JP3913933B2 - 回転電機の回転子、その磁性体の着磁方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、隣り合う爪状磁極間に爪状磁極間の磁束の漏洩を減少するために配設された磁性体を備えた回転電機の回転子、及びその磁性体の着磁方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は従来の車両用交流発電機の側断面図、図10は図9の回転子の斜視図、図11は図10の回転子の分解図であり、この交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット1及びリヤブラケット2から構成されたケース3と、このケース3内に設けられ一端部にプーリ4が固定されたシャフト6と、このシャフト6に固定されたランデル型の回転子7と、回転子7の両側面に固定されたファン5と、ケース3の内壁面に固定されたステータ8と、シャフト6の他端部に固定され回転子7に電流を供給するスリップリング9と、スリップリング9に摺動する一対のブラシ10と、このブラシ10を収納したブラシホルダ11と、ステータ8に電気的に接続されステータ8で生じた交流を直流に整流する整流器12と、ブラシホルダ11に嵌着されたヒートシンク17と、このヒートシンク17に接着されステータ8で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ18とを備えている。
【0003】
回転子7は、ボビン30に導線31が巻回され導線31に電流を流して磁束を発生する回転子コイル13と、この回転子コイル13を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア14とを備えている。ポールコア14は一対の交互に噛み合った第1のポールコア体21及び第2のポールコア体22とから構成されている。第1のポールコア体21は外周部に等分間隔をおいて複数の第1の爪状磁極23が形成されている。第1のポールコア体21と同様に鉄製の第2のポールコア体22も外周部に等分間隔をおいて複数の第2の爪状磁極24が形成されている。交互に噛み合った第1の爪状磁極23と第2の爪状磁極24との間には、これらの爪状磁極23、24間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁された磁性体33が嵌着されている。磁性体33は、蛇行周回した形状であるとともに、プラスチックマグネットで構成されている。
ステータ8は、ステータコア15と、このステータコア15に導線が巻回され回転子7の回転に伴い回転子コイル13で生じた磁束の変化で交流が生じるステータコイル16とを備えている。
【0004】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ(図示せず)からブラシ10、スリップリング9を通じて回転子コイル13に電流が供給されて磁束が発生し、第1のポールコア体21の第1の爪状磁極23にはN極が着磁され、第2のポールコア体22の第2の爪状磁極24にはS極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ4は駆動され、シャフト6によって回転子7が回転するため、ステータコイル16には回転磁界が与えられ、ステータコイル16には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器12を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ18によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機の回転子7では、回転子7の回転に伴い第1及び第2の爪状磁極23、24には遠心力が作用して図12に示すように矢印イの方向に振動し、爪状磁極23、24の先端部で衝突される磁性体33の箇所が破損する虞れがあり、例えば回転子7の回転数が10000〜15000rpm程度になると、実際に破損してしまうという問題点があった。
この磁性体33の破損を防止するために、磁性体33を第1のポールコア体21及び第2のポールコア体22に接着剤で固定することも考えることができるが、この場合にも、回転子7の回転時に磁性体33には爪状磁極23,24から同時に大きさ、ベクトル方向が異なる荷重を受けることになり、磁性体が破損する虞があるという問題点があった。
【0006】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、高速回転時でも磁性体が破損しにくくなり、耐高速強度が向上した回転電機の回転子を得ることを目的とする。
また、磁性体が高残留磁束密度に着磁される磁性体の着磁方法を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る回転電機の回転子は、ボビンに導線が巻回されて構成され導線に電流を流して磁束を発生する回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着磁される爪形状の第1の爪状磁極が外周部に間隔をおいて複数形成された第1のポールコア体と、この第1のポールコア体に対向して設けられ、かつ前記第1の爪状磁極と間隔をおいて交互に噛み合った爪形状の第2の爪状磁極を有する第2のポールコア体と、前記第1のポールコア体に固定され、かつ前記第1の爪状磁極の各側面において前記第2の爪状磁極との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第1の磁性体と、前記第2のポールコア体に前記第1の磁性体と空隙部を介して対向して固定され、かつ前記第2の爪状磁極の各側面において前記第1の爪状磁極との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第2の磁性体とを備えたものである。
