JP4109639B2 - 回転電機の回転子 - Google Patents

Description

この発明は、交流発電機および電動機などの回転電機の回転子に関し、特に回転子鉄心の磁気的な振動による電磁音を低減する回転子構造に関するものである。

従来の車両用交流発電機の回転子においては、回転子鉄心は、界磁巻線が絶縁部材を介して巻装されている円筒部と、円筒部の軸方向両端部からそれぞれ径方向外側に延設された継鉄部と、界磁巻線を覆うように各継鉄部の外周部から軸方向に延びて交互に噛み合うように折り曲げられた複数の爪状磁極とを備えている。そして、磁束が隣り合う爪状磁極間から漏れないように所定の隙間が隣り合う爪状磁極間に設けられている。さらに、リング状の制振部材が爪状磁極の内周面と界磁巻線の外周面とに密着するように配設されている。（例えば、特許文献１参照。）
このようなランデル型回転子を有する車両用交流発電機は、電流を界磁巻線に流すことにより磁束が発生し、回転子の回転に伴って生じる磁束の変化によって、交流電流が電機子巻線に流れ、発電機能を有するようになる。

特開平４−３２５８５３号公報

ランデル型回転子においては、電流を界磁巻線に流すことにより発生された磁束の変化に起因して爪状磁極の磁気力共振が発生する。従来の車両用交流発電機の回転子においては、爪状磁極の内周面と界磁巻線の外周面とに密着するように制振部材を配設し、爪状磁極の磁気力共振を低減させている。
しかしながら、従来の車両用交流発電機の回転子においては、制振部材が爪状磁極の内周面の軸方向中央部に接するように、あるいは爪状磁極の内周面の根元側に接するように配設されているので、変位しやすい爪状磁極の先端側を押さえることができず、爪状磁極の振動抑制効果が乏しく、十分な電磁音の低減効果が得られなかった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、連結部材により隣り合う爪状磁極の相対する先端側と根元側とを連結するようにし、かつ、界磁巻線を電気的に絶縁状態として連結構造体の内周面に当接させて、爪状磁極の振動を効果的に抑制して、電磁音を低減できる回転電機の回転子を得ることを目的とする。

この発明による回転電機の回転子は、円筒状のボス部、該ボス部の軸方向両端縁部からそれぞれ径方向外側に延設された継鉄部および該継鉄部の外周部から交互に噛み合うように軸方向に延設された複数の爪状磁極を有するランデル型回転子鉄心と、上記ボス部に巻装された界磁巻線と、少なくとも一対の隣り合う上記爪状磁極の一方の先端側と他方の根元側とを連結する非磁性材料からなる連結構造体とを備え、上記界磁巻線は、上記爪状磁極の根元内径より大径となるように上記ボス部に巻回され、上記連結構造体の内周面に絶縁部材を介して当接しているものである。

この発明によれば、爪状磁極の振動しやすい先端側が隣接する爪状磁極の振動しにくい根元側に連結されているので、爪状磁極の先端側の振動が抑制され、電磁音が低減される。さらに、界磁巻線が連結構造体の内周面に当接しているので、爪状磁極全体の剛性が高くなり、爪状磁極の振動が抑制され、電磁音が低減される。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転子を実装した回転電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子の要部を示す斜視図である。

図１において、回転電機は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット１とリヤブラケット２とからなるケース３と、このケース３に回転自在に支持されたシャフト４と、ケース３のフロント側に延出するシャフト４の一端に固着されたプーリ５と、このシャフト４に固着されてケース３内に回転自在に配設された回転子７と、この回転子７を囲繞するようにケース３の内壁面に保持された電機子８と、シャフト５の他端部に固定された一対のスリップリング９と、スリップリング９の外周に配設されたブラシホルダ１０と、各スリップリング９に摺接するようにブラシホルダ１０内に配設されたブラシ１１と、電機子８に電気的に接続され、電機子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１０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、電機子８で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器２０とを備えている。

電機子８は、フロントブラケット１とリヤブラケット２とに挟持されて回転子７を囲繞するように配置された電機子鉄心１５と、この電機子鉄心１５に巻装された電機子巻線１６とを備えている。

