JP3752927B2 - クローポール形回転機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機又は電動機である回転機、更に詳しくは、回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを含み、ロータは、該回転軸に連結された鉄心と、鉄心の半径方向外側に配設されかつ複数の第１クローを備えた第１磁極体と、鉄心と第１磁極体との間に配設された永久磁石手段と、鉄心に隣接して該回転軸に連結されかつ複数の第２クローを備えた第２磁極体とを含み、第１及び第２クローの各々は周方向に交互に配列されるクローポール形回転機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるクローポール形と称されている発電機又は電動機である回転機の一つの具体例は、回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの軸方向両側において該回転軸に相対回転自在にベアリングを介して支持された一端壁及び他端壁を含むケースと、ケース内に支持されかつロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを備えている。ほぼ円筒形状をなすステータ内には周方向に間隔をおいて軸方向に延在するスロットが形成され、スロットの各々内には銅線の束からなる巻線が挿入・保持されている。
【０００３】
ロータは、該回転軸に連結された円筒形状をなす鉄心を備えている。鉄心の外周面は、正多面形（正多角形）、一般的には正８面形（正８角形）をなすように形成されている。鉄心の外周面の半径方向外側には第１磁極体が配置されている。第１磁極体は、円形内周面を有する取付孔が形成された円筒状の基部と、基部の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に間隔をおいて軸方向に延びるよう形成された複数の第１クローとを備えている。鉄心の外周面と第１磁極体における基部の取付孔の内周面との間に形成される環状の隙間には、複数の永久磁石が挿入（圧入）されている。永久磁石の各々は、断面形状及び平面形状がそれぞれ矩形状をなすよう形成されている。そして永久磁石の各々は、各々の半径方向内側の平坦面が鉄心における多角形を形成する面の各々に密着して配置され、永久磁石の各々の半径方向外側の平坦面と第１磁極体における基部の取付孔の内周面との間に形成される隙間の各々に、断面形状がほぼ半月形状に形成されたスペーサが密着して介在されている。該回転軸には、鉄心に隣接して（鉄心に隣接して該回転軸に連結された継鉄を介して、あるいは第１磁極体における基部よりも軸方向に延び出すよう形成された鉄心に直接隣接して）、第２磁極体が連結されている。第２磁極体は、環状の基板部と、基板部の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に間隔をおいて軸方向（第１磁極体方向）に延びる複数の第２クローが備えられている。第１磁極体の第１クロー及び第２磁極体の第２クローの各々は交互に周方向及び軸方向に隙間をおいて配列されている。該回転軸には、鉄心、永久磁石の各々、スペーサの各々及び第１磁極体の軸方向の一側面（第２磁極体と軸方向反対側の一側面）に隣接して環状のサイドプレートが連結され、サイドプレートは、複数のノックピンによって第１磁極体に相対回転できないように連結されている。
【０００４】
上記ロータに配設された永久磁石の各々は、強力な磁力を有する強磁性材料、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類系材料から構成されているので、ロータの停止時においてもその周辺、特にロータの両側面部を中心に外部への磁気洩れが生じている。このため、ロータが裸の状態で外部に露呈されるよう構成された場合には、鉄粉等のダストがロータあるいはステータに吸着され、回転機の性能を低下させる不具合が発生する。特に、鉄粉等のダストがロータの外周面、更に具体的には、第１磁極体の第１クロー及び第２磁極体の第２クローの各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面とステータとの隙間（エアギャップ）に吸着し、侵入させられた場合には、磁力の低下と共に耐久性を著しく低下させるおそれが増大する。このような不具合を防止するため、上記回転機においては、ベアリングの各々とケースにより実質上密封された空間を形成して、永久磁石の各々を含むロータとステータの巻線部分とが実質上密封された空間内に収容されるよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のクローポール形回転機においては、先に述べたように、ロータにおける複数の永久磁石の各々が、鉄心の外周面における多角形を形成する面の各々と、第１磁極体における取付孔の内周面との間にスペーサの各々を介して挿入・保持されるよう構成されているので、永久磁石の各々を、鉄心と第１磁極体との間に装着した状態で着磁することは不可能である。このため、永久磁石の各々は、予め着磁を施した後に、鉄心と第１磁極体との間にスペーサの各々を介して圧入しなけらばならない。永久磁石の各々が、強磁性材料、例えば上記したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類系材料から構成された場合には、永久磁石の各々の磁力が強力であることに起因して、強力な磁力を有する永久磁石を１つ１つ上記隙間にスペーサを介して圧入してゆく圧入作業（組付作業）は著しく困難であり、組付作業負担が大きく、また組付作業時間も過剰に長くなる。他方、永久磁石の各々は焼結冶金により一体に成形されているため比較的破損し易く、したがって上記のように圧入作業が著しく困難であることに起因して、無理に圧入しようとすると破損する可能性が高くなる。その結果、上記した形態のロータを含むクローポール形回転機は、低コストで大量生産することができない。
【０００６】
上記従来のクローポール形回転機においてはまた、永久磁石を含むロータとステータの巻線部分とが、上記したように実質上密封された空間内に収容されるよう構成されていることに起因して、巻線を流れる電流による発熱を外部に効果的に逃がすことが困難であり、上記密封空間内の温度が過剰に上昇する場合が生ずる。その結果、巻線の異常な温度上昇による電気抵抗の増加及び絶縁部材の劣化、永久磁石の磁力の低下、ベアリングの各々の潤滑性能の低下等の不具合が発生し、回転機が発電機である場合には発電効率を低下させ、回転機が電動機である場合には出力を低下させる等、回転機の性能の低下を招き、更には耐久性及び信頼性の低下を招くおそれがあった。このため、回転機が発電量の比較的少ない小型の発電機あるいは出力の比較的低い小型の電動機である場合には、雰囲気温度の比較的低い場所を選んで設置し、あるいは比較的風通しの良好な場所を選んで設置する必要があり、設置場所が制約されて実用上不便であった。他方、回転機が発電量の比較的多い大型の発電機あるいは出力の比較的高い大型の電動機である場合には、強制冷却（水冷）を施さなければならず、回転機の構成が複雑で更に大型化され、大幅なコストアップを招いていた。回転機が大型、小型の如何にかかわらず、冷却用ファンによる強制冷却（空冷）を施す手段もあるが、密封空間を外側から空冷することに起因して、冷却用ファンを過剰に大型化したとしても、余分な出力を要するだけで、所望する冷却効果を得ることはできない。
【０００７】
本発明は上記事実に基づいてなされたものであり、その目的は、ロータにおける永久磁石の組付作業を容易に行なうことを可能にし、したがって、組付作業負担を軽減し、組付作業時間を短縮することを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、ロータにおける永久磁石を破損することなく組み付けることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、ロータにおいて永久磁石を組み付けるにもかかわらず、低コストで大量生産することを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、永久磁石を備えたロータへのダストの吸着を防止することによって、ロータ及びステータの巻線部分の収容空間を密封することなく開口することを可能にし、その結果、十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、ダストの、ロータとステータとの間の隙間への吸着・侵入を確実に防止することができ、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、構成が簡単かつ低コストで十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、従来の基本構成を大幅に変えることなく、簡単な改造により実用化できかつ十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１４】
本発明のその他の目的及び特徴は、本発明に従って構成された、クローポール形回転機の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する後の記載から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面によれば、回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを含み、ロータは、該回転軸に連結された鉄心と、鉄心の半径方向外側に配設されかつ複数の第１クローを備えた第１磁極体と、鉄心と第１磁極体との間に配設された永久磁石手段と、鉄心に実質上隣接して該回転軸に連結されかつ複数の第２クローを備えた第２磁極体とを備え、第１及び第２クローの各々は周方向に交互に配列されるクローポール形回転機において、
鉄心と第１磁極体との間には環状の永久磁石組付体が配設され、永久磁石組付体は、内側保護ケースと、外側保護ケースと、両ケース間に装着された該永久磁石手段とにより一体に構成され、
内側保護ケースの外周面及び外側保護ケースの内周面は互いに相似形をなす多角形に形成されると共に両ケースにおいて多角形を形成する面の各々は相互に半径方向に隙間をおいて対向するよう配置され、永久磁石手段は複数の永久磁石の各々が、平坦面をなす内側面及び外側面を有し、両ケースの相互に対向する面の各々間に整合するように形成されている、クローポール形回転機。
【００１６】
本発明の一局面による上記発明において、永久磁石手段の複数の永久磁石は、それぞれ断面が台形状又は矩形状をなすように形成されていることが好ましい。
第１磁極体には取付孔が形成され、内側保護ケースの内周面が鉄心の外周面に嵌合され、外側保護ケースの外周面が第１磁極体の取付孔に嵌合されることにより、永久磁石組付体は鉄心と第１磁極体との間に配設されることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の一局面による上記発明において、ロータの軸方向両側において該回転軸に相対回転自在に支持された一端壁及び他端壁を含むケース手段を含み、ステータはケース手段に支持され、ステータには、ロータの、ステータに覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーが装着されている、ことが好ましい。ダストカバーは、ステータの軸方向両端部からそれぞれロータの軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる板部材からなる一対のカバー体から構成されている、ことが好ましい。カバー体の各々は非磁性材料から構成されている、ことが好ましい。カバー体の各々は、中心部に、該回転軸が隙間をおいて貫通するのを許容するための孔が形成された円板部と、円板部の周縁から軸方向に延びる環状フランジ部とを有し、ステータの内周面における軸方向両端部には大径部が形成され、カバー体の各々は、ステータの対応する大径部内に、環状フランジ部の外周面が嵌合されることにより装着される、ことが好ましい。ケース手段の一端壁及び他端壁には少なくとも１個の通風孔が形成されている、ことが好ましい。該回転軸には一端壁又は他端壁に近接して冷却用ファンが装着されている、ことが好ましい。
以上
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたクローポール形回転機の実施形態を、発電機に適用した実施形態として、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、図１〜図１３において、実質上同一部分は同一符号で示されている。図１〜図４を参照して、全体を番号２００で示すクローポール形発電機は、ロータ１０と、一対のケース部材２０及び２２と、ステータ３０とを備えている。ロータ１０は、回転軸４０、鉄心５０、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０、第２磁極体８０を備えている。
【００１９】
図１〜図４と共に図５及び図６をも参照して、回転軸４０の軸方向中央部付近には、キー溝４２が形成されている。キー溝４２は、後述する鉄心５０、第２磁性体８０及びサイドプレート９０をキー結合するために形成されている。鉄心５０は、比較的厚肉の円筒形状をなし、その軸線に沿って形成された、キー溝付きの連結孔５２が回転軸４０に嵌合され、キー４２（図３参照）を介して一体に連結される。鉄心５０は、強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼から形成され、その外周面は円周面形状をなすように形成されている。鉄心５０の軸方向長さは、後述する永久磁石組付体６０の軸方向長さ及び第１磁極体７０の基部７２の軸方向長さよりも長く形成されている。
【００２０】
全体として環状をなす永久磁石組付体６０は、環状の内側保護ケース６１と、環状の外側保護ケース６２と、内側保護ケース６１の外周面と外側保護ケース６２の内周面との間に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６３とにより一体に構成されている。内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２は、それぞれ強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼からなる円筒部材により形成されている。内側保護ケース６１の内周面及び外周面は、それぞれ同心の円周面形状をなすように形成されている。内側保護ケース６１の内周面は、鉄心５０の外周面との間の嵌合が許容されうる大きさに形成されている。外側保護ケース６２は、内側保護ケース６１の外径よりも大きな内径を有するよう形成され、その内周面及び外周面は、それぞれ同心の円周面形状をなすように形成されている。
