JP4430691B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特に永久磁石を搭載したランデル型の回転子構造に関するものである。   The present invention relates to a rotating electrical machine such as a vehicular AC generator, and more particularly to a Landell type rotor structure equipped with a permanent magnet.

ランデル型の回転子を用いる車両用交流発電機は、数十年にわたって自動車に使用されてきた。そして、近年の環境問題から車載される電装品の負荷が急増しており、ランデル型の回転子の発電量のより一層の増加が求められている。
この要求に従来の設計範囲で対応しようとすると、発電機が大型化してしまう。発電機の大型化は発電機の重量や配置スペースを増大し、好ましくない。また、発電機の大型化は回転子慣性の増加を招き、エンジンの速度変動と発電機の慣性トルクが相互作用し、ベルトの振動やすべりを招くという新たな課題を発生させることが知られている。
したがって、発電機本体のサイズを現状のままで発電機容量を増大させることが求められている。
Vehicle alternators using Landel rotors have been used in automobiles for decades. Due to environmental problems in recent years, the load of electrical components mounted on the vehicle has increased rapidly, and a further increase in the power generation amount of the Landel rotor has been demanded.
If it is going to respond to this request in the conventional design range, a generator will be enlarged. Increasing the size of the generator is not preferable because it increases the weight and space of the generator. In addition, it is known that an increase in the size of the generator causes an increase in the rotor inertia, which causes a new problem that the fluctuation of the engine speed and the inertia torque of the generator interact to cause vibration and slippage of the belt. Yes.
Therefore, it is required to increase the generator capacity while maintaining the current size of the generator body.

従来、このような課題を解決するために、ランデル型の回転子の周方向に対向する爪状磁極間に永久磁石を配設する手段がとられていた(例えば、特許文献1,2参照)。
さらに、磁石の装着方法としては、U字状の磁石を爪状磁極の爪先に嵌め込んで爪状磁極に保持させる方法(例えば、特許文献3参照)、あるいは回転子鉄心のボス部に巻き付けられた円筒状の界磁コイルの外周部にリング状の磁石を配設し、爪状磁極で磁石を保持させる方法(例えば、特許文献4参照)がある。
Conventionally, in order to solve such a problem, a means for arranging a permanent magnet between claw-shaped magnetic poles facing the circumferential direction of a Landel-type rotor has been taken (for example, see Patent Documents 1 and 2). .
Furthermore, as a method for mounting the magnet, a U-shaped magnet is fitted into the claw tip of the claw-shaped magnetic pole and held on the claw-shaped magnetic pole (see, for example, Patent Document 3) or wound around the boss portion of the rotor core. There is a method in which a ring-shaped magnet is disposed on the outer periphery of a cylindrical field coil and the magnet is held by a claw-shaped magnetic pole (see, for example, Patent Document 4).

このように、従来の車両用交流発電機においては、永久磁石を保持する方法が種々提案されているが、これらの永久磁石保持方法を実用に供するには、(1)永久磁石の保持の信頼性を高めること、(2)無負荷無励磁の誘起電圧を抑制すること、(3)固定子スロットによって誘起される高周波磁界による磁石の熱減磁を回避することが必要となる。
以下、各要因について説明する。
As described above, various conventional methods for holding a permanent magnet have been proposed for an AC generator for a vehicle. In order to put these permanent magnet holding methods into practical use, (1) reliability of holding a permanent magnet. It is necessary to improve the performance, (2) to suppress the induced voltage of no-load non-excitation, and (3) to avoid thermal demagnetization of the magnet due to the high-frequency magnetic field induced by the stator slot.
Hereinafter, each factor will be described.

(1)永久磁石の保持強度について
ベルトおよびプーリを介して伝達されるエンジンの回転力により駆動される車両用交流発電機では、最大、18,000〜20,000rpm近くの高速で回転する。そのため、1極当たり数g程度の小さな磁石を配設しても、数十Kgfを超える極めて大きな遠心力が磁石に加わる。
(1) About the retention strength of a permanent magnet The vehicular AC generator driven by the rotational force of the engine transmitted through the belt and pulley rotates at a maximum speed of about 18,000 to 20,000 rpm. Therefore, even if a small magnet of about several grams per pole is disposed, an extremely large centrifugal force exceeding several tens Kgf is applied to the magnet.

これに対し、従来の磁石保持方法では、爪状磁極そのもので磁石に加わる遠心力を保持させようとしていた。この磁石保持方法では、磁石および爪部の双方の接合する面を極めて高精度に仕上げて、両者を面接触状態にする必要がある。つまり、両者が点あたりで接すると、磁石に局所応力が集中し、磁石が破損してしまう。そして、磁石の加工精度を高くすることは量産品では困難であるので、代わりにSUSのプレートや樹脂モールドなどで磁石の外形精度を確保する手立てを講じることも可能であるが、コストの膨大につながる。   On the other hand, in the conventional magnet holding method, the claw-shaped magnetic pole itself tries to hold the centrifugal force applied to the magnet. In this magnet holding method, it is necessary to finish the surfaces to which both the magnet and the claw portion are joined with extremely high precision so that both are in surface contact. That is, when both contact each other around a point, local stress concentrates on the magnet, and the magnet is damaged. And since it is difficult to increase the machining accuracy of magnets in mass-produced products, it is possible to take measures to ensure the external accuracy of magnets with a SUS plate or resin mold instead, but the cost is enormous. Connected.

また、界磁コイルを巻装する都合上、ポールコアは軸方向に2分割されたものを組み合わせているが、その組み合わせ精度も高める必要がある。これらの部品精度を確保することは、現実的には回転子の量産製造時のコストを著しく上昇する。
さらには、このように静的な形状精度を工夫しても、車両用交流発電機では、なお磁石保持が困難である。
すなわち、車両用交流発電機は、エンジンルーム内に配置されるために、摂氏百数十度の高温環境下に置かれ、熱膨脹/収縮によって数十μmの変位を発生する。
Further, for the convenience of winding the field coil, the pole cores are divided into two parts divided in the axial direction, but it is necessary to improve the combination accuracy. Ensuring the accuracy of these parts actually increases the cost of mass production of the rotor significantly.
Furthermore, even if such a static shape accuracy is devised, it is still difficult to hold the magnet in the vehicle alternator.
That is, the vehicle alternator is placed in a high temperature environment of hundreds of degrees Celsius because it is arranged in the engine room, and generates a displacement of several tens of μm due to thermal expansion / contraction.

また、爪状磁極には、磁石を保持しない状態でも、大きな遠心力が加わり、爪先端部が外周側に50〜100μm程度膨らむ。そして、エンジン回転速度の増減に伴い、爪状磁極は、はばたくように変位する。爪状磁極は片持ち梁構造のため、その変位は先端部が大きく、爪根元側では小さくなり、隣接する爪状磁極同士の距離も変化する。   In addition, a large centrifugal force is applied to the claw-shaped magnetic pole even when the magnet is not held, and the claw tip swells to the outer peripheral side by about 50 to 100 μm. Then, as the engine speed increases or decreases, the claw-shaped magnetic pole is displaced so as to flutter. Since the claw-shaped magnetic poles have a cantilever structure, the displacement is large at the tip, small on the claw root side, and the distance between adjacent claw-shaped magnetic poles also changes.

したがって、このような爪状磁極の熱および遠心力の動的な変位があっても、磁石を均一な面で保持しようとすると、磁石保持構造には多大な工夫を要する。
また、磁石本体あるいは磁石を保護するカバーは爪状磁極の変位により摺動磨耗するので、強度信頼性を長期的に確保する必要がある。
Therefore, even if there is a dynamic displacement of the heat and centrifugal force of the claw-shaped magnetic pole, if the magnet is to be held on a uniform surface, the magnet holding structure requires a great deal of effort.
Further, since the magnet body or the cover for protecting the magnet is slidably worn due to the displacement of the claw-shaped magnetic pole, it is necessary to ensure strength reliability for a long time.

これらのことから、磁石に作用する遠心力に抗して爪状磁極に磁石を保持させるには、さらに多くの工夫を要するのが現状であり、磁石を爪状磁極以外に保持させることが望ましい。そこで、磁石保持における磁石と爪状磁極との相対変位による影響を回避するために、径方向に着磁した磁石をランデル型ポールコアの軸端部で継鉄部外周側に配設する従来の改良型の磁石保持構造が提案されている(例えば、特許文献5参照)。   From these facts, in order to hold the magnet on the claw-shaped magnetic pole against the centrifugal force acting on the magnet, it is currently necessary to further devise, and it is desirable to hold the magnet other than the claw-shaped magnetic pole. . Therefore, in order to avoid the influence due to the relative displacement between the magnet and the claw-shaped magnetic pole in holding the magnet, the conventional improvement in which the magnet magnetized in the radial direction is arranged on the outer peripheral side of the yoke part at the shaft end of the Landel pole core. A type of magnet holding structure has been proposed (see, for example, Patent Document 5).

