JP2012075276A - ランデル型回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子に作用する軸方向の力を低減させることができるとともに、界磁鉄心を通過する磁束の低減を抑制することができるランデル型回転機を得る。
【解決手段】固定子鉄心９に対向する爪状鉄心１１および爪状鉄心１１と回転軸３とを連結する端板１２を有した回転子５と、爪状鉄心１１より内側に設けられた界磁鉄心１５および界磁鉄心１５に設けられた界磁コイル１６を有した界磁子６とを備え、界磁鉄心１５は、界磁コイル１６より内側に位置する第１の界磁鉄心部１７と、第１の界磁鉄心部１７より端板１２から離れた第２の界磁鉄心部１８とを有し、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における断面の面積は、磁気飽和が発生する面積以上であり、第１の界磁鉄心部１７の端板１２に対向する端面の面積は、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における断面の面積より小さい。
【選択図】図１

Description

この発明は、界磁起磁力で回転子の爪状鉄心を励磁するランデル型回転機に関する。

ランデル型回転機は、界磁起磁力で回転子の爪状鉄心を励磁する回転機であり、界磁起磁力を調整することにより、回転軸の回転速度等に応じて爪状鉄心を通過する磁束の調整を容易に行うことができる。

従来、ランデル型回転機として、フレームと、このフレームに回転自在に設けられた回転軸と、フレームに設けられた円筒形状の固定子鉄心およびこの固定子鉄心に設けられた固定子コイルを有した固定子と、固定子鉄心に対向する爪状鉄心および爪状鉄心と回転軸とを連結する連結鉄心を有した回転子と、回転軸の径方向について爪状鉄心よりも内側に設けられフレームに対して固定された界磁鉄心および界磁鉄心に設けられた界磁コイルを有した界磁子とを備えたブラシレスタイプの自動車用ランデル型発電機が知られている。界磁鉄心は、回転軸の径方向について界磁コイルよりも内側に位置する円筒形状の第１の界磁鉄心部と、第１の界磁鉄心部よりも回転軸の軸線に沿って連結鉄心から離れて位置し爪状鉄心に対向する円筒形状の第２の界磁鉄心部とを有している。回転軸の径方向についての第１の界磁鉄心部の肉厚は、回転軸の径方向についての第２の界磁鉄心部の肉厚よりも小さくなっている。この自動車用ランデル型発電機には、ベルトを介してエンジンの動力が伝達されるようになっている。

従来の自動車用ランデル型発電機では、回転子と界磁鉄心との間には、軸方向および径方向に延びた磁束が発生し、この磁束に起因する磁気吸引力が発生する。径方向に作用する磁気吸引力は、互いに反対方向に作用する磁気吸引力同士によりキャンセルされるため、回転子には、径方向への力が作用しない。一方、軸方向に作用する磁気吸引力により、回転子には、軸方向への力が作用する。しかしながら、従来のランデル型回転機では、回転軸の径方向についての第１の界磁鉄心部の肉厚は、回転軸の径方向についての第２の界磁鉄心部の肉厚よりも小さくなっているので、界磁鉄心から回転子へ流れる軸方向の磁束が低減されて、回転子に作用する軸方向の力が低減される。これにより、回転子の軸方向への振動が抑制され、回転軸を支持するベアリングや回転軸に連結される機器の長寿命化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−１９９７０７号公報

しかしながら、回転軸の径方向についての第１の界磁鉄心部の肉厚は、回転軸の径方向についての第２の界磁鉄心部の肉厚よりも小さくなっているので、第１の界磁鉄心部には、磁気飽和が発生しやすくなる。これにより、界磁鉄心を通る磁束が低減してしまう。その結果、従来のランデル型回転機を発電機として用いた場合には、発電効率が低下してしまい、従来のランデル型回転機を電動機として用いた場合には、出力トルクが低下してしまうという問題点があった。

