JP2011019334A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁石保持台座42は、多数枚の磁性薄板を積層一体化して作製されている。永久磁石アッセンブリ40は、永久磁石41が磁石保持台座42の磁石保持溝43に嵌着されて構成されている。谷部30が第1爪状磁極部22間の第1継鉄部21の部位に凹設され、嵌合溝31が谷部30の周方向に相対する側面のそれぞれに、溝方向を軸方向として軸方向内方から外方に向って延設されている。永久磁石アッセンブリ40は、磁石保持台座42の嵌合凸部44を嵌合溝31に嵌着されて、谷部30に架設されている。
【選択図】図3
Description
また、特許文献2に記載の従来の車両用交流発電機では、凹溝が継鉄部に径方向外方に開口し、かつ軸方向に貫通するように形成され、永久磁石が保持された磁石保持台座が該凹溝に軸方向から押し込まれて、径方向および周方向の移動を規制されて継鉄部に保持されていた。
また、永久磁石を保持する磁石保持台座を継鉄部の谷部に架設しているので、永久磁石の磁石量を低減でき、永久磁石の製造コストを安くすることができるとともに、永久磁石に作用する遠心力が小さくなり、永久磁石の割れや欠けなどの発生が抑えられる。
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を示す斜視図、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における永久磁石アッセンブリの装着方法を説明する図、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に実装される永久磁石アッセンブリの構成を説明する図であり、図4の(a)は永久磁石の装着状態を示し、図4の(b)は永久磁石の装着前の状態を示している。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おける磁石保持台座の構成を説明する斜視図であり、図5の(a)は磁石保持台座を示し、図5の(b)は磁石保持台座を構成する第1薄板を示し、図5の(c)は磁石保持台座を構成する第2薄板を示している。
ポールコア18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19,23に分割構成されている。
磁石保持台座42は、図5の(a)に示されるように、磁性鋼板をプレス成形して得られた第1および第2薄板50,55を積層して作製されている。
第1薄板50は、図5の(b)に示されるように、半円形の拡張部51が等脚台形の傾斜辺の頂辺側から幅方向外方に延設された複合形状に作製されている。そして、溝幅が頂辺に向って漸次広くなる凹溝52が第1薄板50の底辺に凹設されている。また、一対のカシメ部53が第1薄板50の中央部に幅方向に離間して突設されている。なお、拡張部51、凹溝52、およびカシメ部53は、第1薄板50をプレス成形する際に同時に形成される。
なお、永久磁石アッセンブリ40は、第2ポールコア体23の谷部30に同様に装着される。
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15の界磁コイル17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19の第1爪状磁極部22がN極に着磁され、第2ポールコア体23の第2爪状磁極部26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15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13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。
このように、永久磁石41の発生する磁束は、界磁コイル17の発生する磁束と逆向きとなり、第1および第2ポールコア体19,23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。
また、谷部30の底部と磁石保持台座42との間に隙間32が形成されているので、磁石保持台座42の容積が小さくなり、磁石保持台座42に作用する遠心力が小さくなり、耐久性が高められる。さらに、ファン7によりケース4内に流入した冷却風が該隙間32から回転子15内に流入するので、界磁コイル17および永久磁石41を効果的に冷却することができる。
また、磁石保持台座42が、第1および第2ポールコア体19,23と別部品として作製されるので、磁石保持台座42の加工精度が高められる。これにより、永久磁石41と磁石保持台座42との嵌め合い精度が高められ、永久磁石アッセンブリ40の組立時における焼結体である永久磁石41の割れや欠けなどの発生が抑制される。
爪状磁極が継鉄部から放射状に延在する冷間鍛造体を製造する際、鍛造バリが上金型と下金型との型合わせ面が位置する継鉄部の外周面上に形成される。そこで、冷間鍛造体の爪状磁極部の曲げ工程後、トリミング治具を軸方向に移動させて、鍛造バリを除去する(トリミング工程)。ついで、嵌合溝形成治具を軸方向に移動させ、各谷部30の所定位置を軸方向内方から所定深さ削り取り、嵌合溝31が形成される。
