孔３ａを有するコアハブ３ｂと、このコアハブ３ｂの径方向外周部から軸方向に突き出る複数（本実施例では８個）の爪状磁極３ｃとが設けられている。
コアハブ３ｂには、軸方向の片側に突き出るボス部３ｂ1 （図１参照）が一体に設けられ、このボス部３ｂ1 と複数の爪状磁極３ｃとの間に、界磁巻線４を巻装するための巻線スペースが確保されている。

複数の爪状磁極３ｃは、コアハブ３ｂに対し周方向に等間隔に設けられ、コアハブ３ｂに連なる基端部から先端部へ向かって周方向の幅が次第に狭くなる略Ｖ字形状に設けられている。また、各爪状磁極３ｃには、図２に示す様に、周方向の両側面外周部から、それぞれ周方向へ突き出る一対の鍔部３ｃ1 が設けられている。
界磁鉄心３Ａと界磁鉄心３Ｂは、図１に示す様に、両者のボス部３ｂ1 の端面同士を軸方向に突き合わせて、互いの爪状磁極３ｃ同士が周方向に所定の間隔を有して交互に噛み合う様に組み合わされ、コアハブ３ｂの貫通孔３ａに回転軸２を挿通して回転軸２に固定されている。

界磁巻線４は、図１に示す様に、界磁鉄心３Ａ、３Ｂの両ボス部３ｂ1 の外周に絶縁性を有するスプール９を介して巻回されている。界磁巻線４の巻き始めおよび巻き終わりの両端部は、それぞれリード線１０、１１に接続され、このリード線１０、１１を介して、回転軸２の他方の端部（反プーリ側の端部）に設けられる一組のスリップリング１２に電気的に接続されている。この界磁巻線４には、スリップリング１２の外周に配置されるブラシ（図示せず）を介してバッテリ（図示せず）から界磁電流が供給される。界磁巻線４に界磁電流が流れると、一方の界磁鉄心３Ａに設けられた複数の爪状磁極３ｃが全てＳ極（またはＮ極）に磁化され、他方の界磁鉄心３Ｂに設けられた複数の爪状磁極３ｃが全てＮ極（またはＳ極）に磁化される。

冷却ファン５、６は、一方の界磁鉄心３Ａのコアハブ３ｂの端面に抵抗溶接等により固定されるフロント側の冷却ファン５と、他方の界磁鉄心３Ｂのコアハブ３ｂの端面に抵抗溶接等により固定されるリヤ側の冷却ファン６とを有する。
磁石７は、爪状磁極３ｃに設けられた鍔部３ｃ1 と、爪状磁極３ｃの内周側に配置される磁石支持リング８との間の径方向寸法と、周方向に隣合う爪状磁極３ｃ同士の側面間の周方向寸法とで規定される磁石挿入スペースに挿入され、爪状磁極３ｃの側面と対向する磁石側面が、その爪状磁極３ｃと同極となる様に着磁される。つまり、磁石７を挟んで隣合う爪状磁極３ｃ間の漏洩磁束を減少させる向きに着磁される。この磁石７は、例えば、希土類磁石やフェライト焼結磁石等を使用することができ、その全体形状が略直方体に形成されている（図３、図４参照）。

磁石支持リング８は、非磁性体であるステンレスあるいは樹脂等により形成され、図４に示す様に、複数個の磁石７を個々に支持する複数（本実施例では１６個）の磁石支持部８ａと、この複数の磁石支持部８ａを環状に連結する連結部８ｂとを有している。
磁石支持部８ａは、磁石７を支持する面、つまり、磁石７との当接面が平坦面であり、且つ、磁石７の長手方向に相当する方向の長さが、連結部８ｂの幅（磁石支持リング８の周方向と直交する方向の寸法）より長く設けられている。なお、磁石支持部８ａの長さを、磁石７の長さより長くしても良いが、不必要に長くしても材料が無駄になるだけであるため、必ずしも、磁石７の長さより長くする必要はない。つまり、磁石７を安定的に支持できるのであれば、磁石７の長さより短くしても良い。磁石支持部８ａの一例として、磁石支持部８ａによって支持される磁石７の内周面の形状および面積と略等しい形状および面積を有することもできる。