この発明は、回転子に作用する軸方向の力を低減させることができるとともに、界磁鉄心を通過する磁束の低減を抑制することができるランデル型回転機を提供するものである。

この発明に係るランデル型回転機は、フレームと、前記フレームに回転自在に設けられた回転軸と、前記フレームに対して固定された固定子鉄心および前記固定子鉄心に設けられた固定子コイルを有した固定子と、前記固定子鉄心に対向する爪状鉄心および前記爪状鉄心と前記回転軸とを連結する連結鉄心を有した回転子と、前記回転軸の径方向について前記爪状鉄心よりも内側に設けられ前記フレームに対して固定された界磁鉄心および前記界磁鉄心に設けられた界磁コイルを有した界磁子とを備え、前記界磁鉄心は、前記回転軸の径方向について前記界磁コイルよりも内側に位置する第１の界磁鉄心部と、前記第１の界磁鉄心部よりも前記回転軸の軸線に沿って前記連結鉄心から離れて位置し前記爪状鉄心に対向する第２の界磁鉄心部とを有し、前記第１の界磁鉄心部の前記第２の界磁鉄心部側の部分における前記回転軸の軸線に垂直な断面の面積は、磁気飽和が発生する面積以上であり、前記第１の界磁鉄心部の前記連結鉄心に対向する端面の面積は、前記第１の界磁鉄心部の前記第２の界磁鉄心部側の部分における前記回転軸の軸線に垂直な断面の面積よりも小さい。

この発明に係るランデル型回転機によれば、第１の界磁鉄心部の第２の界磁鉄心部側の部分における回転軸の軸線に垂直な断面の面積は、磁気飽和が発生する面積以上であるので、第１の界磁鉄心部の第２の界磁鉄心部側の部分における磁気飽和の発生を抑制することができ、その結果、界磁鉄心を通過する磁束が低減することを抑制することができる。また、第１の界磁鉄心部の連結鉄心に対向する端面の面積は、第１の界磁鉄心部の第２の界磁鉄心部側の部分における回転軸の軸線に垂直な断面の面積よりも小さいので、界磁鉄心から回転子へ流れる軸方向の磁束を低減させることができ、その結果、回転子に作用する軸方向の力を低減させることができる。

この発明の実施の形態１に係るランデル型回転機を示す断面図である。 図１の界磁子および円板部を示す斜視図である。 図２の界磁子の分解斜視図である。 図１の回転子と界磁子とを示す拡大図である。 この発明の実施の形態２に係るランデル型回転機を示す断面図である。 図５の界磁鉄心および界磁コイルを示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態３に係るランデル型回転機の界磁コイルおよび界磁鉄心を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４に係るランデル型回転機の界磁コイルおよび界磁鉄心を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態５に係るランデル型回転機の界磁コイルおよび界磁鉄心を示す分解斜視図である。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るランデル型回転機を示す断面図である。図において、ランデル型回転機は、フレーム１と、フレーム１に設けられた一対の軸受２と、軸受２を介してフレーム１に回転自在に取り付けられた磁性体製の回転軸３と、フレーム１に固定された固定子４と、回転軸３に取り付けられた回転子５と、フレーム１に取り付けられた界磁子６とを備えている。

フレーム１は、軸方向両端部に開口部が形成された円筒形状の円筒部７と、円筒部７の各開口部を塞ぐように円筒部７に接続された一対の円板部８とを有している。各円板部８には、円板部８に垂直な方向に延びた貫通孔が形成されている。円板部８の貫通孔は、円板部８に垂直な方向から円板部８を視たときに、円板部８の中心に配置されている。各円板部８は、円板部８に垂直な方向からフレーム１を視たときに、円板部８の貫通孔の中心と円筒部７の中心とが重なるように円筒部７に対して配置されている。軸受２は、各円板部８の貫通孔に取り付けられている。

固定子４は、円筒部７の内壁面に固定された円筒形状の固定子鉄心９と、固定子鉄心９に設けられた固定子コイル１０とを有している。

回転子５は、回転軸３の径方向について固定子鉄心９よりも内側に配置されている。回転子５は、固定子鉄心９に対向する複数の爪状鉄心１１と、爪状鉄心１１と回転軸３とを連結する円板形状の端板（連結鉄心）１２と、爪状鉄心１１よりも回転軸３側に設けられた円板形状の内側鉄心１３とを有している。爪状鉄心１１、端板１２および内側鉄心１３は、磁性体から構成されている。