【0008】
この発明の請求項2に係る回転電機の回転子では、第1の磁性体及び第2の磁性体は、蛇行周回した形状であるとともに、プラスチックマグネットで構成されている。
【0009】
この発明の請求項3に係る回転電機の回転子では、第1の磁性体及び第2の磁性体は、円環状の円環部、この円環部の外周部から折曲され回転子コイルと爪状磁極との間に位置した台形形状の台形部、及びこの台形部の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成された磁石収納部で構成された連結部材と、前記磁石収納部に収納された磁石とを備えている。
【0010】
この発明の請求項4に係る回転電機の回転子では、連結部材は、アルミニウムプレートで形成されている。
【0011】
この発明の請求項5に係る回転電機の回転子では、連結部材は、ボビンのフランジに連結され回転子コイルと爪状磁極との間に位置した台形形状の台形部と、この台形部の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成され磁石を収納する磁石収納部で構成されている。
【0012】
この発明の請求項6に係る回転電機の回転子の第1及び第2の磁性体の着磁方法は、着磁用ヨークに電流を流して、第1の磁性体及び第2の磁性体を着磁する際に、第1の磁性体と第2の磁性体との間の空隙部に透磁性部材を挿入して着磁する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用交流発電機の回転子について説明するが、図9ないし図11と同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の車両用交流発電機の回転子の斜視図、図2は図1の回転子の分解正面図である。
【0014】
回転子50は、ボビン30に導線31が巻回され導線31に電流を流して磁束を発生する回転子コイル13と、この回転子コイル13を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア14とを備えている。ポールコア14は一対の交互に噛み合った第1のポールコア体21及び第2のポールコア体22とから構成されている。第1のポールコア体21は外周部に等分間隔をおいて複数の第1の爪状磁極23が形成されている。第1のポールコア体21と同様に鉄製の第2のポールコア体22も外周部に等分間隔をおいて複数の第2の爪状磁極24が形成されている。
【0015】
第1のポールコア体21には第1の爪状磁極23の各側面において第2の爪状磁極24との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第1の磁性体51が接着剤で固定されている。第2のポールコア体22には第1の磁性体51と空隙部52を介して対向しているとともに、第2の爪状磁極24の各側面において第1の爪状磁極23との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第2の磁性体53が接着剤53で固定されている。
第1の磁性体51及び第2の磁性体53は、蛇行周回した形状であるとともに、プラスチックマグネットで構成されている。
【0016】
プラスチックに磁性粉末が混入された第1の磁性体51及び第2の磁性体53は、次の手順で着磁される。
先ず、第1の磁性体51と第2の磁性体53との間の空隙部52に透磁性部材である鉄部材(図示せず)を挿入する。次に、この状態で回転子50を円筒形状の着磁用ヨーク(図示せず)内に載置し、ヨークに例えば3000Vで3000Aの電流を瞬時流して、第1の磁性体51及び第2の磁性体53を着磁する。
この実施の形態では、ヨーク内に高磁界を形成して第1の磁性体51及び第2の磁性体53を着磁する際に、第1の磁性体51と第2の磁性体53との間の空隙部52に鉄部材を挿入して着磁するので、第1の磁性体51及び第2の磁性体53は高磁束密度に着磁される。
【0017】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ(図示せず)からブラシ10、スリップリング9を通じて回転子コイル13に電流が供給されて磁束が発生し、第1のポールコア体21の第1の爪状磁極23にはN極が着磁され、第2のポールコア体22の第2の爪状磁極24にはS極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ4は駆動され、シャフト6によって回転子30が回転するため、ステータコイル16には回転磁界が与えられ、ステータコイル16には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器12を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ18によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【0018】
回転子50の回転に伴い、第1の爪状磁極23及び第2の爪状磁極24には遠心力が作用して図12に示したように矢印イの方向に振動が生じる。このとき、第1の磁性体51及び第2の磁性体53はそれぞれ第1の爪状磁極23及び第2の爪状磁極24に固定されているので、第1の磁性体51及び第2の磁性体53も第1の爪状磁極23及び第2の爪状磁極24と一体となって振動し、爪状磁極23、24の先端部の衝突で第1の磁性体51及び第2の磁性体53が破損するようなことはない。
なお、上記第1の磁性体51及び第2の磁性体53は、爪状磁極23,24の根元部及び先端部で一体化しているが、例えば爪状磁極の中間部で連結部をブリッジして一体化してもよい。
【0019】
実施の形態2.