回転子７は、図２および図３に示されるように、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、この界磁巻線１３を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるランデル型回転子鉄心１４とを備えている。この回転子鉄心１４は鉄製の第１および第２鉄心２１Ａ、２１Ｂから構成されている。第１鉄心２１Ａは、円筒状の第１ボス部２２Ａ、第１ボス部２２Ａの軸方向一端縁部から径方向外方に延設された第１継鉄部２３Ａ、第１継鉄部２３Ａの外周部から軸方向他端側にそれぞれ延設された第１爪状磁極２４Ａを備えている。同様に、第２鉄心２１Ｂは、円筒状の第２ボス部２２Ｂ、第２ボス部２２Ｂの軸方向他端縁部から径方向外方に延設された第２継鉄部２３Ｂ、第２継鉄部２３Ｂの外周部から軸方向一端側にそれぞれ延設された第２爪状磁極２４Ｂを備えている。そして、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂは、それぞれ、周方向に所定ピッチで例えば８つ配列されている。さらに、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂのそれぞれは、その径方向の最外周面が、先端側の周方向短辺、基端部側の周方向長辺および２つの斜辺からなる台形形状をなし、かつ、その各周方向側面２４ａが、先端側の径方向短辺、該最外周面を構成する斜辺および先端側の径方向短辺の下端と第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周根元部とを結ぶ斜辺からなる先細り形状に形成されている。そして、第１および第２鉄心２１Ａ、２１Ｂは、第１ボス部２２Ａの他端面と第２ボス部２２Ｂの一端面とを突き合わせ、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを互いに噛み合わせて配置され、シャフト４を第１および第２ボス部２２Ａ、２２Ｂの軸心位置に圧入して一体化されている。

また、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂは、最外周面と同様に台形形状をなし、根元から先端側に向かって径方向外側に延びる傾斜面に形成されている。さらに、係止部２４ｃが第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの各周方向側面２４ａの最外周面との交差部から周方向に突設されている。
連結構造体２６は、非磁性材料によりコ字状に作製され、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの一方の先端側と他方の根元側との間を連結するように配設されている。そして、各連結構造体２６は、コ字状の底辺２６ａを径方向外側に向けて係止部２４ｃに係合させ、コ字状の両側辺２６ｂを相対する周方向側面２４ａに密接させてワニスなどの接着剤により第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接合されている。
また、界磁巻線１３が第１および第２ボス部２２Ａ、２２Ｂに装着されたボビン２５に巻回され、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに覆われている。この時、界磁巻線１３は、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの根元内径Ｒより大径となるように巻回され、さらに例えばエポキシ等の樹脂を含浸させた樹脂含浸テープからなる絶縁部材２７が界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されている。そして、絶縁部材２７が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに当接している。
さらに、ファン６が第１鉄心２１Ａの軸方向軸方向一端面および第２鉄心２１Ｂの軸方向他端面にそれぞれ固着されている。

このように構成された回転電機を車両用交流電動機として使用した際の動作について説明する。
エンジン（図示せず）の始動時には、交流電流が三相駆動回路（図示せず）より三相の電機子巻線１６に順次供給され、界磁電流がブラシ１１およびスリップリング９を介して界磁巻線１３に供給される。そして、電機子巻線１６および界磁巻線１３が電磁石となり、回転子７がシャフト４とともに電機子８内で回転する。このシャフト４の回転力がプーリ５を介してエンジンの出力軸に伝達され、エンジンが始動される。

ついで、この回転電機を車両用交流発電機として使用した際の動作について説明する。
エンジンが始動されると、エンジンの回転力がプーリ５を介してシャフト４に伝達され、シャフト４が回転される。そして、界磁電流がブラシ１１およびスリップリング９を介して界磁巻線１３に供給されると、界磁巻線１３が励磁されて電磁石となる。この状態で、回転子７が電機子８内を回転することにより、電機子鉄心１５に巻装された電機子巻線１６に順次交流電流が誘起され、発電電圧が急速に立ち上がる。この三相の交流電流が整流器１２に入力され、直流電流に整流される。そして、整流器１２で整流された直流電圧がバッテリ（図示せず）を充電したり、電気負荷（図示せず）に供給される。

