JP2018121431A - 回転電機の回転子及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子コアに材質の異なる部材を溶接することなく、コストを抑え、高速回転時における爪状磁極部の径方向への広がりを確実に抑えることができる回転電機の回転子及び回転電機を提供する。【解決手段】連結部材１１６が、貫通孔１１１ｆ、１１１ｊを挿通しているため、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの根元部を中心した、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの先端部の径方向への広がりを抑えられる。また、一対の挟持部材１１４、１１５が回転子コア１１１を挟持するように配置され、連結部材１１６が挟持部材１１４、１１５を連結しているため、ディスク部１１１ｄ、１１１ｈの軸方向への傾斜を抑えられる。従って、ディスク部１１１ｄ、１１１ｈの軸方向への傾斜に伴う、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの先端部の径方向への広がりをも抑えられる。しかも、従来行われていた、回転子コア１１１に対する材質の異なる部材の溶接も必要なく、コストを抑えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボス部と、一対のディスク部と、複数の爪状磁極部とを有する回転子コアを備えた回転電機の回転子及び回転電機に関する。

従来、ボス部と、一対のディスク部と、複数の爪状磁極部とを有する回転子コアを備えた回転電機の回転子として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている車両用交流発電機の回転子がある。

この車両用交流発電機の回転子は、一対のポールコアと、非磁性体リングとを備えている。ここで、一対のポールコアが回転子コアに相当する。

一対のポールコアは、円筒状のボス部と、ボス部の軸方向両端に設けられ、径方向外側に突出する一対のディスク部と、ディスク部の径方向外側部分の軸方向端面に設けられ、対向するディスク部に向かって軸方向に突出する爪状磁極部とを備えている。

非磁性体リングは、周方向に等間隔に設けられる複数の凸形折曲部と、複数の凸形折曲部の間に設けられ、凸形折曲部同士を連結する複数の連結部とを備えている。凸形折曲部は、一方のポールコアのディスク部の径方向外側部分の軸方向端面にある周方向に隣接する爪状磁極部間の凹部に嵌め込まれ、凸形型折曲部の先端は、他方のポールコアの爪状磁極部の先端部に溶接されている。つまり、高速回転時において、遠心力によって爪状磁極部の先端部が径方向に広がることを抑える構成が開示されている。

特許平６−７８４７９号公報

回転子が高速回転した場合、遠心力によって、爪状磁極部の先端部が、根元部を中心にして径方向に広がるだけでなく、それに伴って、爪状磁極部がディスク部の径方向外側部分の軸方向端面から軸方向に突出しているので、ディスク部がボス部との接続端部を基点として軸方向に傾斜し、爪状磁極部の先端部がさらに径方向に広がる。

非磁性体リングの凸形折曲部は、前述したように、ディスク部の径方向外側部分の軸方向端面にある爪状磁極部間の凹部に嵌め込まれている。回転子が高速回転した場合、ディスク部が軸方向に傾斜し、それに伴ってディスク部の径方向外側部分が軸方向に変位する。そのため、凸形折曲部の屈曲部分に、ディスク部の軸方向への変位に伴う応力が集中することになり、非磁性体リングが破損する可能性がある。また、溶接部にも、ディスク部の軸方向への変位に伴って、非磁性体リングを爪状磁極部の先端から引き剥がそうとする応力が加わることになる。以上の結果、高速回転時に、爪状磁極部の先端部の径方向への広がりを抑えて、狭い空隙を介して径方向に対向する固定子コアの内周面との干渉を防止することがますます困難になる。

ポールコアは、 磁性体で構成されている。例えば、鍛造鋼で構成されている。一方、非磁性体リングは、例えば、ステンレス鋼で構成されている。

非磁性体リングの連結部は、ポールコアの爪状磁極部の先端部に溶接されている。ステンレス鋼からなる非磁性体リングを鍛造鋼からなるポールコアに溶接する場合、材料の膨張係数や熱伝導の違い、スパッタの発生等によって溶接強度が不安定になりやすい。そのため、溶け込み量を大きくして溶接強度を安定させることが考えられる。しかし、溶け込み量を大きくした場合、加わる熱量が増加する。その結果、ポールコアのボス部の外周に巻回されている励磁巻線の絶縁被膜が破損し、励磁巻線の短絡や断線が発生する可能性がある。また、溶け込み量を大きくした場合、回転子の製造に時間がかかり、コストアップしてしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転子コアに材質の異なる部材を溶接することなく、コストを抑え、高速回転時における爪状磁極部の径方向への広がりを確実に抑えることができる回転電機の回転子及び回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、回転軸と、筒状のボス部と、ボス部の軸方向両端に設けられ、径方向外側に突出する一対のディスク部と、ディスク部の径方向外側部分の軸方向端面に設けられ、対向するディスク部に向かって軸方向に突出する爪状磁極部とを有し、回転軸に固定される回転子コアと、ボス部に設けられる励磁巻線と、を備えた回転電機の回転子であって、ディスク部及び爪状磁極部は、軸方向に連続して貫通する貫通孔を有し、回転子コアの軸方向両側に配置され、回転子コアを挟持する一対の挟持部材と、ディスク部及び爪状磁極部の各貫通孔を挿通して挟持部材同士を連結する連結部材と、を有する。