(2)無負荷無励磁における誘起電圧について
しかし、上述の従来の改良型の磁石保持構造では、無負荷無励磁における誘起電圧の問題がある。
この従来の改良型の磁石保持構造では、磁石が回転子の表面近傍に配置されているので、磁石の主磁束あるいは漏れ磁束は回転子内で閉じることなく、固定子に直接鎖交する成分を有することになる。
(2) Induced voltage in no-load no-excitation However, the above-described conventional improved magnet holding structure has a problem of an induced voltage in no-load no-excitation.
In this conventional improved magnet holding structure, since the magnet is arranged near the surface of the rotor, the main magnetic flux or leakage magnetic flux of the magnet does not close in the rotor, and the component directly linked to the stator Will have.

漏れ磁束レベルでも、500rpm程度のエンジンアイドリング領域で1〜2V程度相当の磁束を発生する設計となる。しかし、自動車用エンジンは1:10程度の可変速範囲を持つため、例えばエンジン最高回転数がアイドリングの10倍となると、1〜2Vの磁石の誘起電圧は車両の系統電圧を超えて、他の車載機器に悪影響を及ぼす。これを抑制するには、界磁の電源を両極性として、高速では界磁電流を逆に流して磁束を弱める、いわゆる逆界磁が必要となる。電流の流れる方向が1方向から2方向となると、単純なチョッパ制御ではなくH型ブリッジを組んだ双方回路となり、素子数が増加し、製品コストが上昇するという課題がある。また、この逆界磁は通常界磁と違いエンジン回転数上昇に対応して迅速に立ち上げる必要があるが、界磁は数A程度の少ない電流で制御できるよう数百ターンというインピーダンスの高いコイルであるため、瞬時に逆界磁電流を流すことは難しいという現状がある。これを回避する為に界磁のターン数を減らすと、制御電源の電流値そのものも増加し、制御素子容量が増加し、製品コストが上昇するという新たな課題を生じる。   Even at the leakage magnetic flux level, it is designed to generate a magnetic flux equivalent to about 1 to 2 V in an engine idling region of about 500 rpm. However, since the engine for automobiles has a variable speed range of about 1:10, for example, when the maximum engine speed is 10 times the idling, the induced voltage of the magnet of 1 to 2 V exceeds the vehicle system voltage, It adversely affects on-vehicle equipment. In order to suppress this, a so-called reverse field is required in which the field power supply is bipolar, and the field current is reversed at high speed to weaken the magnetic flux. When the direction of current flow is from one direction to two directions, there is a problem that the circuit is not a simple chopper control but a double circuit in which an H-type bridge is assembled, the number of elements increases, and the product cost increases. In addition, unlike the normal field, this reverse field must be quickly raised in response to an increase in engine speed, but the field has a high impedance of several hundred turns so that it can be controlled with a current as low as several A. Therefore, it is difficult to flow a reverse field current instantaneously. If the number of field turns is reduced to avoid this, the current value of the control power supply itself increases, the control element capacity increases, and a new problem arises that the product cost increases.

(3)固定子スロットによって誘起される高周波磁界による磁石の減磁について
スロット高調波磁束は固定子スロット数×回転数/秒の周波数成分を有する為に、2〜3KHzの高周波磁界である。このような状況で、磁石を爪状磁極間に保持させ、あるいはU字状の磁石を爪状磁極の先端に嵌め込んで保持させた場合、磁石あるいは磁石保持金具の一部が固定子側からみて回転子表面に露出する。そして、この露出する磁石あるいは磁石保持金具がスロット高調波による高周波磁界により誘導加熱されてしまう。一部でも誘導加熱されて局所的に高温になると、熱は磁石全体に伝熱して磁石が熱減磁するという課題がある。
同様に、従来の改良型の磁石保持構造においても、磁石あるいは磁石保持金具の一部が固定子側からみて回転子表面に露出しており、磁石の熱減磁の問題がある。
(3) Magnet Demagnetization by High Frequency Magnetic Field Induced by Stator Slot Since the slot harmonic magnetic flux has a frequency component of the number of stator slots × number of rotations / second, it is a high frequency magnetic field of 2 to 3 KHz. In such a situation, when the magnet is held between the claw-shaped magnetic poles, or when the U-shaped magnet is fitted and held at the tip of the claw-shaped magnetic pole, a part of the magnet or the magnet holding bracket is attached from the stator side. Exposed to the rotor surface. And this exposed magnet or magnet holding metal fitting is induction-heated by the high frequency magnetic field by a slot harmonic. If even a part of the magnet is induction-heated and becomes locally high in temperature, there is a problem that heat is transferred to the entire magnet and the magnet is thermally demagnetized.
Similarly, in the conventional improved magnet holding structure, a part of the magnet or the magnet holding metal fitting is exposed on the rotor surface as viewed from the stator side, and there is a problem of thermal demagnetization of the magnet.

特開昭61−85045号公報JP-A-61-85045 米国特許第4959577号明細書US Pat. No. 4,959,577 米国特許第5543676号明細書US Pat. No. 5,543,676 特開2002−136004号公報JP 2002-136004 A 特開2004−153994号公報JP 2004-153994 A

このように、永久磁石をランデル型ポールコアに保持させるには、永久磁石の保持の信頼性を高め、無負荷無励磁の誘起電圧を抑制し、固定子スロットによって誘起される高周波磁界による磁石の熱減磁を回避する、ことが必要となる。
しかし、上述の従来の磁石保持構造は、これらの3つの課題に対する十分な対策ができていないことから、実用に供されていない。
As described above, in order to hold the permanent magnet on the Landel pole core, the reliability of holding the permanent magnet is improved, the induced voltage of no-load non-excitation is suppressed, and the magnet heat generated by the high-frequency magnetic field induced by the stator slot is increased. It is necessary to avoid demagnetization.
However, the above-described conventional magnet holding structure has not been put to practical use because sufficient measures against these three problems have not been achieved.

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、下記の特徴を有する回転電機を得ることを目的とする。
(1)磁石保持が容易であり、特に遠心力に対して大きく変化する爪先端の変位や爪間の相対的な変位が磁石保持に直接影響しない。
(2)温度範囲の広い車載発電機において、軸および回転子の熱膨張に対する爪間の軸方向の変位が磁石保持に直接影響しない。
(3)磁石量を相当ふやしても無負荷無励磁の誘起電圧がでにくい。
(4)固定子スロット高調波磁束の進入によって誘導加熱されにくい。
(5)磁石および磁石保持材の追加による慣性モーメントの増加が小さく、慣性トルクがでにくい。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to obtain a rotating electrical machine having the following characteristics.
(1) The magnet can be easily held, and the displacement of the tip of the claw and the relative displacement between the claws that change greatly with respect to the centrifugal force do not directly affect the magnet holding.
(2) In an in-vehicle generator having a wide temperature range, the axial displacement between the claws with respect to the thermal expansion of the shaft and the rotor does not directly affect the magnet holding.
(3) Even if the magnet amount is increased considerably, it is difficult to generate an induced voltage with no load and no excitation.
(4) Inductive heating is difficult due to the entrance of the stator slot harmonic magnetic flux.
(5) The increase in the moment of inertia due to the addition of the magnet and the magnet holding material is small, and the inertia torque is difficult to generate.

この発明による回転電機は、ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子を備えている。さらに、上記複数の爪状磁極部のそれぞれの先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に該継鉄部から一体に突設された永久磁石保持部と、上記永久磁石保持部のそれぞれに穴中心を軸方向に一致させて穿設され、内周壁の一部に上記爪状磁極部の先端側の内周面に対向する軸方向開口を有する円筒状の磁石保持穴と、上記磁石保持穴のそれぞれに挿入、保持され、上記軸方向開口からの露出部が上記爪状磁極部の先端側の内周面に対向する永久磁石と、を備えている。そして、上記永久磁石のそれぞれは、上記磁石保持穴に嵌着される円柱状の樹脂体に上記露出部を突出させて一体にモールド成形され、かつ上記界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向されている。
The rotating electrical machine according to the present invention includes a boss portion, a pair of yoke portions extending radially outward from both axial end edges of the boss portion, and an axial direction alternately from each of the pair of yoke portions. A pole core that has a plurality of claw-shaped magnetic pole portions that are extended and meshed with each other and arranged in the circumferential direction, fixed to a shaft that is inserted through the axial center of the boss portion, the boss portion, and the pair of yokes And a field coil housed in a space surrounded by the plurality of claw-shaped magnetic pole portions. Furthermore, a permanent magnet holding portion integrally projecting from the yoke portion at the portion of the pair of yoke portions facing the inner peripheral surface on the tip side of each of the plurality of claw-shaped magnetic pole portions, and the permanent magnet A cylindrical magnet holding hole which is formed in each holding portion with the hole center aligned in the axial direction and has an axial opening facing a portion of the inner peripheral wall facing the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole portion. And a permanent magnet which is inserted and held in each of the magnet holding holes, and whose exposed portion from the axial opening opposes the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole portion. Each of the permanent magnets is molded integrally with the exposed portion protruding from a cylindrical resin body fitted in the magnet holding hole, and has a direction opposite to the direction of the magnetic field formed by the field coil. Is magnetized.