端板１２には、端板１２に垂直な方向に延びた貫通孔が形成されている。端板１２の貫通孔は、端板１２に垂直な方向から端板１２を視たときの端板１２の中心に配置されている。端板１２は、端板１２の貫通孔に回転軸３が挿入されるように、回転軸３に焼き嵌め等で固着されている。

爪状鉄心１１は、端板１２の一方の面にボルト等を用いて固定されている。爪状鉄心１１は、端板１２に垂直な方向から端板１２を視たときの端板１２の周縁部に配置されている。爪状鉄心１１は、端板１２から回転軸３の軸線に沿って延びている。爪状鉄心１１は、回転軸３の周方向に並べて配置されている。隣り合う爪状鉄心１１は、励磁されたときに互いに異なる種類の磁極となるように形成されている。

内側鉄心１３は、爪状鉄心１１が固定されている端板１２の面と同一の面に設けられている。内側鉄心１３は、端板１２の内径側部分に接続されている。内側鉄心１３には、内側鉄心１３に垂直な方向に延びた貫通孔が形成されている。内側鉄心１３の貫通孔は、内側鉄心１３に垂直な方向から内側鉄心１３を視たときの内側鉄心１３の中心に配置されている。内側鉄心１３は、内側鉄心１３の貫通孔に回転軸３が挿入されるように、回転軸３に焼き嵌め等で固着されている。

図２は図１の界磁子６および円板部８を示す斜視図、図３は図２の界磁子６を示す分解斜視図である。図において、界磁子６は、一方の円板部８に固定された円柱形状の支持部材１４と、支持部材１４に支持され回転軸３（図１）の軸線に沿って端板１２に向かって延びた磁性体製の界磁鉄心１５と、界磁鉄心１５にボビン（図示せず）を介して設けられた円筒形状の界磁コイル１６とを有している。

支持部材１４は、円板部８から端板１２（図１）に向かって延びて配置されている。界磁鉄心１５は、回転軸３の径方向について界磁コイル１６よりも内側に位置する円筒形状の第１の界磁鉄心部１７と、第１の界磁鉄心部１７よりも回転軸３の軸線に沿って端板１２から離れて位置する円筒形状の第２の界磁鉄心部１８とを有している。界磁コイル１６は、第１の界磁鉄心部１７に取り付けられている。

第１の界磁鉄心部１７は、反第２の界磁鉄心部１８側の端部が端板１２に対向するように配置されている。第２の界磁鉄心部１８は、外周面が爪状鉄心１１に対向するように配置されている。回転軸３から第１の界磁鉄心部１７の内周面までの距離と、回転軸３から第２の界磁鉄心部１８の内周面までの距離とは、互いに等しくなっている。回転軸３から第２の界磁鉄心部１８の外周面までの距離は、回転軸３から第１の界磁鉄心部１７の外周面までの距離よりも大きくなっている。つまり、界磁鉄心１５は、段付円筒形状に形成されている。

端板１２から第１の界磁鉄心部１７までの距離と、端板１２から界磁コイル１６までの距離とは、互いに等しくなっている。

図１に示すように、爪状鉄心１１と第２の界磁鉄心部１８との間には、第１の空隙１９が設けられている。第１の界磁鉄心部１７と端板１２との間には、第２の空隙２０が設けられている。界磁鉄心１５と内側鉄心１３との間には、第３の空隙２１が設けられている。回転軸３は、ランデル型回転機をハイブリッドカーや電気自動車の動力発生装置として用いる場合、エンジンや車軸と連結される。回転軸３の振動によるランデル型回転機の損傷防止およびランデル型回転機の製造容易化を図るため、回転子５と界磁子６との間のギャップである、第１の空隙１９、第２の空隙２０および第３の空隙２１は、十分大きくなっている。