この構成によれば、連結部材が、爪状磁極部の貫通孔を挿通している。そのため、連結部材によって、遠心力に起因して発生する爪状磁極部の根元部を中心にした、爪状磁極部の先端部の径方向への広がりを抑えることができる。また、一対の挟持部材が回転子コアを挟持するように配置され、連結部材が挟持部材を連結している。そのため、遠心力に起因して発生するディスク部の軸方向への傾斜を抑えることができる。従って、ディスク部の軸方向への傾斜に伴う、爪状磁極部の先端部の径方向への広がりをも抑えることができる。しかも、従来行われていた、回転子コアに対する材質の異なる部材の溶接も必要ない。これにより、回転子コアに材質の異なる部材を溶接することなく、高速回転時における爪状磁極部の径方向への広がりを確実に抑えることができる。

回転電機の回転子において、連結部材は、ボルトであり、一方の挟持部材は、ボルトが挿通される軸方向に貫通する貫通孔を有し、他方の挟持部材は、ボルトと螺合するねじ部を有していてもよい。この構成によれば、回転子コアを挟持した状態で、ボルトによって、一対の挟持部材を確実に連結することができる。しかも、他方の挟持部材にねじ部が形成されているため、部品点数の増加を抑えることができる。

回転電機の回転子において、連結部材は、ボルトであり、一対の挟持部材は、ボルトが挿通される軸方向に貫通する貫通孔を有し、ボルトと螺合するナットを有していてもよい。この構成によれば、回転子コアを挟持した状態で、ボルトによって、一対の挟持部材を確実に連結することができる。また、ボルトと螺合するナットを用いるため、挟持部材にねじ部を設ける必要がない。そのため、挟持部材を、強度の高い鉄系金属で構成する必要がない。従って、鉄系金属に比べて軽量なアルミ合金で構成することができる。これにより、回転子を軽量化することができる。また、コストを抑えることができる。

回転電機の回転子において、挟持部材は、軸方向端面から突出するファン部を有していてもよい。この構成によれば、発熱源である電機子巻線や励磁巻線を有する固定子や回転子に対する冷却性を向上させることができる。また、冷却のためのファンを別途設ける場合に比べ、部品点数を抑えることもできる。

回転電機の回転子において、挟持部材は、軸方向から見た外形形状が多角形状であってもよい。この構成によれば、軸方向から見た外形形状が円形状である場合に比べ、材料歩留まりを向上させることができる。そのため、コストを抑えることができる。また、外周に形成された複数の平面部によって周囲の空気を撹拌することができる。そのため、冷却性を向上させることができる。

回転電機の回転子において、挟持部材は、外周面に凹部と凸部を有していてもよい。この構成によれば、軸方向から見た外形形状が円形状である場合に比べ、外周面の表面積を増加させることができる。つまり、放熱面積を増加させることができる。そのため、回転子の冷却性を向上させることがでる。また、外周面の凹部と凸部とからなる凹凸部によって周囲の空気を撹拌することができる。そのため、固定子や回転子に対する冷却性を向上させることができる。凹部の肉抜きによって軽量化することができる。

回転電機の回転子において、爪状磁極部は、薄板状の磁性部材を積層した積層体であってもよい。この構成によれば、ボス部、ディスク部及び爪状磁極部を金属によって一体的に形成する場合に比べ、回転子コアを容易に形成することができる。従って、コストを抑えることができる。また、交番磁界による渦電流損を抑えることもできる。

回転電機の回転子において、周方向に隣接する爪状磁極部の間に永久磁石を有していてもよい。この構成によれば、回転電機の出力を向上させることができる。しかも、高速回転時における爪状磁極部の径方向への広がりが抑えられているため、永久磁石が脱落してしまう心配もない。

回転電機の回転子において、挟持部材及び連結部材は、磁性材料からなるものであってもよい。この構成によれば、挟持部材と連結部材によって、負荷の磁気抵抗が低減されることになる。その結果、励磁巻線の起磁力から流れ出す磁束が増加し、ボス部が磁気飽和状態になる。これにより、永久磁石の起磁力から流れ出す磁束が、ボス部に流れ込むことなく、固定子コアへと流れ込むようになる。つまり、固定子コアへより多くの磁束が流れるようになる。その結果、回転電機の出力をより向上させることができる。

回転電機の回転子において、一方のディスク部と一方のディスク部に設けられる爪状磁極部、及び、他方のディスク部と他方のディスク部に設けられる爪状磁極部は、ボス部とは別にそれぞれ一体的に構成されていてもよい。この構成によれば、回転子コアの構成部材の形状を簡素化することができる。回転子コアの構成部材を容易に成形することができる。また、励磁巻線を容易に組み付けることができる。そのため、コストを抑えることができる。

また、本発明は、上記の回転電機の回転子と、回転子の外周側に径方向に対向して配置される固定子と、を有する回転電機である。この構成によれば、回転電機において、上記の効果を得ることができる。

第１実施形態におけるモータジェネレータの軸方向断面図である。 図１における回転子の斜視図である。 図２における回転子コアの斜視図である。 第２実施形態におけるモータジェネレータの軸方向断面図である。 第３実施形態における挟持部材の軸方向から見た平面図である。 第３実施形態における挟持部材の側面図である。 第４実施形態における挟持部材の軸方向から見た平面図である。 第４実施形態の変形形態における挟持部材の軸方向から見た平面図である。 第５実施形態における回転子の斜視図である。 図９における回転子コアの斜視図である。 図１０における回転子コアの軸方向中央部の径方向部分断面図である。 モータジェネレータの磁気回路図である。 第６実施形態におけるモータジェネレータの軸方向断面図である。 第７実施形態におけるモータジェネレータの軸方向断面図である。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る回転電機の回転子を、車両に搭載されるモータジェネレータに適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して第１実施形態モータジェネレータの構成について説明する。なお、図中における前後方向は、方向を区別するために便宜的に記載したものであり、モータジェネレータの軸方向に相当する方向を示すものである。