【００２１】
共通部品からなる永久磁石６３の各々は、強磁性材料、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の材料から構成され、図６に示すように、断面が実質上一定の厚さを有する円弧形状をなすように形成されている。永久磁石６３の、円弧形状をなす内側面は、内側保護ケース６１の外周面に実質上整合するよう形成され、円弧形状をなす外側面は、外側保護ケース６２の内周面に実質上整合するよう形成されている。また永久磁石６３の、周方向の両側面は、上記内側面及び外周面の円弧形状を形成する共通の軸線を通り半径方向に相互に４５°の角度をもって延びる二つの仮想平坦面上に位置付けられるよう形成され、該軸線方向の両端面は該軸線に直交する二つの平行な仮想平坦面上に位置付けられるよう形成されている。以上のように形成された永久磁石６３の各々は、内側保護ケース６１の外周面と外側保護ケース６２の内周面との間に形成される円環状の隙間内に挿入されることにより一体化され、永久磁石組付体６０が構成される。永久磁石６３の各々の、内側保護ケース６１と外側保護ケース６２との間に形成される上記隙間内への挿入は、圧入であることが好ましい。永久磁石６３の各々の周方向の両側面同士は、互いに実質上密着させられる。
【００２２】
以上のようにして、永久磁石６３の各々が、内側保護ケース６１と外側保護ケース６２との間に挟持されることにより永久磁石組付体６０が構成されるが、この組付状態において、内側保護ケース６１の半径方向内側及び外側保護ケース６２の半径方向外側から、永久磁石６３の各々に対する着磁が施される。したがって、永久磁石６３の各々の半径方向内側面及び外側面に磁極面が形成される。永久磁石６３の各々の半径方向外側面の磁極は全て同極（実施形態ではＮ極）に着磁され、各々の半径方向内側面の磁極は、全て、半径方向外側面に対し異極（実施形態ではＳ極）に着磁される。
【００２３】
第１磁極体７０は、強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼から形成され、環状の基部７２と、基部７２と一体に形成された複数の、実施形態では６個の第１クロー７４とを備えている。基部７２は、全体としてほぼ円筒形状をなすように形成され、その軸心部には円形内周面を有する取付孔７６が形成されている。基部７２の軸方向長さは、永久磁石組付体６０の軸方向長さと実質上同じに形成されている。取付孔７６は、永久磁石組付体６０の外側保護ケース６２との間の嵌合が許容されうる大きさに形成されている。それぞれ実質上同一の構成を有する第１クロー７４の各々は、基部７２の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に等間隔をおいて軸方向の同方向に延びるよう形成されている。第１クロー７４の各々は、半径方向外側から見て、基部７２から軸方向先端に向かうに従って先細りとなるよう、ほぼ二等辺三角形状に形成されている。第１クロー７４の各々はまた、第１磁極体７０の軸心、すなわち取付孔７６の軸心を中心とする同じ曲率の半径方向外側円弧面を有するよう形成されている。したがって第１クロー７４の各々の該円弧面は、第１磁極体７０の軸線と共通の軸線を有する１個の仮想円周面上に位置付けられる。第１磁極体７０の、第１クロー７４が形成された部分の各々のうち、軸心を挟んで１８０°反対側の対称部分には、第１磁極体７０の軸線に平行に延在する連結孔７８（図２参照）が形成されている。連結孔７８の各々の一端は、第１磁極体７０の軸方向の一側面（後述する第２磁極体８０と軸方向反対側の一側面）に開口し、他端は閉塞するように形成されている。
【００２４】
以上のように構成された第１磁極体７０は、基部７２の取付孔７６が、回転軸４０に連結された上記鉄心５０の半径方向外側を覆うよう、同軸上に位置付けられる。鉄心５０の外周面と第１磁極体７０の取付孔７６の内周面との間には円環状の隙間が形成され、この隙間に、上記永久磁石組付体６０が挿入されることにより装着される。すなわち、永久磁石組付体６０における内側保護ケース６１の内周面は鉄心５０の外周面に嵌合され、また外側保護ケース６２の外周面は第１磁極体７０の取付孔７６の内周面に嵌合される。これらの嵌合は圧入であることが好ましい。
【００２５】
上記のようにして、回転軸４０に鉄心５０、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０が装着された状態において、鉄心５０、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の軸方向の一側面（後述する第２磁極体８０と軸方向反対側の一側面）は、実質上、回転軸４０の軸線に直交する仮想平坦面上に位置付けられる（図２参照）。そして回転軸４０には、鉄心５０、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の各々の上記一側面に実質上当接して、環状のサイドプレート９０が上記キー４２を介して連結される。サイドプレート９０は、非磁性材料、実施形態ではアルミニウムによって、一定の厚さを有する円板形状に形成され、その軸心部には、キー溝付きの連結孔９２が形成され、また半径方向外側の２か所には半径方向外側に突出するボス部９４が形成されている。ボス部９４の各々は、サイドプレート９０の軸心を挟んで１８０°反対側の対称位置に形成されている。ボス部９４の各々には連結孔９６が形成されている。サイドプレート９０が、上記のように回転軸４０に連結された状態で、連結孔９６の各々は第１磁極体７０の対応する連結孔７８と整合される。相互に整合された連結孔９６及び連結孔７８の各々にはノックピン９７が打ち込まれる（図２参照）。回転軸４０に連結されたサイドプレート９０は、ノックピン９７の各々によって、第１磁極体７０に相対回転できないように連結される。
【００２６】
以上のようにして、回転軸４０上に、鉄心５０、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０及びサイドプレート９０が連結された状態において、鉄心５０は、その一部が永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の基部７２の各々の軸方向の他側面（サイドプレート９０側と反対側の側面）から所定の長さだけ突出して位置付けられる（図２参照）。鉄心５０の、上記突出部における外周面には、スペーサ５４が嵌合されている。スペーサ５４は、非磁性材料、実施形態ではアルミニウムによって、断面が矩形状を有するリング形状に形成され、その軸心部には取付孔５４ａが形成されている。スペーサ５４は、その取付孔５４ａが鉄心５０の上記突出部の外周面に嵌合されることにより、鉄心５０に装着される。該嵌合は圧入が好ましい。スペーサ５４が鉄心５０に装着された状態で、スペーサ５４の軸方向の一側面は、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の基部７２の各々の軸方向の他側面に当接し、またスペーサ５４の軸方向の他側面は、鉄心５０の他側面と共に、回転軸４０の軸線に直交する共通の仮想平坦面上に存在するよう位置付けられる（図２参照）。
【００２７】
第２磁極体８０は、強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼から形成され、環状の基板部８２と、基板部８２と一体に形成された複数の、実施形態では６個の第２クロー８４とを備えている。基板部８２は全体としてほぼ円板形状をなすように形成され、その軸心部には、回転軸４０に対する装着用の、キー溝付きの連結孔８６が形成されている。それぞれ実質上同一の構成を有する第２クロー８４の各々は、基板部８２の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に等間隔をおいて軸方向に延びるよう形成されている。第２クロー８４の各々は、半径方向外側から見て、基板部８２から軸方向先端に向かうに従って先細りとなるよう、ほぼ二等辺三角形状に形成されている。第２クロー８４の各々はまた、第２磁極体８０の軸心、すなわち連結孔８６の軸心を中心とする同じ曲率の半径方向外側円弧面を有するよう形成されている。したがって第２クロー８４の各々の該円弧面は、第２磁極体８０の軸線と共通の軸線を有する１個の仮想円周面上に位置付けられる。この仮想円周面は、第１磁極体７０における第１クロー７４の各々の上記仮想円周面と同じ半径を有するよう規定される。なお、第１磁極体７０の第１クロー７４の各々の半径方向外側円弧面の軸方向長さと、第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面の軸方向長さとは、実質上同一に規定されている。
【００２８】
以上のように構成された第２磁極体８０は、基板部８２の連結孔８６が回転軸４０にキー４２を介して連結されることにより、鉄心５０に隣接して回転軸４０に一体に連結される。すなわち、第２磁極体８０の基板部８２の一側面は、鉄心５０及びスペーサ５４の各々の他側面に当接するように位置付けられる（図２参照）。第２磁極体８０が、上記のように、鉄心５０、永久磁石組立体６０、第１磁極体７０等と共に回転軸４０上に装着された状態において、第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々は、交互に周方向に隙間をおいて位置付けられ、また、第１クロー７４及び第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面は、各々の軸方向位置が整合して位置付けられると共に、共通の上記仮想円周面上に位置付けられる。回転軸４０は、第２磁極体８０の基板部８２及びサイドプレート９０の各々の側面からそれぞれ軸方向外側に突出するよう、その長さが規定されている。
【００２９】
図１〜図４を参照して、回転軸４０の、上記突出部の各々には、軸受であるラジアルボールベアリング（以下、単に「ベアリング」と略称する）２及び３が圧入・装着されている。回転軸４０の、ベアリング２と第２磁極体８０の基板部８２との間にはリング形状のスペーサ４が介在され、またベアリング３とサイドプレート９０との間にはスリーブ形状のスペーサ５が介在されている。これにより、回転軸４０上に組み付けられた上記各部材の軸方向の取付位置が規定される。一方のケース部材２０はベアリング２を介して回転軸４０に相対回転自在に支持され、他方のケース部材２２はベアリング３を介して回転軸４０に相対回転自在に支持されている。一対のケース部材２０及び２２間には、ステータ３０が、ロータ１０の外周面、具体的には、第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面を、隙間をおいて覆うよう装着されている。
【００３０】
一方のケース部材２０は、回転軸４０に直交する方向に延在する一端壁２０ａと、一端壁２０ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部２０ｂとを含み、全体としてほぼキャップ形状をなしている。また他方のケース部材２２は、回転軸４０に直交する方向に延在する他端壁２２ａと、他端壁２２ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部２２ｂとを含み、全体としてほぼキャップ形状をなしている。一方のケース部材２０の環状フランジ部２０ｂの軸方向先端部内周面及び他方のケース部材２２の環状フランジ部２２ｂの軸方向先端部内周面には、それぞれスプライン歯（雌）が形成されている。一方のケース部材２０の一端壁２０ａ及び他方のケース部材２２の他端壁２２ａには、それぞれ少なくとも１個の通風孔、実施形態では複数個の通風孔２０ｃ及び２２ｃが形成されている。一方のケース部材２０及び他方のケース部材２２の下端部、実施形態では一端壁２０ａと環状フランジ部２０ｂとの角部における下端部及び環状フランジ部２２ｂの下端部には、少なくとも１個の（実施形態ではそれぞれ１個の）水抜き孔２０ｄ及び２２ｄが形成されている。一方のケース部材２０の外周部の２箇所には半径方向外側に突出するボス部２０ｅが形成され、ボス部２０ｅの各々には、図示しない静止枠への取付孔２０ｆがそれぞれ形成されている。他方のケース部材２２の外周部の１箇所には半径方向外側に突出するボス部２２ｅが形成され、ボス部２２ｅの各々には、後述するステータ３０に保持された巻線３４を挿通して保持するための保持孔２２ｆが配設されている。環状フランジ部２０ｂ及び環状フランジ部２２ｂの各々の外周部の４箇所には半径方向外側に突出する比較的小さなボス部２０ｇ及び２２ｇが形成され、ボス部２０ｇ及び２２ｇの各々には、取付孔（ねじ孔）２０ｈ及び取付孔（貫通孔）２２ｈが形成されている。以上のように構成された一方のケース部材２０と他方のケース部材２２とは、環状フランジ部２０ｂと環状フランジ部２２ｂの各々の先端が相互に軸方向に間隔をおいて対向するよう配置される。ケース部材２０及び２２が上記のように軸方向に相互に対向して配置された状態で、環状フランジ部２０ｂ及び２２ｂのスプライン歯は回転軸４０と共通の軸線上に位置付けられ、ボス部２０ｇ及び２２ｇの各々の取付孔２０ｈ及び２２ｈの各々は相互に共通の軸線上に整合して対向するよう位置付けられる。
【００３１】
ほぼ円筒形状をなすステータ３０は、鉄材、鋼材等の磁性材料から一体に成形され、あるいは鉄板、鋼板等の積層体から一体的に構成される（実施形態では鋼材から一体に成形されている）。このように構成されたステータ３０内には、周方向に間隔をおいて軸方向に延在するスロット３２が形成されている。スロット３２の各々はステータ３０の内周面及び軸方向両側面にそれぞれ開口し、軸方向から見てそれぞれ半径方向外側に向かって末広がりとなるよう形成されている。スロット３２の各々内には銅線の束からなる巻線３４が挿入・保持されている。ステータ３０の軸方向両端部の外周面（円形外周面）には、それぞれスプライン歯（雄）が形成されている。上記のように構成されたステータ３０は、そのスプライン歯の各々が、一方のケース部材２０の環状フランジ部２０ｂ及び他方のケース部材２２の環状フランジ部２２ｂの各々の先端部におけるスプライン歯に嵌合支持され、更に、環状フランジ部２０ｂ及び２２ｂの各々の、軸方向に相互に対向するボス部２０ｇ及び２２ｇ間を複数の図示しない細長いビスにより軸方向に相互に接近する方向に締め付けることにより、環状フランジ部２０ｂ及び２２ｂの各々間に軸方向に挟持される形態で装着・支持される。なお、上記一方のケース部材２０、他方のケース部材２２及び図示しないビスの各々は、一端壁２０ａ及び他端壁２２ａを含むケース手段を構成する。上記のように構成されたクローポール形発電機２００は、図示しない静止枠に取付孔２０ｆの各々を介して図示しないボルトナットにより装着される。