この発明によれば、永久磁石が継鉄部側に保持されている。そこで、遠心力や熱膨張に起因する爪状磁極の変位が永久磁石に影響しないので、爪状磁極部の変位に起因する永久磁石の割れや欠けの発生が抑制される。また、永久磁石が爪状磁極部の内径側に位置しているので、永久磁石の配設に伴う慣性モーメントの増加が小さくなる。さらに、永久磁石に作用する遠心力も小さくなり、永久磁石の保持が容易となる。
また、永久磁石が、内周壁の一部に軸方向開口を有する円筒状の磁石保持穴に挿入、保持されているので、永久磁石の保持が容易となるとともに、磁石保持穴をドリルやリーマなどの回転切削工具と用いて簡易に、高精度に作製でき、永久磁石をがたつき無く保持できる。
また、永久磁石が爪状磁極部の先端側の内周面に対向して配置されているので、永久磁石が爪状磁極部の内径側に位置し、固定子スロット高調波により直接誘導加熱されず、熱減磁を未然に防止できる。
さらに、永久磁石が界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向されているので、永久磁石による磁界回路が回転子内部で閉じるように形成され、無負荷無励磁の誘起電圧の発生が抑制される。
According to this invention, the permanent magnet is held on the yoke part side. Therefore, since the displacement of the claw-shaped magnetic pole due to centrifugal force or thermal expansion does not affect the permanent magnet, the occurrence of cracks or chipping of the permanent magnet due to the displacement of the claw-shaped magnetic pole portion is suppressed. Further, since the permanent magnet is located on the inner diameter side of the claw-shaped magnetic pole portion, an increase in the moment of inertia accompanying the arrangement of the permanent magnet is reduced. Furthermore, the centrifugal force acting on the permanent magnet is reduced, and the permanent magnet can be easily held.
In addition, since the permanent magnet is inserted and held in a cylindrical magnet holding hole having an axial opening in a part of the inner peripheral wall, the permanent magnet can be easily held, and the magnet holding hole can be drilled, reamer, etc. The rotary cutting tool can be used simply and with high accuracy, and the permanent magnet can be held without rattling.
In addition, since the permanent magnet is arranged to face the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole part, the permanent magnet is located on the inner diameter side of the claw-shaped magnetic pole part and is directly induction-heated by the stator slot harmonics. Therefore, it is possible to prevent thermal demagnetization.
Furthermore, since the permanent magnet is magnetized and oriented in the direction opposite to the direction of the magnetic field created by the field coil, the magnetic circuit by the permanent magnet is formed to close inside the rotor, generating an induced voltage with no load and no excitation. Is suppressed.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機に適用される回転子に実装される永久磁石の構成を説明する斜視図、図4および図5はそれぞれこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 shows a rotor applied to the automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a perspective view for explaining the configuration of a permanent magnet mounted on a rotor applied to an automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 and FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the flow of magnetic flux in the automotive alternator according to Embodiment 1;

図1乃至図3において、車両用交流発電機1は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット2とリヤブラケット3とからなるケース4と、シャフト16をケース4に軸受5を介して支持されて、ケース4内に回転自在に配設された回転子13と、ケース4のフロント側に延出するシャフト16の端部に固着されたプーリ6と、回転子13の軸方向の両端面に固定されたファン7と、回転子13に対して一定の空隙を有して、回転子13の外周を囲繞してケース4に固定された固定子10と、シャフト16のリヤ側に固定され、回転子13に電流を供給する一対のスリップリング8と、各スリップリング8に摺動するようにケース4内に配設された一対のブラシ9と、を備えている。なお、図示していないが、固定子10で生じた交流を直流に整流する整流器、固定子10で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器などがケース4内に配設されている。   1 to 3, an AC generator 1 for a vehicle is supported by a case 4 formed of a substantially bowl-shaped aluminum front bracket 2 and a rear bracket 3 and a shaft 16 on the case 4 via a bearing 5. The rotor 13 rotatably disposed in the case 4, the pulley 6 fixed to the end of the shaft 16 extending to the front side of the case 4, and the axial end surfaces of the rotor 13 A fixed fan 7, a fixed gap with respect to the rotor 13, surrounding the outer periphery of the rotor 13, fixed to the case 4, and fixed to the rear side of the shaft 16; A pair of slip rings 8 for supplying current to the rotor 13 and a pair of brushes 9 disposed in the case 4 so as to slide on the slip rings 8 are provided. Although not shown, a rectifier that rectifies alternating current generated in the stator 10 into direct current, a voltage regulator that adjusts the magnitude of the alternating voltage generated in the stator 10, and the like are disposed in the case 4. .

固定子10は、円筒状の固定子鉄心11と、固定子鉄心11に巻装され、回転子13の回転に伴い、後述する界磁コイル14からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル12と、を備えている。   The stator 10 is wound around a cylindrical stator core 11 and the stator core 11, and an alternating current is generated by a change in magnetic flux from a field coil 14 (to be described later) as the rotor 13 rotates. And.

回転子13は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル14と、界磁コイル14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ポールコア15と、ポールコア15の軸心位置に貫装されたシャフト16と、を備えている。
ポールコア15は、それぞれ例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第1および第2ポールコア体17,21に分割構成されている。
The rotor 13 includes a field coil 14 that generates a magnetic flux when an excitation current is passed, a pole core 15 that is provided so as to cover the field coil 14, and a magnetic pole is formed by the magnetic flux, and an axial center position of the pole core 15. And a shaft 16 penetrating into the shaft.
The pole core 15 is divided into first and second pole core bodies 17 and 21 made of a low carbon steel such as S10C by a cold forging method.

第1ポールコア体17は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴が軸心位置に穿設された第1ボス部18と、第1ボス部18の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第1継鉄部19と、第1継鉄部19の外周部から軸方向他端側に延設された第1爪状磁極部20とを有している。第1爪状磁極部20は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第1継鉄部19の外周部に周方向に等角ピッチで例えば8つ配列されている。   The first pole core body 17 has a cylindrical outer peripheral surface, and a first boss portion 18 in which a shaft insertion hole is formed at an axial position, and extends radially outward from one end edge of the first boss portion 18. The thick yoke-shaped first yoke part 19 and the first claw-shaped magnetic pole part 20 extending from the outer periphery of the first yoke part 19 to the other axial end side. The first claw-shaped magnetic pole portion 20 has a substantially trapezoidal outermost surface shape, the circumferential width gradually decreases toward the distal end side, and the radial thickness gradually decreases toward the distal end side. It is formed in a tapered shape, and eight, for example, are arranged on the outer peripheral portion of the first yoke portion 19 at an equiangular pitch in the circumferential direction.

第2ポールコア体21は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴が軸心位置に穿設された第2ボス部22と、第2ボス部22の他端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第2継鉄部23と、第2継鉄部23の外周部から軸方向一端側に延設された第2爪状磁極部24とを有している。第2爪状磁極部24は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第2継鉄部23の外周部に周方向に等角ピッチで例えば8つ配列されている。   The second pole core body 21 has a cylindrical outer peripheral surface, a second boss portion 22 in which a shaft insertion hole is drilled at an axial center position, and extends radially outward from the other end edge of the second boss portion 22. The thick ring-shaped second yoke portion 23 and the second claw-shaped magnetic pole portion 24 extending from the outer periphery of the second yoke portion 23 to one end in the axial direction are provided. The second claw-shaped magnetic pole portion 24 has a substantially trapezoidal outermost surface shape, its circumferential width gradually decreases toward the distal end side, and its radial thickness gradually decreases toward the distal end side. For example, eight taper shapes are arranged on the outer peripheral portion of the second yoke portion 23 at an equiangular pitch in the circumferential direction.

