JP4016047B2

JP4016047B2 - 回転電機の回転子およびその製造方法

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Publication number: JP4016047B2
Application number: JP2006015743A
Authority: JP
Inventors: 直秀前田; 暢彦藤田; 淑人浅尾; 隆広園田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: JP2007202252A

Description

この発明は、回転電機の回転子およびその製造方法、特に、車両用回転電機の回転子構造およびその製造方法に関するものである。

従来技術においても、その回転電機の回転子の全体構成は、この発明による実施の形態１において図１および図２に示す回転電機の回転子の全体構成と同様である。

図１に示すように、この回転電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット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に固定されたクローポール型の回転子７と、回転子７の両端面に固定されたファン５と、ケース３内の内壁面に固定された固定子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、固定子８に電気的に接続され固定子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１９と、このヒートシンク１９に接着され固定子８で生じた電力の大きさを調整するレギュレータ２０とを備えている。

回転子７は、電流を流して磁束を発生する円筒状の回転子巻線１３と、この回転子巻線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。固定子８は、固定子コア１５と、この固定子コア１５に巻回され、回転子７の回転に伴って回転子巻線１３からの磁束の変化で交流が生じる固定子巻線１６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および第２のポールコア体２２から構成されている。ポールコア体２１およびポールコア体２２は通常鉄製であり、回転子巻線１３が巻装される円筒部２１ｅ，２２ｅと、この円筒部２１ｅ，２２ｅが突設された円盤状の根元部２１ｋ，２２ｋより成る。根元部２１ｋ，２２ｋの外縁には、回転子巻線１３の外周と固定子８の内周との間の位置に、相互に噛み合う爪状磁極２３，２４をそれぞれ複数有している。上記爪状磁極２３，２４は、根元部２１ｋ，２２ｋ側の厚みおよび幅が大きく、先端部にいくに従って厚みおよび幅が細くなる形状である。爪状磁極２３，２４の内径面２３ａ，２４ａは、先端にいくにつれ厚みが薄くなり、外周面２３ｂ，２４ｂは、固定子８の内径面に沿った弧状である。爪状磁極２３，２４は回転子７の周方向に対して台形状の２つの側面２３ｃ，２４ｃを有する。各爪状磁極２３，２４は、その先端を向かい合わせて交互に噛み合わせられるので、爪状磁極２３，２４の内径面２３ａ，２４ａの傾斜が周方向に互い違いで並ぶことになる。また、爪状磁極２３，２４の側面２３ｃ，２４ｃは、根元側から先端側にいくにつれて先端側が細くなるように爪状磁極２３，２４の中心側に傾いている。

従来技術では、爪状磁極を持つポールコア体を噛み合わせた回転子を有する回転電機の出力を向上させる技術として、回転子の周方向に隣りあって配置される爪状磁極間に永久磁石を装着する技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
ポールコアの爪状磁極に磁束漏洩防止用あるいはポールコアの磁気飽和緩和用の永久磁石を装着する製造方法に関するものである。
特許文献１：特許２８６５０９１号公報では、永久磁石を磁石保持部材によって周方向に連結した組立体とし、この組立体をポールコアに装着するという構成を採用している。特許文献２：特許３１４４５６７号公報では、爪状磁極に鍔部を付け、ポールコアを噛み合わせることで磁石固定部が構成され、軸方向にある開口部から永久磁石を挿入することで回転子を製造する。また、永久磁石の軸方向からの脱落防止のための保持部材として回転子の軸方向端部にプレートを取付けている。