図１に示すモータジェネレータ１は、車両に搭載され、電力が供給されることで、車両を駆動するための駆動力を発生する機器である。また、車両のエンジンから駆動力を供給されることで、電力を発生する機器でもある。モータジェネレータ１は、固定子１０と、回転子１１と、ハウジング１２と、備えている。

固定子１０は、回転子１１の外周側に径方向に対向して配置され、交流が供給されることで磁束を発生する部材である。また、回転子１１の発生する磁束と鎖交することで、交流を発生する部材でもある。固定子１０は、固定子コア１００と、電機子巻線１０１とを備えている。

固定子コア１００は、電機子巻線１０１を保持するとともに、磁路を構成する磁性材料からなる円環状の部材である。具体的には、薄板状の磁性材料である電磁鋼板を積層した積層体である。

電機子巻線１０１は、交流が供給されることで磁束を発生する部材である。また、回転子１１の発生する磁束と鎖交することで交流を発生する部材でもある。電機子巻線１０１は、固定子コア１００に保持されている。

回転子１１は、直流が供給されることで磁束を発生する部材である。回転子１１は、電機子巻線１０１の発生した磁束と鎖交することで回転力を発生する。また、車両のエンジンから供給される駆動力によって回転することで、発生した磁束が電機子巻線１０１と鎖交し、電機子巻線１０１が交流を発生する。図１及び図２に示すように、回転子１１は、回転軸１１０と、回転子コア１１１と、励磁巻線１１２と、一対の挟持部材１１４、１１５と、連結部材１１６とを備えている。

回転軸１１０は、回転子コア１１１が固定される非磁性材料の金属からなる円柱状の部材である。回転軸１１０は、後端に、励磁巻線１１２に直流を供給するためのスリップリング１１０ａを備えている。

図１〜図３に示す回転子コア１１１は、励磁巻線１１２を保持するとともに磁路を構成する磁性材料の金属からなる部材である。回転子コア１１１は、第１コア１１１ａと、第２コア１１１ｂとを備えている。

第１コア１１１ａは、回転子コア１１１を構成する、磁性材料の金属によって一体的に形成された部材である。第１コア１１１ａは、ボス部１１１ｃと、ディスク部１１１ｄと、爪状磁極部１１１ｅとを備えている。

ボス部１１１ｃは、円筒状の部位である。

ディスク部１１１ｄは、ボス部１１１ｃの前端に設けられる、径方向外側に放射状に突出した板状の部位である。具体的には、周方向に等間隔に８箇所から放射状に突出した板状の部位である。

爪状磁極部１１１ｅは、ディスク部１１１ｄの径方向外側部分の後端面に設けられる、後側に突出する爪状の部位である。ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅには、前後方向に連続して貫通する貫通孔１１１ｆが形成されている。

第２コア１１１ｂは、回転子コア１１１を構成する、磁性材料の金属によって一体的に形成された第１コア１１１ａと同一構成の部材である。第２コア１１１ｂは、ボス部１１１ｇと、ディスク部１１１ｈと、爪状磁極部１１１ｉとを備えている。

ボス部１１１ｇは、円筒状の部位である。

ディスク部１１１ｈは、ボス部１１１ｇの後端に設けられる、径方向外側に放射状に突出した板状の部位である。具体的には、周方向に等間隔に８箇所から放射状に突出した板状の部位である。

爪状磁極部１１１ｉは、ディスク部１１１ｈの径方向外側部分の前端面に設けられる、前側に突出する爪状の部位である。ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉには、前後方向に連続して貫通する貫通孔１１１ｊが形成されている。

第１コア１１１ａと第２コア１１１ｂは、前後方向に並んで配置されている。ボス部１１１ｃとボス部１１１ｇの端面を当接させた状態で、爪状磁極部１１１ｅが、対向するディスク部１１１ｈに向かって突出するとともに、爪状磁極部１１１ｉが、対向するディスク部１１１ｄに向かって突出するように配置されている。爪状磁極部１１１ｅと爪状磁極部１１１ｉが周方向に間隔をあけて交互になるように配置されている。図１及び図２に示すように、第１コア１１１ａと第２コア１１１ｂは、回転軸１１０に固定されている。

図１に示す励磁巻線１１２は、直流が供給されることで磁束を発生する部材である。励磁巻線１１２が発生する磁束によって、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉに磁極が形成される。励磁巻線１１２は、回転子コア１１に設けられている。具体的には、絶縁部材を介してボス部１１１ｃ、１１１ｇの外周に巻回されている。励磁巻線１１２の端部は、スリップリング１１０ａに接続されている。

図１及び図２に示す挟持部材１１４、１１５は、回転子コア１１１の前後方向両側に配置され、回転子コア１１１を挟持する金属からなる円環状の部材である。挟持部材１１４は、連結部材１１６と螺合するねじ部１１４ａを有している。挟持部材１１４、１１５のうち、挟持部材１１４は、回転子コア１１１の前側に、回転子コア１１１に当接した状態で配置されている。挟持部材１１４、１１５のうち、挟持部材１１５は、連結部材１１６が挿通される前後方向に貫通する貫通孔１１５ａを有している。挟持部材１１５は、回転子コア１１１の後側に、固定子コア１００に当接した状態で配置されている。

