JP4148460B2 - 自動車用の改良された回転電気機器 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的には回転電気機器に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、自動車に使用されるオルタネータタイプ、またはオルタネータ兼スタータタイプの回転電気機器に関する。
【０００３】
より詳細には、ロータが永久磁石だけでなく、１つ以上の励磁コイルを備える回転電気機器に関する。
【０００４】
かかる回転電気機器は、複合的な励磁を行う。すなわち、適当な電源により駆動される、ロータ内に設置されたコイルを励磁することによって、電気機器から送られる電力を増減することが可能となる（励磁コイルへ送られる電力の符号は、可能な場合には反転できる）。
【０００５】
従って、これら複合励磁電気機器によって、電気機器の有効性、およびその使用面のフレキシビリティを増すことができる。
【０００６】
（技術の状態）
かかる電気機器の一例は、欧州特許第741444号に開示されている。この文献の図５に、より詳細に示されているロータは、クロー（爪）タイプの構造となっており、磁化される部品と、電気機器の回転シャフトのまわりに設けられた環状励磁コイルとを備えている。
【０００７】
一部が磁化されるクローを重ね合わせるのではなく、同じ形状に従って予めカットアウトされた板金プレートを、電気機器の回転シャフトと平行にスタックさせることによって、回転電気機器のロータを構成することも知られている。この場合、板金プレートの前記共通する輪郭は、永久磁石を収容するようになっているハウジングを形成している。欧州特許第803962号は、かかるロータの一例を開示している。
【０００８】
この回転機器の構造は、爪タイプの構造と比較すると、回転電気機器の軸方向に沿って、均一な磁界線を生じさせるという利点を有するが、このような利点は、実際には、クロータイプのロータでは得られない。このような構造によって、電気機器の効率は高くなっている。
【０００９】
しかしながら、欧州特許第803962号のロータは、複合励磁を行わず、これによって、使用時の電気機器のフレキシビリティが制限されている。
【００１０】
（発明の要旨）
本発明の第１の目的は、上記２つのタイプの電気機器の利点を組み合わせた回転電気機器を提供することである。
【００１１】
ロータが１つ以上の励磁コイルを含む電気機器の場合には、前記励磁コイルに電圧を印加すると、励磁コイルがヒートアップし、これによって、電気機器の安全性および効率が損なわれることがある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、回転電気機器の安全かつ効率的な作動を保証し、励磁コイルのような部品の過熱を防止することである。
【００１３】
これらの目的を達成するため、本発明は、金属プレートのパックが設けられたロータを囲むステータと、前記ステータと前記ロータとの間に設けられたギャップと、前記ロータと一体化された永久磁石と、前記ロータと一体化された励磁コイルとを備え、前記ロータの金属プレートのパック内にカットアウトされた突出した極のまわりに励磁コイルが巻かれており、前記ロータのプレートのパック内に形成されたハウジングに永久磁石が収容されている、回転電気機器、例えば自動車用のオルタネータまたはオルタネータ兼スタータにおいて、前記磁石に当接するようになっている非磁性部分が設けられた係止部品により、前記ハウジングの端部の各々が軸方向に閉じられており、かつ前記係止部品が、前記励磁コイルの巻線部を収容するための凹部を有することを特徴とする、回転電気機器を提案するものである。
【００１４】
本発明に係わる機器の好ましい、非限定的な特徴は次のとおりである。
【００１５】
前記係止部品は、その外周部に軸方向延長部を有し、この延長部は、前記ロータのプレートのパックと反対方向に向くと共に、遠心力の作用に抗して、前記励磁コイルを係止するような形状となっている。
【００１６】
前記延長部の端部は、電気機器の回転軸線に向かって傾斜している。
【００１７】
前記延長部は、先の尖った形状、例えば台形となっている。
【００１８】
前記延長部は、前記プレートと同じ形状の強磁性キャップによって支持されており、前記キャップは、前記プレートのパックと非磁性フランジとの間に挟持されており、前記キャップと前記フランジとは、係止部品を構成している。
【００１９】
コイルを冷却するための手段が設けられている。
【００２０】
前記冷却手段は、ファンブレードを有する。
【００２１】
前記ブレードは、ラジアル空気流および軸流空気流を発生するような形状となっている。
【００２２】
これらブレードは、サイズが異なる。
【００２３】
前記係止部品は、励磁コイルの間にファンブレードを支持し、前記係止部品から突出するように、前記ブレードが延びている。
【００２４】
前記ブレードは、前記係止部品と一体的な部品である。
【００２５】
前記ブレードは、前記係止部品に取り付けられている。
【００２６】
前記係止部品の表面は、前記ブレードを保持するためのボスを有する。
【００２７】
前記フランジは、ブレードを固定するための孔を有する。
【００２８】