図４は図１の回転子５と界磁子６とを示す拡大図である。回転軸３の軸線と爪状鉄心１１との間の距離Ｒ_１と、回転軸３の軸線と界磁鉄心１５との間の距離Ｒ_３と、界磁鉄心１５を構成する材料の飽和磁束密度Ｂ_ｓとを用いると、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における回転軸３の軸線に垂直な断面における飽和磁束は下記の式（１）から算出される。
π（Ｒ_１ ^２−Ｒ_３ ^２）×Ｂ_ｓ （１）

回転軸３の軸線方向についての界磁コイル１６の寸法Ｌ_１と、回転軸３の軸線方向についての界磁鉄心１５の寸法Ｌ_２と、回転軸３の軸線から界磁鉄心１５の外周面までの距離Ｒ_２と、界磁鉄心１５の磁束密度Ｂを用いると、爪状鉄心１１から界磁鉄心１５へ入る磁束は下記の式（２）から算出される。
２πＲ_２（Ｌ_２−Ｌ_１）×Ｂ （２）

界磁子６が上記の式（１）および上記の式（２）から算出される下記の式（３）を満たすように構成される場合には、第１の界磁鉄心部１７における磁気飽和の発生が防止される。
π（Ｒ_１ ^２−Ｒ_３ ^２）×Ｂ_ｓ≧２πＲ_２（Ｌ_２−Ｌ_１）×Ｂ （３）

界磁鉄心１５は、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における回転軸３の軸線に垂直な断面の面積が上記の式（３）を満たし、かつ、回転軸３の径方向についての第１の界磁鉄心部１７の肉厚（Ｒ_１−Ｒ_３）が最も小さくなるように形成されている。なお、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における回転軸３の軸線に垂直な断面の面積は、上記の式（３）を満たさない場合であっても、磁気飽和が発生する面積以上であればよい。

次に、動作について説明する。界磁コイル１６に直流電流が流れると、界磁鉄心１５、内側鉄心１３、端板１２および爪状鉄心１１を通る磁束が発生する。発生した磁束は、界磁鉄心１５、第３の空隙２１、内側鉄心１３および端板１２を経て爪状鉄心１１へ向かう経路と、界磁鉄心１５、第２の空隙２０および端板１２を経て爪状鉄心１１へ向かう経路との２種類の経路を経て爪状鉄心１１に入る。爪状鉄心１１に入った磁束は、固定子鉄心９を経由して再び爪状鉄心１１に戻り、第１の空隙１９を経て界磁鉄心１５に入る。

ランデル型回転機を電動機として用いる場合には、固定子コイル１０には、交流電流が流され、これにより、固定子鉄心９には、磁束が発生する。回転子５には、固定子４の磁束と回転子５の磁束との相互作用により、回転子５に回転トルクが発生する。これにより、回転軸３を中心とした回転力が発生する。

界磁鉄心１５は、上記の式（３）を満たすように形成されているので、第１の界磁鉄心部１７における磁気飽和の発生が防止される。第１の界磁鉄心部１７を通る磁束の一部は、第３の空隙２１を通って内側鉄心１３に入る。これにより、界磁鉄心１５から第３の空隙２１を経て内側鉄心１３に入る磁束が増大する。その結果、界磁鉄心１５から内側鉄心１３へ入る磁束が増大し、爪状鉄心１１を通る磁束が増大して、回転子５に発生する回転トルクが増大する。また、爪状鉄心１１を通る磁束が増大するので、第１の空隙１９、第２の空隙２０および第３の空隙２１を大きくしても、回転子５に発生する回転トルクが低減することが抑制される。

界磁コイル１６に電流が流れることにより発生する磁束は、第１の空隙１９、第２の空隙２０および第３の空隙２１を介して回転子５に入るので、爪状鉄心１１と界磁鉄心１５との間と、端板１２と界磁鉄心１５との間と、界磁鉄心１５と内側鉄心１３との間とには、磁気吸引力が発生する。

単位面積当たりの磁気吸引力Ｐと、磁気吸引力が発生する面の表面積Ｓと、磁気吸引力が発生する物体の磁束密度Ｂと、空隙の透磁率μ_０と、磁気吸引力が発生する物体の透磁率μとを用いると、空隙を介して物体同士に発生する磁気吸引力Ｆの強さは、下記の式（４）から算出される。
Ｆ＝ＰＳ＝Ｂ^２／２×（１／μ_０−１／μ） （４）