【００３２】
回転軸４０の一端部には、冷却用ファン６及び回転駆動用のプーリ７がボルト８により一体的に装着されている。プーリ７は図示しないＶベルト及びその他の動力伝達手段を介して駆動源である、例えばエンジンのクランク軸に駆動結合される。
【００３３】
上記ステータ３０には、ロータ１０の、ステータ３０に覆われていない外表面部分、更に具体的には、ロータ１０の、回転軸４０から半径方向外側に突出して回転軸４０と共に一体回転させられる回転体部分（実施形態においては、鉄心５０、スペーサ５４、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０、第２磁極体８０、サイドプレート９０及びノックピン９７）の、ステータ３０に覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーが装着されている。主として図２を参照して、ダストカバーは、ステータ３０の軸方向両端部からそれぞれロータ１０の上記回転体部分の軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる一対のカバー体１００及び１０２から構成されている。カバー体１００及び１０２は、耐熱性合成樹脂、オーステナイト系のステンレス、等の薄板からなる非磁性材料、あるいは鋼板等の金属製の薄板からなる磁性材料により構成することができるが、実施形態では非磁性材料である耐熱性合成樹脂の薄板から構成されている。カバー体１００及び１０２の各々は、円板部１００ａ及び１０２ａと、円板部１００ａ及び１０２ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂとを有し、全体として比較的底の浅いキャップ形状をなしている。円板部１００ａ及び１０２ａの各々の中心部には孔１００ｃ及び１０２ｃが形成されている。孔１００ｃ及び１０２ｃは、後述するとおりにしてカバー体１００及び１０２の各々がステータ３０に装着された状態において、ロータ１０の回転軸４０が隙間をおいて貫通するのを許容するために形成されているものである。
【００３４】
ステータ３０の円形内周面における軸方向両端部にはそれぞれ大径部が形成され、他の小径部との間には半径方向に延在する環状の段部が形成されている。なお、ステータ３０の内周面には周方向に間隔をおいてスロット３２の各々が開口しているので、上記大径部の各々及び他の小径部からなるステータ３０の内周面は周方向に不連続な内周面を構成している。上記のように構成されたカバー体１００及び１０２の各々は、ステータ３０の対応する大径部内（内周面）に、環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂの外周面が嵌合（圧入）されることにより装着される。なお必要に応じ、接着剤を併用する実施形態もある。カバー体１００及び１０２の各々が上記のようにしてステータ３０に装着された状態において、環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂの内周面は、ステータ３０の内周面（上記他の小径部の内周面）と実質上同一面上に位置付けられ、少なくともロータ１０の外周面（具体的には、第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面）との間に隙間が形成されるよう位置付けられる必要がある。もちろん、カバー体１００及び１０２の各々の円板部１００ａ及び１０２ａとロータ１０の対応する軸方向側面との間にも隙間が設けられる。カバー体１００及び１０２の各々における円板部１００ａ及び１０２ａの下端部には、図示しない水抜き孔が形成されている。
【００３５】
図２を参照して、上記のように構成されたクローポール形発電機２００において、エンジンが作動すると、動力伝達手段、プーリ７及び回転軸４０を介してロータ１０が回転駆動させられる。先に述べたように、永久磁石組付体６０の永久磁石６３の各々は、半径方向外側面が全てＮ極をなし、また半径方向内側面が全てＳ極をなすよう着磁されているので、第１磁極体７０の第１クロー７４の各々はＮ極を規定し、また第２磁極体８０の第２クロー８４の各々はＳ極を規定する。したがって、永久磁石６３の各々、外側保護ケース６２、第１磁極体７０の第１クロー７４の各々、ステータ３０、第１クロー７４の各々に周方向に隣接する第２クロー８４の各々、鉄心５０及び内側保護ケース６１の間に磁気回路が形成される。その結果、ロータ１０の回転により、ステータ３０に配設された巻線３４に電流が発生し、発電が遂行される。エンジンが停止されると、ロータ１０の回転が停止され、発電が停止される。
【００３６】
本発明によるクローポール形発電機２００の上記実施形態においては、ロータ１０の永久磁石組付体６０が、内側保護ケース６１と、外側保護ケース６２と、両ケース６１及び６２間に装着された該永久磁石手段、上記実施形態においては、それぞれ円弧形状に形成されかつ全体として円筒形状をなすように配列された複数の永久磁石６３、とにより一体に構成されていることが重要である。永久磁石組付体６０は上記のように構成されているので、先ず、永久磁石６３の各々を着磁しない状態で内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２間に挿入（圧入）することができるので、永久磁石組付体６０の組付作業はきわめて容易であり、永久磁石組付体６０の組付作業負担は小さく、短時間で組み付けることができる。またこの組付作業においては、永久磁石６３の各々の圧入に際し磁力の作用が全く無いので、永久磁石６３の各々を破損するおそれは著しく少なくなる。更にはまた、永久磁石の各々は、個々に着磁されるのではなく、内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２とにより永久磁石組付体６０として一体に組み付けられた状態で同時に着磁することが可能になるので、着磁処理の効率が向上する。
【００３７】
更にはまた、ロータ１０の鉄心５０と第１磁極体７０との間に圧入される永久磁石組付体６０は全体が着磁された状態にあるが、永久磁石の各々の内側及び外側は、一体に装着された内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２によってカバーされているので、該圧入は、従来のように、着磁された永久磁石を個々にスペーサを介して圧入する作業と比較して、著しく容易となる。その結果、ロータ１０における永久磁石６３の各々の、鉄心５０と第１磁極体７０との間への組付作業を容易に行なうことを可能にし、したがって、組付作業負担を軽減し、組付作業時間を短縮することを可能にするものである。なお、永久磁石組付体６０の、鉄心５０と第１磁極体７０との間への組付順序は、永久磁石組付体６０を回転軸４０に連結された鉄心５０に圧入した後に、永久磁石組付体６０に第１磁性体７０を圧入する方法が、作業性の点で好ましい。
【００３８】
更にはまた、ロータ１０における永久磁石６３の各々の、鉄心５０と第１磁極体７０との間への組付作業は、永久磁石６３の各々の内側及び外側が、一体に装着された内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２によってカバーされた状態にある永久磁石組付体６０を組み付けることにより行われるので、永久磁石６３の各々が着磁された状態にあるにもかかわらず、永久磁石６３の各々の破損を十分確実に防止することが可能になる。以上を総合した結果、本発明によるクローポール形発電機２００は、ロータ１０において永久磁石６３の各々を組み付けるにもかかわらず、これを低コストで大量生産することを可能にするものである。
【００３９】
先に述べたように、ロータ１０の永久磁石組付体６０に配設された永久磁石６３の各々は、強力な磁力を有する磁性材料、実施形態ではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の材料から構成されているので、ロータ１０の停止時においてもその周辺、特にロータ１０の側面部を中心に外部に磁気が洩れ出している。しかしながら本発明による回転機２００においては、ステータ３０に、ロータ１０の、ステータ３０に覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーであるカバー体１００及び１０２が装着されているので、ロータ１０の上記回転体部分の両側面部のほぼ全域がカバー体１００及び１０２によって遮蔽され、永久磁石６３を備えたロータ１０の上記回転体部分（特に第１磁極体７０及び第２磁極体８０）への、鉄粉等のダストの吸着を防止することができるので、ロータ１０及びステータ３０の巻線３４の部分の収容空間を密封することなく開口することを可能にする。すなわち、実施形態におけるように、上記収容空間を形成する、回転軸４０、ベアリング２、３、ケース部材２０、２２及びステータ３０において、ケース部材２０及び２２の一端壁２０ａ及び他端壁２２ａに通風孔２０ｃ及び２２ｃを形成することが可能となり、十分な冷却効果を得ることが可能になる。これにより、ステータ３０の巻線３４の発熱を上記収容空間から外部に効果的に逃がすことが可能になり、巻線３４、ロータ１０の鉄心５０、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０、第２磁極体８０、ベアリング２及び３等への熱影響を低減させて、発電効率、耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００４０】
カバー体１００及び１０２が実施形態のように、耐熱性合成樹脂等の非磁性材料から構成された場合には、ダストの吸着防止効果が向上する。回転軸４０に、ケース部材２０又はケース部材２２の、通風孔２０ｃ及び２２ｃが形成された一端壁２０ａ又は他端壁２２ａに近接して冷却用ファン６を装着した場合には、冷却用ファン６によって、回転軸４０、ベアリング２及び３、一方のケース部材２０、他方のケース部材２２、及びステータ３０に囲まれた上記収容空間内を強制的に通風して空冷することが可能になり、更に高い冷却効果を得ることができる。上記収容空間には通風孔２０ｃ及び２２ｃが形成されているので、冷却用ファン６は比較的小型のものを使用することで十分な冷却効果が得られ、冷却用ファン６を回転させるための出力も低く抑えることができ、経済的である。
【００４１】
本発明によるクローポール形発電機２００の上記実施形態においては、上記したように、ステータ３０に、ロータ１０の、ステータ３０に覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーであるカバー体１００及び１０２が装着されているが、この構成によって、鉄粉等からなるダストの、ロータ１０の外周面（第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面）とステータ３０の内周面との間の隙間への吸着・侵入を確実に防止することができ、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にするので、永久磁石６３の各々による所定の磁力が確保され、発電効率が向上すると共に耐久性も向上する。
【００４２】
また、ダストカバーが、ステータ３０の軸方向両端部からそれぞれロータ１０の軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる板部材からなる一対のカバー体１００及び１０２から構成された場合には、構成が簡単であり、しかも低コストで十分な冷却効果を得ることを可能にするものである。
【００４３】
更にはまた、カバー体１００及び１０２の各々が、中心部に、回転軸４０が隙間をおいて貫通するのを許容するための孔１００ｃ及び１０２ｃが形成された円板部１００ａ及び１０２ａと、円板部１００ａ及び１０２ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂとを有し、ステータ３０の内周面における軸方向両端部に大径部が形成され、カバー体１００及び１０２の各々が、ステータ３０の対応する大径部内に、環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂの外周面が嵌合されることにより装着されるよう構成された場合には、カバー体１００及び１０２の各々の、ステータ３０への装着が容易であると共に、従来の基本構成を大幅に変えることなく、簡単な改造により実用化でき、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にするものである。
【００４４】
更にはまた、カバー体１００及び１０２の各々における円板部１００ａ及び１０２ａの下端部に水抜き孔１００ｃ及び１０２ｃを形成した場合には、流入した水を泥等と共に一方のケース部材２０及び／又は他方のケース部材２２内の底部に排出することができ、ロータ１０、ステータ３０、巻線３４の腐食、あるいはそれらに対する水による他の悪影響を防止することができる。また、一方のケース部材２０及び他方のケース部材２２の下端部に水抜き孔２０ｄ及び２２ｄが形成された場合には、一方のケース部材２０、他方のケース部材２２、ベアリング２、３、及びステータ３０により形成される上記収容空間内に流入した水を泥等と共に外部に排出することができ、各部の腐食あるいは水による悪影響を防止することができる。
【００４５】
図７〜図９には、ロータ１０における永久磁石組立体６０の他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石組付体６０は、環状の内側保護ケース６４と、環状の外側保護ケース６５と、内側保護ケース６４の外周面と外側保護ケース６５の内周面との間に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６６とにより一体に構成されている。内側保護ケース６４の内周面及び外側保護ケース６５の外周面は、内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２と同じく、円周面形状をなすように形成されているが、内側保護ケース６４の外周面及び外側保護ケース６５の内周面は、各々の断面が互いに相似形をなす多角形、実施形態では正８角形をなすように形成されている。共通部品からなる永久磁石６６の各々は、図１０に示すように、断面が台形状をなすように形成されている。永久磁石６６の、平坦面をなす内側面は、内側保護ケース６４の外周面において多角形を形成する面に実質上整合するよう形成され、平坦面をなす外側面は、外側保護ケース６５の内周面において多角形を形成する面に実質上整合するよう形成されている。永久磁石６６のその他の構成は、永久磁石６３の他の構成と実質上同じであるので説明は省略する。内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５が相互に同軸上に位置付けられることにより、両ケース６４及び６５において多角形を形成する面の各々は相互に半径方向に隙間をおいて対向するよう位置付けられる。永久磁石６６の各々は、両ケース６４及び６５の相互に対向する面の各々間に挿入（圧入）されることにより一体化され、永久磁石組付体６０が構成される。永久磁石６６の各々の周方向の両側面同士は、互いに実質上密着させられる。