前記ワイヤーがあるコイルから別のコイルに移る際に、励磁コイルのワイヤーを収容するための溝が、フランジの表面に設けられている。
【００２９】
少なくとも１つの溝が交差している。
【００３０】
永久磁石のハウジングは、ロータの外周部に向かって開口している。
【００３１】
永久磁石のハウジングは、例えば米国特許第6147429号に記載されているように、ロータの外周部で閉じている。
【００３２】
図面を参照して、本発明の一実施例の次の詳細な説明を読めば、本発明の上記以外の特徴、目的および利点がより明らかとなると思う。
【００３３】
（発明の好ましい実施例の説明）
まず図１において、回転電気機器、例えばオルタネータまたはオルタネータ兼スタータのロータは、全体が符号１０で示されている。この電気機器は、自動車で使用されるようになっていることが好ましい。
【００３４】
オルタネータ兼スタータは、一方で発電機として作動し、すなわち、オルタネータ機能を奏し、他方で、例えば自動車の内燃エンジンを始動するための電動モータとして作動する、可逆的に作動できる回転電気機器である。かかるオルタネータ兼スタータは、例えば国際公開第ＷＯ01/69762号に記載されており、より詳細については、この文献を参照されたい。
【００３５】
ロータの軸方向の端部を示す図１の側面図では、ロータのカットアウト輪郭が明瞭に示されている。
【００３６】
図３および図４で明らかなように、このロータの構造は、磁気伝達金属プレート１１の組立体を含み、このプレート１１のすべての輪郭は同じである。また、プレート１１は、カットアウトされたプレートのパックを形成すると共に、ロータの本体を構成している。
【００３７】
全体として円形のこのプレート１１は、電気機器の回転シャフト１２に取り付けるための中心開口部１１０を有する。
【００３８】
このように構成されたプレートのパックの両側において、１３で示された２つの係止部品が、シャフト１２が取り付けられている。この係止部品１３は、プレート１１よりも軸方向に厚くなっている。
【００３９】
係止部品１３とプレート１１とは、シャフト１２と共に回転するように、シャフト１２にリンクされている。より詳細には、シャフト１２には、係止部品１３およびプレート１１をこのシャフトに回転自在に固定するためのローレットがつけられている。
【００４０】
これら係止部品１３の取り付け、形状および機能については、本明細書内の後段で説明することにする。本書に記載の実施例では、これら各係止部品１３は、プレートのまわりにてシャフト１２に取り付けられた２つの要素から成っている。すなわち、中心からロータの外側に向かって、次の２つの要素から成っている。
【００４１】
・プレート１１に直接接触し、図１０により詳細に示されているキャップ１３１。これら２つのキャップは、本書に記載の特定の実施例では、強磁性材料（例えばスチール）から製造されている。
【００４２】
・プレート１１およびキャップ１３１の軸方向のフレームを構成し、図５により詳細に示されているフランジ１３２。これら２つのフランジ１３２は、非磁性材料、例えばアルミニウムから製造され、軸方向の厚さが、キャップ１３１よりも厚くなっている。
【００４３】
こうして、プレートと２つのキャップと２つのフランジとは、ローレットの付けられたシャフト１２により共に回転駆動されるよう、このシャフトに嵌合されている。
【００４４】
キャップ１３１は、プレートと反対の軸方向を向き、シャフト１２のローレットにシャフトと共に回転可能に取り付けるためのハブ１３１２を中心に有する。ハブ１３１２は、ロッキングピン（図示せず）を軸方向にキー係止するようにも働き、このロッキングピンは、軸方向に一方向にロックするように、シャフト１２のローレットに圧力ばめされている。この部品は、ボールベアリングの内側リング（図１４）と協働するようになっている。他方向へのロッキングは、シャフト１２のショルダーを使用することによって行われる。
【００４５】
次に図１０には、キャップ１３１のロータの軸方向に沿った側面が示されている。このキャップは、各プレート１１と輪郭が同じであり、プレート１１よりも軸方向の厚さが厚くなっている。
【００４６】
カットアウト状をしたこの輪郭は、全体がほぼ円形をなしており、極１３１０および３０１１を含み、これらの極は、直交方向に沿って交互に分散されており、キャップの中心から、その周辺に向かって突出している。同じことが、プレート１１にも当てはまる。キャップ全体は、一体部品として製造されており、中心対称的の部品を形成している。
【００４７】
各極１３１０は、キャップの外周部に向かって径方向に延びるアームと、この極１３１０が極の端部に位置する突出する曲がり部１３１００として終端している領域とから成っている。この曲がり部は、図１１の断面図に良く示されている。
【００４８】
この曲がり部は、回転シャフトにキャップが取り付けられると、シャフトとほぼ平行となるように、極１３１０のアームに対してほぼ９０°に配向されている。ロータの要素を組み立てると、曲がり部１３１０は、ロータのプレートと反対の軸方向に延びる。
【００４９】
しかし、曲がり部１３１００を、極１３１０のアームに対して垂直ではなく、装置の回転軸線に向かって若干内側に曲がり、図３に示すように、キャップの対称軸線の方向に角度α（９°の大きさにできる）をなすように設計することも可能である。