また、ファン６が回転子７とともに回転し、冷却風がフロント側およびリヤ側からケース３内に流入する。そして、フロントブラケット１から流入した冷却風は、ファン６により遠心方向に曲げられ、電機子巻線１６のコイルエンドを冷却した後、フロントブラケット１から排出される。一方、リヤブラケット２から流入した冷却風は、整流器１２および電圧調整器２０を冷却し、ついでファン６により遠心方向に曲げられ、電機子巻線１６のコイルエンドを冷却した後、リヤブラケット２から排出される。これにより、発熱部品である整流器１２、電圧調整器２０および電機子８の温度上昇が抑えられる。

ランデル型回転子鉄心１４においては、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの先端側が振動しやすい片持ち梁構造となっている。しかし、この実施の形態１によれば、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの先端側と根元側とが連結構造体２６により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの先端側の振動が抑制され、電磁音が低減される。
さらに、界磁巻線１３が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの根元内径Ｒより大径となるように巻回され、さらに絶縁部材２７が界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されて第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに当接している。つまり、界磁巻線１３が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに電気絶縁状態を確保して当接している。そこで、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂからなる爪状磁極全体の剛性が高くなる。また、連結構造体２６が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結しているので、連結構造体２６の固有減衰、および、連結構造体２６と第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂとの間の摩擦減衰により、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が減衰される。これらにより、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、電磁音が低減される。
さらに、連結構造体２６が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの周方向側面２４ａの最外周面との交差部に設けられた係止部２４ｃに係合するように取り付けられているので、回転子７の回転によって連結構造体２６に生じる遠心力が係止部２４ｃに受けられ、連結構造体２６の飛散が防止される。

なお、上記実施の形態１では、樹脂含浸テープを第１および第２ボス部２２Ａ、２２Ｂに巻装された界磁巻線１３の外周面に巻回して絶縁部材２７を構成するものとしているが、断面コ字状のボビン２５の一側フランジを延長させ、当該延長部を折り返して界磁巻線１３の外周面を覆うようにして絶縁部材を構成してもよいし、電気絶縁性の接着剤を第１および第２ボス部２２Ａ、２２Ｂに巻装された界磁巻線１３の外周面に塗布硬化させて絶縁部材を構成してもよい。
また、上記実施の形態１では、連結構造体２６を第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接着剤を用いて接合するものとしているが、連結構造体をＳＵＳ３０４などの金属で作製すれば、溶接により連結構造体を第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接合することもできる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図５はこの発明の実施の形態２に係る回転子に適用される連結構造体を示す斜視図である。
図４および図５において、連結構造体３０は、ＳＵＳ３０４などの非磁性金属で断面コ字状に作製され、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間を先端側から根元側に至る領域にわたって連結するように配設されている。そして、各連結構造体３０は、コ字状の底辺３０ａを径方向外側に向けて、両端面３０ｃを相対する周方向側面２４ａに密接させてワニスなどの接着剤や溶接により第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接合されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された回転子７Ａにおいても、連結構造体３０が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結し、界磁巻線１３が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの根元内径より大径となるように巻回され、さらに絶縁部材２７が界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されて第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに当接している。そこで、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂからなる爪状磁極全体の剛性が高くなり、また連結構造体３０が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動を減衰するように作用する。これにより、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、電磁音が低減される。

また、回転子７Ａにおいては、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３０により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの爪先端側だけでなく、爪全体の振動が抑制され、さらに電磁音が低減される。さらに、回転子鉄心１４の外周精度を高めるために、回転子７Ａを組み立てた後に回転子鉄心１４の外周を加工する事態が生じても、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間を先端側から根元側に至る領域にわたって塞口している連結構造体３０が加工によって発生する切り粉の回転子磁極内への侵入を抑える。そこで、切り粉の侵入に起因する界磁巻線１３と回転子鉄心１４との間の絶縁不良の発生が抑えられ、不良率を低減することができる。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図７はこの発明の実施の形態３に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す斜視図、図８はこの発明の実施の形態３に係る回転子に適用される連結構造体アッセンブリの構造を説明する斜視図である。
図６乃至図８において、連結構造体３１は、例えばナイロン６６等の樹脂により略直方体に作製され、回転子７Ｂの第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂ間の隙間に一致するように、回転子７Ｂの軸方向に対する傾きを交互に変えて周方向に配列され、例えばステンレスなどで作製されたリング体３２に各連結構造体３１の内周面中央部をワニスなどの接着剤により接合されて連結構造体アッセンブリ３３を構成している。そして、各連結構造体３１が、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間を先端側から根元側に至る領域にわたって連結するように配設され、周方向側面２４ａにワニスなどの接着剤により接合されている。さらに、界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装された絶縁部材２７の軸方向両端側が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに当接し、該絶縁部材２７の軸方向中央部がリング体３２に当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された回転子７Ｂにおいても、連結構造体３１が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結し、界磁巻線１３が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの根元内径より大径となるように巻回され、さらに絶縁部材２７が界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されて第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂおよびリング体３２に当接している。そこで、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂからなる爪状磁極全体の剛性が高くなり、また連結構造体３１が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動を減衰するように作用する。これにより、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、電磁音が低減される。