この磁石支持部８ａは、図４に示す様に、連結部８ｂに対し周方向に所定の傾きを有して配置され、且つ、隣合う磁石支持部８ａ同士が互いに逆方向に傾いている。つまり、複数の磁石支持部８ａは、磁石７の組み付け方向に対応して、一つ置きに同方向に傾斜している。
また、磁石支持部８ａは、磁石７の長手方向に相当する方向の両端部に、それぞれガイド部８ｃが設けられている。このガイド部８ｃは、上記の磁石挿入スペースへ磁石７を挿入する際に、磁石７の角部が爪状磁極３ｃや磁石支持部８ａの端部に当たらない様に、磁石支持リング８の径方向内側へ折り曲げられている。すなわち、ガイド部８ｃは、磁石７を磁石挿入スペースへ挿入し易くするために設けられている。なお、ガイド部８ｃは、必ずしも磁石支持部８ａの両端部に設ける必要はなく、磁石７の挿入方向が一方向に特定されていれば、その方向に合わせて、どちらか一方の端部だけに設けても良い。

連結部８ｂは、爪状磁極３ｃの内周面に沿って円弧状に配置され、且つ、図１に示す様に、一方の爪状磁極３ｃの内周面に形成された段差と、他方の爪状磁極３ｃの内周面に形成された段差との間に配置されて、両段差により軸方向（図１の左右方向）の移動が規制されている。但し、界磁鉄心３Ａと界磁鉄心３Ｂとを組み合わせた時に、両者のボス部３ｂ1 同士の端面間に隙間（エアギャップ）が生じることがない様に、両段差の間で連結部８ｂが軸方向に少し移動できる様に構成されている。

つまり、連結部８ｂは、図４に示す様に、幅方向の一辺側（図示上側辺）に凹み８ｂ1 が形成されている部分と、凹み８ｂ1 の無い部分とが磁石支持部８ａを挟んで交互に設けられ、凹み８ｂ1 を有する部分の幅が、凹み８ｂ1 の無い部分より若干小さく形成されている。従って、連結部８ｂの幅方向の他辺側を爪状磁極３ｃの一方の段差に当接させた時に、凹み８ｂ1 を有する一辺側と爪状磁極３ｃの他方の段差との間に若干隙間が確保される。これにより、連結部８ｂの幅によって一対の界磁鉄心３の軸方向位置が影響を受けることはなく、界磁鉄心３Ａのボス部３ｂ1 と界磁鉄心３Ｂのボス部３ｂ1 とを軸方向に確実に当接させて、両ボス部３ｂ1 の間にエアギャップの無い磁気回路を形成できる。

次に、磁石７の組み付け方法について説明する。
磁石７は、磁石支持リング８に予め固着されている訳ではなく、磁石支持リング８とは別に組み付けられる。すなわち、磁石支持リング８は、磁石７を組み付ける前に、一対の界磁鉄心３を組み合わせた状態で、予め爪状磁極３ｃの内周側に配置される。その後、図３に示す様に、磁石７を自身の長手方向から磁石挿入スペースに挿入して組み付ける。この時、磁石７は、磁石支持リング８に対し、本発明に係る位置ずれ規制手段によって長手方向（磁石７の挿入方向）の移動が規制される。
位置ずれ規制手段は、図５に示す様に、磁石支持リング８の磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄと、磁石７に設けられた凸部７ａとの凹凸嵌合によって構成される。あるいは、図６に示す様に、磁石７に凹部７ｂを設け、この凹部７ｂに嵌合する凸部８ｅを磁石支持部８ａに設けても良い。