【００５０】
この構造は、装置が急に停止したり、または振動した場合に、ロータがステータに不意に接触しないように、ロータを維持できるという利点を有する。
【００５１】
この曲がり部１３１００の機能は、導電性コイル１４を径方向に係止することにある。このコイルは、装置の回転中に、コイルが受ける遠心力に抗して突出する各極１３１０（図１〜図３）のまわりに巻かれている。図３において、曲がり部１３１００の特殊な配向により、この係止方法の有効性が更に高まっている。
【００５２】
次に、キャップをより詳細に示している図を参照する。図１３は、極のアームに平行な方向ＸＩＩＩに見た極１３１０の端部を示す。
【００５３】
この曲がり部は、尖った形状、この場合は台形となっており、曲がり部の端部に位置するポイント１３１０１と極のアームに一体的な底部１３１０２を有する。このような構造により、ロータの周辺に位置する曲がり部１３１００の質量を低減し、装置の慣性性能を高めることができる。
【００５４】
キャップの極１３１１の一部は、極１３１０のアームと同じ長さだけ径方向に延び、かつ少なくとも１つの永久磁石を収容するようになっている凹部１３１１０を含むアームから成っている。このために、凹部１３１１０は、永久磁石を係止するためのショルダーを形成するように、外周部の幅が狭くなっている。
【００５５】
この凹部１３１１０は、極１３１１のほぼ全長にわたって延び、極１３１１の外周部、従ってキャップの外周部に開口しているので、各凹部内に含まれる磁石からの磁束が、ロータとステータとを分離している電気機器のギャップ（図示されず）内を直接循環でき、これにより、電気機器の質は向上される。
【００５６】
径方向に沿う他端において、凹部は、キャップのハブ１３１２によって内周部が閉じられているので、凹部は、盲であり外側に向かってしか開口していない。
【００５７】
この盲凹部は、キャップ１３１と同じ輪郭を有するプレート１１にも設けられている。
【００５８】
本明細書に記載の実施例では、各凹部１３１１０は、ハウジングを形成している。このハウジングは、国際公開ＷＯ 00/57534号に記載されているような直交する磁束を発生するように径方向に重ねられた、単一ではなく２つの永久磁石を有する。さらに詳細については、上記国際特許出願を参考にされたい。
【００５９】
こうして、図３により詳細に示されるように、各凹部１３１１０には、フェライト製の永久磁石１５が設けられ、この磁石は、キャップ１３１の中心ハブ１３１２に接近して位置し、頂部が稀土類製磁石１６から形成され、この頂部の表面は、電気機器のギャップに接近している。
【００６０】
このように、ロータの外側バンドに開口する凹部の周辺で、希土類磁石を利用できるようにしたことにより、磁束の質、および回転電気機器の作動の質を、更に高めることができる。
【００６１】
このように、キャップの周辺に極１３１０と１３１１のペアが４つ設けられており、ペア１３１０と１３１１とが円周方向に交互に配置され、凹部１３１３によって、２つの連続する極が分離されている。より詳細には、２つの連続する極１３１１の間には、極１３１０が配置されており、極１３１０の両側には、凹部１３１３が配置されている。各凹部は、当該極１３１０および極１３１１によって境界が定められている。
【００６２】
本発明によれば、凹部１３１３により、励磁コイル１４を収容するようになっている任意の数の突出した極ペア１３１０と、凹部１３１１０により少なくとも１つの永久磁石を収容するようになっている任意の数の突出した極１３１１を配置することが可能である。
【００６３】
本説明および図面から明らかなように、各極１３１１は、実際には、凹部１３１１０により２つのペアに分けられている。本例の回転電気機器が１２個の極を含むように、２つの極の間に各永久磁石が取り付けられている。
【００６４】
同じように、凹部１３１１０の両側にあるキャップ１３１も、ネジ１７を係合できるように、各極１３１１に２つの貫通オリフィス１３１４を有し、これらネジ１７は、金属プレートおよびこれらプレートを囲む２つのキャップだけでなく、同じように対応するオリフィスを含む２つのフランジ１３２を貫通し、ネジは、プレート、キャップおよびシャフト１２のまわりのフランジを固定するように、ナット１７１によって締め付けられている。
【００６５】
オリフィス１３１４は、組立体を正しく固定できるように、異なるように配置できる。しかし、後で詳細に判るように、このオリフィスの役割は、ファンブレード１８のフランジを外側面に固定することであり、ファンブレード１８は、組立体と共にフランジの回転により駆動され、空気を循環させ、これによって、コイル１４の過熱を防止できるようになっている。コイル１４の巻線部は、キャップを軸方向に越えて突出している。
【００６６】
ここで、方向に関する規定のない場合の「外側」とは、軸方向にロータの中心から離間するように（すなわちプレート１１のパックから離間するよう）向いていることを意味し、「内側」とは、軸方向に沿って中心に向かっている（すなわちプレートのパックに向かっている）ことを意味する。
【００６７】