また、上記実施の形態1では、嵌合凸部の断面形状を半円形としているが、嵌合凸部の断面形状は半円形に限定されるものではなく、例えば楕円形でもよい。この場合、嵌合溝31を嵌合凸部の断面形状に適合する溝形状に形成することになる。
また、上記実施の形態1では、磁石保持溝が磁石保持台座を厚み方向に貫通するように形成されているものとしているが、磁石保持溝の溝方向の他側を塞口してもよい。この場合、永久磁石は、溝方向他側への移動を規制され、かつ厚み方向に関して位置決めされて磁石保持台座に保持される。
また、上記実施の形態1では、第1および第2薄板が磁性鋼板で作製されているものとしているが、第1および第2薄板は磁性薄板で作製されていればよく、例えば電磁鋼板で作製されてもよい。
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おける磁石保持台座を示す斜視図である。
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。
図7はこの発明の実施の形態3に係る車両用交流発電機における磁石保持台座を示す斜視図である。
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。
上記実施の形態1では、永久磁石アッセンブリ40が第2ポールコア体23の8つの谷部30の全てに装着されているものとしているが、この実施の形態3では、永久磁石アッセンブリ40は、図8に示されるように、永久磁石アッセンブリ40は、第2ポールコア体23の周方向に180度ずれた2つの谷部30を除く6つの谷部30に装着されている。
また、この実施の形態4によれば、口出し線係止部がフランジ部に形成されたボビンを用いることができる。即ち、ボビンは、口出し線係止部を永久磁石アッセンブリ40が装着されていない谷部30内に収納させて装着され、ボビンに巻回された界磁コイル17の口出し線17aは、口出し線係止部に巻き付けられて谷部30から引き出され、スリップリング8に接続される。これにより、谷部30が口出し線係止部と係合してボビンのシャフト周りの回動を阻止し、界磁コイル17の口出し線の断線などの発生を抑制できる。
図9はこの発明の実施の形態5に係る車両用交流発電機における磁石保持台座の構成を説明する斜視図であり、図9の(a)は磁石保持台座を示し、図9の(b)は磁石保持台座を構成する第1薄板を示し、図9の(c)は磁石保持台座を構成する第2薄板を示している。図10はこの発明の実施の形態5に係る車両用交流発電機における永久磁石アッセンブリの構成を説明する斜視図であり、図10の(a)は永久磁石の装着前の状態を示し、図10の(b)は永久磁石の装着状態を示している。
第1薄板61は、図9の(b)に示されるように、半円形の拡張部62が等脚台形の傾斜辺の頂辺側から幅方向外方に延設され、さらに等脚台形の傾斜辺の底辺側が幅方向外方に傾斜した複合形状に作製されている。そして、溝幅が頂辺に向って漸次狭くなる凹溝63が第1薄板61の底辺に凹設されている。また、一対のカシメ部64が第1薄板61の中央部に幅方向に離間して突設されている。さらに、切り欠き65a,65bが第1薄板61の頂辺の幅方向中央部および凹溝63の幅方向中央部にそれぞれ凹設されている。なお、拡張部62、凹溝63、カシメ部64、および切り欠き65a,65bは、第1薄板61をプレス成形する際に同時に形成される。
この永久磁石アッセンブリ40Aでは、両翼部70は永久磁石41の傾斜面に沿うように曲げられ、永久磁石41の幅方向および高さ方向の移動が規制される。また、両翼部70による永久磁石41のカシメ力により、永久磁石41の厚み方向の移動が規制される。
図11はこの発明の実施の形態6に係る車両用交流発電機における永久磁石アッセンブリの組立て方法を説明する斜視図である。
そして、カバー80に覆われた永久磁石41Aを磁石保持溝43aの底面上に載置し、磁石保持台座60の両翼部70を磁石保持溝43a側に曲げる。これにより、永久磁石41Aは、カバー80とともに、曲げられた両翼部70により磁石保持台座60にカシメ固定され、永久磁石アッセンブリが組立てられる。
この実施の形態6によれば、永久磁石41Aがカバー80により覆われているので、飛来する異物が直接永久磁石41Aに当たり、永久磁石41Aが損傷することが未然に防止される。
また、永久磁石41Aが、カバー80内に注入硬化された樹脂によりカバー80に固着されているので、永久磁石41Aがカバー80から落下することがなく、永久磁石アッセンブリの組立作業性が高められる。
また、永久磁石41Aが直方体に作製されているので、永久磁石41Aを安価に製造できる。
また、上記実施の形態6では、カバーが金属板を箱状に絞り成形して作製されているものとしているが、カバーは樹脂を箱状にモールド成形して作製してもよい。
図13はこの発明の実施の形態7に係る車両用交流発電機における永久磁石のカバー装着方法を説明する斜視図である。