また、磁石７は、爪状磁極３ｃの鍔部３ｃ1 と磁石支持リング８の磁石支持部８ａとの間の径方向寸法に対し若干の締代を持って挿入される。すなわち、磁石７は、図７に示す様に、径方向の内周面が磁石支持部８ａに当接して支持された状態で、外周面の両肩部が、爪状磁極３ｃに設けられた鍔部３ｃ1 の内面に押圧されて遠心方向（径方向外側）への移動が規制される。
さらに、磁石７は、磁石挿入スペースへ無理なく挿入できる様に、磁石７の周方向寸法が、周方向に隣合う爪状磁極３ｃ同士の側面間の周方向寸法より若干小さく形成されている。このため、図７に示した様に、磁石７の周方向側面と、爪状磁極３ｃの周方向側面との間に隙間Ｓを生じるが、この隙間Ｓは、図８に示す様に、エポキシ樹脂等の含浸材１３を充填して埋めることも出来る。

（実施例１の効果）
磁石７が挿入される磁石挿入スペースの寸法および位置は、界磁鉄心３に設けられる爪状磁極３ｃの加工精度や組み付け精度に大きく影響される。言い換えると、爪状磁極３ｃの加工精度や組み付け精度にばらつきが生じると、複数箇所の磁石挿入スペースがそれぞれ異なった寸法にばらつきを生じる恐れがある。これに対し、本実施例の回転子１は、複数の磁石７が磁石支持リング８に予め固着されている訳ではないので、磁石支持リング８を爪状磁極３ｃの内周側に配置した状態で、その後、複数の磁石７を個々に磁石挿入スペースに挿入して組み付けることができる。このため、爪状磁極３ｃの加工精度や組み付け精度にばらつきがあっても、各磁石挿入スペースの寸法および位置に応じて、複数の磁石７を個々に磁石挿入スペースに挿入して組み付けることができる。

上記の構成によれば、磁石７に無理な力が加わらないため、組み付け時や使用中等に磁石７が破損することを防止できる。その結果、複数の磁石７が予め磁石支持リング８に固着されている従来技術（特許文献１）と比較した場合に、本実施例では磁石アセンブリを構成する必要がないので、複数の磁石７と磁石支持リング８との位置関係を精度良く位置決めする必要はなく、且つ、界磁鉄心３側の部品精度及び組み付け精度を高くする必要もないので、その分、コストを低く抑えることができる。
また、本実施例の磁石７は、本発明の位置ずれ規制手段によって、磁石支持部８ａに対する長手方向（磁石７の組み付け方向）の位置ずれを防止できる。つまり、図５に示した様に、磁石７に設けられた凸部７ａを、磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄに嵌め合わせることで、磁石支持部８ａに対し磁石７を長手方向に位置決めできるので、エンジン振動等による磁石７の移動を確実に防止できる。

さらに、磁石７は、爪状磁極３ｃの鍔部３ｃ1 と磁石支持リング８の磁石支持部８ａとの間の径方向寸法に対し若干の締代を持って挿入される。すなわち、磁石７は、内周側が磁石支持部８ａにより支持されると共に、磁石支持リング８の弾力を受けて、径方向の外周面の両肩部が爪状磁極３ｃの鍔部３ｃ1 の内周面に押圧された状態で組み付けられる。これにより、遠心力ストレスに対する磁石７の固定信頼性が向上する。
また、磁石７は、周方向に隣合う爪状磁極３ｃ間に多少の隙間Ｓ（図７参照）を有して挿入されるが、磁石７の側面と爪状磁極３ｃの側面との間に生じる隙間Ｓに含浸材１３（図８参照）を充填することにより、回転方向への移動を防止できる。