連結部材１１６は、ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅの貫通孔１１１ｆ、ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉの貫通孔１１１ｊを挿通して挟持部材１１４、１１５同士を連結する部材である。具体的には、頭部と、ねじ部が形成された軸部とを有する、鉄からなるボルト１１６ａである。ボルト１１６ａは、後側から挟持部材１１５の貫通孔１１５ａを挿通する。また、ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅの貫通孔１１１ｆ、又は、ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉの貫通孔１１１ｊを挿通する。そして、挟持部材１１４のねじ部１１４ａと螺合して、挟持部材１１４、１１５同士を連結している。

図１に示すように、回転子１１は、回転子コア１１１の外周面を、固定子コア１００の内周面と所定間隔を隔てて径方向に対向させた状態で配置されている。

ハウジング１２は、固定子１０及び回転子コア１１１等の前後方向両端を覆うとともに、回転軸１１０を回転可能に支持する金属からなる部材である。ハウジング１２は、フロントハウジング１２０と、リヤハウジング１２１とを備えている。

フロントハウジング１２０は、固定子１０及び回転子コア１１１等の前側を覆うとともに、回転軸１１０の前側を回転可能に支持する部材である。フロントハウジング１２０は、固定子１０及び回転子コア１１１の前側を覆うように、固定子コア１００の前端に固定されている。また、回転軸１１０の前端を前方に突出させた状態で、軸受を介して回転軸１１０の前側を回転可能に支持している。

リヤハウジング１２１は、固定子１０及び回転子コア１１１等の後側を覆うとともに、回転軸１１０の後側を回転可能に支持する部材である。リヤハウジング１２１は、固定子１０及び回転子コア１１１の後側を覆うように、固定子コア１００の後端に固定されている。また、回転軸１１０の後端を後方に突出させた状態で、軸受を介して回転軸１１０の後側を回転可能に支持している。

フロントハウジング１２０とリヤハウジング１２１は、ボルト１２２によって固定子コア１００を挟持するように固定されている。

次に、図１を参照してモータジェネレータの動作について説明する。

まず、モータジェネレータが駆動力を発生する際の動作について説明する。スリップリング１１０ａを介して励磁巻線１１２に直流が供給されると、励磁巻線１１２は磁束を発生する。その結果、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉに、磁極が形成される。電機子巻線１０１に交流が供給されると、電機子巻線１０１は、固定子コア１００に回転磁極を形成するように磁束を発生する。その結果、電機子巻線１０１の発生した磁束が、電磁石として磁極の形成された回転子１１に回転力を発生させる。

次に、モータジェネレータが電力を発生する際の動作について説明する。励磁巻線１１２に電力が供給されると、励磁巻線１１２は磁束を発生する。その結果、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉに、磁極が形成される。車両のエンジンから供給される駆動力によって、磁極の形成された回転子１１が回転すると、磁極の形成された回転子１１の発生する磁束が、固定子コア１００を介して電機子巻線１０１と鎖交する。その結果、電機子巻線１０１が交流を発生する。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、モータジェネレータ１の回転子１１は、回転軸１１０と、回転子コア１１１と、励磁巻線１１２と、一対の挟持部材１１４、１１５と、連結部材１１６とを備えている。回転子コア１１１は、ボス部１１１ｃ、１１１ｇと、一対のディスク部１１１ｄ、１１１ｈと、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉとを備えている。ボス部１１１ｃ、１１１ｇは、筒状の部位である。一対のディスク部１１１ｄ、１１１ｈは、ボス部１１１ｃ、１１１ｇの軸方向両端に設けられ、径方向外側に突出する部位である。爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉは、ディスク部１１１ｄ、１１１ｈの径方向外側部分の軸方向端面に設けられ、対向するディスク部に向かって軸方向に突出する部位である。ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅは、軸方向に連続して貫通する貫通孔１１１ｆを有している。ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉは、軸方向に連続して貫通する貫通孔１１１ｊを有している。回転子コア１１１は、回転軸１１０に固定されている。励磁巻線１１２は、ボス部１１１ｃ、１１１ｇに設けられている。一対の挟持部材１１４、１１５は、回転子コア１１１の軸方向両側に回転子コア１１１を挟持するように配置されている。連結部材１１６は、ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅの貫通孔１１１ｆ、ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉの貫通孔１１１ｊを挿通して挟持部材１１４、１１５同士を連結している。連結部材１１６が、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの貫通孔１１１ｆ、１１１ｊを挿通しているため、連結部材１１６によって、遠心力に起因して発生する爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの根元部を中心した、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの先端部の径方向への広がりを抑えることができる。また、一対の挟持部材１１４、１１５が回転子コア１１１を挟持するように配置され、連結部材１１６が挟持部材１１４、１１５を連結している。そのため、遠心力に起因して発生するディスク部１１１ｄの径方向外側部分の前側への傾斜、及び、ディスク部１１１ｈの径方向外側部分の後側への傾斜を抑えることができる。つまり、遠心力に起因して発生するディスク部１１１ｄ、１１１ｈの軸方向への傾斜を抑えることができる。従って、ディスク部１１１ｄ、１１１ｈの軸方向への傾斜に伴う、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの先端部の径方向への広がりをも抑えることができる。しかも、従来行われていた、回転子コア１１１に対する材質の異なる部材の溶接も必要ない。これにより、回転子コア１１１に材質の異なる部材を溶接することなく、高速回転時における爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの径方向への広がりを確実に抑えることができる。