特許第２８６５０９１号公報特許第３１４４５６７号公報

このような回転電機では、回転子巻線に電流を流してポールコアおよび爪状磁極に磁束を発生させ、エンジンなど外部からの回転力によって回転子を回転させることで、固定子巻線に鎖交する磁束を時間変化させ、その結果固定子巻線に起電力を発生させて発電させることができ。逆に、固定子巻線の各相に接続されたそれぞれの端子に交互に電圧を印加して電流を流すことにより固定子に回転磁界を発生させ、固定子の回転磁界が回転子を電磁力で回転させることで電動機として使用することもできる。
これら回転電機の出力は回転子と固定子に発生する磁束量に関係する。永久磁石が装着されていない回転子では爪状磁極側面や爪状磁極内周面から隣りあう爪状磁極に漏洩する磁束が生じている。これらの漏洩磁束は固定子巻線と鎖交しない、あるいは固定子との電磁力を発生させないために回転電機の出力には寄与せず、回転電機の出力効率を下げる。また、出力を上げるために回転子巻線の電流を増加させるとポールコアを通過する主磁気回路の磁束量が大きくなるためにポールコアの磁気回路の断面積が小さな部分で磁気飽和が発生して出力が飽和してしまう。

このため、爪状磁極間の漏洩磁束を妨げる向きに永久磁石を配置することで漏洩磁束を減少させ、また、永久磁石により主磁気回路に回転子巻線の作る起磁力とは逆方向の起磁力を印加してポールコアの磁気飽和を緩和させて有効磁束量を増加させ、出力を向上させるという手段が取られている。複数の永久磁石を爪状磁極間に配置する場合の保持方法や製造方法として、例えば特許文献１：特許２８６５０９１号公報では永久磁石を磁石保持部材に組付け、磁石保持部材を連結して組立体とし、組立体をポールコアに組付ける方法をとっている。
しかし、磁石保持部材を周方向に延ばして連結しているために複数の永久磁石が一定の間隔で離間されており、片側のポールコア体の爪状磁極間寸法ばらつきや、ポールコア体を組み合わせた後の隣り合う爪状磁極の永久磁石装着部の寸法ばらつきを小さくしなければ、磁石組立体が装着できない問題がある。寸法のばらつきを小さくするためには、切削加工や組立後の後加工を行う必要があり、ポールコアを安価に製造できる鍛造加工のみで加工を完了することができず高価となってしまう。
また、永久磁石が装着できない問題を解決するために寸法ばらつきを考慮して磁石組立体を小さめに製作すると、組立体と爪状磁極の隙間が大きくなりすぎてしまうので永久磁石が爪状磁極の側面から離間し漏洩磁束を低減するという効果が得られなくなる。また、永久磁石が爪状磁極の側面から離間すると、遠心力や振動により永久磁石ががたつき、磨耗したり破損に至ったりする問題がある。
さらに、隙間ができる問題を解決するために磁石保持部材を変形可能な材料で構成すると、磁石保持部材は回転子の回転によって発生する永久磁石の遠心力を受けるために、樹脂などの変形可能な柔らかい材料では強度が不足してしまう。このため降伏応力の高いバネ用ステンレス鋼や工具鋼などの高強度材が必須となるが、周方向に延在しかつポールの凹凸に沿うような形状をプレス加工により精度良く製作するのは困難であり、磁石組立体が装着できない問題がある。

特許文献２：特許３１４４５６７号公報では、爪状磁極に鍔部を付けて、ポールコアを噛み合わせることで磁石固定部を形成している。爪状磁極に鍔部を付けるためには従来の鍛造加工のみでは困難であり、切削加工を行う必要があり高価となる。また開口部からの永久磁石の脱落を防止するための保持部材を付けるなどの対策が必要である。
この特許文献２：特許３１４４５６７号公報では、回転子両端に付けられている冷却ファンの下にプレートを取付ける例を挙げている。しかしこのプレートが永久磁石の脱落を防止すると同時に回転子周辺部の空気の流れを阻害してしまうために、回転子の冷却効果が悪くなり、永久磁石への熱による悪影響の懸念がある。

この発明は、磁石保持部材による永久磁石の爪状磁極への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子およびその製造方法を提供しようとするものである。

この発明に係る回転電機の回転子では、磁束を発生する回転子巻線と、この回転子巻線を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体を組み合わせて構成されたポールコアと、前記爪状磁極の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコアの磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石と、前記爪状磁極の延在方向に順次配設される複数の磁石保持部材とを備え、前記複数の磁石保持部材を共通の前記爪状磁極に装着し前記永久磁石を前記爪状磁極に保持するものである。