図９は本発明に係る位置ずれ規制手段の構成を示す斜視図である。
本実施例の磁石支持リング８は、図９に示す様に、磁石７の長手方向に沿った磁石支持部８ａの両端から磁石７の長手方向の端面側へ折れ曲がる一対の係止片８ｆを有し、この一対の係止片８ｆにより、本発明の位置ずれ規制手段が構成される。
一対の係止片８ｆは、図１０に示す様に、どちらか一方の係止片８ｆを予め先に折り曲げておき、磁石挿入スペースへ磁石７を挿入して組み付けた後、他方の係止片８ｆを折り曲げることにより、磁石７を長手方向に把持することができる。この組み付け手順によれば、磁石７を磁石挿入スペースへ挿入する際に、係止片８ｆにストレスが加わらないため、一対の係止片８ｆにより磁石７を把持する機能が低下することはなく、係止片８ｆの信頼性が向上する。

図１１は磁石支持リング８と、磁石７を内部に収容する磁石ケース１４の斜視図である。本実施例は、図１１に示す様に、磁石７を保護するための磁石ケース１４を有し、この磁石ケース１４に設けられる凸部１４ａと、磁石支持リング８の磁石支持部８ａに形成される孔部８ｄとで本発明の位置ずれ規制手段を構成している。
磁石ケース１４は、例えば、ステンレス、樹脂等の非磁性材料によって箱状に形成され、その内部に磁石７を収容することで磁石７の全面を覆っている。この磁石ケース１４は、図１２に示す様に、磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄに、磁石ケース１４に設けられた凸部１４ａが嵌合することにより、磁石支持部８ａに対し磁石ケース１４を位置決めでき、結果的に、磁石支持部８ａに対する磁石７の長手方向の位置ずれを規制できる。

なお、磁石ケース１４は、爪状磁極３ｃの鍔部３ｃ1 と磁石支持リング８の磁石支持部８ａとの間の径方向寸法に対し若干の締代を持って挿入される。すなわち、磁石ケース１４は、図１３に示す様に、磁石７の内周面を保護する内周ケース面が磁石支持リング８の磁石支持部８ａに支持されると共に、磁石支持リング８の弾力を受けて、磁石７の外周面を保護する外周ケース面の両肩部が爪状磁極３ｃに設けられる鍔部３ｃ１の内周面に押圧された状態で組み付けられる。
また、磁石ケース１４は、磁石挿入スペースへ無理なく挿入できる様に、磁石ケース１４の周方向寸法が、周方向に隣合う爪状磁極３ｃ同士の側面間の周方向寸法より若干小さく形成されている。このため、図１３に示した様に、磁石ケース１４の周方向側面と、爪状磁極３ｃの周方向側面との間に隙間Ｓを生じるが、この隙間Ｓは、図１４に示す様に、エポキシ樹脂等の含浸材１３を充填して埋めることも出来る。

本実施例の磁石７は、箱状に形成された磁石ケース１４の内部に収容されるので、遠心力ストレスに対する強度が増すと共に、万が一、磁石７が破損した場合でも、磁石７の破片が飛散することを防止できる。
さらに、本実施例では、磁石ケース１４に設けた凸部１４ａを、磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄに嵌め込む構成であるので、磁石７自体に凸部や凹部等の加工を行う必要はない。また、実施例１に記載した様に、磁石７に凸部７ａまたは凹部７ｂを設けて、磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄまたは凸部８ｅと嵌合させる方法では、両者の凹凸嵌合の際に、磁石７の凸部７ａや凹部７ｂにストレスが加わるため、磁石７の一部（特に、凸部７ａや凹部７ｂの角部等）が破損する恐れもあるが、本実施例では、その心配はなく、組み付け時に磁石７が破損することはない。