また、この実施の形態7では、カバー80Aは、永久磁石41Aに装着された際に、永久磁石41Aを保持する保持力が発生するので、カバー80Aからの永久磁石41Aの落下がなく、永久磁石アッセンブリの組立作業性が高められる。また、永久磁石41Aをカバー80Aに固着するための樹脂などの注入硬化構成が不要となり、その分低コスト化が図られる。
図15はこの発明の実施の形態8に係る車両用交流発電機における永久磁石アッセンブリの構成を説明する斜視図であり、図15の(a)は永久磁石の装着前の状態を示し、図15の(b)は永久磁石の装着状態を示している。
この永久磁石アッセンブリ40Bでは、両翼部70は永久磁石41の傾斜面に沿うように曲げられ、永久磁石41の幅方向および高さ方向の移動が規制される。また、第1および第2端板91,95が磁石保持溝43の溝方向の両開口を塞口し、永久磁石41の溝方向の移動が規制される。さらに、両翼部70によるカシメ力により、永久磁石41がガタツキなく磁石保持台座90に保持される。
図16はこの発明の実施の形態9に係る車両用交流発電機における永久磁石アッセンブリの構成を説明する斜視図であり、図16の(a)は永久磁石の装着前の状態を示し、図16の(b)は永久磁石の装着状態を示している。
また、カバー85が、金属板を折り曲げて、永久磁石41の底面、一対の傾斜面、および頂面を覆うように、永久磁石41に装着されている。
そして、図16の(a)に示されるように、カバー85が装着された永久磁石41を磁石保持溝43aの底面上に載置し、両翼部70を磁石保持溝43a側に曲げる。これにより、図16の(b)に示されるように、カバー85が装着された永久磁石41は、曲げられた両翼部70により磁石保持台座90にカシメ固定され、永久磁石アッセンブリ40Cが組立てられる。
また、カバー85が金属板を曲げ加工して作製されているので、金属板を箱状に絞り成形する必要がなく、低コスト化が図られる。
また、永久磁石アッセンブリ40Cは、第1および第2端板91A,95Aのカバー部97,98が永久磁石41の厚み方向の両端面を覆い、カバー85が永久磁石41の一対の傾斜面および頂面を覆っているので、飛来する異物が直接永久磁石41に当たり、永久磁石41が損傷することが未然に防止される。
Claims (10)
- 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、内径側に湾曲した谷部が周方向に隣り合う上記爪状磁極部間のそれぞれの上記継鉄部の部位に形成され、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、を有する回転子と、
上記回転子の外周を囲繞するように配設された固定子と、
上記爪状磁極部の先端側内周面に対向するように上記谷部に配設された永久磁石と、を有する回転電機において、
上記谷部の周方向に相対する側面のそれぞれに、溝方向を軸方向として、軸方向内方から軸方向外方に向って延設された一対の嵌合溝と、
嵌合凸部を上記一対の嵌合溝に嵌着されて上記谷部に架設され、上記永久磁石を保持する磁石保持台座と、を備え、
上記磁石保持台座が、多数枚の磁性薄板を積層一体化して構成されていることを特徴とする回転電機。 - 上記一対の嵌合溝は、上記嵌合凸部の軸方向外方の端面に当接して上記磁石保持台座の軸方向外方への移動を規制する係止部を有していることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 磁石保持溝が上記磁石保持台座の上面に溝方向を軸方向として凹設され、
上記永久磁石が上記磁石保持溝に装着されて上記磁石保持台座に保持され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。 - 上記永久磁石は、上記磁石保持溝に溝方向から圧入されて上記磁石保持台座に保持されていることを特徴とする請求項3記載の回転電機。
- 上記永久磁石は、上記磁石保持溝の溝幅方向の少なくとも一側の翼部をカシメて上記磁石保持台座に保持されていることを特徴とする請求項3記載の回転電機。
- カバーが上記永久磁石を覆うように装着され、該永久磁石が該カバーとともに上記磁石保持台座に保持されていることを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記カバーは、上記永久磁石の軸方向両端部に沿って径方向内方に延出して上記磁石保持台座の軸方向両端面に係合し、溝方向の移動を規制されていることを特徴とする請求項6記載の回転電機。
- 上記カバーは、上記永久磁石に装着された際に、該永久磁石を保持する保持力を発生するように構成されていることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の回転電機。
- 上記カバーは金属板を曲げ加工して作製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。
- 一対の端板が、上記磁石保持台座の軸方向の両端に該磁石保持台座と一体に配設されて上記磁石保持溝の溝方向の両開口を塞口していることを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
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