このように構成された第1および第2ポールコア体17,21は、第1および第2爪状磁極部20,24を交互に噛み合わせ、かつ、第1ボス部18の他端面を第2ボス部22の一端面に突き合わせ、シャフト挿通穴に貫装されたシャフト16に固着されている。そして、ボビン(図示せず)に巻装された界磁コイル14が、第1および第2ボス部18,22、第1および第2継鉄部19,23および第1および第2爪状磁極部20,24に囲まれた空間に装着されている。ここで、第1および第2ボス部18,22および第1および第2継鉄部19,23が、それぞれポールコア15のボス部および一対の継鉄部に相当する。   The first and second pole core bodies 17 and 21 configured as described above mesh with the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24 alternately, and the other end surface of the first boss portion 18 is connected to the second boss. It abuts on one end surface of the portion 22 and is fixed to the shaft 16 inserted through the shaft insertion hole. A field coil 14 wound around a bobbin (not shown) includes first and second boss portions 18 and 22, first and second yoke portions 19 and 23, and first and second claw-shaped magnetic poles. It is mounted in a space surrounded by the parts 20 and 24. Here, the first and second boss portions 18 and 22 and the first and second yoke portions 19 and 23 correspond to the boss portion of the pole core 15 and the pair of yoke portions, respectively.

永久磁石保持部としての第1磁石保持台座30は、冷間鍛造製法により第1ポールコア体17に一体成形される。この第1磁石保持台座30が、各第2爪状磁極部24の先端側内周面と対向する第1継鉄部19の外周面上に一体に突設されている。円筒状の第1磁石保持穴31が、第1磁石保持台座30に穴中心を軸方向に一致させて穿設されている。第1磁石保持穴31を第2爪状磁極部24側に開口させる第1軸方向開口32が、第1磁石保持台座30の外周部に軸方向一側から他側に至るように形成されている。
第1永久磁石33は、第1磁石保持穴31の内壁面形状に適合する外壁面形状の円柱体に作製され、第1磁石保持穴31に軸方向から挿入、保持される。この時、第1軸方向開口32からの第1永久磁石33の露出部が第2爪状磁極部24の先端側内周面に対向している。
The 1st magnet holding base 30 as a permanent magnet holding part is integrally formed by the 1st pole core body 17 by the cold forging manufacturing method. The first magnet holding pedestal 30 is integrally projected on the outer peripheral surface of the first yoke portion 19 that faces the inner peripheral surface of the tip end side of each second claw-shaped magnetic pole portion 24. A cylindrical first magnet holding hole 31 is formed in the first magnet holding base 30 so that the hole center coincides with the axial direction. A first axial opening 32 that opens the first magnet holding hole 31 toward the second claw-shaped magnetic pole portion 24 is formed in the outer peripheral portion of the first magnet holding base 30 so as to extend from one axial direction to the other. Yes.
The first permanent magnet 33 is made into a cylindrical body having an outer wall surface shape that matches the inner wall surface shape of the first magnet holding hole 31, and is inserted and held in the first magnet holding hole 31 from the axial direction. At this time, the exposed portion of the first permanent magnet 33 from the first axial opening 32 is opposed to the inner peripheral surface on the front end side of the second claw-shaped magnetic pole portion 24.

永久磁石保持部としての第2磁石保持台座34が、冷間鍛造製法により第2ポールコア体21に一体成形される。この第2磁石保持台座34が、各第1爪状磁極部20の先端側内周面と対向する第2継鉄部23の外周面上に一体に突設されている。円筒状の第2磁石保持穴35が、第2磁石保持台座34に穴中心を軸方向に一致させて穿設されている。第2磁石保持穴35を第1爪状磁極部20側に開口させる第2軸方向開口36が、第2磁石保持台座34の外周部に軸方向一側から他側に至るように形成されている。
第2永久磁石37は、第2磁石保持穴35の内壁面形状に適合する外壁面形状の円柱体に作製され、第2磁石保持穴35に軸方向から挿入、保持される。この時、第2軸方向開口36からの第2永久磁石37の露出部が第1爪状磁極部20の先端側内周面に対向している。
The 2nd magnet holding base 34 as a permanent magnet holding part is integrally molded by the 2nd pole core body 21 by the cold forging manufacturing method. The second magnet holding pedestal 34 is integrally projected on the outer peripheral surface of the second yoke portion 23 that faces the inner peripheral surface of the front end side of each first claw-shaped magnetic pole portion 20. A cylindrical second magnet holding hole 35 is formed in the second magnet holding base 34 with the hole center aligned in the axial direction. A second axial opening 36 that opens the second magnet holding hole 35 toward the first claw-shaped magnetic pole portion 20 is formed in the outer peripheral portion of the second magnet holding base 34 so as to extend from one side in the axial direction to the other side. Yes.
The second permanent magnet 37 is formed into a cylindrical body having an outer wall surface shape that matches the inner wall surface shape of the second magnet holding hole 35, and is inserted and held in the second magnet holding hole 35 from the axial direction. At this time, the exposed portion of the second permanent magnet 37 from the second axial opening 36 opposes the inner peripheral surface on the tip side of the first claw-shaped magnetic pole portion 20.

また、第1および第2永久磁石33,37は、着磁方向38が、界磁コイル14を流れる界磁電流が回転子13の軸心と直交する平面において作る磁界39の向きと反対となるように着磁配向されている。つまり、図1に示されるように、界磁コイル14に通電され、磁界39が矢印方向に発生された場合、第1および第2永久磁石33,37は、磁界39と逆向きに着磁配向される。ここでは、第1および第2永久磁石33,37の着磁方向38は、径方向に一致しており、その着磁方向38の延長線が対向する第1および第2爪状磁極部20,24の先端側の内周面に向かっている。なお、界磁コイル14を流れる界磁電流が作る磁界39の向きが反転した設計の場合には、第1および第2永久磁石33,37も逆向きに着磁配向される。   Further, in the first and second permanent magnets 33 and 37, the magnetization direction 38 is opposite to the direction of the magnetic field 39 generated in the plane in which the field current flowing through the field coil 14 is orthogonal to the axis of the rotor 13. It is so magnetized. That is, as shown in FIG. 1, when the field coil 14 is energized and the magnetic field 39 is generated in the direction of the arrow, the first and second permanent magnets 33 and 37 are magnetized in the opposite direction to the magnetic field 39. Is done. Here, the magnetization directions 38 of the first and second permanent magnets 33 and 37 coincide with the radial direction, and the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20, the extension lines of the magnetization direction 38 face each other. 24 toward the inner peripheral surface on the tip side. In the case of a design in which the direction of the magnetic field 39 created by the field current flowing through the field coil 14 is reversed, the first and second permanent magnets 33 and 37 are also magnetized and oriented in opposite directions.

つぎに、このように構成された車両用交流発電機1の動作について説明する。
まず、電流がバッテリ(図示せず)からブラシ9およびスリップリング8を介して回転子13の界磁コイル14に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第1ポールコア体17の第1爪状磁極部20がN極に着磁され、第2ポールコア体21の第2爪状磁極部24がS極に着磁される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト(図示せず)およびプーリ6を介してシャフト16に伝達され、回転子13が回転される。そこで、回転磁界が固定子10の固定子コイル12に与えられ、起電力が固定子コイル12に発生する。この交流の起電力が、整流器で直流電流に整流され、バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給される。
Next, the operation of the vehicular AC generator 1 configured as described above will be described.
First, a current is supplied from a battery (not shown) to the field coil 14 of the rotor 13 via the brush 9 and the slip ring 8, and a magnetic flux is generated. By this magnetic flux, the first claw-shaped magnetic pole part 20 of the first pole core body 17 is magnetized to the N pole, and the second claw-shaped magnetic pole part 24 of the second pole core body 21 is magnetized to the S pole.
On the other hand, the rotational torque of the engine is transmitted to the shaft 16 via a belt (not shown) and the pulley 6, and the rotor 13 is rotated. Therefore, a rotating magnetic field is applied to the stator coil 12 of the stator 10, and an electromotive force is generated in the stator coil 12. This AC electromotive force is rectified into a DC current by a rectifier, and the battery is charged or supplied to an electric load.