この発明に係る回転電機の回転子の製造方法では、磁束を発生する回転子巻線と、この回転子巻線を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体を組み合わせて構成されたポールコアと、前記爪状磁極の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコアの磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石と、前記爪状磁極の延在方向に順次配設される複数の磁石保持部材とを備え、前記複数の磁石保持部材を共通の前記爪状磁極に装着し前記永久磁石を前記爪状磁極に保持する回転電機の回転子を製造するにあたり、前記永久磁石は磁化されていない状態で前記磁石保持部材により前記爪状磁極に装着され、前記回転子の各部の機械加工が完了した後に前記永久磁石を磁化するものである。

この発明によれば、磁石保持部材による永久磁石の爪状磁極への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子およびその製造方法を提供することができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図４までについて説明する。図１は実施の形態１における回転電機の全体構成を示す側断面図である。図２は実施の形態１における回転子の全体構成を示す斜視図である。図３は実施の形態１における回転子の要部構成を示す斜視図である。図４は実施の形態１における爪状磁極の構成を拡大して示す底面図である。

動作を以下に説明する。
バッテリ（図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を通じて回転子巻線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の爪状磁極２３にはＳ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＮ極が着磁される。極性Ｎ，Ｓは逆でも良い。磁極が着磁された状態で、エンジンの回転力をベルトにより伝えることでプーリ４が回転し、シャフト６を介して回転子７が回転することで固定子巻線１６に起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流電流に整流されるとともに、レギュレータ２０により電流の大きさが調整されて、図外のバッテリに充電される。

交流を直流に整流する整流器１２の代わりに、逆に直流を交流に変換する直流交流変換器を使用することで固定子のそれぞれの相に交流電流を流して電動機として使用してもよい。直流交流相互変換器を使用すれば、発電機と電動機の双方の機能を持たせることもできる。

図３および図４は、この発明の実施の形態１に関わる回転子の構造を車両用回転電機の回転子に用いた場合を示し、図３は回転子の要部斜視図、図４は１つの爪状磁極２３，２４の拡大図である。図１ないし図２と共通のものは同一符号を用いている。図３および図４に示すように、永久磁石２５と永久磁石２５を爪状磁極２３，２４に保持する磁石保持部材２６，２７が１つの爪状磁極２３，２４に対して各２個ずつ装着されている。
この実施の形態では磁石保持部材２６，２７は爪状磁極２３，２４の突出延在方向すなわち回転子７の軸方向に２つに分割されて装着されている。図に示す上下の磁石保持部材２６，２７で掛かる遠心力の大小の差で両者の材料を変えることで、磁石保持部材２６，２７の製作費用を削減することができる。さらに図示のように上下に分割することで永久磁石２５の軸方向を規制する係止部を永久磁石２５に当接させることができ、確実に永久磁石２５を固定することができる。