従って、オリフィス１３１４は、キャップおよびプレートの外周の近くに設けることが好ましい。更にこのようにブレード１８も設置することによって、図１４から判るように、回転電気機器のステータ内に一体化できる励磁コイルを最適に冷却することが可能となる。ブレードの形状および配置は、可能な場合には、軸方向成分と径方向成分とを含む空気循環流を発生するように適合できる。
【００６８】
フランジ上でのボス１８の正しい位置決め、およびそれらの固定、特に共に回転できるような固定を保証するために、フランジ１３２のウィング１３２１の外側面には、突出するボス１３２１０が設けられている。このボスにより、本明細書の実施例において、ブレードの位置を設定することが可能となる。この実施例では、ネジによって、フランジにブレードが固定されている。
【００６９】
他の任意の公知の方法（溶接または他の方法）により、ブレードをフランジに固定することも可能である。またブレードを支持するフランジと同じ材料で、ブレードを製造することもできる（図１５）。
【００７０】
キャップは、その中心領域に、４つの別の貫通オリフィス１３１５を有する。これらオリフィスは、固定する機能に寄与しないが、ロータ内での磁力線の閉じ込めを最適にすることができ、磁力線がロータの中心領域まで拡散することを防止する。
【００７１】
既に述べたように、プレート１１は、キャップと同じ輪郭を有するので、極１３１０および１３１１に対応する突出した極が設けられているだけでなく、オリフィス１３１４および１３１５に対応するオリフィスも設けられている。
【００７２】
従って、キャップは、コイル１４を径方向に係止するための手段を含む軸方向エンドプレートの役割を果たすことが理解できると思う。しかし、このキャップは、プレート１１よりも厚くなっている。
【００７３】
キャップおよびプレートの突出したキャップのまわりに巻かれたコイル１４が、図３に示すように、フランジの表面を越えて軸方向外側に突出しないよう、キャップは、軸方向に沿ってフランジからロータの中心に向かって凹状のままとなっている。
【００７４】
コイル１４は、電圧安定器に公知の態様でリンクされた励磁コイルである。本発明の１つの特徴に係わるこれらコイル１４は、巻線部である、通常バンと称されるヘッドを有し、このヘッドは、非磁性フランジ１３２の凹部１３２３内に収容されている。曲がり部１３１００は、このコイル１４の巻線部を係止している。
【００７５】
既に判っているように、フランジ１３２の一部が、ファンブレード１８を支持しており、本発明の１つの特徴により、係止部品１３の非磁性部分を構成している。
【００７６】
従って、凹部１３１１０内で、軸方向に沿って磁石１５および１６を係止することも可能である。これら磁石１５および１６は、これら凹部によって形成されたキャビティ内に軸方向に係合し、更に磁石は、ロータの周方向に配向された極１３１０および１３１１の端部の曲がり部Ｒによって径方向に保持される。
【００７７】
より詳細には、凹部１３１１０の頂部は、遠心力に抗して磁石を係止するのを助けるアルミニウムストリップＬによって形成できる。
【００７８】
このフランジは、非磁性材料から製造されているので、このフランジは、ロータの軸方向端部で磁力線を閉じないようにしている。
【００７９】
こうしてフランジ１３２は、図５に示すように、中心ハブ１３２２を中心として、規則的に分散された４つのウィング１３２１を有する。すなわち、磁石を囲むキャビティ１３１１０の数と等しい数のウィングを有する。このウィングは、凹部１３２３によって分離されている。
【００８０】
オリフィス１３１４側に位置し、ネジ１７を受けるようになっているこれらウィングには、固定オリフィス１３２４も設けられており、ネジ１７は、ブレード１８をフランジのウィングに固定するようにも働く。
【００８１】
このように、フランジのウィング１３２１は、磁石をそれらのキャビティ１３１１０内に軸方向にロックする。これらウィングの間の凹部１３２３により、図１および図２に示すように突出した極１３１０、およびこれら極が支持するコイル１４の巻線部が残る。
【００８２】
このように、永久磁石と励磁コイルを円周方向に交互に含むロータが構成され、これによって、回転電気機器の径方向のサイズは縮小できる。
【００８３】
従って、これらコイルは、ファンブレード１８によって発生される空気流に完全に露出され、正しく冷却される。
【００８４】
従って、フランジ１３２は、次の３つの機能を満たすことが明らかである。
・磁石１５および１６を凹部１３１１０内に係止する。
・ファンブレード１８を支持する。
・キャップの表面とフランジを軸方向に沿ってずらすことにより、フランジのウィングを越えて、軸方向に突出しないように、コイル１４の巻線部を軸方向に保護する。
【００８５】
キャップ１３１よりも厚いフランジ１３２は、補助的機能、すなわち回転電気機器をダイナミックにバランスさせる機能を満たす。これは例えば、所望のプレートで穿孔を行い、材料を除去することによって達成される。
【００８６】
一変形例では、換気ではなく、ステータの支持体内で水を循環させることによって、コイルの冷却を行うことができる。この支持体は、例えばドイツ国特許第10019914号に記載されているように、回転電気機器が公知の態様で含んでいるものである。また、空気と水による２つのタイプの冷却を組み合わせることもできる。
【００８７】