つぎに、磁束の動作について図4および図5を参照しつつ説明する。
まず、界磁コイル14に通電されると、磁束39aが発生される。この磁束39aは、第1爪状磁極部20からエアギャップ40を通って固定子鉄心11のティース部に入る。そして、磁束39aは、固定子鉄心11のティース部からコアバック部を通って周方向に移動し、隣の第2爪状磁極部24に対向するティース部からエアギャップ40を通ってその第2爪状磁極部24に入る。ついで、第2爪状磁極部24に入った磁束39aは、第2継鉄部23、第2ボス部22、第1ボス部18、第1継鉄部19を通って第1爪状磁極部20に至る。ここで、従来のランデル型回転子では、第1および第2ポールコア体は限界設計されているので、界磁コイルの発生する磁界により磁気飽和し、回転子で発生する磁束が減少してしまう。
Next, the operation of the magnetic flux will be described with reference to FIGS.
First, when the field coil 14 is energized, a magnetic flux 39a is generated. This magnetic flux 39 a enters the teeth portion of the stator core 11 from the first claw-shaped magnetic pole portion 20 through the air gap 40. Then, the magnetic flux 39a moves in the circumferential direction from the tooth portion of the stator core 11 through the core back portion, and passes through the air gap 40 from the tooth portion facing the adjacent second claw-shaped magnetic pole portion 24, and the second magnetic flux 39a. The claw-shaped magnetic pole part 24 is entered. Next, the magnetic flux 39a that has entered the second claw-shaped magnetic pole portion 24 passes through the second yoke portion 23, the second boss portion 22, the first boss portion 18, and the first yoke portion 19, and thus the first claw-shaped magnetic pole portion. 20 is reached. Here, in the conventional Landell type rotor, the first and second pole core bodies are designed to be limited, so that magnetic saturation occurs due to the magnetic field generated by the field coil, and the magnetic flux generated in the rotor decreases.

この実施の形態1では、第1および第2永久磁石33,37は、界磁コイル14の発生する磁界39の向きと反対となるように着磁配向されている。そこで、第1および第2永久磁石33,37の発生する磁界の向きは、界磁コイル14の発生する磁界39と逆向きである。この第1および第2永久磁石33,37から発生した磁束41が固定子鉄心11に鎖交するには、大きな磁気抵抗をもつエアギャップ40を往復する必要がある。また、第1および第2永久磁石33,37は、第2および第1爪状磁極部24,20の内径側に配設されており、第1および第2爪状磁極部20,24の内周面側に対してより短い磁路長で周回するように配設されている。そこで、磁束41の大部分が、固定子鉄心11に迂回することなく、回転子内部で閉じた磁気回路を形成する。   In the first embodiment, the first and second permanent magnets 33 and 37 are magnetized and oriented so as to be opposite to the direction of the magnetic field 39 generated by the field coil 14. Therefore, the direction of the magnetic field generated by the first and second permanent magnets 33 and 37 is opposite to the magnetic field 39 generated by the field coil 14. In order for the magnetic flux 41 generated from the first and second permanent magnets 33 and 37 to interlink with the stator core 11, it is necessary to reciprocate the air gap 40 having a large magnetic resistance. The first and second permanent magnets 33 and 37 are disposed on the inner diameter side of the second and first claw-shaped magnetic pole portions 24 and 20, and the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24 It arrange | positions so that it may circulate with a shorter magnetic path length with respect to the surrounding surface side. Therefore, most of the magnetic flux 41 forms a magnetic circuit closed inside the rotor without detouring to the stator core 11.

つまり、第1永久磁石33から発生する磁束41は、第1磁石保持台座30から第1継鉄部19、第1ボス部18、第2ボス部22、第2継鉄部23および第2爪状磁極部24を通り、第1永久磁石33に戻る。また、第2永久磁石37から発生する磁束41は、空隙を介して第1爪状磁極部20に入り、第1継鉄部19、第1ボス部18、第2ボス部22、第2継鉄部23および第2磁石保持台座34を通り、第2永久磁石37に戻る。
そこで、第1および第2永久磁石33,37の発生する磁束41は、界磁コイル14の発生する磁束39aと逆向きとなり、第1および第2ポールコア体17,21を構成する磁性体の磁束密度を大幅に低減することができ、磁気飽和を解消することができる。
That is, the magnetic flux 41 generated from the first permanent magnet 33 is transmitted from the first magnet holding base 30 to the first yoke portion 19, the first boss portion 18, the second boss portion 22, the second yoke portion 23, and the second claw. Return to the first permanent magnet 33 through the magnetic pole portion 24. Further, the magnetic flux 41 generated from the second permanent magnet 37 enters the first claw-shaped magnetic pole part 20 through the air gap, and the first yoke part 19, the first boss part 18, the second boss part 22, and the second joint. It passes through the iron part 23 and the second magnet holding base 34 and returns to the second permanent magnet 37.
Therefore, the magnetic flux 41 generated by the first and second permanent magnets 33 and 37 is opposite to the magnetic flux 39a generated by the field coil 14, and the magnetic flux constituting the first and second pole core bodies 17 and 21 is reversed. The density can be greatly reduced and magnetic saturation can be eliminated.

ついで、このように構成された車両用交流発電機1を用いて、界磁アンペアターン(界磁AT)に対する固定子鎖交磁束量および回転数に対する発電量を測定し、その結果を図6および図7に示す。また、比較のために、第1および第2永久磁石33,37を省略した従来装置を作製し、界磁アンペアターン(界磁AT)に対する固定子鎖交磁束量および回転数に対する発電量(直流電流A)を測定し、その結果を図6および図7に示す。なお図6中、実線が本発明品を示し、点線が従来装置を示している。   Next, using the vehicle alternator 1 configured as described above, the amount of stator interlinkage magnetic flux with respect to the field ampere turn (field AT) and the amount of power generation with respect to the rotational speed were measured. As shown in FIG. For comparison, a conventional device in which the first and second permanent magnets 33 and 37 are omitted is manufactured, and the amount of stator interlinkage magnetic flux with respect to the field ampere turn (field AT) and the amount of power generation with respect to the rotational speed (direct current). The current A) was measured and the results are shown in FIGS. In FIG. 6, the solid line indicates the product of the present invention, and the dotted line indicates the conventional apparatus.

図6から、界磁ATの小さい領域では、車両用交流発電機1と従来装置との差が小さく、磁気飽和が始まる領域を超えると、車両用交流発電機1と従来装置との差が大きくなることがわかる。すなわち、第1および第2永久磁石33,37を配設することが、磁気飽和を解消し、固定子10に鎖交する磁束量を増大させることにつながることがわかる。
同様に、図7から、車両用交流発電機1では、従来装置に対し、特に低速回転域で大きな発電量が得られることが分かる。
From FIG. 6, the difference between the vehicle alternator 1 and the conventional device is small in the region where the field AT is small, and the difference between the vehicle alternator 1 and the conventional device is large when the region where magnetic saturation starts is exceeded. I understand that That is, it can be seen that the arrangement of the first and second permanent magnets 33 and 37 eliminates magnetic saturation and increases the amount of magnetic flux linked to the stator 10.
Similarly, it can be seen from FIG. 7 that the vehicular AC generator 1 can obtain a larger amount of power generation than the conventional device, particularly in the low-speed rotation region.

つまり、従来装置では、磁気飽和に起因して界磁の起磁力のうち3割以上が回転子の磁気回路で消費され、磁束量の増大が困難となっていた。一方、この実施の形態1では、上述の通り、磁気飽和が解消されるので、固定子10に鎖交する磁束が増加し、発電量が増加したものと推考される。特に、磁気飽和が顕著な低速アイドリング域での発電量を大幅に増大できることが確認された。   That is, in the conventional device, 30% or more of the magnetomotive force of the field is consumed by the magnetic circuit of the rotor due to magnetic saturation, and it is difficult to increase the amount of magnetic flux. On the other hand, in this Embodiment 1, since magnetic saturation is eliminated as described above, it is presumed that the magnetic flux interlinked with the stator 10 is increased and the amount of power generation is increased. In particular, it was confirmed that the amount of power generation in the low-speed idling region where magnetic saturation is remarkable can be greatly increased.

また、この実施の形態1では、第1および第2永久磁石33,37は、第1および第2爪状磁極部20,24の内周面に対向するように配設されているので、第1および第2永久磁石33,37は、回転子13の外表面に対して径方向内方に位置している。そこで、固定子スロット高調波は第1および第2爪状磁極部20,24の表面部に留まり、第1および第2永久磁石33,37を直接誘導加熱するように作用しない。その結果、第1および第2永久磁石33,37が加熱されて、熱減磁することが未然に防止される。   In the first embodiment, the first and second permanent magnets 33 and 37 are arranged so as to face the inner peripheral surfaces of the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24. The first and second permanent magnets 33 and 37 are located radially inward with respect to the outer surface of the rotor 13. Therefore, the stator slot harmonics remain on the surface portions of the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24 and do not act to directly induction heat the first and second permanent magnets 33 and 37. As a result, the first and second permanent magnets 33 and 37 are prevented from being heated and demagnetized.