この発明による実施の形態１によれば、磁束を発生する回転子巻線１３と、この回転子巻線１３を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２を組み合わせて構成されたポールコア１４と、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極２３，２４の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコア１４の磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石２５と、前記爪状磁極２３，２４の延在方向に順次配設される複数の磁石保持部材２６，２７とを備え、前記複数の磁石保持部材２６，２７を共通の前記爪状磁極２３，２４に装着し前記永久磁石２５を前記爪状磁極２３，２４に保持するので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、磁束を発生する回転子巻線１３と、この回転子巻線１３を覆って設けられ、交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２から構成されたポールコア１４を有する回転電機の回転子において、爪状磁極２３，２４の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極２３，２４の側面間の漏洩磁束を低減するとともに主磁気回路の飽和を緩和させて起磁力を向上する永久磁石２５と、永久磁石２５を覆って保護する磁石保持部材２６，２７が１つの爪状磁極２３，２４に対して２つ以上装着されている。このようにして、ポールコア１４の爪状磁極２３，２４の寸法がばらついても磁石保持部材２６，２７が個別に装着されるので、保持部材２６，２７の寸法が合わずに装着できないということがない。また、ポールコア１４の爪状磁極２３，２４の寸法精度が低くても良いので、切削加工や組立後の後加工を行う必要がなく、ポールコア１４の加工を鍛造加工のみで完了することができ、安価かつ短時間で製造できる。また、永久磁石２５を爪状磁極２３，２４の側面に離間なく装着することができ、遠心力や振動により永久磁石２５が揺動して磨耗したり破損に至ったりすることがない。また、磁石保持部材２６，２７を降伏応力の高いバネ用ステンレス鋼や工具鋼などの高強度材としても、若干の寸法のずれが許容できるためにプレス加工により製作可能となり、安価で装着容易な磁石組立体を構成できる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図５および図６について説明する。図５は実施の形態２における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の斜視図である。図６は実施の形態２における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の爪状磁極２３，２４の内面斜視図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図５および図６に、この発明の実施の形態２に関わる回転子の構造を車両用回転電機の回転子に用いた場合を示し、図５は回転子の要部斜視図、図６は１つの爪状磁極２３，２４の拡大図である。
この実施の形態２では、爪状磁極２３，２４の各側面に配置された１個の永久磁石２５に対して磁石保持部材２６，２７が１つずつ覆うように装着されている。この実施の形態２のように磁石保持部材２６，２７を配置することにより、永久磁石２５と爪状磁極２３，２４の寸法ばらつきによる隙間があっても、磁石保持部材２６，２７が側面を覆うように個別に装着されるので、磁石保持部材２６，２７の固定位置を周方向に移動させて調整し吸収することができ、永久磁石２５と爪状磁極２３，２４の隙間がないように、また、永久磁石保持部材２６，２７と永久磁石の隙間がないように確実に永久磁石２５を保持することができる。

この発明による実施の形態２によれば、磁束を発生する回転子巻線１３と、この回転子巻線１３を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２を組み合わせて構成されたポールコア１４と、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極２３，２４の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコア１４の磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石２５と、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配置される前記永久磁石２５のそれぞれを個別に保持する磁石保持部材２６，２７とを備え、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配置される前記永久磁石２５を個別に保持する各磁石保持部材２６，２７を共通の前記爪状磁極２３，２４に装着し前記永久磁石２５を前記爪状磁極２３，２４に保持するので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、永久磁石２５の１つに対して磁石保持部材２６，２７が１つずつ装着されており、永久磁石２５に被せるように磁石保持部材２６，２７を装着できるので、永久磁石２５に傷をつけることなく装着が可能となる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を説明する。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１および実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。

この実施の形態３では永久磁石２５と磁石保持部材２６，２７が接着剤等での樹脂で接着されている。樹脂等で接着することで、簡易かつ安価に永久磁石２５と磁石保持部材２６，２７を固定することができる。また、固定されることにより永久磁石２５に掛かる遠心力や爪状磁極２３，２４の振動による永久磁石２５の揺動を防ぐことができ、永久磁石２５の破損などを防止することができる。また、永久磁石２５と磁石保持部材２６，２７をカシメや溶接によって接合されてもよい。この場合より強固に永久磁石２５と磁石保持部材２６，２７を固定することができる。

この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１または実施の形態２における構成において、前記磁石保持部材２６，２７と前記永久磁石２５は、接合や接着などにより互いに機械的に結合され固定されるので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、磁石保持部材２６，２７と永久磁石２５が、接合あるいは接着などにより機械的に固定されており、永久磁石２５にかかる遠心力や爪状磁極２３，２４の振動による永久磁石２５の揺動を防ぐことができるので永久磁石２５の破損や磨耗を防ぐことができる。

実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図７について説明する。図７は実施の形態４における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の爪状磁極の内面斜視図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図７に示すように、この実施の形態４では、磁石保持部材２６，２７が爪状磁極２３，２４に溶接部ＷＰにおける溶接によって接合されている。

図７（ａ）では、磁石保持部材２６，２７のそれぞれが爪状磁極２３，２４に溶接部ＷＰにおける溶接によって複数個所で接合されている。

図７（ｂ）では、磁石保持部材２６，２７が爪状磁極２３，２４に磁石保持部材２６，２７にまたがる溶接部ＷＰにおける溶接によって接合されている。

図７（ｃ）では、磁石保持部材２６，２７が爪状磁極２３，２４に溶接部ＷＰにおける溶接によって複数個所で接合され、かつ、磁石保持部材２６，２７が互いに溶接部ＷＰにおける溶接によって複数個所で接合されている。