更に、コイル１４は、使用例に応じて、４つのコイル１４を直列または並列にすることによって得られる１つのコイルを形成する。図１および図２では、種々の突出した極１３１０の巻線が、同じ導電性ワイヤー１４０によって直列にリンクされている。
【００８８】
ワイヤー１４０は、１つの極１３１０から次の極に進むために、フランジのウィングの外側のまわりを迂回しなければならない（更にフランジは、磁石をロックするためのネジ１７のナットによって、キャップに軸方向に押圧される）。
【００８９】
このような迂回の結果として、ワイヤーがロータから軸方向に突出しないようにし、ロータの回転時の遠心力に抗してこのワイヤーを係止するために、フランジ１３２のウィング１３２１の外側面には、フランジの厚み部分をワイヤー１４０が貫通できるようにする溝１３２５が設けられている。変形例では、フランジ１３２の内側面に、溝が形成されている。
【００９０】
図では、これらの溝は、ワイヤ１４０と整合するように斜めに配向されている。こうしてフランジの一部のウィングは、１つの斜め溝を含むことができるが、外側面の別のウィングは、２つの交差する斜め溝を有する。
【００９１】
交差する斜め溝を設けたことによって、異なる配向のワイヤー１４０と共に、同じフランジを使用することが可能となり、別のフランジを設ける必要がなくなる。
【００９２】
図１４は、本発明に係わる電気機器の径方向の断面を示す。この断面図において、上記のようなロータ１０は、シャフト１２に取り付けられており、ステータの内周部とロータの外周部との間にラジアルギャップが生じるよう、ロータは、ステータ２０００によって囲まれている。
【００９３】
上記実施例では、フランジとキャップとは、２つの別個の部品を構成している。
【００９４】
本発明によれば、例えば図１５および図１６に示されるように、これら別個の部品を、１つの係止部品１３にまとめることも可能である。変形例として、プレート１１および部品１３の固定を、リベット締めによって行ってもよい。
【００９５】
こうして、フランジとキャップとが単一の係止部品１３を形成する場合、この部品は、ロータの軸方向端部で磁力線が閉じるのを防止するために非磁性材料から製造しなければならない。
【００９６】
この場合、フランジとキャップとを一体化する単一係止部品１３上に、直接曲げ部１３１００が設けられる。
【００９７】
本発明に係わる電気機器により、特に軸方向に沿った磁力線の均一な分布により、フレキシビリティおよび効率を大きくすることが可能（ロータはクローではなく、スタック状プレートを有し、ロータで複合励磁が行われる）であり、ファンブレードにより、電気機器のかなり効率的な冷却が行われる。
【００９８】
これらのブレードは、異なるサイズおよび形式としてもよく、電気機器およびコイルに適合でき、更にフランジのウィングあたりのブレードの数を変えることもできる。
【００９９】
コイルを冷却する他の手段を考えつくことも可能である。例えば、ロータの両側において、電気機器のシャフトに２つのファンを取り付け、（ロータの回転速度と同じ速度か、またはファンのブレードとロータのコイルとの間の相対的な風を大きくするよう異なる速度で）シャフトにより、共に回転するように駆動することもできる。
【０１００】
この場合、２つのファンの各々とロータとの間に、軸方向にスペースを設け、コイルの巻線部に損傷を与えないようにすることが好ましい。
【０１０１】
係止部品１３が、上記説明のように、キャップとフランジとを有する場合、ブレードを、キャップの極と一体的にすることも可能である。
【０１０２】
上記電気機器は、電気機器内に組み込まれるか、または別個とされたダイオードブリッジ、またはトランジスタブリッジ、またはこれら組み合わせブリッジ（ダイオード／トランジスタ）を有することができる。
【０１０３】
最後に、断面が円形か、または正方形となっているワイヤー１４０から、励磁コイルを製造できる。
【０１０４】
電気機器のステータは、電圧リップル分および磁気ノイズを低減するために、３０°だけずれた励磁コイル、例えば２つの三相コイルを有していてもよい。
【０１０５】
図１４において２０００で示されているこのステータは、プレートのパックを含む本体を備え、このプレートは、可能な場合には、円形ワイヤーまたはピン状の導電性要素を含むアーマチュアコイルを取り付けるためのノッチを内部に有する。かかるピンは、国際公開第ＷＯ92-106527号またはPCT/FR 01/04147号に記載されているものである。このピンは、例えば一実施例では、断面が長方形で、全体としてＵ字形のものでもよい。
【０１０６】
一実施例におけるステータの各位相コイルは、国際公開第ＷＯ-93106527号の数に対してステータのノッチの数が多くなるよう、上記のように、３０°だけずれた２つの巻線を有する。
【０１０７】
変形例では、これらの巻線は、上記出願第PCT/FR01/04147号に記載されているように、電気的に３０°ずれた２つのシリーズの三相コイルを支持するように並列に取り付けられる。一般に、ピンを有するステータの多相コイルは、極当たり、および位相当たり１つのノッチまたは極当たり、および位相当たり２つのノッチを有することができる。この場合、巻線の回数は、使用例に応じて、例えば１〜１６回となる。巻線回数が少ない場合、いくつかのピンを並列にしなければならないことがある。