また、第1および第2永久磁石33,37が、第1および第2爪状磁極部20,24の内周面に対向するように配設されているので、第1および第2永久磁石33,37の磁気回路が回転子内部で閉じた磁気回路となり、固定子10に鎖交する磁束成分がなくなる。そこで、無負荷無励磁における第1および第2永久磁石33,37の誘起電圧の発生が抑制される。その結果、第1および第2永久磁石33,37の磁石量を増大させることができる。   In addition, since the first and second permanent magnets 33 and 37 are disposed so as to face the inner peripheral surfaces of the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24, the first and second permanent magnets 33 are disposed. , 37 becomes a magnetic circuit closed inside the rotor, and the magnetic flux component linked to the stator 10 is eliminated. Therefore, generation of the induced voltage of the first and second permanent magnets 33 and 37 during no-load no-excitation is suppressed. As a result, the magnet amount of the first and second permanent magnets 33 and 37 can be increased.

また、第1および第2永久磁石33,37は第1および第2継鉄部19,23に取り付けられている。そこで、第1および第2永久磁石33,37が第1および第2爪状磁極部20,24の内径側に位置しているので、第1および第2永久磁石33,37にかかる遠心力が小さくなり、第1および第2永久磁石33,37の保持構造を簡略化できる。また、第1および第2永久磁石33,37は遠心力に対して大きく変位する第1および第2爪状磁極部20,24の影響を受けないので、第1および第2永久磁石33,37の保持が容易となる。さらに、温度範囲の広い車載発電機に適用しても、第1および第2永久磁石33,37は回転子の熱膨張に起因する爪状磁極部間の軸方向の変位の影響を受けないので、第1および第2永久磁石33,37の保持が容易となる。これらのことから、第1および第2永久磁石33,37の保持の信頼性が向上される。
また、第1および第2永久磁石33,37が第1および第2爪状磁極部20,24の内径側に位置しているので、第1および第2永久磁石33,37を配設することに起因する慣性モーメントの増加を小さくでき、慣性トルクが大きくなることも抑制できる。
The first and second permanent magnets 33 and 37 are attached to the first and second yoke portions 19 and 23. Therefore, since the first and second permanent magnets 33 and 37 are positioned on the inner diameter side of the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24, the centrifugal force applied to the first and second permanent magnets 33 and 37 is reduced. It becomes small and the holding structure of the 1st and 2nd permanent magnets 33 and 37 can be simplified. Further, since the first and second permanent magnets 33 and 37 are not affected by the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24 that are largely displaced with respect to the centrifugal force, the first and second permanent magnets 33 and 37 are not affected. Is easy to hold. Further, even when applied to an in-vehicle generator having a wide temperature range, the first and second permanent magnets 33 and 37 are not affected by the axial displacement between the claw-shaped magnetic pole portions due to the thermal expansion of the rotor. The first and second permanent magnets 33 and 37 can be easily held. From these things, the reliability of holding | maintenance of the 1st and 2nd permanent magnets 33 and 37 is improved.
Further, since the first and second permanent magnets 33 and 37 are located on the inner diameter side of the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24, the first and second permanent magnets 33 and 37 are disposed. The increase in the moment of inertia resulting from the above can be reduced, and the increase in the inertia torque can also be suppressed.

つぎに、この実施の形態1による第1および第2永久磁石33,37の保持構造による効果について説明する。
第1および第2磁石保持穴31,35が穴方向を軸方向に一致させて第1および第2磁石保持台座30,34に円筒状に穿設されている。第1および第2軸方向開口32,36が第1および第2磁石保持穴31,35を第2および第1爪状磁極部24,20側に連通させるように第1および第2磁石保持台座30,34に形成されている。第1および第2磁石保持穴31,35の内周壁形状に適合する外壁面形状の円柱体に作製された第1および第2永久磁石33,37が、軸方向から第1および第2磁石保持穴31,35に挿入、保持されている。
Next, the effect of the holding structure for the first and second permanent magnets 33 and 37 according to the first embodiment will be described.
The first and second magnet holding holes 31 and 35 are formed in a cylindrical shape in the first and second magnet holding bases 30 and 34 so that the hole direction coincides with the axial direction. The first and second magnet holding bases so that the first and second axial openings 32, 36 communicate the first and second magnet holding holes 31, 35 with the second and first claw-shaped magnetic pole portions 24, 20 side. 30 and 34. The first and second permanent magnets 33 and 37 formed in the outer wall-shaped cylindrical body that matches the inner peripheral wall shape of the first and second magnet holding holes 31 and 35 are held by the first and second magnets from the axial direction. The holes 31 and 35 are inserted and held.

そこで、第1および第2磁石保持穴31,35の穴形状が円筒状であるので、冷間鍛造製法により簡易に成型できる。さらに、成型後、ドリルやリーマなどの回転切削工具による簡便な追加工を施すことにより、高精度の穴寸法の第1および第2磁石保持穴31,35を形成できる。また、第1および第2永久磁石33,37が円柱体であるので、金型により簡易に成型できる。さらに、成型後、ドリルやリーマなどの回転切削工具による簡便な追加工を施すことにより、高精度の外径寸法の第1および第2永久磁石33,37を形成できる。   Therefore, since the hole shape of the first and second magnet holding holes 31, 35 is cylindrical, it can be easily formed by a cold forging method. Furthermore, the 1st and 2nd magnet holding holes 31 and 35 of a highly accurate hole dimension can be formed by giving a simple additional process with rotary cutting tools, such as a drill and a reamer, after shaping | molding. Further, since the first and second permanent magnets 33 and 37 are cylindrical bodies, they can be easily molded by a mold. Furthermore, the 1st and 2nd permanent magnets 33 and 37 of a highly accurate outer-diameter dimension can be formed by performing simple additional machining with rotary cutting tools, such as a drill and a reamer, after shaping | molding.

このように、本磁石保持構造よれば、嵌合面を金型による成型や回転切削工具による切削で作製でき、NC加工機などを使っての立体的な切削加工が必要ではなく、製造時間が短縮されると共に、製造コストを低減することができる。
また、嵌合面が円筒面であるので、加工精度を高くすることができ、第1および第2永久磁石33,37を第1および第2磁石保持穴31,35に、がたつき無く安定した状態で強固に保持することができる。そこで、自動車のエンジンによる振動が車両用交流発電機1に加わっても、第1および第2永久磁石33,37の割れや欠けの発生が抑制される。また、回転子13が高速回転しても、第1および第2永久磁石33,37が第1および第2磁石保持穴31,35から抜けて飛散するような事態が回避される。
Thus, according to this magnet holding structure, the fitting surface can be produced by molding with a mold or cutting with a rotary cutting tool, and three-dimensional cutting using an NC machine or the like is not necessary, and manufacturing time is reduced. The manufacturing cost can be reduced while being shortened.
Further, since the fitting surface is a cylindrical surface, the processing accuracy can be increased, and the first and second permanent magnets 33 and 37 can be stably held in the first and second magnet holding holes 31 and 35 without rattling. It can hold firmly in the state. Therefore, even when vibrations from the automobile engine are applied to the vehicle alternator 1, the occurrence of cracks and chipping in the first and second permanent magnets 33 and 37 is suppressed. Further, even if the rotor 13 rotates at a high speed, a situation in which the first and second permanent magnets 33 and 37 come out of the first and second magnet holding holes 31 and 35 and are scattered is avoided.

また、第1および第2永久磁石33,37と第1および第2磁石保持穴31,35との接触面が円筒面となるので、局部的な応力集中が無く、第1および第2永久磁石33,37や第1および第2磁石保持台座30,34の破損の発生が抑制される。
さらに、第1および第2永久磁石33,37の配設位置を高精度に位置決めできるので、出力を低下させることなく、第1および第2永久磁石33,37と第1および第2磁石保持穴31,35との接触を回避できる。
In addition, since the contact surfaces of the first and second permanent magnets 33 and 37 and the first and second magnet holding holes 31 and 35 are cylindrical surfaces, there is no local stress concentration, and the first and second permanent magnets. Generation | occurrence | production of the damage of 33,37 and the 1st and 2nd magnet holding bases 30 and 34 is suppressed.
Furthermore, since the arrangement positions of the first and second permanent magnets 33 and 37 can be positioned with high accuracy, the first and second permanent magnets 33 and 37 and the first and second magnet holding holes can be obtained without lowering the output. Contact with 31, 35 can be avoided.

実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機に適用される回転子に実装される永久磁石の構成を説明する斜視図、図9はこの発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す正面図、図10はこの発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a perspective view for explaining the configuration of a permanent magnet mounted on a rotor applied to an automotive alternator according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 9 is a vehicle according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the flow of magnetic flux in the automotive alternator according to Embodiment 2 of the present invention.