【００４６】
図７〜図１０を参照して説明したロータ１０における永久磁石組付体６０は、図１〜図６を参照して説明した永久磁石組付体６０の実施形態と比較して、内側保護ケース６４の外周面の形状、外側保護ケース６５の内周面の形状及び両ケース６４及び６５の間に挿入される永久磁石６６の形状が相違するのみで、その他の構成は実質上同一である。したがって、この実施形態における永久磁石組付体６０は、永久磁石組付体６０としての作用効果及び該永久磁石組付体６０を備えたロータ１０を含む発電機２００としての作用効果を、実質上先に述べた実施形態と同じとおりにして達成することができる。
【００４７】
図１１には、ロータ１０における永久磁石組立体６０の更に他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石組付体６０は、内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５と、両ケース６４及び６５間に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６７とにより一体に構成されている。内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５は、図７に示す永久磁石組付体６０の内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５と実質上同じ構成を有するので説明は省略する。共通部品からなる永久磁石６７の各々は、図１２に示すように、断面及び平面が矩形状をなすように形成されている。永久磁石６７の、平坦面をなす内側面は、内側保護ケース６４の外周面において多角形を形成する面に実質上整合するよう形成され、平坦面をなす外側面は、外側保護ケース６５の内周面において多角形を形成する面の周方向幅よりも若干短く形成されている（永久磁石６７の断面が矩形状であるため）。また永久磁石６７の、周方向の両側面は、上記内側面及び外側面に直交しかつ互いに平行に対向するように形成されている。永久磁石６７のその他の構成は、永久磁石６３の他の構成と実質上同じであるので説明は省略する。永久磁石６７の各々は、両ケース６４及び６５の相互に対向する面の各々間に挿入（圧入）されることにより一体化され、永久磁石組付体６０が構成される。永久磁石６６の各々の周方向の両側面同士は、互いに実質上密着させられることなく、両ケース６４及び６５の各々の角部において、軸方向に見てそれぞれＶ形状をなす隙間が形成される。したがって永久磁石６６の各々の周方向の両側面同士は、その上記両側面の半径方向内側端において相互に実質上線接触するよう位置付けられる。
【００４８】
図１１及び図１２を参照して説明したロータ１０における永久磁石組付体６０は、図１〜図６を参照して説明した永久磁石組付体６０と比較して、内側保護ケース６４の外周面の形状、外側保護ケース６５の内周面の形状及び両ケース６４及び６５の間に挿入される永久磁石６６の形状が相違するのみで、その他の構成は実質上同一である。したがって、永久磁石組付体６０における作用効果及び該永久磁石組付体６０を備えたロータ１０を含む発電機２００としての作用効果は、実質上先に述べた実施形態と同じとおりにして達成することができる。
【００４９】
図１３には、ロータ１０における永久磁石組立体６０の更に他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石組付体６０は、外側保護ケース６２と、外側保護ケース６２の内周面に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６３とにより一体に構成されている。外側保護ケース６２及び永久磁石６３の各々は、図１〜図６を参照して説明した実施形態における永久磁石組付体６０の外側保護ケース６２及び永久磁石６３の各々と実質上同じ構成を有するので説明は省略する。永久磁石６３の各々は、先に述べたように焼結冶金により成形されるので、引っ張り荷重あるいは曲げ荷重に対しては比較的弱いが、圧縮荷重に対しては比較的強い機械的特性を有している。このような機械的特性を利用して、永久磁石６３の各々を、外側保護ケース６２の内周面に対し、周方向の両側面の各々に若干の周方向の圧縮力が作用するように、円筒形状をなすように装着して一体化することにより、永久磁石組付体６０を構成することが好ましい。以上のようにして、永久磁石６３の各々が、外側保護ケース６２に装着されることにより永久磁石組付体６０が構成されるが、この組付状態において、永久磁石６３の各々の半径方向内側及び外側保護ケース６２の半径方向外側から、永久磁石６３の各々に対する着磁が施される。
【００５０】
永久磁石６３の各々に対する着磁が施された永久磁石組付体６０は、内周面が実質上円周形状をなすように配列された永久磁石６３の各々の内周面を鉄心５０の外周面に嵌合することにより、鉄心５０に装着される。この嵌合は、圧入気味であってもよいし、また接着剤を利用してもよい。永久磁石６３の各々には着磁が施されてはいるが、外側保護ケース６２に上記のとおりにして一体に装着されているので、鉄心５０に対する嵌合作業は、従来のように、着磁された永久磁石を個々にスペーサを介して圧入する作業と比較して、著しく容易となる。また、先の実施形態における内側保護ケース６１は使用しないので、永久磁石組付体６０の構成が簡略化され、先の実施形態における永久磁石組付体６０よりもコストを低減することができる。
【００５１】
図１３を参照して説明したロータ１０における永久磁石組付体６０は、図１〜図６を参照して説明した永久磁石組付体６０と比較して、内側保護ケース６１を使用しないこと以外の他の構成は実質上同一である。したがって、この実施形態における永久磁石組付体６０は、永久磁石組付体６０としての作用効果及び該永久磁石組付体６０を備えたロータ１０を含む発電機２００としての作用効果を、実質上先に述べた実施形態と同じとおりにして達成することができる。
【００５２】
以上、本発明に従って構成されたクローポール形回転機の実施形態を、クローポール形回転機のうちの発電機２００に適用した実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の種々の変形あるいは修正が可能である。例えば、上記実施形態においてクローポール形回転機はクローポール形発電機２００であるが、これに代えて上記クローポール形回転機と実質上同じ構成を有するクローポール形電動機であっても、上記と実質上同じ作用効果が得られることはいうまでもない。ただし、先に述べた「発電効率の向上」は、クローポール形電動機においては「出力の増加」に置き換えられる。また、図１〜図６及び図１３を参照して説明した上記実施形態において、永久磁石手段は、複数の永久磁石６３の各々を円筒形状をなすように配列することにより構成されているが、この実施形態に代えて、永久磁石手段を、予め円筒形状をなすよう一体に形成された１個の永久磁石から構成する他の実施形態もある。この実施形態においては、永久磁石手段が１個の永久磁石から構成されるので、組付作業性は一層向上し、また部品点数が著しく低減されるので、コストが更に低減される等の効果が得られる。更にはまた、図７〜図１２を参照して説明した上記実施形態における永久磁石組立体６０において、永久磁石手段は、複数の永久磁石６６又は６７の各々を、内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５間の多角形状に形成される隙間内に挿入することにより構成されているが、この実施形態に代えて、永久磁石手段を、予め多角形状をなすよう一体に形成された１個の永久磁石から構成する他の実施形態もある。更にはまた、図７〜図１２を参照して説明した上記実施形態における永久磁石組立体６０において、図１３に示す実施形態と同じようにして、内側保護ケース６４を使用しない他の実施形態もある（この実施形態において、永久磁石手段を、予め多角形状をなすよう一体に形成された１個の永久磁石から構成する他の実施形態もある）。これらの他の実施形態において、鉄心の外周面は多角形状をなすように形成されることはいうまでもない。
【００５３】
更にはまた、上記実施形態において、カバー体１００及び１０２の各々は、非磁性材料である耐熱性合成樹脂の薄板から構成されているが、これに代えて、磁性材料である鋼板、その他の金属板から構成する実施形態もある。カバー体１００及び１０２の各々を磁性材料の金属板から構成した場合には、カバー体１００及び１０２と、ロータ１０の上記回転体部分の対応する側面との間の隙間を比較的大きく設ける等の手段を施すことによって、渦電流の発生を防止する必要があり、また、金属板と巻線３４との間の隙間を比較的大きく設けるかあるいは金属板と巻線３４との間に適宜の絶縁材を配設することによって電気ショートの発生を防止する必要がある。金属板を構成する材料としては、電気抵抗の比較的大きな材料（不純物が比較的多く含まれる材料）であることが好ましい。
【００５４】
更にはまた、上記実施形態においては、ケース手段が一方のケース部材２０及び他方のケース部材２２から構成され、両者の間にステータ３０が挟持されるような形態でロータ１０等の収容空間が形成されているので、ステータ３０も上記収容空間を構成する一部材をなし、したがってその外周面が外部に露呈されるよう構成されているが、この構成に代えて、ステータ３０全体をケース部材により完全に覆う形態の実施形態もある。この実施形態の場合には、コスト及び重量の増加を避けることができないが、ステータ３０全体がケース部材により完全に覆われるので、ステータ３０への鉄粉等のダストの吸着防止効果は、カバー体１００及び１０２の各々の装着による相乗効果によって著しく向上する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によるクローポール形回転機によれば、ロータにおける永久磁石の組付作業を容易に行なうことを可能にし、したがって、組付作業負担を軽減し、組付作業時間を短縮することを可能にする。また、ロータにおける永久磁石を破損することなく組み付けることを可能にする。更にはまた、ロータにおいて永久磁石を組み付けるにもかかわらず、低コストで大量生産することを可能にする。更にはまた、永久磁石を備えたロータへのダストの吸着を防止することによって、ロータ及びステータの巻線部分の収容空間を密封することなく開口することを可能にし、その結果、十分な冷却効果を得ることを可能にする。更にはまた、ダストの、ロータとステータとの間の隙間への吸着・侵入を確実に防止することができ、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にする。更にはまた、構成が簡単かつ低コストで十分な冷却効果を得ることを可能にする。更にはまた、従来の基本構成を大幅に変えることなく、簡単な改造により実用化できかつ十分な冷却効果を得ることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクローポール形回転機の実施形態であるクローポール形発電機における要部を示す側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図４】図１〜図３に示すクローポール形発電機に含まれるロータを半径方向外側から見た平面図。
【図５】図２〜図４に示すロータの主要構成部材を分解して示す斜視図。
【図６】図２〜図４に示すロータに含まれる永久磁石の斜視図。
【図７】本発明によるクローポール形回転機のロータに含まれる永久磁石組付体の他の実施形態を示す斜視図。
【図８】図７に示す永久磁石組付体を構成する内側保護ケースの斜視図。
【図９】図７に示す永久磁石組付体を構成する外側保護ケースの斜視図。
【図１０】図７に示す永久磁石組付体を構成する永久磁石の斜視図。
【図１１】本発明によるクローポール形回転機のロータに含まれる永久磁石組付体の更に他の実施形態を示す斜視図。
【図１２】図１１に示す永久磁石組付体を構成する永久磁石の斜視図。
【図１３】本発明によるクローポール形回転機のロータに含まれる永久磁石組付体の更に他の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
６ 冷却用ファン
１０ ロータ
２０ 一方のケース部材
２０ａ 一端壁
２０ｃ 通風孔
２２ 他方のケース部材
２２ａ 他端壁
２２ｃ 通風孔
３０ ステータ
４０ 回転軸
５０ 鉄心
６０ 永久磁石組付体
６１、６４ 内側保護ケース
６２、６５ 外側保護ケース
６３、６６、６７ 永久磁石
７０ 第１磁性体
７２ 基部
７４ 第１クロー
７６ 取付孔
８０ 第２磁性体
８２ 基板部
８４ 第２クロー
１００ 一方のカバー体
１０２ 他方のカバー体
２００ クローポール形発電機
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機又は電動機である回転機、更に詳しくは、回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを含み、ロータは、該回転軸に連結された鉄心と、鉄心の半径方向外側に配設されかつ複数の第１クローを備えた第１磁極体と、鉄心と第１磁極体との間に配設された永久磁石手段と、鉄心に隣接して該回転軸に連結されかつ複数の第２クローを備えた第２磁極体とを含み、第１及び第２クローの各々は周方向に交互に配列されるクローポール形回転機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるクローポール形と称されている発電機又は電動機である回転機の一つの具体例は、回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの軸方向両側において該回転軸に相対回転自在にベアリングを介して支持された一端壁及び他端壁を含むケースと、ケース内に支持されかつロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを備えている。ほぼ円筒形状をなすステータ内には周方向に間隔をおいて軸方向に延在するスロットが形成され、スロットの各々内には銅線の束からなる巻線が挿入・保持されている。