【０１０８】
位相コイルの出力は、例えば後方ベアリング２００１によって支持されたダイオード（図１４では符号なし）を有する整流素子のブリッジにリンクされており、前記後方ベアリングは、更に中心にシャフト１２の後端部を支持するためのボールベアリングを支持している。
【０１０９】
このボールベアリングには、ブラシと相互作用する集電リングが設けられている。このブラシは、図１４に一部が示されているブラシホルダーと一体的となっている。バッテリーの正のターミナルにリンクされ、自動車の車載ネットワークに電気を供給するためのデバイスに属す給電ラインとアースとの間には、公知の態様でブリッジが取り付けられている。ステータの位相コイルは、交流電流を発生するよう、オルタネータのアーマチュアに属している。この交流電流は、自動車のバッテリーを再充電したり、自動車の電気消費ユニットへ給電するには、整流しなければならない。
【０１１０】
変形例では、回転電気機器が、例えばフランス国特許公開第2745445号に記載されているように、オルタネータ兼スタータである場合には、整流素子は、トランジスタ、特にＭＯＳタイプのトランジスタを有する。ブリッジは、整流ブリッジおよび制御ブリッジである。
【０１１１】
国際公開第ＷＯ01/76052号に記載されているような変形例では、２つの電源が設けられる。各電源は、ステータによって支持された少なくとも１つのアーマチュアコイルと、整流素子のブリッジと、正および負のタイプのそれぞれの整流素子の補助ブリッジとを有し、これら２つの補助ブリッジをリンクするための手段が設けられている。これらリンク手段は、第１状態では、２つの補助ブリッジを直列にリンクし、第２状態では、２つの補助ブリッジの間のリンクをブロックし、よって、２つの電源が自動車の車載ネットワークの電源ラインに並列に給電するように制御できる。
【０１１２】
後方ベアリング２００１は、例えば図に示されていないタイロッドにより、前方ベアリング２００２にリンクされており、ステータ２０００のための固定された支持体を形成している。前方ベアリングは、シャフト１２の前端部を回転自在に支持するボールベアリングも中心に有し、シャフト１２には、ベルトを含む伝達装置により、自動車の内燃エンジンにリンクされた駆動プーリー（符号なし）が支持されている。
【０１１３】
従って、本発明の回転電気機器は、欧州特許第05152592号に記載されているものと同じような従来のオルタネータのステータ、およびベアリングの構造を有することができる。より詳細については、この欧州特許も参照されたい。
【０１１４】
電気機器内での空気を循環させるために、ベアリング２００１および２００２には孔が明けられている。
【０１１５】
従って、本発明に係わる電気機器は嵩が小さく、大電力であり、一方、まったくノイズがない。
【０１１６】
この電気機器は、高回転速度で回転できる。
【０１１７】
言うまでもなく、変形例として、ベアリング２００１、２００２、すなわちステータの支持体は、電気機器を冷却するよう、流体を循環させるためのチャンネルを有することができる。
【０１１８】
この電気機器は、ハイブリッドタイプの自動車に使用できるよう、４２ボルト、１５０ボルト、２１６ボルトの車載ネットワークにより、異なる電圧で作動できるようになっている。
【０１１９】
変形例では、この回転電気機器は、ドイツ国特許第4139843号に記載されているように、より高い電圧で作動し、自動車を駆動できる。より詳細については、このドイツ国特許出願を参照されたい。
【０１２０】
言うまでもなく、別のハイブリッド機器構造における永久磁石は、米国特許第6,147,429号に記載されているように、放射状の磁束を発生するよう、放射状に構成できる。より詳細については、この米国特許を参照されたい。この場合、永久磁石の周方向に配向されたハウジングは、ロータの外周部で閉じられている。
【０１２１】
同じことは、図１５、図１６でも当てはまる。これらの図では、プーリー１１内に形成されたハウジング１１６０内に、永久磁石１１６が埋め込まれている。
【０１２２】
図１５および図１６において、例えばＮ型の連続する永久磁石を有する２つの極の間において、ロータの外周部の所定位置に、次の構造を設けることが望ましい。
【０１２３】
Ｎ型の永久磁石の１つの極と、永久磁石を有しない１つの極と、極１３１１のように巻かれた１つの極と、永久磁石を有しない１つの極と、Ｎカタの永久磁石を有する１つの極とが設けられる。
【０１２４】
コイル１４が励磁されていない時は、磁石から発生される磁束がノッチを有するステータを貫通するので、ロータは、２つの連続するＮ極の間でその外周部に３つのＳ極を有する。コイル１４が励磁されると、中心のＳ極はＮ極となる。
【０１２５】
米国特許第6,147,429号に記載されているように、図１５および図１６では、ＮＳＳＳパターンが４回繰り返されている。このパターンは、１６極に対応する。
【０１２６】
変形例として、３つのコイル１４が設けられ、電気機器は１２個の極を有する。上記米国特許のすべての構造を考えつくことができる。
【０１２７】
図１５および図１６では、電気機器は、使用例に応じ、すべてが直列、すべてが並列、または直並列にリンクされた４つのコイル１４を有する。