また、回転子７Ｂにおいては、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３１により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの爪先端側だけでなく、爪全体の振動が抑制され、さらに電磁音が低減される。また、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３１により塞口されているので、回転子７Ｂを組み立てた後に回転子鉄心１４の外周を加工する事態が生じても、連結構造体３１が加工によって発生する切り粉の回転子磁極内への侵入を抑え、切り粉の侵入に起因する界磁巻線１３と回転子鉄心１４との間の絶縁不良の発生が抑えられ、不良率を低減することができる。

さらに、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂ間のそれぞれの隙間に配設される連結構造体３１をリング体３２に接合一体化して連結構造体アッセンブリ３３を構成しているので、回転子７Ｂの回転によって生じる遠心力に起因する連結構造体３１の飛散を防止することができる。また、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結する連結構造体３１自体がリング体３２により連結されていることにより、連結構造体３１自身の動きが規制され、連結構造体３１の振動も抑制され、さらに電磁音が低減される。さらに、第１および第２鉄心２１Ａ、２１Ｂおよび界磁巻線１３を組み立てる際に、連結構造体アッセンブリ３３を同時に組み込むことができるので、第１および第２鉄心２１Ａ、２１Ｂおよび界磁巻線１３を組み立てた後に第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの各隙間に連結構造体３１を１つずつ組み付けるという煩雑な作業が不要となり、回転子の製造作業性が向上される。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図、図１０はこの発明の実施の形態４に係る回転子の要部を示す斜視図である。
図９および図１０において、連結構造体３４は、例えばステンレスなどの金属板を折り曲げて、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの周方向側面２４ａと同等の側面形状を有する略Ｕ字状に折り曲げて作製されている。そして、連結構造体３４が第１爪状磁極２４Ａの各周方向側面２４ａに宛われ、溶接により接合され、第１鉄心アッセンブリ３５Ａを作製している。また、連結構造体３４が第２爪状磁極２４Ｂの各周方向側面２４ａに宛われ、溶接により接合され、第２鉄心アッセンブリ３５Ｂを作製している。そして、隣接する第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの相対する周方向側面２４ａに接合された連結構造体３４の側面同士が当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された回転子７Ｃにおいても、連結構造体３４が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結し、界磁巻線１３が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの根元内径より大径となるように巻回され、さらに絶縁部材２７が界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されて第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに当接している。そこで、上記実施の形態１と同様に、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、電磁音が低減される。

また、回転子７Ｃにおいては、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３４により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの爪先端側だけでなく、爪全体の振動が抑制され、さらに電磁音が低減される。また、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３４により塞口されているので、回転子７Ｃを組み立てた後に回転子鉄心１４の外周を加工する事態が生じても、連結構造体３４が加工によって発生する切り粉の回転子磁極内への侵入を抑え、切り粉の侵入に起因する界磁巻線１３と回転子鉄心１４との間の絶縁不良の発生が抑えられ、不良率を低減することができる。

さらに、連結構造体３４を第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに溶接して第１および第２鉄心アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂを作製しているので、回転子７Ｃの回転によって生じる遠心力に起因する連結構造体３４の飛散を防止することができる。また、第１および第２鉄心アッセンブリ３５Ａ、３５Ｂおよび界磁巻線１３を組み立てることにより、連結構造体３４が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結するように配設された回転子７Ｃが得られる。そこで、第１および第２鉄心２１Ａ、２１Ｂを組み上げた後、連結構造体３４を１つずつ組み付けるという煩雑な作業が不要となり、回転子の製造作業性が向上される。

なお、上記実施の形態４では、隣り合う連結構造体３４の側辺同士を当接させるものとして説明しているが、隣り合う連結構造体３４の側辺同士を溶接やワニスなどの接着剤により接合するようにしてもよい。