【０００３】
ロータは、該回転軸に連結された円筒形状をなす鉄心を備えている。鉄心の外周面は、正多面形（正多角形）、一般的には正８面形（正８角形）をなすように形成されている。鉄心の外周面の半径方向外側には第１磁極体が配置されている。第１磁極体は、円形内周面を有する取付孔が形成された円筒状の基部と、基部の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に間隔をおいて軸方向に延びるよう形成された複数の第１クローとを備えている。鉄心の外周面と第１磁極体における基部の取付孔の内周面との間に形成される環状の隙間には、複数の永久磁石が挿入（圧入）されている。永久磁石の各々は、断面形状及び平面形状がそれぞれ矩形状をなすよう形成されている。そして永久磁石の各々は、各々の半径方向内側の平坦面が鉄心における多角形を形成する面の各々に密着して配置され、永久磁石の各々の半径方向外側の平坦面と第１磁極体における基部の取付孔の内周面との間に形成される隙間の各々に、断面形状がほぼ半月形状に形成されたスペーサが密着して介在されている。該回転軸には、鉄心に隣接して（鉄心に隣接して該回転軸に連結された継鉄を介して、あるいは第１磁極体における基部よりも軸方向に延び出すよう形成された鉄心に直接隣接して）、第２磁極体が連結されている。第２磁極体は、環状の基板部と、基板部の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に間隔をおいて軸方向（第１磁極体方向）に延びる複数の第２クローが備えられている。第１磁極体の第１クロー及び第２磁極体の第２クローの各々は交互に周方向及び軸方向に隙間をおいて配列されている。該回転軸には、鉄心、永久磁石の各々、スペーサの各々及び第１磁極体の軸方向の一側面（第２磁極体と軸方向反対側の一側面）に隣接して環状のサイドプレートが連結され、サイドプレートは、複数のノックピンによって第１磁極体に相対回転できないように連結されている。
【０００４】
上記ロータに配設された永久磁石の各々は、強力な磁力を有する強磁性材料、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類系材料から構成されているので、ロータの停止時においてもその周辺、特にロータの両側面部を中心に外部への磁気洩れが生じている。このため、ロータが裸の状態で外部に露呈されるよう構成された場合には、鉄粉等のダストがロータあるいはステータに吸着され、回転機の性能を低下させる不具合が発生する。特に、鉄粉等のダストがロータの外周面、更に具体的には、第１磁極体の第１クロー及び第２磁極体の第２クローの各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面とステータとの隙間（エアギャップ）に吸着し、侵入させられた場合には、磁力の低下と共に耐久性を著しく低下させるおそれが増大する。このような不具合を防止するため、上記回転機においては、ベアリングの各々とケースにより実質上密封された空間を形成して、永久磁石の各々を含むロータとステータの巻線部分とが実質上密封された空間内に収容されるよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のクローポール形回転機においては、先に述べたように、ロータにおける複数の永久磁石の各々が、鉄心の外周面における多角形を形成する面の各々と、第１磁極体における取付孔の内周面との間にスペーサの各々を介して挿入・保持されるよう構成されているので、永久磁石の各々を、鉄心と第１磁極体との間に装着した状態で着磁することは不可能である。このため、永久磁石の各々は、予め着磁を施した後に、鉄心と第１磁極体との間にスペーサの各々を介して圧入しなけらばならない。永久磁石の各々が、強磁性材料、例えば上記したＮｄ−Ｆｅ−Ｂ等の希土類系材料から構成された場合には、永久磁石の各々の磁力が強力であることに起因して、強力な磁力を有する永久磁石を１つ１つ上記隙間にスペーサを介して圧入してゆく圧入作業（組付作業）は著しく困難であり、組付作業負担が大きく、また組付作業時間も過剰に長くなる。他方、永久磁石の各々は焼結冶金により一体に成形されているため比較的破損し易く、したがって上記のように圧入作業が著しく困難であることに起因して、無理に圧入しようとすると破損する可能性が高くなる。その結果、上記した形態のロータを含むクローポール形回転機は、低コストで大量生産することができない。
【０００６】
上記従来のクローポール形回転機においてはまた、永久磁石を含むロータとステータの巻線部分とが、上記したように実質上密封された空間内に収容されるよう構成されていることに起因して、巻線を流れる電流による発熱を外部に効果的に逃がすことが困難であり、上記密封空間内の温度が過剰に上昇する場合が生ずる。その結果、巻線の異常な温度上昇による電気抵抗の増加及び絶縁部材の劣化、永久磁石の磁力の低下、ベアリングの各々の潤滑性能の低下等の不具合が発生し、回転機が発電機である場合には発電効率を低下させ、回転機が電動機である場合には出力を低下させる等、回転機の性能の低下を招き、更には耐久性及び信頼性の低下を招くおそれがあった。このため、回転機が発電量の比較的少ない小型の発電機あるいは出力の比較的低い小型の電動機である場合には、雰囲気温度の比較的低い場所を選んで設置し、あるいは比較的風通しの良好な場所を選んで設置する必要があり、設置場所が制約されて実用上不便であった。他方、回転機が発電量の比較的多い大型の発電機あるいは出力の比較的高い大型の電動機である場合には、強制冷却（水冷）を施さなければならず、回転機の構成が複雑で更に大型化され、大幅なコストアップを招いていた。回転機が大型、小型の如何にかかわらず、冷却用ファンによる強制冷却（空冷）を施す手段もあるが、密封空間を外側から空冷することに起因して、冷却用ファンを過剰に大型化したとしても、余分な出力を要するだけで、所望する冷却効果を得ることはできない。
【０００７】
本発明は上記事実に基づいてなされたものであり、その目的は、ロータにおける永久磁石の組付作業を容易に行なうことを可能にし、したがって、組付作業負担を軽減し、組付作業時間を短縮することを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、ロータにおける永久磁石を破損することなく組み付けることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、ロータにおいて永久磁石を組み付けるにもかかわらず、低コストで大量生産することを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、永久磁石を備えたロータへのダストの吸着を防止することによって、ロータ及びステータの巻線部分の収容空間を密封することなく開口することを可能にし、その結果、十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、ダストの、ロータとステータとの間の隙間への吸着・侵入を確実に防止することができ、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、構成が簡単かつ低コストで十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、従来の基本構成を大幅に変えることなく、簡単な改造により実用化できかつ十分な冷却効果を得ることを可能にする、新規なクローポール形回転機を提供することである。
【００１４】
本発明のその他の目的及び特徴は、本発明に従って構成された、クローポール形回転機の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する後の記載から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面によれば、回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを含み、ロータは、該回転軸に連結された鉄心と、鉄心の半径方向外側に配設されかつ複数の第１クローを備えた第１磁極体と、鉄心と第１磁極体との間に配設された永久磁石手段と、鉄心に実質上隣接して該回転軸に連結されかつ複数の第２クローを備えた第２磁極体とを備え、第１及び第２クローの各々は周方向に交互に配列されるクローポール形回転機において、
鉄心と第１磁極体との間には環状の永久磁石組付体が配設され、永久磁石組付体は、内側保護ケースと、外側保護ケースと、両ケース間に装着された該永久磁石手段とにより一体に構成され、
内側保護ケースの外周面及び外側保護ケースの内周面は互いに相似形をなす多角形に形成されると共に両ケースにおいて多角形を形成する面の各々は相互に半径方向に隙間をおいて対向するよう配置され、永久磁石手段は複数の永久磁石の各々が、平坦面をなす内側面及び外側面を有し、両ケースの相互に対向する面の各々間に整合するように形成されている、クローポール形回転機。
【００１６】
本発明の一局面による上記発明において、永久磁石手段の複数の永久磁石は、それぞれ断面が台形状又は矩形状をなすように形成されていることが好ましい。
第１磁極体には取付孔が形成され、内側保護ケースの内周面が鉄心の外周面に嵌合され、外側保護ケースの外周面が第１磁極体の取付孔に嵌合されることにより、永久磁石組付体は鉄心と第１磁極体との間に配設されることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の一局面による上記発明において、ロータの軸方向両側において該回転軸に相対回転自在に支持された一端壁及び他端壁を含むケース手段を含み、ステータはケース手段に支持され、ステータには、ロータの、ステータに覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーが装着されている、ことが好ましい。ダストカバーは、ステータの軸方向両端部からそれぞれロータの軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる板部材からなる一対のカバー体から構成されている、ことが好ましい。カバー体の各々は非磁性材料から構成されている、ことが好ましい。カバー体の各々は、中心部に、該回転軸が隙間をおいて貫通するのを許容するための孔が形成された円板部と、円板部の周縁から軸方向に延びる環状フランジ部とを有し、ステータの内周面における軸方向両端部には大径部が形成され、カバー体の各々は、ステータの対応する大径部内に、環状フランジ部の外周面が嵌合されることにより装着される、ことが好ましい。ケース手段の一端壁及び他端壁には少なくとも１個の通風孔が形成されている、ことが好ましい。該回転軸には一端壁又は他端壁に近接して冷却用ファンが装着されている、ことが好ましい。
以上
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたクローポール形回転機の実施形態を、発電機に適用した実施形態として、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、図１〜図１３において、実質上同一部分は同一符号で示されている。図１〜図４を参照して、全体を番号２００で示すクローポール形発電機は、ロータ１０と、一対のケース部材２０及び２２と、ステータ３０とを備えている。ロータ１０は、回転軸４０、鉄心５０、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０、第２磁極体８０を備えている。
【００１９】
図１〜図４と共に図５及び図６をも参照して、回転軸４０の軸方向中央部付近には、キー溝４２が形成されている。キー溝４２は、後述する鉄心５０、第２磁性体８０及びサイドプレート９０をキー結合するために形成されている。鉄心５０は、比較的厚肉の円筒形状をなし、その軸線に沿って形成された、キー溝付きの連結孔５２が回転軸４０に嵌合され、キー４２（図３参照）を介して一体に連結される。鉄心５０は、強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼から形成され、その外周面は円周面形状をなすように形成されている。鉄心５０の軸方向長さは、後述する永久磁石組付体６０の軸方向長さ及び第１磁極体７０の基部７２の軸方向長さよりも長く形成されている。
【００２０】
全体として環状をなす永久磁石組付体６０は、環状の内側保護ケース６１と、環状の外側保護ケース６２と、内側保護ケース６１の外周面と外側保護ケース６２の内周面との間に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６３とにより一体に構成されている。内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２は、それぞれ強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼からなる円筒部材により形成されている。内側保護ケース６１の内周面及び外周面は、それぞれ同心の円周面形状をなすように形成されている。内側保護ケース６１の内周面は、鉄心５０の外周面との間の嵌合が許容されうる大きさに形成されている。外側保護ケース６２は、内側保護ケース６１の外径よりも大きな内径を有するよう形成され、その内周面及び外周面は、それぞれ同心の円周面形状をなすように形成されている。
【００２１】
共通部品からなる永久磁石６３の各々は、強磁性材料、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の材料から構成され、図６に示すように、断面が実質上一定の厚さを有する円弧形状をなすように形成されている。永久磁石６３の、円弧形状をなす内側面は、内側保護ケース６１の外周面に実質上整合するよう形成され、円弧形状をなす外側面は、外側保護ケース６２の内周面に実質上整合するよう形成されている。また永久磁石６３の、周方向の両側面は、上記内側面及び外周面の円弧形状を形成する共通の軸線を通り半径方向に相互に４５°の角度をもって延びる二つの仮想平坦面上に位置付けられるよう形成され、該軸線方向の両端面は該軸線に直交する二つの平行な仮想平坦面上に位置付けられるよう形成されている。以上のように形成された永久磁石６３の各々は、内側保護ケース６１の外周面と外側保護ケース６２の内周面との間に形成される円環状の隙間内に挿入されることにより一体化され、永久磁石組付体６０が構成される。永久磁石６３の各々の、内側保護ケース６１と外側保護ケース６２との間に形成される上記隙間内への挿入は、圧入であることが好ましい。永久磁石６３の各々の周方向の両側面同士は、互いに実質上密着させられる。