【０１２８】
これらの図では、係止部品は１つの要素しか有しない。すなわち、多機能のフランジ１３２２０しか有しない。このフランジは、アルミニウムをベースとするものであり、外周部に軸方向延長部１３１１１を有する。この軸方向延長部は、ロータのプレート１１のパックに対して逆方向を向いており、遠心力の作用に抗して、励磁コイルを係止するような形状となっている。
【０１２９】
前記延長部の端部は、電気機器の回転軸線に対して、本例では９°の角度だけ傾斜している。
【０１３０】
尖った形状、例えば台形の延長部１３１１１は、励磁コイル１４の巻線部を収容するための凹部１３１３０の境界を定めるウィンドーの上方エッジを構成している。
【０１３１】
これらウィンドは、タップの切られた孔（符号なし）が設けられたボス１３２４０を有する。
【０１３２】
このように、４つのウィンドーと４つのボス１３２４０とが設けられている。これらボスは、ファン１１１８を固定するように働く。これらファンは、従来のタイプのものであるので、外周部に軸流ブレード、またはラジアル流ブレードを支持するフランジを有する。
【０１３３】
これらのフランジは、ボスのタップが切られた孔にねじ込まれたネジ１１１７を使用することによって、ボス１３２４０に固定されている。変形例では、この固定はリベット締めによって行われる。
【０１３４】
プレート１１のパックを軸方向に固定するための部品１３２４１および１３２４２が設けられている。これらプレート１１のパックは、永久磁石１１６を円周方向に収容するための閉じたハウジング１１６０をその外周部に有する。これら部品１３２４１および１３２４２は、シャフト１２の中心のローレットに係合されており、シャフト１２は両端の一方１３２４３に盲キャビティを有し、プーリーを固定するための多数の内歯が、このキャビティに設けられている。
【０１３５】
各フランジ１３２２０は、回転電気機器をダイナミックにバランスさせるための領域１３２３０を有する。
【０１３６】
フランジを成形することにより、一体部品として製造された２つのウィンドーの間に、ブレード１１８が設けられている。
【０１３７】
したがって、本回転電気機器は、２つのシリーズのブレード、すなわちブレード１１８と、ファン１１１８から生じたブレードを有する。これらブレードは、円周方向に交互に取り付けられており、ファン１１８とコイル１４とが干渉しないように、軸方向にずらされている。したがって、フランジ１３２２０は、前の図に示されるように、コイル１４を軸方向に保護している。
【０１３８】
これらフランジは、冷却を容易にするよう、プレート１１内の関連する細長い開口部に整合した細長い形状の開口部を有する。
【０１３９】
こうして、プレートは、図４に示すようなタイロッド状をした固定ネジ１７に対して行うように、通路１３２４を有するフランジ１３２２０によって軸方向にロックされている。ナット１７１は当該フランジ１３２２０に当接している。
【０１４０】
変形例では、プレートのパックは、ボタン留めにより固定され、ファン１１８とフランジ１３２２０の組立体は、プレート１１にリベット締めすることにより固定されている。
【０１４１】
変形例では、フランジ１３２２０と、ファン１１８’とは、例えば成形によって得られる一体部品状となっている。
【０１４２】
ブレード１１８を有するエリアの領域において、フランジにより永久磁石１１６が軸方向に係止されている。
【０１４３】
図１６では、２つの集電リングが、１３２３５０で示されており、電気機器が含む電圧安定器にリンクされ、ブラシホルダーによって支持されたブラシが、それ自身公知の態様で、これら集電リングを擦ることができるようになっている。
【０１４４】
これら集電リングは、ワイヤーリンク１３２３５１により、励磁コイル１４の端部にリンクされている。これらコイルのうちの１つが、図１５に略示されている。リンクワイヤーがコイル１４の間を通過できるようにするための溝が、フランジの内側面、すなわちプレート１１のパックに向いた面に形成されている。
【０１４５】
あらゆる組み合わせが可能である。したがって、図１６では、フランジ１３２２０の外側面に、リンクワイヤー通過溝が形成されている。
【０１４６】
ハウジング１１６０は、細長い形状となっているか、例えば、より経済的な長方形の永久磁石を取り付けるために長方形となっている。
【０１４７】
変形例では、磁石によってふさがれていないハウジング１１６０の２つの端部の三角形の間に、含浸ワニスを使用して接着することにより、磁石の固定を促進する断面が台形のハウジング内に、長方形の永久磁石が取り付けられている。フランジ１３２２０内のこれら三角形に、アクセスするための孔を設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる回転電気機器のロータの側面に対応する側面図であり、断面ＩＩＩ−ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶが示されている。
【図２】 本発明に係わる回転電気機器のロータの側面に対応する平面図である。
【図３】 図１の面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った、本発明に係わる回転電気機器のロータの断面図である。