図７（ｄ）では、磁石保持部材２６，２７が爪状磁極２３，２４に磁石保持部材２６，２７にまたがり爪状磁極２３，２４の突出延在方向に延びる連続した溶接部ＷＰにおける溶接によって連続的に接合されている。

溶接により磁石保持部材２６，２７を強固に固定することで回転子が高回転する場合でも磁石保持部材２６，２７の脱落を防止でき、回転子の強度が向上する。溶接箇所は磁石保持部材２６，２７の境界部や、略回転子軸方向上端、中央、下端でもよく、また上記溶接箇所を複数組み合わせても良い。
そして、接合はカシメや嵌め合いや樹脂による接着でもよく、接合箇所はそれぞれの磁石保持部材２６，２７に対して複数でもよい。

この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３までのいずれかの構成において、前記磁石保持部材２６，２７は、前記爪状磁極２３，２４へ溶接等の接合や接着などにより機械的に結合され固定されるので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、磁石保持部材２６，２７が溶接等の接合や接着などにより爪状磁極２３，２４に接合されており、永久磁石２５にかかる遠心力や振動に対抗して磁石保持部材２６，２７が爪状磁極２３，２４との接合部を基軸として永久磁石２５を抑えるので永久磁石２５の破損や磨耗を防ぐことができる。

また、この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３までのいずれかまたは前項の構成において、前記磁石保持部材２６，２７は、前記爪状磁極２３，２４に複数個所で接合されているので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、磁石保持部材２６，２７が爪状磁極２３，２４に複数箇所で接合されており、永久磁石２５にかかる円心力や振動による永久磁石２５の揺動をさらに低減することができるので永久磁石２５の破損や磨耗を防ぐことができる。

実施の形態５．
この発明による実施の形態５を説明する。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態４までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。

この実施の形態５では、回転子７を構成する全ての爪状磁極２３，２４にそれぞれ爪状磁極１つに対し複数の永久磁石２５が装着され、各永久磁石２５はそれぞれ磁石保持部材２７，２８で保持されている。このような構成にすることで、永久磁石２５が配置され永久磁石２５の各種効果が最大限に発揮される。また回転子７に均一に永久磁石２５が配置されることで回転子のアンバランスの発生を防ぐことができる。

この発明による実施の形態５によれば、実施の形態１から実施の形態４までのいずれかの構成において、前記永久磁石２５は、前記爪状磁極２３，２４の全てに装着され、複数の永久磁石２５が共通の爪状磁極２３，２４に装着されているので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、全ての爪状磁極２３，２４に対して各々爪状磁極１つに対して永久磁石２５が２つ以上装着されており、永久磁石２５を爪状磁極２３，２４間に１つ配置する場合よりも、永久磁石２５の形状をより効果的な形状にすることができ、また同じ量の永久磁石２５を１つつける場合に比べて質量が分散されるために各永久磁石２５に働く遠心力を低減することができ、永久磁石保持部材２６，２７にかかる応力を低減することができるので、永久磁石保持部材２６，２７や永久磁石２５の疲労破壊を防ぐことができる。また、均一に永久磁石２５を配置することで、回転子のアンバランスの発生を防ぐことができる。

実施の形態６．
この発明による実施の形態６を説明する。
この実施の形態６において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態５までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。

この実施の形態６は、磁石保持部材２６，２７は金属材料を曲げ加工することで製作されている。特に降伏応力の高いバネ用ステンレス鋼であるＳＵＳ３０１−ＣＳＰやＳＵＳ３０４−ＣＳＰなどの高強度材で曲げ加工により製作することで、安価で装着容易な磁石組立体を構成することができる。