本形態によれば、連結部材１１６は、ボルト１１６ａである。一方の挟持部材である挟持部材１１５は、ボルト１１６ａが挿通される軸方向に貫通する貫通孔１１５ａを有している。他方の挟持部材である挟持部材１１４は、ボルト１１６ａと螺合するねじ部１１４ａを有している。そのため、回転子コア１１１を挟持した状態で、ボルト１１６ａによって、挟持部材１１４、１１５を確実に連結することができる。しかも、挟持部材１１４にねじ部１１４ａが形成されているため、部品点数の増加を抑えることができる。

なお、本形態では、挟持部材１１５が貫通孔１１５ａを有し、挟持部材１１４がねじ部１１４ａを有している例を挙げているが、これに限られるものではない。逆に、挟持部材１１５がねじ部を有し、挟持部材１１４が貫通孔を有していてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータジェネレータについて説明する。第２実施形態のモータジェネレータは、第１実施形態のモータジェネレータに対して連結部材による挟持部材の連結の仕方を変更したものである。連結部材による挟持部材の連結の仕方以外は、第１実施形態と同一構成である。そのため、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、必要がある場合を除いて構成要素の説明を省略する。また、動作についても第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

まず、図４を参照して本形態のモータジェネレータにおける連結部材による挟持部材の連結の仕方について説明する。なお、図中における前後方向は、方向を区別するために便宜的に記載したものであり、モータジェネレータの軸方向に相当する方向を示すものである。

図４に示すように、モータジェネレータ２の回転子１１は、ナット１１７を備えている。挟持部材１１４は、ボルト１１６ａが挿通される前後方向に貫通する貫通孔１１４ｂを有している。ボルト１１６ａは、後側から挟持部材１１５の貫通孔１１５ａを挿通する。また、ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅの貫通孔１１１ｆ、又は、ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉの貫通孔１１１ｊを挿通する。さらに、挟持部材１１４の貫通孔１１４ｂを挿通する。そして、挟持部材１１４の前側でナット１１７と螺合して、挟持部材１１４、１１５同士を連結している。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した同様の効果を得ることができる。

本形態によれば、連結部材１１６は、ボルト１１６ａである。回転子１１は、ボルト１１６ａと螺合するナット１１７を有している。挟持部材１１４、１１５は、ボルト１１６ａが挿通される軸方向に貫通する貫通孔１１４ｂ、１１５ａを有している。そのため、回転子コア１１１を挟持した状態で、ボルト１１６ａによって、挟持部材１１４、１１５を確実に連結することができる。また、ボルト１１６ａと螺合するナット１１７を用いるため、挟持部材１１４にねじ部を設ける必要がない。そのため、挟持部材１１４を、強度の高い鉄系金属、例えばステンレス鋼で構成する必要がない。従って、鉄系金属に比べて軽量なアルミ合金で構成することができる。これにより、回転子１１を軽量化することができる。また、挟持部材１１４の加工性を良好にすることができるとともに、ねじ形成加工を孔加工にすることができるので、製造コストを抑えることができる。

なお、本形態では、ボルト１１６ａが保持部材１１５側から挿通し、ナット１１７が挟持部材１１４の前側でボルト１１６ａと螺合する例を挙げているが、これに限られるものではない。ボルト１１６ａが保持部材１１４側から挿通し、ナット１１７が挟持部材１１５の後側でボルト１１６ａと螺合するようにしてもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータジェネレータについて説明する。第３実施形態のモータジェネレータは、第１実施形態のモータジェネレータに対して挟持部材にファン部を設けたものである。挟持部材に設けられたファン部以外は、第１実施形態と同一構成である。そのため、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、必要がある場合を除いて構成要素の説明を省略する。また、動作についても第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

まず、図５及び図６を参照して本形態のモータジェネレータにおける挟持部材の構成について説明する。

図５及び図６に示すように、挟持部材１１４は、軸方向端面から突出する矩形板状のファン部１１４ｃを備えている。ファン部１１４ｃは、回転子１１が回転することで、ハウジング１２に形成された窓部を介してモータジェネレータの外部の空気を内部に流通させる部位である。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した同様の効果を得ることができる。

本形態によれば、挟持部材１１４は、軸方向端面から突出するファン部１１４ｃを有している。そのため、発熱源である電機子巻線１０１や励磁巻線１１２を有する固定子１０や回転子１１に対する冷却性を向上させることができる。また、冷却のためのファンを別途設ける場合に比べ、部品点数を抑えることもできる。

なお、本形態では、挟持部材１１４がファン部１１４ｃを有する例を挙げているが、これに限られるものではない。当然のことながら、挟持部材１１５がファン部を有していてもよい。この場合、冷却性をより向上させることができる。

本形態では、挟持部材１１４が矩形板状のファン部１１４ａを有する例を挙げているが、これに限られるものではない。ファン部１１４ｃの形状は、矩形板状以外の形状であってもよい。