図8において、永久磁石43は、断面台形の柱状体に作製され、断面台形の短辺側が突出するように、エポキシ、ナイロン66などの絶縁樹脂でモールドされている。この絶縁樹脂のモールド成型体である樹脂体44は、永久磁石43の突出部を除き、第1および第2磁石保持穴31,35の内周壁面形状に適合する外周壁面形状の円柱体に作製されている。樹脂体44は、図9に示されるように、軸方向から第2磁石保持穴35に挿入、保持されている。永久磁石43の樹脂体44からの突出部は、第2磁石保持穴35の第2軸方向開口36から延出し、第1爪状磁極20の先端側の内周面に相対している。図示していないが、永久磁石43がモールド成形された樹脂体44が、第1磁石保持穴31に軸方向から挿入、保持されている。
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。
In FIG. 8, the permanent magnet 43 is formed into a columnar body having a trapezoidal cross section, and is molded with an insulating resin such as epoxy or nylon 66 so that the short side of the trapezoidal cross section protrudes. The resin body 44, which is a molded body of insulating resin, is formed into a cylindrical body having an outer peripheral wall shape that matches the inner peripheral wall shape of the first and second magnet holding holes 31, 35, except for the protruding portion of the permanent magnet 43. Has been. As shown in FIG. 9, the resin body 44 is inserted and held in the second magnet holding hole 35 from the axial direction. The protruding portion of the permanent magnet 43 from the resin body 44 extends from the second axial opening 36 of the second magnet holding hole 35 and is opposed to the inner peripheral surface on the tip side of the first claw-shaped magnetic pole 20. Although not shown, the resin body 44 in which the permanent magnet 43 is molded is inserted and held in the first magnet holding hole 31 from the axial direction.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

この実施の形態2では、永久磁石43がモールド成形された樹脂体44の外周壁面が第1および第2磁石保持穴31,35との嵌合面となる。樹脂体44は、永久磁石に比べ、簡易に、高寸法精度の円柱体に作製できるので、永久磁石を円柱体に作製している上記実施の形態1に比べ、コストを低減することができる。   In the second embodiment, the outer peripheral wall surface of the resin body 44 in which the permanent magnet 43 is molded serves as a fitting surface with the first and second magnet holding holes 31 and 35. Since the resin body 44 can be easily made into a cylindrical body with high dimensional accuracy compared to a permanent magnet, the cost can be reduced as compared with the first embodiment in which the permanent magnet is made into a cylindrical body.

また、非磁性の樹脂体44が永久磁石43と第2磁石保持穴35との間に介在しているので、図10に示されるように、永久磁石43の磁束の一部が第2磁石保持台座34に漏れて永久磁石43に戻る漏れ磁束45が減少し、対向する第1爪状磁極部20に向かう磁束量46が増大する。その結果、回転子内部への磁石磁束が増加され、磁気飽和緩和の効果がさらに高められ、車両用交流発電機の発電量を一層増大することができる。   Further, since the non-magnetic resin body 44 is interposed between the permanent magnet 43 and the second magnet holding hole 35, a part of the magnetic flux of the permanent magnet 43 is held by the second magnet as shown in FIG. The leakage magnetic flux 45 leaking to the pedestal 34 and returning to the permanent magnet 43 decreases, and the amount of magnetic flux 46 toward the opposing first claw-shaped magnetic pole portion 20 increases. As a result, the magnetic flux inside the rotor is increased, the effect of relaxation of magnetic saturation is further enhanced, and the power generation amount of the vehicle AC generator can be further increased.

また、樹脂体44が界磁コイル14から第1および第2磁石保持台座30,34を介して永久磁石43に伝達される熱を断熱するので、永久磁石43の温度上昇を抑えることができる。そこで、熱により減磁しやすい磁石材料として希土類磁石を用いても、熱減磁を抑制することができる。   Further, since the resin body 44 insulates the heat transmitted from the field coil 14 to the permanent magnet 43 via the first and second magnet holding bases 30 and 34, the temperature rise of the permanent magnet 43 can be suppressed. Therefore, even when a rare earth magnet is used as a magnet material that is easily demagnetized by heat, thermal demagnetization can be suppressed.

なお、上記実施の形態2では、永久磁石43の断面台形の短辺で構成される上面を対向する第1および第2爪状磁極部20,24の先端側の内周面に平行に形成するようにしてもよい。この場合、永久磁石と爪状磁極部との間の隙間を最小限とすることができる。   In the second embodiment, the upper surface formed of the short side of the trapezoidal cross section of the permanent magnet 43 is formed in parallel to the inner peripheral surface on the tip side of the first and second claw-shaped magnetic pole portions 20 and 24 facing each other. You may do it. In this case, the gap between the permanent magnet and the claw-shaped magnetic pole part can be minimized.

実施の形態3.
図11はこの発明の実施の形態3に係る車両用交流発電機に適用される回転子に実装される永久磁石の構成を説明する図である。
図11において、鉄などからなる断面円弧状の磁性体47が、永久磁石43の断面台形の長辺で構成される底面に接合されている。そして、永久磁石43の断面台形の短辺側が突出するように、かつ磁性体47が埋設されるように、絶縁樹脂でモールドされている。この絶縁樹脂のモールド成型体である樹脂体48は、永久磁石43の突出部を除き、第1および第2磁石保持穴31,35の内周壁面形状に適合する外周壁面形状の円柱体に作製されている。
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。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of a permanent magnet mounted on a rotor applied to an automotive alternator according to Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 11, a magnetic body 47 having an arcuate cross section made of iron or the like is bonded to the bottom surface of the permanent magnet 43 formed by the long side of the trapezoidal cross section. Then, the permanent magnet 43 is molded with insulating resin so that the short side of the trapezoidal cross section of the permanent magnet 43 protrudes and the magnetic body 47 is embedded. The resin body 48, which is a molded body of insulating resin, is formed into a cylindrical body having an outer peripheral wall shape that conforms to the inner peripheral wall shape of the first and second magnet holding holes 31, 35 except for the protruding portion of the permanent magnet 43. Has been.
Other configurations are the same as those in the second embodiment.

この実施の形態3では、上記実施の形態2における永久磁石43の内径側と第1および第2磁石保持台座30,34との間の磁気ギャップが磁性体47で埋められ、磁気抵抗を低減できる。つまり、磁石磁路の磁気抵抗が低減し、磁石磁束量が増加し、回転子の磁気飽和緩和の効果がより高くなり、発電出力をより増加することができる。   In the third embodiment, the magnetic gap between the inner diameter side of the permanent magnet 43 and the first and second magnet holding bases 30 and 34 in the second embodiment is filled with the magnetic body 47, and the magnetic resistance can be reduced. . That is, the magnetic resistance of the magnet magnetic path is reduced, the amount of magnet magnetic flux is increased, the effect of relaxing the magnetic saturation of the rotor is increased, and the power generation output can be further increased.

実施の形態4.
図12はこの発明の実施の形態4に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す分解斜視図である。
図12において、切頭円錐状の第2磁石保持穴50が、第2磁石保持台座34に穴中心を軸方向に一致させて穿設されている。第2磁石保持穴50を第1爪状磁極部20側に開口させる第2軸方向開口51が、第2磁石保持台座34の外周部に軸方向一側から他側に至るように形成されている。第2永久磁石52は、第2磁石保持穴50の内壁面形状に適合する外壁面形状の切頭円錐体に作製され、第2磁石保持穴50に軸方向から挿入、保持される。この時、第2軸方向開口51からの第2永久磁石52の露出部が第1爪状磁極部20の先端側内周面に対向している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is an exploded perspective view showing a rotor applied to an automotive alternator according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 12, a truncated conical second magnet holding hole 50 is formed in the second magnet holding base 34 with the hole center aligned in the axial direction. A second axial opening 51 that opens the second magnet holding hole 50 toward the first claw-shaped magnetic pole part 20 is formed in the outer peripheral part of the second magnet holding base 34 so as to extend from one side in the axial direction to the other side. Yes. The second permanent magnet 52 is made into a truncated cone having an outer wall shape that matches the inner wall shape of the second magnet holding hole 50, and is inserted and held in the second magnet holding hole 50 from the axial direction. At this time, the exposed portion of the second permanent magnet 52 from the second axial opening 51 faces the inner peripheral surface on the front end side of the first claw-shaped magnetic pole portion 20.