この発明による実施の形態６によれば、実施の形態１から実施の形態４までのいずれかの構成において、前記磁石保持部材２６，２７は、金属板材を曲げて加工されているので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、磁石保持部材２６，２７が金属板材を曲げて加工されているので、製造が容易なため安価になり、圧延材料を使用できるために強度も高くできる。

また、この発明による実施の形態６によれば、実施の形態１から実施の形態４までのいずれかまたは前項の構成において、前記磁石保持部材２６，２７は、ステンレス鋼であることを特徴とするので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、前記磁石保持部材２６，２７がステンレス鋼であり、強度が高い上に湿気や水に対しても錆びずに、また、磁石保持部材２６，２７の透磁率も小さいので永久磁石２５を磁気短絡して磁束密度を弱めることもないので特性を向上できる。

実施の形態７．
この発明による実施の形態７を図８について説明する。図８は実施の形態７における磁石保持部材の構造を示す磁石保持部材の主要部斜視図である。
この実施の形態７において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態６までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図８はこの発明による実施の形態７の磁石保持部材２６，２７の斜視図である。この実施の形態７では、回転子７（図１参照）において磁石保持部材２６，２７（図５および図６参照）の隣り合う永久磁石２５に挟まれた部分に強磁性体材料でできた磁性プレート２９を取り付ける。磁性プレート２９を磁石保持部材２６，２７に嵌め合いで取り付けた場合には、簡易に取り付けられるため費用を安くすることができる。また磁性プレート２９を溶接にて磁石保持部材２６，２７に取り付けてもよい。この場合には、より強固に磁石保持部材２６，２７と磁性プレート２９が接合され、強度が増す。
この実施の形態の効果は永久磁石２５間の磁石保持部材２６，２７を強磁性体にすることにより、永久磁石２５間の磁気抵抗が下がり、永久磁石２５の効果が高められる。

この発明による実施の形態７によれば、実施の形態１から実施の形態６までのいずれかの構成において、前記磁石保持部材２６，２７は、少なくとも隣り合う永久磁石２５の間に挟まれた部分が強磁性体であるので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子を提供することができる。
すなわち、隣り合う永久磁石２５の間に挟まれた部分が強磁性体であり、隣り合う磁極２３，２４に装着された磁石同士の間を磁石保持部材２６，２７に設けられたプレート２９からなる強磁性体が埋めるために磁気抵抗が下がり、永久磁石２５の効果が高められる。

実施の形態８．
この発明による実施の形態８を説明する。
この実施の形態８において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態７までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。

この実施の形態８では、永久磁石２５（図３参照）は未着磁の状態で磁石保持部材２６，２７により爪状磁極２３，２４に装着され、回転子の機械加工が完了した後に着磁される。永久磁石２５が未着磁状態で機械加工が行われるので永久磁石２５に加工時の切粉は付着しない。これにより切粉の付着による回転子のロックやコイルの断線を防ぐことができる。

この発明による実施の形態８によれば、実施の形態１から実施の形態６までのいずれかの構成を持つ回転電機の回転子を製造する製造方法であって、磁束を発生する回転子巻線１３と、この回転子巻線１３を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極２３，２４をそれぞれ有する第１のポールコア体２１および第２のポールコア体２２を組み合わせて構成されたポールコア１４と、前記爪状磁極２３，２４の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極２３，２４の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコア１４の磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石２５と、前記爪状磁極２３，２４の延在方向に順次配設される複数の磁石保持部材２６，２７とを備え、前記複数の磁石保持部材２６，２７を共通の前記爪状磁極２３，２４に装着し前記永久磁石２５を前記爪状磁極２３，２４に保持する回転電機の回転子を製造するにあたり、前記永久磁石２５は磁化されていない状態で前記磁石保持部材２６，２７により前記爪状磁極２３，２４に装着され、前記回転子の各部の機械加工が完了した後に前記永久磁石２５を磁化しているので、磁石保持部材２６，２７による永久磁石２５の爪状磁極２３，２４への装着を厳格な寸法精度の必要なく確実に行える回転電機の回転子の製造方法を提供することができる。
すなわち、前記永久磁石２５が着磁していない状態で組立てられ、各部の切削加工が完了した後に着磁されており、着磁していない永久磁石２５を装着するので、永久磁石２５の装着時や磁石保持部材２６，２７の装着時に鉄粉等の不要物が永久磁石２５や磁極２３，２４に付着することがない。また、回転子７の外周加工の際にも切り粉が永久磁石２５に付着しない。鉄粉などが付着すると、回転電機として組立てたときに固定子と回転子の隙間に噛みこんでロックしたり、コイルに傷をつけて断線や短絡させる等の問題が起こる。