本形態では、挟持部材１１４がねじ部１１４ａを有し、ボルトがねじ部１１４ａと螺合することで挟持部材同士を連結する例を挙げているが、これに限られるものではない。第２実施形態と同様に、挟持部材１１４が貫通孔を有し、ボルトがナットと螺合することで挟持部材同士を連結するようにしてもよい。この場合、挟持部材１１４にアルミ合金を用いることができるので、ファン部１１４ｃをダイカスト成形によって一体形成するすることが容易になる。そのため、製造コストアップを抑制することができる。もちろん、挟持部材１１５も同様にアルミ合金を用いて、ファン部をダイカスト成形によって一体形成してもよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータジェネレータについて説明する。第４実施形態のモータジェネレータは、第１実施形態のモータジェネレータに対して挟持部材の形状を変更したものである。挟持部材の形状以外は、第１実施形態と同一構成である。そのため、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、必要がある場合を除いて構成要素の説明を省略する。また、動作についても第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

まず、図７を参照して本形態のモータジェネレータにおける挟持部材の構成について説明する。

図７に示すように、挟持部材１１４は、軸方向から見た外形形状が多角形状である。具体的には、１６角形状である。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した同様の効果を得ることができる。

本形態によれば、挟持部材１１４は、軸方向から見た外形形状が多角形状である。そのため、軸方向から見た外形形状が円形状である場合に比べ、材料歩留まりを向上させることができる。そのため、コストを抑えることができる。また、外周に形成された複数の平面部によって周囲の空気を撹拌することができる。そのため、冷却性を向上させることができる。

なお、本形態では、挟持部材１１４は、軸方向から見た外形形状が多角形状である例を挙げているが、これに限られるものではない。図８に示すように、挟持部材１１４は、外周面に凹部１１４ｄと凸部１１４ｅを有する形状であってもよい。これにより、軸方向から見た外形形状が円形状である場合に比べ、外周面の表面積を増加させることができる。つまり、放熱面積を増加させることができる。そのため、回転子１１の冷却性を向上させることがでる。また、外周面の凹部１１４ｄと凸部１１４ｅとからなる凹凸部によって周囲の空気を撹拌することができる。そのため、固定子１０や回転子１１に対する冷却性を向上させることができる。凹部１１４ｄの肉抜きによって軽量化することができる。

本形態では、軸方向から見た挟持部材１１４の外形形状が多角形状である例を挙げているが、これに限られるものではない。当然のことながら、軸方向から見た挟持部材１１５の外形形状が多角形状であってもよい。また、挟持部材１１５が、外周面に凹部と凸部を有していてもよい。

本形態では、挟持部材１１４がねじ部１１４ａを有し、ボルトがねじ部１１４ａと螺合することで挟持部材同士を連結する例を挙げているが、これに限られるものではない。第２実施形態と同様に、挟持部材１１４が貫通孔を有し、ボルトがナットと螺合することで挟持部材同士を連結するようにしてもよい。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態のモータジェネレータについて説明する。第５実施形態のモータジェネレータは、第１実施形態のモータジェネレータに対して周方向に隣接する爪状磁極部の間に永久磁石を配置したものである。回転子の構成以外は、第１実施形態と同一である。そのため、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、必要がある場合を除いて構成要素の説明を省略する。また、動作についても第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

まず、図９〜図１１を参照して本形態のモータジェネレータにおける回転子の構成について説明する。なお、図中における前後方向は、方向を区別するために便宜的に記載したものであり、モータジェネレータの軸方向に相当する方向を示すものである。

図９及び図１０に示すように、回転子１１は、回転軸１１０と、回転子コア１１１と、励磁巻線１１２と、永久磁石１１３と、一対の挟持部材１１４、１１５と、連結部材１１６とを備えている。

爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉは、周方向両端面に、周方向に延在する鍔部１１１ｓを有している。

図９〜図１１に示す永久磁石１１３は、回転子１１から固定子１０に供給される有効磁束を増加させるための磁束を発生する直方体状の部材である。永久磁石１１３は、周方向に隣接する爪状磁極部１１１ｅと爪状磁極部１１１ｉの間に配置されている。具体的には、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの鍔部１１１ｓよりも内側に配置されている。永久磁石１１３は、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉとの対向面に磁極が形成されるように着磁されている。具体的には、励磁巻線１１２に直流が供給された場合に対向する爪状磁極部に形成される磁極と同一の磁極が形成されるように着磁されている。

挟持部材１１４、１１５及び連結部材１１６は、磁性材料によって構成されている。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した同様の効果を得ることができる。

本形態によれば、周方向に隣接する爪状磁極部１１１ｅと爪状磁極部１１１ｉの間に永久磁石１１３を有している。そのため、回転子１１から固定子１０に供給される有効磁束を増加させることができる。従って、モータジェネレータ１の出力を向上させることができる。しかも、前述したように、高速回転時における爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの径方向への広がりが抑えられているため、永久磁石１１３が脱落してしまう心配もない。