図１５は磁石支持リング８と、磁石７を内部に収容する磁石ケース１４の斜視図である。本実施例は、本発明の位置ずれ規制手段として、図１５に示す様に、磁石ケース１４にスナップフィット１４ｂを設けた一例である。スナップフィット１４ｂは、弾性を利用した周知の締結手段であり、図１６に示す様に、磁石支持部８ａの長手方向（図示左右方向）に沿って磁石支持部８ａに係合することで、磁石支持部８ａに対する磁石７の長手方向の位置ずれを規制できる。
本実施例の構成おいても、実施例３の場合と同様に、磁石７自体に凸部７ａや凹部７ｂ等の加工を行う必要がないので、組み付け時に磁石７の一部（特に、凸部７ａや凹部７ｂの角部等）が破損する恐れはない。
なお、図１５では、磁石ケース１４にスナップフィット１４ｂを設けているが、磁石支持リング８の磁石支持部８ａにスナップフィットを設け、そのスナップフィットに嵌合する嵌合孔を磁石ケース１４に設ける等により位置ずれを規制することもできる。

図１７は位置ずれ規制手段の構成を示す断面図である。
本実施例の位置ずれ規制手段は、実施例２の場合と同様に、磁石支持部８ａの両端に一対の係止片８ｆを設けて、この一対の係止片８ｆを磁石ケース１４の端面１４ｃ（本発明の端板部）側へ折り曲げて、磁石ケース１４を長手方向に把持する構成である。
上記の実施例２では、磁石ケース１４を有していない場合、つまり、磁石７が裸の状態で一対の係止片８ｆに把持される構成を説明したが、図１７に示す様に、磁石ケース１４の内部に磁石７が収容される構成でも、実施例２に記載した一対の係止片８ｆによる位置ずれ規制手段を適用することが出来る。

図１８は位置ずれ規制手段の構成を示す断面図である。
実施例３〜５に記載した磁石ケース１４は、磁石７の全面を包囲する箱状に形成されているが、磁石ケース１４に位置ずれ規制手段の機能を持たせるためには、例えば、少なくとも磁石７の内周面を保護する略板状の磁石ケース１４であっても良い。但し、磁石ケース１４が略板状の場合は、その磁石ケース１４に磁石７を接着剤などにより固定する必要はある。
本実施例の位置ずれ規制手段としては、図１８に示す様に、磁石ケース１４に設けた凸部１４ａを磁石支持部８ａに形成された孔部８ｄに嵌合させる方法（実施例３に記載した方法）、または、磁石ケース１４に弾力を利用したスナップフィットを設けて、そのスナップフィットを磁石支持部８ａに係合させる方法（実施例４に記載した方法）を用いることができる。

（変形例）
実施例１では、磁石支持リング８を爪状磁極３ｃの内周側に予め配置してから、その後、磁石７を自身の長手方向から磁石挿入スペースに挿入して組み付ける手順を説明したが、磁石支持部８ａに対する磁石７の長手方向の位置ずれを規制した状態で、磁石支持リング８と磁石７とを一体に界磁鉄心３へ組み付けることもできる。これは、実施例２の場合でも同じである。つまり、磁石支持リング８を爪状磁極３ｃの内周側に配置する前に、磁石支持部８ａに磁石７をセットし、一対の係止片８ｆをそれぞれ折り曲げて磁石７を把持した状態で、その両者を一体に界磁鉄心３に組み付けることができる。

また、磁石ケース１４を有する場合でも、上記と同様に、磁石支持部８ａに対し磁石ケース１４を長手方向に位置決めした状態で、磁石支持リング８と磁石ケース１４とを一体に界磁鉄心３へ組み付けることもできる。
実施例１では、磁石支持リング８の磁石支持部８ａを平坦面として説明したが、連結部８ｂと同じ曲率を有する円弧状に形成することもできる。この場合、磁石７あるいは磁石ケース１４と磁石支持部８ａとの間に生じる隙間は、エポキシ樹脂等の含浸材１３を充填して埋めることで、磁石７あるいは磁石ケース１４をより安定した状態で保持できる。