第１の空隙１９を介して界磁鉄心１５と爪状鉄心１１との間に発生する磁気吸引力は、回転軸３の軸線を中心として、互いに反対方向に作用する磁気吸引力が存在するので、互いに相殺される。第３の空隙２１を介して界磁鉄心１５と内側鉄心１３との間に発生する磁気吸引力も、回転軸３の軸線を中心として、互いに反対方向に作用する磁気吸引力が存在するので、互いに相殺される。

第２の空隙２０を介して界磁鉄心１５と端板１２との間に発生する磁気吸引力は、相殺されないものの、界磁鉄心１５は、上記の式（３）を満たしつつ、回転軸３の径方向についての第１の界磁鉄心部１７の肉厚が最も小さくなるように形成されているので、第１の界磁鉄心部１７から第２の空隙２０を経て端板１２に入る磁束が低減される。その結果、回転子５に作用する軸方向の力が低減される。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係るランデル型回転機によれば、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における回転軸３の軸線に垂直な断面の面積は、磁気飽和が発生する面積以上であるので、第１の界磁鉄心部１７の第２の界磁鉄心部１８側の部分における磁気飽和の発生を抑制することができ、その結果、界磁鉄心１５を通過する磁束が低減することを抑制することができる。また、界磁鉄心１５は、回転軸３の径方向についての第１の界磁鉄心部１７の肉厚が最も小さくなるように形成されているので、第１の界磁鉄心部１７から第２の空隙２０を経て端板１２に入る磁束が低減される。その結果、回転子５に作用する軸方向の力を低減させることができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係るランデル型回転機を示す断面図、図６は図５の界磁鉄心１５および界磁コイル１６を示す分解斜視図である。図において、第１の界磁鉄心部１７の形状は、第２の界磁鉄心部１８から端板１２に向かうにつれて回転軸３の軸線に垂直な断面の外径が小さくなるテーパー形状となっている。これにより、第１の界磁鉄心部１７の回転軸３の軸線に垂直な断面の面積は、第２の界磁鉄心部１８から端板１２に向かうにつれて小さくなっている。

界磁コイル１６は、第１の界磁鉄心部１７の外周形状に合わせて、界磁コイル１６の端板１２側の部分における回転軸３の軸線に垂直な断面の面積が、界磁コイル１６の第２の界磁鉄心部１８側の部分における回転軸３の軸線に垂直な断面の面積よりも大きくなるように形成されている。界磁コイル１６を保持するボビンは、第１の界磁鉄心部１７および界磁コイル１６の形状に合うように形成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

上記の式（４）により、磁気吸引力Ｆは、磁気吸引力の発生する面の表面積Ｓに比例する。したがって、表面積Ｓを減少させることにより、第２の空隙２０を介した界磁鉄心１５と端板１２との間に発生する磁気吸引力Ｆが低減される。

以上説明したように、この発明の実施の形態２に係るランデル型回転機によれば、第１の界磁鉄心部１７の形状は、第２の界磁鉄心部１８から端板１２に向かうにつれて回転軸３の軸線に垂直な断面の外径が小さくなるテーパー形状となっているので、第２の空隙２０を介した界磁鉄心１５と端板１２との間に発生する磁気吸引力をさらに低減させることができる。その結果、回転子５に作用する軸方向の力をさらに低減させることができる。

また、界磁コイル１６の端板１２側の部分は、界磁コイル１６の第２の界磁鉄心部１８側の部分よりも、回転軸３の径方向についての肉厚がより厚いので、実施の形態１に係るランデル型回転機と比較して、界磁コイル１６を界磁鉄心１５に容易に取り付けることができ、また、太い導線を用いて界磁コイル１６を形成したり、界磁コイル１６を構成する導線のターン数を増加させたりすることができる。太い導線を用いて界磁コイル１６を形成することにより、界磁コイル１６の発熱を抑制することができる。