本形態によれば、挟持部材１１４、１１５及び連結部材１１６は、磁性材料によって構成されている。そのため、励磁巻線１１２の起磁力をＦｒ、永久磁石１１３の起磁力をＦｍ、ボス部１１１ｃ、１１１ｇの磁気抵抗をＲｒ、ディスク部１１１ｄ、１１１ｈの磁気抵抗をＲｄ、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉの磁気抵抗をＲｍ、挟持部材１１４、１１５の磁気抵抗をＲｅ、ボルト１１６ａの磁気抵抗をＲｂ、回転子１１と固定子１０の間の空隙の磁気抵抗をＲａ、固定子コア１００の磁気抵抗をＲｓとすると、モータジェネレータ１の磁気回路は、図１２に示すようになる。挟持部材１１４、１１５及び連結部材１１６が磁性材料によって構成されることで、直列接続された磁気抵抗Ｒａ、Ｒｓに、直列接続された磁気抵抗Ｒｅ、Ｒｂが並列接続されることになる。つまり、起磁力Ｆｒ、Ｆｍに対する負荷としてのトータルの磁気抵抗が低減されることになる。その結果、励磁巻線１１２の起磁力Ｆｒから流れ出す磁束が増加し、ボス部１１１ｃ、１１１ｈが磁気飽和状態になる。これにより、永久磁石１１３の起磁力Ｆｍから流れ出す磁束が、ボス部１１１ｃ、１１１ｈに流れ込むことが抑制され、固定子コア１００へと流れ込むようになる。つまり、固定子コア１００へより多くの磁束が流れるようになる。その結果、モータジェネレータ１の出力をより向上させることができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態のモータジェネレータについて説明する。第６実施形態のモータジェネレータは、第１実施形態のモータジェネレータに対して回転子コアの構成を変更したものである。具体的には、爪状磁極部を分割するとともに、構成を変更したものである。回転子コアの構成以外は、第１実施形態と同一である。そのため、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、必要がある場合を除いて構成要素の説明を省略する。また、動作についても第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

まず、図１３を参照して本形態のモータジェネレータにおける回転子コアの構成について説明する。なお、図中における前後方向は、方向を区別するために便宜的に記載したものであり、モータジェネレータの軸方向に相当する方向を示すものである。

図１３に示すように、モータジェネレータ６の回転子コア１１１は、第１コア１１１ａと、第２コア１１１ｂと、を備えている。

第１コア１１１ａは、回転子コア１１１を構成する、磁性材料によって形成された部材である。第１コア１１１ａは、ボス部１１１ｃと、ディスク部１１１ｄと、爪状磁極部１１１ｋと、スペーサ１１１ｌとを備えている。

ボス部１１１ｃとディスク部１１１ｄは、磁性材料の金属によって一体的に形成されている。

爪状磁極部１１１ｋは、薄板状の磁性部材である電磁鋼板を、板厚方向が前後方向になるようにして前後方向に積層した積層体として構成されている。爪状磁極部１１１ｋは、ディスク部１１１ｄの径方向外側部分の後端面に、後側に突出するように配置されている。ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｋには、前後方向に連続して貫通する貫通孔１１１ｆが形成されている。

スペーサ１１１ｌは、挟持部材１１４、１１５によって挟持されることで、爪状磁極部１１１ｋをディスク部１１１ｄの径方向外側部分の後側端面に当接させる非磁性材料からなる部材である。スペーサ１１１ｌには、前後方向に貫通する貫通孔１１１ｍが形成されている。スペーサ１１１ｌは、爪状磁極部１１１ｋの先端と挟持部材１１５の間に、貫通孔１１１ｍがディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｋの貫通孔１１１ｆと前後方向に連続するように配置されている。

第２コア１１１ｂは、第１コア１１１ａと同一構成である。

ボルト１１６ａは、後側から挟持部材１１５の貫通孔１１５ａを挿通する。また、スペーサ１１１ｌの貫通孔１１１ｍを挿通する。さらに、ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｋの貫通孔１１１ｆを挿通する。そして、挟持部材１１４のねじ部１１４ａと螺合して、挟持部材１１４、１１５同士を連結している。これにより、爪状磁極部１１１ｋもディスク部１１１ｄの径方向外側部分の後側端面に当接した状態で固定される。

第２コア１１１ｂの爪状磁極部１１１ｎも、同様にしてディスク部１１１ｈの径方向外側部分の前側端面に当接した状態で固定される。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した同様の効果を得ることができる。

本形態によれば、爪状磁極部１１１ｋ、１１１ｎは、薄板状の磁性部材を積層した積層体である。そのため、第１実施形態のように、ボス部、ディスク部及び爪状磁極部を金属によって一体的に形成する場合に比べ、回転子コアを容易に形成することができる。従って、コストを抑えることができる。また、固定子コア１００からの交番磁界による、爪状磁極部１１１ｋ、１１１ｎに生じる渦電流損を抑えることもできる。

なお、本形態では、スペーサ１１１ｌが、非磁性材料からなる例を挙げているが、これに限られるものではない。スペーサは、磁性材料で構成されていてもよい。

本形態では、スペーサ１１１ｌが独立した部材である例を挙げているが、これに限られるものではない。スペーサは、挟持部材１１４、１１５に一体的に設けられていてもよい。積層体として、爪状磁極部１１１ｋ、１１１ｎに一体的に設けられていてもよい。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態のモータジェネレータについて説明する。第７実施形態のモータジェネレータは、第１実施形態のモータジェネレータに対して回転子コアの構成を変更したものである。具体的には、回転子コアをなす部材の構成を変更したものである。回転子コア以外は、第１実施形態と同一構成である。そのため、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、必要がある場合を除いて構成要素の説明を省略する。また、動作についても第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。

まず、図１４を参照して本形態のモータジェネレータにおける回転子コアの構成について説明する。なお、図中における前後方向は、方向を区別するために便宜的に記載したものであり、モータジェネレータの軸方向に相当する方向を示すものである。