回転電機の回転子の断面図である。 回転子の斜視図である。 回転子の側面図である。 磁石支持リングと磁石の斜視図である（実施例１）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例１）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例１）。 爪状磁極と磁石および磁石支持リングの断面図である（実施例１）。 爪状磁極と磁石および磁石支持リングの断面図である（実施例１）。 位置決め規制手段の構成を示す斜視図である（実施例２）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例２）。 磁石支持リングと磁石ケースの斜視図である（実施例３）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例３）。 爪状磁極と磁石ケースに収容された磁石および磁石支持リングの断面図である（実施例３）。 爪状磁極と磁石ケースに収容された磁石および磁石支持リングの断面図である（実施例３）。 磁石支持リングと磁石ケースの斜視図である（実施例４）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例４）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例５）。 位置決め規制手段の構成を示す断面図である（実施例６）。

符号の説明

１ 回転子
２ 回転軸
３ 界磁鉄心
３Ａ 一方の界磁鉄心
３Ｂ 他方の界磁鉄心
３ｃ 爪状磁極
３ｃ１ 爪状磁極の鍔部
４ 界磁巻線
７ 磁石（永久磁石）
７ａ 磁石に設けられた凸部（位置ずれ規制手段）
８ 磁石支持リング
８ａ 磁石支持リングの磁石支持部
８ｂ 磁石支持リングの連結部
８ｄ 磁石支持部に形成された孔部（位置ずれ規制手段）
８ｅ 磁石支持部に設けられた凸部（位置ずれ規制手段）
８ｆ 磁石支持部に設けられた一対の係止片（位置ずれ規制手段）
１３ 含浸材
１４ 磁石ケース
１４ａ 磁石ケースに設けられた凸部（位置ずれ規制手段）
１４ｂ 磁石ケースに設けられたスナップフィット（位置ずれ規制手段）
１４ｃ 磁石ケースの端面（端板部）

Claims (16)