実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図１２はこの発明の実施の形態５に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図、図１３はこの発明の実施の形態４に係る回転子の要部を示す斜視図である。
図１１乃至図１３において、連結構造体３６は、例えばステンレスなどの金属板を折り曲げて断面コ字状に作製されている。そして、連結構造体３６がコ字状の両側辺を第１爪状磁極２４Ａの周方向側面２４ａに相対するようにして第１爪状磁極２４Ａの各内周面２４ｂに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第１鉄心アッセンブリ３７Ａを作製している。また、連結構造体３６がコ字状の両側辺を第２爪状磁極２４Ｂの周方向側面２４ａに相対するようにして第２爪状磁極２４Ｂの各内周面２４ｂに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第２鉄心アッセンブリ３７Ｂを作製している。そして、隣接する第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接合された連結構造体３６の側面同士が当接している。さらに、界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されている絶縁部材２７が連結構造体３６に当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態４と同様に構成されている。

このように構成された回転子７Ｄにおいても、連結構造体３６が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結し、界磁巻線１３が第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの根元内径より大径となるように巻回され、さらに絶縁部材２７が界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されて第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの内周面２４ｂに接合された連結構造体３６に当接している。そこで、上記実施の形態４と同様に、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、電磁音が低減される。

また、回転子７Ｄにおいても、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３６により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの爪先端側だけでなく、爪全体の振動が抑制され、さらに電磁音が低減される。また、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの間が先端側から根元側に至る領域にわたって連結構造体３６により塞口されているので、回転子７Ｄを組み立てた後に回転子鉄心１４の外周を加工する事態が生じても、連結構造体３６が加工によって発生する切り粉の回転子磁極内への侵入を抑え、切り粉の侵入に起因する界磁巻線１３と回転子鉄心１４との間の絶縁不良の発生が抑えられ、不良率を低減することができる。

さらに、連結構造体３６を第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接合して第１および第２鉄心アッセンブリ３７Ａ、３７Ｂを作製しているので、回転子７Ｄの回転によって生じる遠心力に起因する連結構造体３６の飛散を防止することができる。また、第１および第２鉄心アッセンブリ３７Ａ、３７Ｂおよび界磁巻線１３を組み立てることにより、連結構造体３６が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂを連結するように配設された回転子７Ｄが得られる。そこで、第１および第２鉄心２１Ａ、２１Ｂを組み上げた後、連結構造体３６を１つずつ組み付けるという煩雑な作業が不要となり、回転子の製造作業性が向上される。

なお、上記実施の形態５では、隣り合う連結構造体３６の側辺同士を当接させるものとして説明しているが、隣り合う連結構造体３６の側辺同士を溶接やワニスなどの接着剤により接合するようにしてもよい。
また、上記実施の形態５では、連結構造体３６をステンレスなどの金属板で作製するものとしているが、連結構造体を樹脂で作製してもよい。この場合、樹脂製の連結構造体が界磁巻線１３と第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂとの間に介装され、両者の電気的絶縁が確保されるので、絶縁部材２７を省略することができる。

実施の形態６．
図１４はこの発明の実施の形態６に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図１５はこの発明の実施の形態６に係る回転子に適用される連結構造体を示す斜視図である。
図１４および図１５において、永久磁石３８が連結構造体３０内に接着固定されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。

このように構成された回転子７Ｅでは、上記実施の形態２の効果に加えて、永久磁石３８が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂ間に配設されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂ間の漏洩磁束が低減され、出力が向上される。
また、永久磁石３８を配置することにより、電磁音は悪化してしまう傾向にある。しかし、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂが連結構造体３０により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動による電磁音の悪化を抑制しつつ、出力向上できる。