また、第１の界磁鉄心部１７の形状がテーパー形状となっているので、ボビンに導線を巻いて界磁コイル１６を形成した後にボビンに界磁鉄心１５を挿入して界磁鉄心１５に界磁コイル１６を組み付ける場合には、界磁コイル１６の界磁鉄心１５への組み付けが容易となり、ランデル型回転機の組立性を向上させることができる。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係るランデル型回転機の界磁コイル１６および界磁鉄心１５を示す斜視図である。図において、界磁コイル１６を保持するボビン２２の端板１２側の端部は、界磁鉄心１５の第１の界磁鉄心部１７よりも端板１２側に突出している。回転軸３の軸線方向についての端板１２と第１の界磁鉄心部１７との間の距離は、回転軸３の軸線方向についての端板１２と界磁コイル１６との間の距離よりも大きくなっている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

界磁鉄心１５、第２の空隙２０、端板１２および爪状鉄心１１の経路を磁束が通る場合、第２の空隙２０の透磁率μ_０と、界磁鉄心１５と端板１２との間の距離ｄと、界磁鉄心１５の端板１２に対向する面の面積Ｓとを用いると、第２の空隙２０の磁気抵抗Ｒは、下記の式（５）により算出される。
Ｒ＝１／μ_０×ｄ／Ｓ （５）

上記の式（５）により、例えば、界磁鉄心１５と端板１２との間の距離ｄを２倍にすることにより、界磁鉄心１５と端板１２との間の磁気抵抗は２倍となり、界磁鉄心１５から第２の空隙２０を介して端板１２に入る磁束が低減され、界磁鉄心１５から第３の空隙２１を介して内側鉄心１３に入る磁束が増大する。つまり、界磁鉄心１５を通る磁束を低減させずに、回転子５に作用する軸方向の磁気吸引力を低減させることができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態３に係るランデル型回転機によれば、回転軸３の軸線方向についての端板１２と第１の界磁鉄心部１７との間の距離は、回転軸３の軸線方向についての端板１２と界磁コイル１６との間の距離よりも大きいので、界磁鉄心１５を通る磁束を低減させずに、回転子５に作用する軸方向の磁気吸引力を低減させることができる。また、界磁コイル１６の空気に触れる面積が増大するので、熱拡散による界磁コイル１６の冷却効果を向上させることができる。

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係るランデル型回転機の界磁コイル１６および界磁鉄心１５を示す分解斜視図である。図において、第１の界磁鉄心部１７および第２の界磁鉄心部１８のぞれぞれは、互いに透磁率等の磁気特性が異なる材料から構成されている。第１の界磁鉄心部１７は、ボルト等を用いて、第２の界磁鉄心部１８に固定されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

第１の界磁鉄心部１７を構成する材料が、第２の界磁鉄心部１８を構成する材料よりも透磁率が高い場合には、第１の界磁鉄心部１７を通る磁束が増大する。これにより、界磁鉄心１５により多くの磁束を通すことができる。

第２の界磁鉄心部１８を構成する材料が、第１の界磁鉄心部１７を構成する材料よりも透磁率が高い場合には、第１の界磁鉄心部１７を通る磁束が低減し、第２の界磁鉄心部１８を通る磁束が増大する。これにより、回転子５に作用する軸方向についての磁気吸引力を低減させることができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態４に係るランデル型回転機によれば、第１の界磁鉄心部１７および第２の界磁鉄心部１７のぞれぞれは、互いに透磁率が異なる材料から構成されているので、磁気飽和の度合いと回転子５に作用する軸方向の磁気吸引力とを調整することができる。

実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５に係るランデル型回転機の界磁コイル１６および界磁鉄心１５を示す分解斜視図である。図において、第１の界磁鉄心部１７および第２の界磁鉄心部１８は、両方とも、磁性体製の板部材が回転軸３の軸線方向に積層されることにより構成されている。第１の界磁鉄心部１７および第２の界磁鉄心部１８は、板部材が積層され、軸方向に打ち抜かれた後、かしめ等によって固定される。なお、第１の界磁鉄心部１７および第２の界磁鉄心部１８のそれぞれは、板部材を軸方向に接着した後、積層された板部材を円筒形状に加工することにより形成してもよい。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