図１４に示すように、モータジェネレータ７の回転子コア１１１は、第１コア１１１ｏと、第２コア１１１ｐと、第３コア１１１ｑとを備えている。

第１コア１１１ｏは、ボス部１１１ｒを備えている。ボス部１１１ｒは、第１実施形態におけるボス部１１１ｃ、１１１ｇを一体的に形成したものである。

第２コア１１１ｐは、ディスク部１１１ｄと、爪状磁極部１１１ｅとを備えている。第２コア１１１ｐは、第１実施形態におけるディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅを一体的に形成したものある。

第３コア１１１ｑは、ディスク部１１１ｈと、爪状磁極部１１１ｉとを備えている。第３コア１１１ｑは、第１実施形態におけるディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉを一体的に形成したものである。

次に、本形態のモータジェネレータの効果について説明する。

本形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した同様の効果を得ることができる。

本形態によれば、一方のディスク部であるディスク部１１１ｄとディスク部１１１ｄに設けられる爪状磁極部１１１ｅは、ボス部１１１ｒとは別に一体的に構成されている。他方のディスク部であるディスク部１１１ｈとディスク部１１１ｈに設けられる爪状磁極部１１１ｉは、ボス部１１１ｒとは別に一体的に構成されている。そのため、第１実施形態に比べ、回転子コア１１１の構成部材の形状を簡素化することができる。回転子コア１１１を構成する第１コア１１１ｏ、第２コア１１１ｐ及び第３コア１１１ｑを容易に成形することができる。また、励磁巻線１１２を容易に組み付けることができる。そのため、コストを抑えることができる。

なお、第１〜第７実施形態では、爪状磁極部１１１ｅ、１１１ｉがそれぞれ８個ずつ設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。それぞれ同数設けられていればよい。

第１〜第７実施形態では、連結部材１１６がボルト１１６ａである例を挙げているが、これに限られるものではない。連結部材１１６は、ディスク部１１１ｄ及び爪状磁極部１１１ｅの貫通孔１１１ｆ、ディスク部１１１ｈ及び爪状磁極部１１１ｉの貫通孔１１１ｊを挿通して挟持部材１１４、１１５同士を連結できるものであればよい。例えば、リベット等によるかしめ固定によって連結してもよい。

１・・・モータジェネレータ、１１・・・回転子、１１０・・・回転軸、１１１・・・回転子コア、１１１ｃ・・・ボス部、１１１ｄ・・・ディスク部、１１１ｅ・・・爪状磁極部、１１１ｆ・・・貫通孔、１１１ｇ・・・ボス部、１１１ｈ・・・ディスク部、１１１ｉ・・・爪状磁極部、１１１ｊ・・・貫通孔、１１２・・・励磁巻線、１１４、１１５・・・挟持部材、１１６・・・連結部材

Claims (11)

1. 回転軸（１１０）と、
   筒状のボス部（１１１ｃ、１１１ｇ、１１１ｒ）と、前記ボス部の軸方向両端に設けられ、径方向外側に突出する一対のディスク部（１１１ｄ、１１１ｈ）と、前記ディスク部の径方向外側部分の軸方向端面に設けられ、対向する前記ディスク部に向かって軸方向に突出する爪状磁極部（１１１ｅ、１１１ｉ、１１１ｋ、１１１ｎ）とを有し、前記回転軸に固定される回転子コア（１１１）と、
   前記ボス部に設けられる励磁巻線（１１２）と、
   を備えた回転電機の回転子であって、
   前記ディスク部及び前記爪状磁極部は、軸方向に連続して貫通する貫通孔（１１１ｆ、１１１ｊ）を有し、
   前記回転子コアの軸方向両側に配置され、前記回転子コアを挟持する一対の挟持部材（１１４、１１５）と、
   前記ディスク部及び前記爪状磁極部の各前記貫通孔を挿通して前記挟持部材同士を連結する連結部材（１１６）と、
   を有する回転電機の回転子。
2. 前記連結部材は、ボルト（１１６ａ）であり、
   一方の前記挟持部材（１１５）は、前記ボルトが挿通される軸方向に貫通する貫通孔（１１５ａ）を有し、
   他方の前記挟持部材（１１４）は、前記ボルトと螺合するねじ部（１１４ａ）を有する請求項１に記載の回転電機の回転子。
3. 前記連結部材は、ボルト（１１６ａ）であり、
   一対の前記挟持部材は、前記ボルトが挿通される軸方向に貫通する貫通孔（１１４ｂ、１１５ａ）を有し、
   前記ボルトと螺合するナット（１１７）を有する請求項１に記載の回転電機の回転子。
4. 前記挟持部材（１１４）は、軸方向端面から突出するファン部（１１４ｃ）を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
5. 前記挟持部材は、軸方向から見た外形形状が多角形状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
6. 前記挟持部材は、外周面に凹部（１１４ｄ）と凸部（１１４ｅ）を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
7. 前記爪状磁極部（１１１ｋ、１１１ｎ）は、薄板状の磁性部材を積層した積層体である請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
8. 周方向に隣接する前記爪状磁極部の間に永久磁石（１１３）を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
9. 前記挟持部材及び前記連結部材は、磁性材料からなる請求項８に記載の回転電機の回転子。
10. 一方の前記ディスク部と一方の前記ディスク部に設けられる前記爪状磁極部、及び、他方の前記ディスク部と他方の前記ディスク部に設けられる前記爪状磁極部は、前記ボス部（１１１ｒ）とは別にそれぞれ一体的に構成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転電機の回転子と、
    前記回転子の外周側に径方向に対向して配置される固定子（１０）と、
    を有する回転電機。

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