図3は、この発明の実施の形態2の車両用交流発電機の回転子60の斜視図、図4は図3の回転子60の分解正面図、図5は図3の連結部材61の斜視図、図6は図5の連結部材61の展開図である。
この実施の形態では、第1の磁性体62及び第2の磁性体63は、連結部材61と、磁石67とから構成されている。連結部材61は、円環状の円環部64と、この円環部64の外周部から折曲され回転子コイル31と爪状磁極23、24との間に位置した台形形状の台形部65と、この台形部65の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成された磁石収納部66とから構成されている。第1の磁性体62の磁石収納部66内では、磁石67のN極側が、N極の第1の爪状磁極23に面しており、第2の磁性体63の磁石収納部66内では、磁石67のS極側が、S極の第2の爪状磁極24に面している。
上記連結部材61は、プレス加工で図6に示した形状のアルミニウムプレートを折曲加工して簡単に形成される。
【0020】
実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3の車両用交流発電機の回転子70の斜視図、図8は図7の回転子70の分解正面図である。
この実施の形態3では、連結部材71は、ボビン30のフランジ72に連結され回転子コイル31と爪状磁極23、24との間に位置した台形形状の台形部73と、この台形部73の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成され磁石67を収納する磁石収納部74で構成されている。
他の構成は、実施の形態2と同様である。
なお、上記各実施の形態では回転電機の回転子として車両用交流発電機の回転子について説明したが、この発明は例えば電動機の回転子にも適用することができるのは勿論である。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項1の回転電機の回転子によれば、ボビンに導線が巻回されて構成され導線に電流を流して磁束を発生する回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着磁される爪形状の第1の爪状磁極が外周部に間隔をおいて複数形成された第1のポールコア体と、この第1のポールコア体に対向して設けられ、かつ前記第1の爪状磁極と間隔をおいて交互に噛み合った爪形状の第2の爪状磁極を有する第2のポールコア体と、前記第1のポールコア体に固定され、かつ前記第1の爪状磁極の各側面において前記第2の爪状磁極との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第1の磁性体と、前記第2のポールコア体に前記第1の磁性体と空隙部を介して対向して固定され、かつ前記第2の爪状磁極の各側面において前記第1の爪状磁極との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第2の磁性体とを備えたので、回転子の回転に伴い、第1の爪状磁極は第1の磁性体と一体となって振動し、第2の爪状磁極は第2の磁性体と一体となって振動し、爪状磁極の先端部の衝突で第1の磁性体及び第2の磁性体が破損する虞れはなく、耐高速強度が向上する。
【0022】
また、この発明の請求項2に係る回転電機の回転子によれば、第1の磁性体及び第2の磁性体は、蛇行周回した形状であるとともに、プラスチックマグネットで構成されているので、第1の磁性体及び第2の磁性体は射出成形により簡単に作製される。
【0023】
また、この発明の請求項3に係る回転電機の回転子によれば、第1の磁性体及び第2の磁性体は、円環状の円環部、この円環部の外周部から折曲され回転子コイルと爪状磁極との間に位置した台形形状の台形部、及びこの台形部の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成された磁石収納部で構成された連結部材と、前記磁石収納部に収納された磁石とを備えているので、第1の磁性体及び第2の磁性体は簡単に作製される。
【0024】
また、この発明の請求項4に係る回転電機の回転子によれば、連結部材は、加工性が良いアルミニウムプレートで形成されているので、連結部材は簡単に形成され、また全体重量が軽量化される。
【0025】