【図４】 図１の面ＩＶ−ＩＶに沿った、本発明に係わる回転電気機器のロータの断面図である。
【図５】 前記ロータのフランジ要素の側面図であって、断面ＶＩ−ＶＩおよびＶＩＩ−ＶＩＩだけでなく、断面ＶＩＩＩおよびＩＸ−ＩＸも定められている。
【図６】 ＶＩ−ＶＩに沿ったフランジ要素の断面図である。
【図７】 ＶＩＩ−ＶＩＩに沿ったフランジ要素の断面図である。
【図８】 平面ＶＩＩＩに沿ったフランジ要素の断面図である。
【図９】 平面ＩＸ−ＩＸに沿ったフランジ要素の断面図である。
【図１０】 図１０は第２のロータのフランジ要素の側面図であり、断面ＸＩ−ＸＩおよびＸＩＩ−ＸＩＩだけでなく、方向ＸＩＩＩおよび細部ＸＩＶも定められている。
【図１１】 ＸＩ−ＸＩに沿った第２のロータフランジ要素の断面図である。
【図１２】 ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った第２のロータフランジ要素の断面図である。
【図１３】 方向ＸＩＩＩに沿った第２のフランジ要素の一部の断面図である。
【図１４】 本発明にかかわる回転電気機器の部分断面図である。
【図１５】 別の変形実施例を示す、図１１に類似する側面図である。
【図１６】 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０ オルタネータ
１１ プレート
１２ シャフト
１３ 係止部品
１４ コイル
１６ 磁石
１７ ネジ
１８ ブレード
１１０ 中心孔
１３１ キャップ
１３２ フランジ
１４０ ワイヤー
１７１ ナット
１３１０ 極
１３１１ 極
１３１２ ハブ
１３１３ 凹部
１３１４ オリフィス
１３２１ ウィング
１３２３ 凹部
１３２５ 溝
３０１１ 極
１３１００ 曲がり部
１３１０１ ポイント
１３１０２ 底部
１３１１０ 凹部
１３２１０ ボス

Claims (10)

1. 金属プレート（１１）のパックが設けられたロータ（１０）を囲むステータと、前記ステータと前記ロータとの間に設けられたギャップと、前記ロータと一体化された永久磁石（１５）（１６）と、前記ロータと一体化された励磁コイル（１４）とを備え、前記ロータの金属プレートのパック内にカットアウトされた突出した極（１３１０）のまわりに励磁コイルが巻かれており、前記ロータのプレートのパック内に形成されたハウジング（１３１０）（１１６０）に永久磁石が収容されている、回転電気機器、例えば自動車用のオルタネータまたはオルタネータ兼スタータにおいて、
   前記磁石に当接するようになっている、前記金属プレート（１１）と同じ形状を有する強磁性キャップ（１３１）と非磁性フランジ（１３２）（１３２２０）が設けられた係止部品（１３）により、前記ハウジング（１３１１０）の端部の各々が軸方向に閉じられており、かつ前記係止部品が、前記励磁コイルの巻線部を収容するための凹部（１３２３）を有し、かつ前記強磁性キャップ（１３１）が前記金属プレート（１１）のパックと非磁性フランジ（１３２）間に位置することを特徴とする回転電気機器。
2. 前記係止部品（１３）が、その外周部に軸方向延長部（１３１００）（１３１１１）を有し、これらの延長部が、前記ロータのプレート（１１）のパックと反対方向に向くと共に、遠心力の作用に抗して前記励磁コイル（１４）を係止するような形状となっていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記延長部の端部が、電気機器の回転軸線に向かって傾斜していることを特徴とする、請求項２記載の回転電気機器。
4. 前記延長部（１３１００）（１３１１１）が、先が尖った形状、例えば台形となっていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
5. 前記延長部が、強磁性キャップ（１３１）によって支持されていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
6. 前記係止部品（１３）が、ファンブレード（１８）（１１８）（１１１８）を支持し、前記非磁性フランジ（１３２）から突出するように前記ブレードが延びていることを特徴とする、請求項１記載の回転電気機器。
7. 前記ブレード（１１８）が、前記非磁性フランジ（１３２）と一体的な部品であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の回転電気機器。
8. 前記ブレードが、前記非磁性フランジ（１３２）に取り付けられていることを特徴とする、請求項６記載の回転電気機器。
9. 前記非磁性フランジ（１３２）の表面が、前記ブレードを保持するためのボスを有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の回転電気機器。
10. 前記ワイヤーがあるコイルから別のコイルに移る際に、励磁コイルのワイヤー（１４０）を収容するための溝（１３２５）が、非磁性フランジ（１３２）の表面に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の回転電気機器。

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