【００２２】
以上のようにして、永久磁石６３の各々が、内側保護ケース６１と外側保護ケース６２との間に挟持されることにより永久磁石組付体６０が構成されるが、この組付状態において、内側保護ケース６１の半径方向内側及び外側保護ケース６２の半径方向外側から、永久磁石６３の各々に対する着磁が施される。したがって、永久磁石６３の各々の半径方向内側面及び外側面に磁極面が形成される。永久磁石６３の各々の半径方向外側面の磁極は全て同極（実施形態ではＮ極）に着磁され、各々の半径方向内側面の磁極は、全て、半径方向外側面に対し異極（実施形態ではＳ極）に着磁される。
【００２３】
第１磁極体７０は、強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼から形成され、環状の基部７２と、基部７２と一体に形成された複数の、実施形態では６個の第１クロー７４とを備えている。基部７２は、全体としてほぼ円筒形状をなすように形成され、その軸心部には円形内周面を有する取付孔７６が形成されている。基部７２の軸方向長さは、永久磁石組付体６０の軸方向長さと実質上同じに形成されている。取付孔７６は、永久磁石組付体６０の外側保護ケース６２との間の嵌合が許容されうる大きさに形成されている。それぞれ実質上同一の構成を有する第１クロー７４の各々は、基部７２の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に等間隔をおいて軸方向の同方向に延びるよう形成されている。第１クロー７４の各々は、半径方向外側から見て、基部７２から軸方向先端に向かうに従って先細りとなるよう、ほぼ二等辺三角形状に形成されている。第１クロー７４の各々はまた、第１磁極体７０の軸心、すなわち取付孔７６の軸心を中心とする同じ曲率の半径方向外側円弧面を有するよう形成されている。したがって第１クロー７４の各々の該円弧面は、第１磁極体７０の軸線と共通の軸線を有する１個の仮想円周面上に位置付けられる。第１磁極体７０の、第１クロー７４が形成された部分の各々のうち、軸心を挟んで１８０°反対側の対称部分には、第１磁極体７０の軸線に平行に延在する連結孔７８（図２参照）が形成されている。連結孔７８の各々の一端は、第１磁極体７０の軸方向の一側面（後述する第２磁極体８０と軸方向反対側の一側面）に開口し、他端は閉塞するように形成されている。
【００２４】
以上のように構成された第１磁極体７０は、基部７２の取付孔７６が、回転軸４０に連結された上記鉄心５０の半径方向外側を覆うよう、同軸上に位置付けられる。鉄心５０の外周面と第１磁極体７０の取付孔７６の内周面との間には円環状の隙間が形成され、この隙間に、上記永久磁石組付体６０が挿入されることにより装着される。すなわち、永久磁石組付体６０における内側保護ケース６１の内周面は鉄心５０の外周面に嵌合され、また外側保護ケース６２の外周面は第１磁極体７０の取付孔７６の内周面に嵌合される。これらの嵌合は圧入であることが好ましい。
【００２５】
上記のようにして、回転軸４０に鉄心５０、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０が装着された状態において、鉄心５０、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の軸方向の一側面（後述する第２磁極体８０と軸方向反対側の一側面）は、実質上、回転軸４０の軸線に直交する仮想平坦面上に位置付けられる（図２参照）。そして回転軸４０には、鉄心５０、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の各々の上記一側面に実質上当接して、環状のサイドプレート９０が上記キー４２を介して連結される。サイドプレート９０は、非磁性材料、実施形態ではアルミニウムによって、一定の厚さを有する円板形状に形成され、その軸心部には、キー溝付きの連結孔９２が形成され、また半径方向外側の２か所には半径方向外側に突出するボス部９４が形成されている。ボス部９４の各々は、サイドプレート９０の軸心を挟んで１８０°反対側の対称位置に形成されている。ボス部９４の各々には連結孔９６が形成されている。サイドプレート９０が、上記のように回転軸４０に連結された状態で、連結孔９６の各々は第１磁極体７０の対応する連結孔７８と整合される。相互に整合された連結孔９６及び連結孔７８の各々にはノックピン９７が打ち込まれる（図２参照）。回転軸４０に連結されたサイドプレート９０は、ノックピン９７の各々によって、第１磁極体７０に相対回転できないように連結される。
【００２６】
以上のようにして、回転軸４０上に、鉄心５０、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０及びサイドプレート９０が連結された状態において、鉄心５０は、その一部が永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の基部７２の各々の軸方向の他側面（サイドプレート９０側と反対側の側面）から所定の長さだけ突出して位置付けられる（図２参照）。鉄心５０の、上記突出部における外周面には、スペーサ５４が嵌合されている。スペーサ５４は、非磁性材料、実施形態ではアルミニウムによって、断面が矩形状を有するリング形状に形成され、その軸心部には取付孔５４ａが形成されている。スペーサ５４は、その取付孔５４ａが鉄心５０の上記突出部の外周面に嵌合されることにより、鉄心５０に装着される。該嵌合は圧入が好ましい。スペーサ５４が鉄心５０に装着された状態で、スペーサ５４の軸方向の一側面は、永久磁石組付体６０及び第１磁極体７０の基部７２の各々の軸方向の他側面に当接し、またスペーサ５４の軸方向の他側面は、鉄心５０の他側面と共に、回転軸４０の軸線に直交する共通の仮想平坦面上に存在するよう位置付けられる（図２参照）。
【００２７】
第２磁極体８０は、強磁性材料、実施形態では炭素の含有量が比較的低い機械構造用炭素鋼から形成され、環状の基板部８２と、基板部８２と一体に形成された複数の、実施形態では６個の第２クロー８４とを備えている。基板部８２は全体としてほぼ円板形状をなすように形成され、その軸心部には、回転軸４０に対する装着用の、キー溝付きの連結孔８６が形成されている。それぞれ実質上同一の構成を有する第２クロー８４の各々は、基板部８２の外周部から半径方向外側に突出しかつ周方向に等間隔をおいて軸方向に延びるよう形成されている。第２クロー８４の各々は、半径方向外側から見て、基板部８２から軸方向先端に向かうに従って先細りとなるよう、ほぼ二等辺三角形状に形成されている。第２クロー８４の各々はまた、第２磁極体８０の軸心、すなわち連結孔８６の軸心を中心とする同じ曲率の半径方向外側円弧面を有するよう形成されている。したがって第２クロー８４の各々の該円弧面は、第２磁極体８０の軸線と共通の軸線を有する１個の仮想円周面上に位置付けられる。この仮想円周面は、第１磁極体７０における第１クロー７４の各々の上記仮想円周面と同じ半径を有するよう規定される。なお、第１磁極体７０の第１クロー７４の各々の半径方向外側円弧面の軸方向長さと、第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面の軸方向長さとは、実質上同一に規定されている。
【００２８】
以上のように構成された第２磁極体８０は、基板部８２の連結孔８６が回転軸４０にキー４２を介して連結されることにより、鉄心５０に隣接して回転軸４０に一体に連結される。すなわち、第２磁極体８０の基板部８２の一側面は、鉄心５０及びスペーサ５４の各々の他側面に当接するように位置付けられる（図２参照）。第２磁極体８０が、上記のように、鉄心５０、永久磁石組立体６０、第１磁極体７０等と共に回転軸４０上に装着された状態において、第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々は、交互に周方向に隙間をおいて位置付けられ、また、第１クロー７４及び第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面は、各々の軸方向位置が整合して位置付けられると共に、共通の上記仮想円周面上に位置付けられる。回転軸４０は、第２磁極体８０の基板部８２及びサイドプレート９０の各々の側面からそれぞれ軸方向外側に突出するよう、その長さが規定されている。
【００２９】
図１〜図４を参照して、回転軸４０の、上記突出部の各々には、軸受であるラジアルボールベアリング（以下、単に「ベアリング」と略称する）２及び３が圧入・装着されている。回転軸４０の、ベアリング２と第２磁極体８０の基板部８２との間にはリング形状のスペーサ４が介在され、またベアリング３とサイドプレート９０との間にはスリーブ形状のスペーサ５が介在されている。これにより、回転軸４０上に組み付けられた上記各部材の軸方向の取付位置が規定される。一方のケース部材２０はベアリング２を介して回転軸４０に相対回転自在に支持され、他方のケース部材２２はベアリング３を介して回転軸４０に相対回転自在に支持されている。一対のケース部材２０及び２２間には、ステータ３０が、ロータ１０の外周面、具体的には、第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面を、隙間をおいて覆うよう装着されている。
【００３０】
一方のケース部材２０は、回転軸４０に直交する方向に延在する一端壁２０ａと、一端壁２０ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部２０ｂとを含み、全体としてほぼキャップ形状をなしている。また他方のケース部材２２は、回転軸４０に直交する方向に延在する他端壁２２ａと、他端壁２２ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部２２ｂとを含み、全体としてほぼキャップ形状をなしている。一方のケース部材２０の環状フランジ部２０ｂの軸方向先端部内周面及び他方のケース部材２２の環状フランジ部２２ｂの軸方向先端部内周面には、それぞれスプライン歯（雌）が形成されている。一方のケース部材２０の一端壁２０ａ及び他方のケース部材２２の他端壁２２ａには、それぞれ少なくとも１個の通風孔、実施形態では複数個の通風孔２０ｃ及び２２ｃが形成されている。一方のケース部材２０及び他方のケース部材２２の下端部、実施形態では一端壁２０ａと環状フランジ部２０ｂとの角部における下端部及び環状フランジ部２２ｂの下端部には、少なくとも１個の（実施形態ではそれぞれ１個の）水抜き孔２０ｄ及び２２ｄが形成されている。一方のケース部材２０の外周部の２箇所には半径方向外側に突出するボス部２０ｅが形成され、ボス部２０ｅの各々には、図示しない静止枠への取付孔２０ｆがそれぞれ形成されている。他方のケース部材２２の外周部の１箇所には半径方向外側に突出するボス部２２ｅが形成され、ボス部２２ｅの各々には、後述するステータ３０に保持された巻線３４を挿通して保持するための保持孔２２ｆが配設されている。環状フランジ部２０ｂ及び環状フランジ部２２ｂの各々の外周部の４箇所には半径方向外側に突出する比較的小さなボス部２０ｇ及び２２ｇが形成され、ボス部２０ｇ及び２２ｇの各々には、取付孔（ねじ孔）２０ｈ及び取付孔（貫通孔）２２ｈが形成されている。以上のように構成された一方のケース部材２０と他方のケース部材２２とは、環状フランジ部２０ｂと環状フランジ部２２ｂの各々の先端が相互に軸方向に間隔をおいて対向するよう配置される。ケース部材２０及び２２が上記のように軸方向に相互に対向して配置された状態で、環状フランジ部２０ｂ及び２２ｂのスプライン歯は回転軸４０と共通の軸線上に位置付けられ、ボス部２０ｇ及び２２ｇの各々の取付孔２０ｈ及び２２ｈの各々は相互に共通の軸線上に整合して対向するよう位置付けられる。
【００３１】
ほぼ円筒形状をなすステータ３０は、鉄材、鋼材等の磁性材料から一体に成形され、あるいは鉄板、鋼板等の積層体から一体的に構成される（実施形態では鋼材から一体に成形されている）。このように構成されたステータ３０内には、周方向に間隔をおいて軸方向に延在するスロット３２が形成されている。スロット３２の各々はステータ３０の内周面及び軸方向両側面にそれぞれ開口し、軸方向から見てそれぞれ半径方向外側に向かって末広がりとなるよう形成されている。スロット３２の各々内には銅線の束からなる巻線３４が挿入・保持されている。ステータ３０の軸方向両端部の外周面（円形外周面）には、それぞれスプライン歯（雄）が形成されている。上記のように構成されたステータ３０は、そのスプライン歯の各々が、一方のケース部材２０の環状フランジ部２０ｂ及び他方のケース部材２２の環状フランジ部２２ｂの各々の先端部におけるスプライン歯に嵌合支持され、更に、環状フランジ部２０ｂ及び２２ｂの各々の、軸方向に相互に対向するボス部２０ｇ及び２２ｇ間を複数の図示しない細長いビスにより軸方向に相互に接近する方向に締め付けることにより、環状フランジ部２０ｂ及び２２ｂの各々間に軸方向に挟持される形態で装着・支持される。なお、上記一方のケース部材２０、他方のケース部材２２及び図示しないビスの各々は、一端壁２０ａ及び他端壁２２ａを含むケース手段を構成する。上記のように構成されたクローポール形発電機２００は、図示しない静止枠に取付孔２０ｆの各々を介して図示しないボルトナットにより装着される。
【００３２】
回転軸４０の一端部には、冷却用ファン６及び回転駆動用のプーリ７がボルト８により一体的に装着されている。プーリ７は図示しないＶベルト及びその他の動力伝達手段を介して駆動源である、例えばエンジンのクランク軸に駆動結合される。
【００３３】