板部材を軸方向に積層すると、隣接する板部材間には、空気や絶縁物や接着剤等により薄い空隙が形成される。これにより、積層方向への透磁率は、板部材の面に沿った方向への透磁率と比較して、小さくなる。爪状鉄心１１から第２の界磁鉄心部１８へ入る磁束は、透磁率の大きい、回転軸３についての径方向に多く通るので、界磁鉄心１５から内側鉄心１３へ向かう磁束が増大し、界磁鉄心１５から端板１２へ向かう磁束が減少する。その結果、回転子５に作用する軸方向への磁気吸引力を低減させることができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態５に係るランデル型回転機によれば、界磁鉄心１５は、磁性体製の板部材が回転軸３の軸線方向に積層されることにより構成されているので、回転子５に作用する軸方向への磁気吸引力を低減させることができる。また、界磁鉄心１５に発生する渦電流を低減させることができ、界磁鉄心１５の発熱を抑制することができる。

なお、上記実施の形態５では、第１の界磁鉄心部１７および第２の界磁鉄心部１８の両方とも、磁性体製の板部材が回転軸３の軸線方向に積層されることにより構成されている例について説明したが、界磁鉄心１５の少なくとも一部が磁性体製の板部材が回転軸３の軸線方向に積層されることにより構成されていればよい。

また、各上記実施の形態では、内側鉄心１３を有した回転子５の構成について説明したが、内側鉄心１３を有さない回転子５であってもよい。

１ フレーム、２ 軸受、３ 回転軸、４ 固定子、５ 回転子、６ 界磁子、７ 円筒部、８ 円板部、９ 固定子鉄心、１０ 固定子コイル、１１ 爪状鉄心、１２ 端板（連結鉄心）、１３ 内側鉄心、１４ 支持部材、１５ 界磁鉄心、１６ 界磁コイル、１７ 第１の界磁鉄心部、１８ 第２の界磁鉄心部、１９ 第１の空隙、２０ 第２の空隙、２１ 第３の空隙、２２ ボビン。

Claims (5)

1. フレームと、
   前記フレームに回転自在に設けられた回転軸と、
   前記フレームに対して固定された固定子鉄心および前記固定子鉄心に設けられた固定子コイルを有した固定子と、
   前記固定子鉄心に対向する爪状鉄心および前記爪状鉄心と前記回転軸とを連結する連結鉄心を有した回転子と、
   前記回転軸の径方向について前記爪状鉄心よりも内側に設けられ前記フレームに対して固定された界磁鉄心および前記界磁鉄心に設けられた界磁コイルを有した界磁子とを備え、
   前記界磁鉄心は、前記回転軸の径方向について前記界磁コイルよりも内側に位置する第１の界磁鉄心部と、前記第１の界磁鉄心部よりも前記回転軸の軸線に沿って前記連結鉄心から離れて位置し前記爪状鉄心に対向する第２の界磁鉄心部とを有し、
   前記第１の界磁鉄心部の前記第２の界磁鉄心部側の部分における前記回転軸の軸線に垂直な断面の面積は、磁気飽和が発生する面積以上であり、
   前記第１の界磁鉄心部の前記連結鉄心に対向する端面の面積は、前記第１の界磁鉄心部の前記第２の界磁鉄心部側の部分における前記回転軸の軸線に垂直な断面の面積よりも小さいことを特徴とするランデル型回転機。
2. 前記第１の界磁鉄心部の形状は、前記第２の界磁鉄心部から前記連結鉄心に向かうにつれて前記回転軸の軸線に垂直な断面の外径が小さくなるテーパー形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のランデル型回転機。
3. 前記回転軸の軸線方向についての前記連結鉄心と前記第１の界磁鉄心部との間の距離は、前記回転軸の軸線方向についての前記連結鉄心と前記界磁コイルとの間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のランデル型回転機。
4. 前記第１の界磁鉄心部および前記第２の界磁鉄心部のぞれぞれは、互いに透磁率が異なる材料から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のランデル型回転機。
5. 前記界磁鉄心の少なくとも一部は、磁性体製の板部材が前記回転軸の軸線方向に積層されることにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のランデル型回転機。

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