1. 互いに複数の爪状磁極を有し、その互いの爪状磁極同士が周方向に所定の間隔を有して交互に噛み合う様に組み合わされる一対の界磁鉄心と、
   この一対の界磁鉄心に巻装される界磁巻線と、
   周方向に隣合う前記爪状磁極同士の側面間に配設され、その隣合う前記爪状磁極間の漏洩磁束を減少させる向きに着磁される複数の永久磁石と、
   この複数の永久磁石の内周側に配置される非磁性体の環状体であって、前記永久磁石を内周側から支持する磁石支持リングとを備え、
   前記爪状磁極には、周方向の側面外周部から周方向へ突き出る鍔部が設けられ、この鍔部により、前記永久磁石の遠心方向への移動が規制される回転電機の回転子であって、
   前記磁石支持リングに対し、前記爪状磁極の側面に沿った前記永久磁石の長手方向の位置ずれを規制する位置ずれ規制手段を有することを特徴とする回転電機の回転子。
2. 請求項１に記載した回転電機の回転子において、
   前記位置ずれ規制手段は、前記磁石支持リングと前記永久磁石のどちらか一方に設けられた凹部あるいは孔部と、他方に設けられた凸部との凹凸嵌合によって構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
3. 請求項１に記載した回転電機の回転子において、
   前記磁石支持リングは、前記永久磁石の長手方向に沿った両端から前記永久磁石の長手方向の端面側へ折れ曲がる一対の係止片を有し、この一対の係止片により前記永久磁石を長手方向に把持することにより前記位置ずれ規制手段を構成することを特徴とする回転電機の回転子。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの回転電機の回転子において、
   前記永久磁石は、径方向の内周面が前記磁石支持リングに支持されると共に、その磁石支持リングの弾力を受けて、径方向の外周面の両肩部が前記鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられることを特徴とする回転電機の回転子。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの回転電機の回転子において、
   前記永久磁石の周方向側面と前記爪状磁極の周方向側面との間に含浸材が充填されていることを特徴とする回転電機の回転子。
6. 請求項１〜４に記載した何れかの回転電機の回転子において、
   前記永久磁石と前記爪状磁極および前記磁石支持リングとの間に含浸材が充填されていることを特徴とする回転電機の回転子。
7. 互いに複数の爪状磁極を有し、その互いの爪状磁極同士が周方向に所定の間隔を有して交互に噛み合う様に組み合わされる一対の界磁鉄心と、
   この一対の界磁鉄心に巻装される界磁巻線と、
   周方向に隣合う前記爪状磁極同士の側面間に配設され、その隣合う前記爪状磁極間の漏洩磁束を減少させる向きに着磁される複数の永久磁石と、
   この永久磁石の少なくとも内周面を保護すると共に、前記永久磁石を長手方向に保持する非磁性部材からなる磁石ケースと、
   この磁石ケースの内周側に配置される非磁性体の環状体であって、前記磁石ケースを介して前記永久磁石を内周側から支持する磁石支持リングとを備え、
   前記爪状磁極には、周方向の側面外周部から周方向へ突き出る鍔部が設けられ、この鍔部により、前記永久磁石の遠心方向への移動が規制される回転電機の回転子であって、
   前記磁石支持リングに対し、前記磁石ケースを介して、前記爪状磁極の側面に沿った前記永久磁石の長手方向の位置ずれを規制する位置ずれ規制手段を有することを特徴とする回転電機の回転子。
8. 請求項７に記載した回転電機の回転子において、
   前記位置ずれ規制手段は、前記磁石支持リングに設けられた凹部あるいは孔部と、前記磁石ケースに設けられた凸部との凹凸嵌合によって構成されることを特徴とする回転電機の回転子。
9. 請求項７に記載した回転電機の回転子において、
   前記磁石ケースは、前記永久磁石の長手方向の両端面を保護する一対の端板部を有し、 前記磁石支持リングは、前記永久磁石の長手方向に沿った両端から前記磁石ケースの端板部側へ折れ曲がる一対の係止片を有し、この一対の係止片により前記磁石ケースを長手方向に把持することにより前記位置ずれ規制手段を構成することを特徴とする回転電機の回転子。
10. 請求項７に記載した回転電機の回転子において、
    前記磁石ケースには、前記永久磁石の長手方向に沿って前記磁石支持リングに係合するスナップフィットが前記位置ずれ規制手段として設けられていることを特徴とする回転電機の回転子。
11. 請求項７〜１０に記載した何れかの回転電機の回転子において、
    前記永久磁石は、径方向の内周面が前記磁石ケースを介して前記磁石支持リングに支持されると共に、その磁石支持リングの弾力を受けて、径方向の外周面の両肩部が前記鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられていることを特徴とする回転電機の回転子。
12. 請求項７〜１０に記載した何れかの回転電機の回転子において、
    前記磁石ケースは、前記永久磁石の全面を包囲する箱状に設けられて、前記永久磁石の内周面を保護する内周ケース面が前記支持リングに支持されると共に、その磁石支持リングの弾力を受けて、前記永久磁石の外周面を保護する外周ケース面の両肩部が前記鍔部の内周面に押圧された状態で組み付けられていることを特徴とする回転電機の回転子。
13. 請求項７〜１１に記載した何れかの回転電機の回転子において、
    前記永久磁石の周方向側面と前記爪状磁極の周方向側面との間に含浸材が充填されていることを特徴とする回転電機の回転子。
14. 請求項１２に記載した回転電機の回転子において、
    前記磁石ケースの周方向ケース面と前記爪状磁極の周方向側面との間に含浸材が充填されていることを特徴とする回転電機の回転子。
15. 請求項７〜１２に記載した何れかの回転電機の回転子において、
    前記磁石ケースと前記爪状磁極および前記磁石支持リングとの間に含浸材が充填されていることを特徴とする回転電機の回転子。
16. 請求項７〜１２に記載した何れかの回転電機の回転子において、
    前記磁石ケースと前記永久磁石、前記爪状磁極、および前記磁石支持リングとの間に含浸材が充填されていることを特徴とする回転電機の回転子。

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