上記ステータ３０には、ロータ１０の、ステータ３０に覆われていない外表面部分、更に具体的には、ロータ１０の、回転軸４０から半径方向外側に突出して回転軸４０と共に一体回転させられる回転体部分（実施形態においては、鉄心５０、スペーサ５４、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０、第２磁極体８０、サイドプレート９０及びノックピン９７）の、ステータ３０に覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーが装着されている。主として図２を参照して、ダストカバーは、ステータ３０の軸方向両端部からそれぞれロータ１０の上記回転体部分の軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる一対のカバー体１００及び１０２から構成されている。カバー体１００及び１０２は、耐熱性合成樹脂、オーステナイト系のステンレス、等の薄板からなる非磁性材料、あるいは鋼板等の金属製の薄板からなる磁性材料により構成することができるが、実施形態では非磁性材料である耐熱性合成樹脂の薄板から構成されている。カバー体１００及び１０２の各々は、円板部１００ａ及び１０２ａと、円板部１００ａ及び１０２ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂとを有し、全体として比較的底の浅いキャップ形状をなしている。円板部１００ａ及び１０２ａの各々の中心部には孔１００ｃ及び１０２ｃが形成されている。孔１００ｃ及び１０２ｃは、後述するとおりにしてカバー体１００及び１０２の各々がステータ３０に装着された状態において、ロータ１０の回転軸４０が隙間をおいて貫通するのを許容するために形成されているものである。
【００３４】
ステータ３０の円形内周面における軸方向両端部にはそれぞれ大径部が形成され、他の小径部との間には半径方向に延在する環状の段部が形成されている。なお、ステータ３０の内周面には周方向に間隔をおいてスロット３２の各々が開口しているので、上記大径部の各々及び他の小径部からなるステータ３０の内周面は周方向に不連続な内周面を構成している。上記のように構成されたカバー体１００及び１０２の各々は、ステータ３０の対応する大径部内（内周面）に、環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂの外周面が嵌合（圧入）されることにより装着される。なお必要に応じ、接着剤を併用する実施形態もある。カバー体１００及び１０２の各々が上記のようにしてステータ３０に装着された状態において、環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂの内周面は、ステータ３０の内周面（上記他の小径部の内周面）と実質上同一面上に位置付けられ、少なくともロータ１０の外周面（具体的には、第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面）との間に隙間が形成されるよう位置付けられる必要がある。もちろん、カバー体１００及び１０２の各々の円板部１００ａ及び１０２ａとロータ１０の対応する軸方向側面との間にも隙間が設けられる。カバー体１００及び１０２の各々における円板部１００ａ及び１０２ａの下端部には、図示しない水抜き孔が形成されている。
【００３５】
図２を参照して、上記のように構成されたクローポール形発電機２００において、エンジンが作動すると、動力伝達手段、プーリ７及び回転軸４０を介してロータ１０が回転駆動させられる。先に述べたように、永久磁石組付体６０の永久磁石６３の各々は、半径方向外側面が全てＮ極をなし、また半径方向内側面が全てＳ極をなすよう着磁されているので、第１磁極体７０の第１クロー７４の各々はＮ極を規定し、また第２磁極体８０の第２クロー８４の各々はＳ極を規定する。したがって、永久磁石６３の各々、外側保護ケース６２、第１磁極体７０の第１クロー７４の各々、ステータ３０、第１クロー７４の各々に周方向に隣接する第２クロー８４の各々、鉄心５０及び内側保護ケース６１の間に磁気回路が形成される。その結果、ロータ１０の回転により、ステータ３０に配設された巻線３４に電流が発生し、発電が遂行される。エンジンが停止されると、ロータ１０の回転が停止され、発電が停止される。
【００３６】
本発明によるクローポール形発電機２００の上記実施形態においては、ロータ１０の永久磁石組付体６０が、内側保護ケース６１と、外側保護ケース６２と、両ケース６１及び６２間に装着された該永久磁石手段、上記実施形態においては、それぞれ円弧形状に形成されかつ全体として円筒形状をなすように配列された複数の永久磁石６３、とにより一体に構成されていることが重要である。永久磁石組付体６０は上記のように構成されているので、先ず、永久磁石６３の各々を着磁しない状態で内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２間に挿入（圧入）することができるので、永久磁石組付体６０の組付作業はきわめて容易であり、永久磁石組付体６０の組付作業負担は小さく、短時間で組み付けることができる。またこの組付作業においては、永久磁石６３の各々の圧入に際し磁力の作用が全く無いので、永久磁石６３の各々を破損するおそれは著しく少なくなる。更にはまた、永久磁石の各々は、個々に着磁されるのではなく、内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２とにより永久磁石組付体６０として一体に組み付けられた状態で同時に着磁することが可能になるので、着磁処理の効率が向上する。
【００３７】
更にはまた、ロータ１０の鉄心５０と第１磁極体７０との間に圧入される永久磁石組付体６０は全体が着磁された状態にあるが、永久磁石の各々の内側及び外側は、一体に装着された内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２によってカバーされているので、該圧入は、従来のように、着磁された永久磁石を個々にスペーサを介して圧入する作業と比較して、著しく容易となる。その結果、ロータ１０における永久磁石６３の各々の、鉄心５０と第１磁極体７０との間への組付作業を容易に行なうことを可能にし、したがって、組付作業負担を軽減し、組付作業時間を短縮することを可能にするものである。なお、永久磁石組付体６０の、鉄心５０と第１磁極体７０との間への組付順序は、永久磁石組付体６０を回転軸４０に連結された鉄心５０に圧入した後に、永久磁石組付体６０に第１磁性体７０を圧入する方法が、作業性の点で好ましい。
【００３８】
更にはまた、ロータ１０における永久磁石６３の各々の、鉄心５０と第１磁極体７０との間への組付作業は、永久磁石６３の各々の内側及び外側が、一体に装着された内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２によってカバーされた状態にある永久磁石組付体６０を組み付けることにより行われるので、永久磁石６３の各々が着磁された状態にあるにもかかわらず、永久磁石６３の各々の破損を十分確実に防止することが可能になる。以上を総合した結果、本発明によるクローポール形発電機２００は、ロータ１０において永久磁石６３の各々を組み付けるにもかかわらず、これを低コストで大量生産することを可能にするものである。
【００３９】
先に述べたように、ロータ１０の永久磁石組付体６０に配設された永久磁石６３の各々は、強力な磁力を有する磁性材料、実施形態ではＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の材料から構成されているので、ロータ１０の停止時においてもその周辺、特にロータ１０の側面部を中心に外部に磁気が洩れ出している。しかしながら本発明による回転機２００においては、ステータ３０に、ロータ１０の、ステータ３０に覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーであるカバー体１００及び１０２が装着されているので、ロータ１０の上記回転体部分の両側面部のほぼ全域がカバー体１００及び１０２によって遮蔽され、永久磁石６３を備えたロータ１０の上記回転体部分（特に第１磁極体７０及び第２磁極体８０）への、鉄粉等のダストの吸着を防止することができるので、ロータ１０及びステータ３０の巻線３４の部分の収容空間を密封することなく開口することを可能にする。すなわち、実施形態におけるように、上記収容空間を形成する、回転軸４０、ベアリング２、３、ケース部材２０、２２及びステータ３０において、ケース部材２０及び２２の一端壁２０ａ及び他端壁２２ａに通風孔２０ｃ及び２２ｃを形成することが可能となり、十分な冷却効果を得ることが可能になる。これにより、ステータ３０の巻線３４の発熱を上記収容空間から外部に効果的に逃がすことが可能になり、巻線３４、ロータ１０の鉄心５０、永久磁石組付体６０、第１磁極体７０、第２磁極体８０、ベアリング２及び３等への熱影響を低減させて、発電効率、耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００４０】
カバー体１００及び１０２が実施形態のように、耐熱性合成樹脂等の非磁性材料から構成された場合には、ダストの吸着防止効果が向上する。回転軸４０に、ケース部材２０又はケース部材２２の、通風孔２０ｃ及び２２ｃが形成された一端壁２０ａ又は他端壁２２ａに近接して冷却用ファン６を装着した場合には、冷却用ファン６によって、回転軸４０、ベアリング２及び３、一方のケース部材２０、他方のケース部材２２、及びステータ３０に囲まれた上記収容空間内を強制的に通風して空冷することが可能になり、更に高い冷却効果を得ることができる。上記収容空間には通風孔２０ｃ及び２２ｃが形成されているので、冷却用ファン６は比較的小型のものを使用することで十分な冷却効果が得られ、冷却用ファン６を回転させるための出力も低く抑えることができ、経済的である。
【００４１】
本発明によるクローポール形発電機２００の上記実施形態においては、上記したように、ステータ３０に、ロータ１０の、ステータ３０に覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーであるカバー体１００及び１０２が装着されているが、この構成によって、鉄粉等からなるダストの、ロータ１０の外周面（第１磁極体７０の第１クロー７４及び第２磁極体８０の第２クロー８４の各々の半径方向外側円弧面により規定される外周面）とステータ３０の内周面との間の隙間への吸着・侵入を確実に防止することができ、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にするので、永久磁石６３の各々による所定の磁力が確保され、発電効率が向上すると共に耐久性も向上する。
【００４２】
また、ダストカバーが、ステータ３０の軸方向両端部からそれぞれロータ１０の軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる板部材からなる一対のカバー体１００及び１０２から構成された場合には、構成が簡単であり、しかも低コストで十分な冷却効果を得ることを可能にするものである。
【００４３】
更にはまた、カバー体１００及び１０２の各々が、中心部に、回転軸４０が隙間をおいて貫通するのを許容するための孔１００ｃ及び１０２ｃが形成された円板部１００ａ及び１０２ａと、円板部１００ａ及び１０２ａの周縁から軸方向に延びる環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂとを有し、ステータ３０の内周面における軸方向両端部に大径部が形成され、カバー体１００及び１０２の各々が、ステータ３０の対応する大径部内に、環状フランジ部１００ｂ及び１０２ｂの外周面が嵌合されることにより装着されるよう構成された場合には、カバー体１００及び１０２の各々の、ステータ３０への装着が容易であると共に、従来の基本構成を大幅に変えることなく、簡単な改造により実用化でき、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にするものである。
【００４４】
更にはまた、カバー体１００及び１０２の各々における円板部１００ａ及び１０２ａの下端部に水抜き孔１００ｃ及び１０２ｃを形成した場合には、流入した水を泥等と共に一方のケース部材２０及び／又は他方のケース部材２２内の底部に排出することができ、ロータ１０、ステータ３０、巻線３４の腐食、あるいはそれらに対する水による他の悪影響を防止することができる。また、一方のケース部材２０及び他方のケース部材２２の下端部に水抜き孔２０ｄ及び２２ｄが形成された場合には、一方のケース部材２０、他方のケース部材２２、ベアリング２、３、及びステータ３０により形成される上記収容空間内に流入した水を泥等と共に外部に排出することができ、各部の腐食あるいは水による悪影響を防止することができる。
【００４５】
図７〜図９には、ロータ１０における永久磁石組立体６０の他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石組付体６０は、環状の内側保護ケース６４と、環状の外側保護ケース６５と、内側保護ケース６４の外周面と外側保護ケース６５の内周面との間に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６６とにより一体に構成されている。内側保護ケース６４の内周面及び外側保護ケース６５の外周面は、内側保護ケース６１及び外側保護ケース６２と同じく、円周面形状をなすように形成されているが、内側保護ケース６４の外周面及び外側保護ケース６５の内周面は、各々の断面が互いに相似形をなす多角形、実施形態では正８角形をなすように形成されている。共通部品からなる永久磁石６６の各々は、図１０に示すように、断面が台形状をなすように形成されている。永久磁石６６の、平坦面をなす内側面は、内側保護ケース６４の外周面において多角形を形成する面に実質上整合するよう形成され、平坦面をなす外側面は、外側保護ケース６５の内周面において多角形を形成する面に実質上整合するよう形成されている。永久磁石６６のその他の構成は、永久磁石６３の他の構成と実質上同じであるので説明は省略する。内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５が相互に同軸上に位置付けられることにより、両ケース６４及び６５において多角形を形成する面の各々は相互に半径方向に隙間をおいて対向するよう位置付けられる。永久磁石６６の各々は、両ケース６４及び６５の相互に対向する面の各々間に挿入（圧入）されることにより一体化され、永久磁石組付体６０が構成される。永久磁石６６の各々の周方向の両側面同士は、互いに実質上密着させられる。
【００４６】
図７〜図１０を参照して説明したロータ１０における永久磁石組付体６０は、図１〜図６を参照して説明した永久磁石組付体６０の実施形態と比較して、内側保護ケース６４の外周面の形状、外側保護ケース６５の内周面の形状及び両ケース６４及び６５の間に挿入される永久磁石６６の形状が相違するのみで、その他の構成は実質上同一である。したがって、この実施形態における永久磁石組付体６０は、永久磁石組付体６０としての作用効果及び該永久磁石組付体６０を備えたロータ１０を含む発電機２００としての作用効果を、実質上先に述べた実施形態と同じとおりにして達成することができる。
【００４７】