また、この発明の請求項5に係る回転電機の回転子によれば、連結部材は、ボビンのフランジに連結され回転子コイルと爪状磁極との間に位置した台形形状の台形部と、この台形部の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成され磁石を収納する磁石収納部で構成されているので、ボビンの成形時にボビンと同一材料で同時に連結部材を形成することが可能であり、製造工程が簡略化される。
【0026】
また、この発明の請求項6に係る回転電機の回転子の第1及び第2の磁性体の着磁方法によれば、着磁用ヨークに電流を流して、第1の磁性体及び第2の磁性体を着磁する際に、第1の磁性体と第2の磁性体との間の空隙部に透磁性部材を挿入して着磁するので、第1の磁性体及び第2の磁性体は高磁束密度に着磁される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の車両用交流発電機の回転子の斜視図である。
【図2】 図1の回転子の分解正面図である。
【図3】 この発明の実施の形態2の車両用交流発電機の回転子の斜視図である。
【図4】 図3の回転子の分解正面図である。
【図5】 図3の連結部材の斜視図である。
【図6】 図5の連結部材の展開図である。
【図7】 この発明の実施の形態3の車両用交流発電機の回転子の斜視図である。
【図8】 図7の回転子の分解正面図である。
【図9】 従来の車両用交流発電機の断面図である。
【図10】 図9の回転子の斜視図である。
【図11】 図10の回転子の分解正面図である。
【図12】 図9のポールコア体の正面図である。
【符号の説明】
21 第1のポールコア体、22 第2のポールコア体、23 第1の爪状磁極、24 第2の爪状磁極、30 ボビン、31 導線、31 回転子コイル、50、60、70 回転子、51、62 第1の磁性体、52 空隙部、 53、63 第2の磁性体、61、71 連結部材、64 円環部、65、73 台形部、66、74 磁石収納部、67 磁石、72 フランジ。
Claims (6)
- ボビンに導線が巻回されて構成され導線に電流を流して磁束を発生する回転子コイルと、
この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着磁される爪形状の第1の爪状磁極が外周部に間隔をおいて複数形成された第1のポールコア体と、
この第1のポールコア体に対向して設けられ、かつ前記第1の爪状磁極と間隔をおいて交互に噛み合った爪形状の第2の爪状磁極を有する第2のポールコア体と、
前記第1のポールコア体に固定され、かつ前記第1の爪状磁極の各側面において前記第2の爪状磁極との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第1の磁性体と、
前記第2のポールコア体に前記第1の磁性体と空隙部を介して対向して固定され、かつ前記第2の爪状磁極の各側面において前記第1の爪状磁極との間での磁束の漏洩を減少する向きに着磁された第2の磁性体と
を備えた回転電機の回転子。 - 第1の磁性体及び第2の磁性体は、蛇行周回した形状であるとともに、プラスチックマグネットで構成されている請求項1に記載の回転電機の回転子。
- 第1の磁性体及び第2の磁性体は、円環状の円環部、この円環部の外周部から折曲され回転子コイルと爪状磁極との間に位置した台形形状の台形部、及びこの台形部の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成された磁石収納部で構成された連結部材と、前記磁石収納部に収納された磁石とを備えている請求項1に記載の回転電機の回転子。
- 連結部材は、アルミニウムプレートで形成された請求項3に記載の回転電機の回転子。
- 連結部材は、ボビンのフランジに連結され回転子コイルと爪状磁極との間に位置した台形形状の台形部と、この台形部の両斜辺からそれぞれ断面コの字形状に折曲されて形成され磁石を収納する磁石収納部で構成された請求項3に記載の回転電機の回転子。
- 請求項2に記載の第1の磁性体及び第2の磁性体の着磁方法であって、
着磁用ヨークに電流を流して、第1の磁性体及び第2の磁性体を着磁する際に、第1の磁性体と第2の磁性体との間の空隙部に透磁性部材を挿入して着磁する回転電機の回転子の磁性体の着磁方法。
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