実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図、図１７はこの発明の実施の形態７に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図、図１８はこの発明の実施の形態７に係る回転子を実装した回転電機を示す斜視図である。
図１６乃至図１８において、連結構造体３９は、例えばステンレスなどの金属板を折り曲げて、台形の底面部３９ａと底面部３９ａの両側に形成されたＪ状の翼部３９ｂとを備えた断面コ字状に作製されている。そして、永久磁石３８が翼部３９ｂ内に接着固定されている。この連結構造体３９は、両翼部３９ｂを第１爪状磁極２４Ａの周方向側面２４ａに相対するようにして、底面部３９ａを第１爪状磁極２４Ａの各内周面２４ｂに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第１鉄心アッセンブリ４０Ａを作製している。また、連結構造体３９は、両翼部３９ｂを第２爪状磁極２４Ｂの周方向側面２４ａに相対するようにして、底面部３９ａを第２爪状磁極２４Ｂの各内周面２４ｂに宛われ、接着剤や溶接により接合され、第２鉄心アッセンブリ４０Ｂを作製している。そして、隣接する第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂに接合された連結構造体３９の翼部３９ｂ同士が当接している。さらに、界磁巻線１３の外周を囲繞するように巻装されている絶縁部材２７が連結構造体３９の底面部３９ａに当接している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された回転子７Ｆでは、上記実施の形態１の効果に加えて、永久磁石３８が隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂ間に配設されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂ間の漏洩磁束が低減され、出力が向上される。
また、永久磁石３８を配置することにより、電磁音は悪化してしまう傾向にある。しかし、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂが連結構造体３９により連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動が抑制され、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの振動による電磁音の悪化を抑制しつつ、出力向上できる。

なお、上記各実施の形態では、連結構造体により隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの全対を連結するものとしているが、必ずしも隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの全対を連結する必要はなく、隣り合う第１および第２爪状磁極２４Ａ、２４Ｂの少なくとも１対を連結構造体により連結していればよい。
また、上記各実施の形態では、ファン６が回転子鉄心１４の軸方向両端面に固着されているランデル型回転子に適用するものとして説明しているが、ファン６が省略されたランデル型回転子に適用しても同様の効果が得られる。この場合、回転子が実装される回転電機は、水冷式冷却機構や外扇ファンを備えていればよい。

この発明の実施の形態１に係る回転子を実装した回転電機を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態２に係る回転子に適用される連結構造体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態３に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る回転子に適用される連結構造体アッセンブリの構造を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る回転子の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態５に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る回転子の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態６に係る回転子に適用される連結構造体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る回転子を実装した回転電機の要部を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態７に係る回転子における鉄心アッセンブリの構造を説明する要部斜視図である。 この発明の実施の形態７に係る回転子を実装した回転電機を示す斜視図である。

符号の説明

７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ 回転子、１３ 界磁巻線、１４ 回転子鉄心、２１Ａ 第１鉄心、２１Ｂ 第２鉄心、２２Ａ 第１ボス部、２２Ｂ 第２ボス部、２３Ａ 第１継鉄部、２３Ｂ 第２継鉄部、２４Ａ 第１爪状磁極、２４Ｂ 第２爪状磁極、２４ａ 周方向側面、２４ｂ 内周面、２６、３０、３１、３４、３６、３９ 連結構造体、２７ 絶縁部材、３２ リング体、３８ 永久磁石。

Claims (7)

1. 円筒状のボス部、該ボス部の軸方向両端縁部からそれぞれ径方向外側に延設された継鉄部および該継鉄部の外周部から交互に噛み合うように軸方向に延設された複数の爪状磁極を有するランデル型回転子鉄心と、
   上記ボス部に巻装された界磁巻線と、
   少なくとも一対の隣り合う上記爪状磁極の一方の先端側と他方の根元側とを連結する非磁性材料からなる連結構造体とを備え、
   上記界磁巻線は、上記爪状磁極の根元内径より大径となるように上記ボス部に巻回され、上記連結構造体の内周面に絶縁部材を介して当接していることを特徴とする回転電機の回転子。
2. 隣り合う上記爪状磁極の先端側から根元側に至る領域が上記連結構造体により連結されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
3. 複数対の隣り合う上記爪状磁極が上記連結構造体により連結され、かつ、上記連結構造体が周方向に連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機の回転子。
4. 上記連結構造体が隣り合う上記爪状磁極のそれぞれに装着され、隣り合う上記連結構造体が上記爪状磁極間で当接または接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機の回転子。
5. 上記連結構造体の一部が、上記絶縁部材と上記爪状磁極の内周面との間に介装されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機の回転子。
6. 上記連結構造体が絶縁材料で作製され、上記絶縁部材が上記連結構造体の一部で構成されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の回転子。
7. 隣り合う上記爪状磁極間の磁束の漏れを低減させる磁石が上記連結構造体に保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

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