図１１には、ロータ１０における永久磁石組立体６０の更に他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石組付体６０は、内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５と、両ケース６４及び６５間に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６７とにより一体に構成されている。内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５は、図７に示す永久磁石組付体６０の内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５と実質上同じ構成を有するので説明は省略する。共通部品からなる永久磁石６７の各々は、図１２に示すように、断面及び平面が矩形状をなすように形成されている。永久磁石６７の、平坦面をなす内側面は、内側保護ケース６４の外周面において多角形を形成する面に実質上整合するよう形成され、平坦面をなす外側面は、外側保護ケース６５の内周面において多角形を形成する面の周方向幅よりも若干短く形成されている（永久磁石６７の断面が矩形状であるため）。また永久磁石６７の、周方向の両側面は、上記内側面及び外側面に直交しかつ互いに平行に対向するように形成されている。永久磁石６７のその他の構成は、永久磁石６３の他の構成と実質上同じであるので説明は省略する。永久磁石６７の各々は、両ケース６４及び６５の相互に対向する面の各々間に挿入（圧入）されることにより一体化され、永久磁石組付体６０が構成される。永久磁石６６の各々の周方向の両側面同士は、互いに実質上密着させられることなく、両ケース６４及び６５の各々の角部において、軸方向に見てそれぞれＶ形状をなす隙間が形成される。したがって永久磁石６６の各々の周方向の両側面同士は、その上記両側面の半径方向内側端において相互に実質上線接触するよう位置付けられる。
【００４８】
図１１及び図１２を参照して説明したロータ１０における永久磁石組付体６０は、図１〜図６を参照して説明した永久磁石組付体６０と比較して、内側保護ケース６４の外周面の形状、外側保護ケース６５の内周面の形状及び両ケース６４及び６５の間に挿入される永久磁石６６の形状が相違するのみで、その他の構成は実質上同一である。したがって、永久磁石組付体６０における作用効果及び該永久磁石組付体６０を備えたロータ１０を含む発電機２００としての作用効果は、実質上先に述べた実施形態と同じとおりにして達成することができる。
【００４９】
図１３には、ロータ１０における永久磁石組立体６０の更に他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石組付体６０は、外側保護ケース６２と、外側保護ケース６２の内周面に装着された永久磁石手段を構成する複数の（実施形態では８個の）永久磁石６３とにより一体に構成されている。外側保護ケース６２及び永久磁石６３の各々は、図１〜図６を参照して説明した実施形態における永久磁石組付体６０の外側保護ケース６２及び永久磁石６３の各々と実質上同じ構成を有するので説明は省略する。永久磁石６３の各々は、先に述べたように焼結冶金により成形されるので、引っ張り荷重あるいは曲げ荷重に対しては比較的弱いが、圧縮荷重に対しては比較的強い機械的特性を有している。このような機械的特性を利用して、永久磁石６３の各々を、外側保護ケース６２の内周面に対し、周方向の両側面の各々に若干の周方向の圧縮力が作用するように、円筒形状をなすように装着して一体化することにより、永久磁石組付体６０を構成することが好ましい。以上のようにして、永久磁石６３の各々が、外側保護ケース６２に装着されることにより永久磁石組付体６０が構成されるが、この組付状態において、永久磁石６３の各々の半径方向内側及び外側保護ケース６２の半径方向外側から、永久磁石６３の各々に対する着磁が施される。
【００５０】
永久磁石６３の各々に対する着磁が施された永久磁石組付体６０は、内周面が実質上円周形状をなすように配列された永久磁石６３の各々の内周面を鉄心５０の外周面に嵌合することにより、鉄心５０に装着される。この嵌合は、圧入気味であってもよいし、また接着剤を利用してもよい。永久磁石６３の各々には着磁が施されてはいるが、外側保護ケース６２に上記のとおりにして一体に装着されているので、鉄心５０に対する嵌合作業は、従来のように、着磁された永久磁石を個々にスペーサを介して圧入する作業と比較して、著しく容易となる。また、先の実施形態における内側保護ケース６１は使用しないので、永久磁石組付体６０の構成が簡略化され、先の実施形態における永久磁石組付体６０よりもコストを低減することができる。
【００５１】
図１３を参照して説明したロータ１０における永久磁石組付体６０は、図１〜図６を参照して説明した永久磁石組付体６０と比較して、内側保護ケース６１を使用しないこと以外の他の構成は実質上同一である。したがって、この実施形態における永久磁石組付体６０は、永久磁石組付体６０としての作用効果及び該永久磁石組付体６０を備えたロータ１０を含む発電機２００としての作用効果を、実質上先に述べた実施形態と同じとおりにして達成することができる。
【００５２】
以上、本発明に従って構成されたクローポール形回転機の実施形態を、クローポール形回転機のうちの発電機２００に適用した実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の種々の変形あるいは修正が可能である。例えば、上記実施形態においてクローポール形回転機はクローポール形発電機２００であるが、これに代えて上記クローポール形回転機と実質上同じ構成を有するクローポール形電動機であっても、上記と実質上同じ作用効果が得られることはいうまでもない。ただし、先に述べた「発電効率の向上」は、クローポール形電動機においては「出力の増加」に置き換えられる。また、図１〜図６及び図１３を参照して説明した上記実施形態において、永久磁石手段は、複数の永久磁石６３の各々を円筒形状をなすように配列することにより構成されているが、この実施形態に代えて、永久磁石手段を、予め円筒形状をなすよう一体に形成された１個の永久磁石から構成する他の実施形態もある。この実施形態においては、永久磁石手段が１個の永久磁石から構成されるので、組付作業性は一層向上し、また部品点数が著しく低減されるので、コストが更に低減される等の効果が得られる。更にはまた、図７〜図１２を参照して説明した上記実施形態における永久磁石組立体６０において、永久磁石手段は、複数の永久磁石６６又は６７の各々を、内側保護ケース６４及び外側保護ケース６５間の多角形状に形成される隙間内に挿入することにより構成されているが、この実施形態に代えて、永久磁石手段を、予め多角形状をなすよう一体に形成された１個の永久磁石から構成する他の実施形態もある。更にはまた、図７〜図１２を参照して説明した上記実施形態における永久磁石組立体６０において、図１３に示す実施形態と同じようにして、内側保護ケース６４を使用しない他の実施形態もある（この実施形態において、永久磁石手段を、予め多角形状をなすよう一体に形成された１個の永久磁石から構成する他の実施形態もある）。これらの他の実施形態において、鉄心の外周面は多角形状をなすように形成されることはいうまでもない。
【００５３】
更にはまた、上記実施形態において、カバー体１００及び１０２の各々は、非磁性材料である耐熱性合成樹脂の薄板から構成されているが、これに代えて、磁性材料である鋼板、その他の金属板から構成する実施形態もある。カバー体１００及び１０２の各々を磁性材料の金属板から構成した場合には、カバー体１００及び１０２と、ロータ１０の上記回転体部分の対応する側面との間の隙間を比較的大きく設ける等の手段を施すことによって、渦電流の発生を防止する必要があり、また、金属板と巻線３４との間の隙間を比較的大きく設けるかあるいは金属板と巻線３４との間に適宜の絶縁材を配設することによって電気ショートの発生を防止する必要がある。金属板を構成する材料としては、電気抵抗の比較的大きな材料（不純物が比較的多く含まれる材料）であることが好ましい。
【００５４】
更にはまた、上記実施形態においては、ケース手段が一方のケース部材２０及び他方のケース部材２２から構成され、両者の間にステータ３０が挟持されるような形態でロータ１０等の収容空間が形成されているので、ステータ３０も上記収容空間を構成する一部材をなし、したがってその外周面が外部に露呈されるよう構成されているが、この構成に代えて、ステータ３０全体をケース部材により完全に覆う形態の実施形態もある。この実施形態の場合には、コスト及び重量の増加を避けることができないが、ステータ３０全体がケース部材により完全に覆われるので、ステータ３０への鉄粉等のダストの吸着防止効果は、カバー体１００及び１０２の各々の装着による相乗効果によって著しく向上する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によるクローポール形回転機によれば、ロータにおける永久磁石の組付作業を容易に行なうことを可能にし、したがって、組付作業負担を軽減し、組付作業時間を短縮することを可能にする。また、ロータにおける永久磁石を破損することなく組み付けることを可能にする。更にはまた、ロータにおいて永久磁石を組み付けるにもかかわらず、低コストで大量生産することを可能にする。更にはまた、永久磁石を備えたロータへのダストの吸着を防止することによって、ロータ及びステータの巻線部分の収容空間を密封することなく開口することを可能にし、その結果、十分な冷却効果を得ることを可能にする。更にはまた、ダストの、ロータとステータとの間の隙間への吸着・侵入を確実に防止することができ、しかも十分な冷却効果を得ることを可能にする。更にはまた、構成が簡単かつ低コストで十分な冷却効果を得ることを可能にする。更にはまた、従来の基本構成を大幅に変えることなく、簡単な改造により実用化できかつ十分な冷却効果を得ることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクローポール形回転機の実施形態であるクローポール形発電機における要部を示す側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図４】図１〜図３に示すクローポール形発電機に含まれるロータを半径方向外側から見た平面図。
【図５】図２〜図４に示すロータの主要構成部材を分解して示す斜視図。
【図６】図２〜図４に示すロータに含まれる永久磁石の斜視図。
【図７】本発明によるクローポール形回転機のロータに含まれる永久磁石組付体の他の実施形態を示す斜視図。
【図８】図７に示す永久磁石組付体を構成する内側保護ケースの斜視図。
【図９】図７に示す永久磁石組付体を構成する外側保護ケースの斜視図。
【図１０】図７に示す永久磁石組付体を構成する永久磁石の斜視図。
【図１１】本発明によるクローポール形回転機のロータに含まれる永久磁石組付体の更に他の実施形態を示す斜視図。
【図１２】図１１に示す永久磁石組付体を構成する永久磁石の斜視図。
【図１３】本発明によるクローポール形回転機のロータに含まれる永久磁石組付体の更に他の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
６ 冷却用ファン
１０ ロータ
２０ 一方のケース部材
２０ａ 一端壁
２０ｃ 通風孔
２２ 他方のケース部材
２２ａ 他端壁
２２ｃ 通風孔
３０ ステータ
４０ 回転軸
５０ 鉄心
６０ 永久磁石組付体
６１、６４ 内側保護ケース
６２、６５ 外側保護ケース
６３、６６、６７ 永久磁石
７０ 第１磁性体
７２ 基部
７４ 第１クロー
７６ 取付孔
８０ 第２磁性体
８２ 基板部
８４ 第２クロー
１００ 一方のカバー体
１０２ 他方のカバー体
２００ クローポール形発電機
Claims (9)
- 回転軸が一体に装着されたロータと、ロータの外周面を隙間をおいて覆うよう配置されたステータとを含み、ロータは、該回転軸に連結された鉄心と、鉄心の半径方向外側に配設されかつ複数の第１クローを備えた第１磁極体と、鉄心と第１磁極体との間に配設された永久磁石手段と、鉄心に実質上隣接して該回転軸に連結されかつ複数の第２クローを備えた第２磁極体とを備え、第１及び第２クローの各々は周方向に交互に配列されるクローポール形回転機において、
鉄心と第１磁極体との間には環状の永久磁石組付体が配設され、永久磁石組付体は、内側保護ケースと、外側保護ケースと、両ケース間に装着された該永久磁石手段とにより一体に構成され、
内側保護ケースの外周面及び外側保護ケースの内周面は互いに相似形をなす多角形に形成されると共に両ケースにおいて多角形を形成する面の各々は相互に半径方向に隙間をおいて対向するよう配置され、永久磁石手段は複数の永久磁石の各々が、平坦面をなす内側面及び外側面を有し、両ケースの相互に対向する面の各々間に整合するように形成されている、クローポール形回転機。 - 永久磁石手段の複数の永久磁石は、それぞれ断面が台形状又は矩形状をなすように形成されている、請求項１に記載のクローポール形回転機。
- 第１磁極体には取付孔が形成され、内側保護ケースの内周面が鉄心の外周面に嵌合され、外側保護ケースの外周面が第１磁極体の取付孔に嵌合されることにより、永久磁石組付体は鉄心と第１磁極体との間に配設される、請求項１記載のクローポール形回転機。
- ロータの軸方向両側において該回転軸に相対回転自在に支持された一端壁及び他端壁を含むケース手段を含み、ステータはケース手段に支持され、ステータには、ロータの、ステータに覆われていない外表面部分を隙間をおいて覆うダストカバーが装着されている、請求項１記載のクローポール形回転機。
- ダストカバーは、ステータの軸方向両端部からそれぞれロータの軸方向両側面に沿って半径方向内側に延びる板部材からなる一対のカバー体から構成されている、請求項４記載のクローポール形回転機。
- カバー体の各々は非磁性材料から構成されている、請求項５記載のクローポール形回転機。
- カバー体の各々は、中心部に、該回転軸が隙間をおいて貫通するのを許容するための孔が形成された円板部と、円板部の周縁から軸方向に延びる環状フランジ部とを有し、ステータの内周面における軸方向両端部には大径部が形成され、カバー体の各々は、ステータの対応する大径部内に、環状フランジ部の外周面が嵌合されることにより装着される、請求項５又は請求項６記載のクローポール形回転機。
- ケース手段の一端壁及び他端壁には少なくとも１個の通風孔が形成されている、請求項４〜７のいずれか１項に記載のクローポール形回転機。
- 該回転軸には一端壁又は他端壁に近接して冷却用ファンが装着されている、請求項８記載のクローポール形回転機。
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