この発明による実施の形態１における回転電機の全体構成を示す側断面図である。この発明による実施の形態１における回転電機の回転子の全体構成を示す斜視図である。この発明による実施の形態１における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の斜視図である。この発明による実施の形態１における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の爪状磁極の内面斜視図である。この発明による実施の形態２における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の斜視図である。この発明による実施の形態２における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の爪状磁極の内面斜視図である。この発明による実施の形態４における回転子のポールコアと磁石保持部材の構造を示す回転子の爪状磁極の内面斜視図である。この発明による実施の形態７における磁石保持部材の構造を示す磁石保持部材の主要部斜視図である。

符号の説明

１フロントブラケット、２リアブラケット、３ケース、４プーリ、５ファン、６シャフト、７回転子、８固定子、９スリップリング、１０ブラシ、１１ブラシホルダ、１２整流器、１３回転子巻線、１４ポールコア、１５固定子コア、１６固定子巻線、１９ヒートシンク、２０レギュレータ、２１，２２ポールコア体、２３，２４爪状磁極、２６，２７磁石保持部材、２９磁性プレート。

Claims

磁束を発生する回転子巻線と、この回転子巻線を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体を組み合わせて構成されたポールコアと、前記爪状磁極の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコアの磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石と、前記爪状磁極の延在方向に順次配設される複数の磁石保持部材とを備え、前記複数の磁石保持部材を共通の前記爪状磁極に装着し前記永久磁石を前記爪状磁極に保持することを特徴とする回転電機の回転子。
磁束を発生する回転子巻線と、この回転子巻線を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体を組み合わせて構成されたポールコアと、前記爪状磁極の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコアの磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石と、前記爪状磁極の両側面側に配置される前記永久磁石のそれぞれを個別に保持する磁石保持部材とを備え、前記爪状磁極の両側面側に配置される前記永久磁石を個別に保持する各磁石保持部材を共通の前記爪状磁極に装着し前記永久磁石を前記爪状磁極に保持することを特徴とする回転電機の回転子。
前記磁石保持部材と前記永久磁石は、互いに機械的に結合され固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機の回転子。
前記磁石保持部材は、前記爪状磁極へ機械的に結合され固定されことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の回転電機の回転子。
前記永久磁石は、前記爪状磁極の全てに装着され、複数の永久磁石が共通の爪状磁極に装着されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の回転電機の回転子。
前記磁石保持部材は、金属板材を曲げて加工されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の回転電機の回転子。
前記磁石保持部材は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の回転電機の回転子。
前記磁石保持部材は、少なくとも隣り合う永久磁石の間に挟まれた部分が強磁性体であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の回転電機の回転子。
前記磁石保持部材は、前記爪状磁極に複数個所で接合されていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の回転電機の回転子。
磁束を発生する回転子巻線と、この回転子巻線を覆って設けられ交互に噛み合うように突出される爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体および第２のポールコア体を組み合わせて構成されたポールコアと、前記爪状磁極の両側面側に配置され隣り合う爪状磁極の側面間の漏洩磁束を低減するとともにポールコアの磁気飽和を緩和させて磁束を増加させる永久磁石と、前記爪状磁極の延在方向に順次配設される複数の磁石保持部材とを備え、前記複数の磁石保持部材を共通の前記爪状磁極に装着し前記永久磁石を前記爪状磁極に保持する回転電機の回転子を製造するにあたり、前記永久磁石は磁化されていない状態で前記磁石保持部材により前記爪状磁極に装着され、前記回転子の各部の機械加工が完了した後に前記永久磁石を磁化することを特徴とする回転電機の回転子の製造方法。