ここで、図示していないが、切頭円錐状の第1磁石保持穴が、第1磁石保持台座30に穴中心を軸方向に一致させて穿設されている。第1磁石保持穴を第2爪状磁極部24側に開口させる第1軸方向開口が、第1磁石保持台座30の外周部に軸方向一側から他側に至るように形成されている。第1永久磁石は、第1磁石保持穴の内壁面形状に適合する外壁面形状の切頭円錐体に作製され、第1磁石保持穴に軸方向から挿入、保持される。この時、第1軸方向開口からの第1永久磁石の露出部が第2爪状磁極部24の先端側内周面に対向している。
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。
Here, although not shown, a truncated cone-shaped first magnet holding hole is formed in the first magnet holding base 30 with the hole center aligned in the axial direction. A first axial opening that opens the first magnet holding hole toward the second claw-shaped magnetic pole portion 24 is formed in the outer peripheral portion of the first magnet holding base 30 so as to extend from one axial direction to the other. The first permanent magnet is made into a truncated cone having an outer wall shape that matches the inner wall surface shape of the first magnet holding hole, and is inserted and held in the first magnet holding hole from the axial direction. At this time, the exposed portion of the first permanent magnet from the first axial opening faces the inner peripheral surface of the distal end side of the second claw-shaped magnetic pole portion 24.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

第1および第2永久磁石の支持構造は同じであるので、ここでは、第2永久磁石52の支持構造についてのみ説明する。
この実施の形態4においても、第2磁石保持穴50が切頭円錐状の内周壁面形状に形成されているので、冷間鍛造製法により簡易に成型できる。さらに、成型後、ドリルやリーマなどの回転切削工具による簡便な追加工を施すことにより、高精度の穴寸法の第2磁石保持穴50を形成できる。また、第2永久磁石52が切頭円錐体に形成されているので、冷間鍛造製法により簡易に成型できる。さらに、成型後、ドリルやリーマなどの回転切削工具による簡便な追加工を施すことにより、高精度の穴寸法の第2永久磁石52を形成できる。
Since the support structure of the first and second permanent magnets is the same, only the support structure of the second permanent magnet 52 will be described here.
Also in this Embodiment 4, since the 2nd magnet holding hole 50 is formed in the inner peripheral wall surface shape of the truncated cone shape, it can shape | mold easily by the cold forging manufacturing method. Furthermore, the 2nd magnet holding hole 50 of a highly accurate hole dimension can be formed by performing simple additional machining with rotary cutting tools, such as a drill and a reamer, after shaping | molding. Moreover, since the 2nd permanent magnet 52 is formed in the truncated cone, it can shape | mold easily by the cold forging manufacturing method. Furthermore, the 2nd permanent magnet 52 of a highly accurate hole dimension can be formed by performing simple additional machining with rotary cutting tools, such as a drill and a reamer, after shaping | molding.

また、第2磁石保持穴50と第2永久磁石52の嵌合面が切頭円錐の外周面であるので、第2永久磁石52を軸方向から第2磁石保持穴50に挿入するだけで、第2磁石保持穴50に対する第2永久磁石52の軸方向位置を設計位置に正確に位置決めできる。
また、第2永久磁石52の切頭円錐体の外周面の軸方向に対する角度を、対向する第1爪状磁極部20の先端側の内周面の軸方向に対する角度と略等しくすることにより、第2永久磁石52と第1爪状磁極部20との間の隙間を最小限とすることができる。
In addition, since the fitting surface of the second magnet holding hole 50 and the second permanent magnet 52 is the outer peripheral surface of the truncated cone, just by inserting the second permanent magnet 52 into the second magnet holding hole 50 from the axial direction, The axial position of the second permanent magnet 52 with respect to the second magnet holding hole 50 can be accurately positioned at the design position.
Further, by making the angle with respect to the axial direction of the outer peripheral surface of the truncated cone of the second permanent magnet 52 substantially equal to the angle with respect to the axial direction of the inner peripheral surface on the tip side of the opposing first claw-shaped magnetic pole part 20, A gap between the second permanent magnet 52 and the first claw-shaped magnetic pole part 20 can be minimized.

なお、上記実施の形態4において、上記実施の形態2と同様に、断面台形の永久磁石43の一部が突出するように切頭円錐体の樹脂体にモールド成形するようにしても良い。さらに、上記実施の形態3と同様に、磁性体47を永久磁石43の底面に接合するようにしてもよい。   In the fourth embodiment, as in the second embodiment, a truncated cone resin body may be molded so that a part of the trapezoidal trapezoidal permanent magnet 43 protrudes. Furthermore, the magnetic body 47 may be joined to the bottom surface of the permanent magnet 43 as in the third embodiment.

実施の形態5.
図13はこの発明の実施の形態5に係る車両用交流発電機に適用される回転子の構成を模式的に示す断面図、図14はこの発明の実施の形態5に係る車両用交流発電機に適用される回転子における永久磁石の支持構造を説明する要部断面図である。
Embodiment 5 FIG.
13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a rotor applied to an automotive alternator according to Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 14 is an automotive alternator according to Embodiment 5 of the present invention. It is principal part sectional drawing explaining the support structure of the permanent magnet in the rotor applied to FIG.

図13および図14において、雌ねじ部53が第2磁石保持穴50の大径側の内周壁面に刻設されている。非磁性体リング54は、薄肉のステンレスやエポキシ樹脂で作製され、永久磁石52の大径側に外嵌状態に嵌着されている。雄ねじ部55が非磁性体リング54の外周壁面に刻設されている。永久磁石52は、雄ねじ部55を雌ねじ部53に締着して第2磁石保持穴50に挿入、保持されている。なお、雌ねじ部53が第1磁石保持穴の大径側の内周壁面に刻設されており、永久磁石52が雄ねじ部55を雌ねじ部53に締着して第1磁石保持穴に挿入、保持されている。他の構成は上記実施の形態4と同様に構成されている。   In FIG. 13 and FIG. 14, the female screw portion 53 is engraved on the inner peripheral wall surface of the second magnet holding hole 50 on the large diameter side. The nonmagnetic ring 54 is made of thin stainless steel or epoxy resin, and is fitted on the large diameter side of the permanent magnet 52 in an externally fitted state. A male screw portion 55 is engraved on the outer peripheral wall surface of the nonmagnetic ring 54. The permanent magnet 52 is inserted and held in the second magnet holding hole 50 by fastening the male screw portion 55 to the female screw portion 53. The female screw portion 53 is engraved on the inner peripheral wall surface on the large diameter side of the first magnet holding hole, and the permanent magnet 52 is inserted into the first magnet holding hole by fastening the male screw portion 55 to the female screw portion 53. Is retained. Other configurations are the same as those in the fourth embodiment.

このように、永久磁石52が雌ねじ部53と雄ねじ部55との螺着により磁石保持穴に保持されているので、第1および第2磁石保持台座の軸方向寸法が加工誤差などにより狭くなっていても、永久磁石52の保持強固が大きくなり、永久磁石52の飛散などが防止される。   Thus, since the permanent magnet 52 is held in the magnet holding hole by screwing the female screw portion 53 and the male screw portion 55, the axial dimensions of the first and second magnet holding bases are narrowed due to a processing error or the like. However, the holding strength of the permanent magnet 52 is increased, and the scattering of the permanent magnet 52 is prevented.

ここで、上記実施の形態5では、雄ねじ部を非磁性体リングに刻設し、雌ねじ部を磁石保持穴に刻設するものとしているが、雌ねじ部を非磁性体リングに刻設し、雄ねじ部を磁石保持穴に刻設してもよい。
また、上記実施の形態5では、切頭円錐体の永久磁石に適用するものとして説明しているが、円柱体の永久磁石に適用してもよい。即ち、上記実施の形態1において、雄ねじ部が刻設された非磁性体リングを第1および第2永久磁石に嵌着し、雌ねじ部を第1および第2磁石保持穴に刻設し、雄ねじ部を雌ねじ部に締着して、第1および第2永久磁石を第1および第2磁石保持穴に挿入、保持するようにしてもよい。
Here, in the fifth embodiment, the male screw portion is engraved in the non-magnetic ring and the female screw portion is engraved in the magnet holding hole. However, the female screw portion is engraved in the non-magnetic ring and the male screw is engraved. The part may be engraved in the magnet holding hole.
Further, although the fifth embodiment is described as being applied to a truncated conical permanent magnet, it may be applied to a cylindrical permanent magnet. That is, in the first embodiment, the non-magnetic ring in which the male screw portion is engraved is fitted into the first and second permanent magnets, and the female screw portion is engraved in the first and second magnet holding holes. The first and second permanent magnets may be inserted and held in the first and second magnet holding holes by fastening the portion to the female screw portion.

なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機や車両用発電電動機などの回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。   In each of the above embodiments, the vehicle alternator has been described. However, the present invention is not limited to the vehicle alternator, and is applied to rotating electric machines such as a vehicle motor and a vehicle generator motor. Produces the same effect.

この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing an automotive alternator according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機に適用される回転子に実装される永久磁石の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the permanent magnet mounted in the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the magnetic flux in the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the magnetic flux in the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機における界磁アンペアターン(界磁AT)と固定子鎖交磁束量との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the field ampere turn (field AT) and stator interlinkage magnetic flux amount in the alternating current generator for vehicles concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機における回転数に対する発電量を示す図である。It is a figure which shows the electric power generation amount with respect to the rotation speed in the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機に適用される回転子に実装される永久磁石の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the permanent magnet mounted in the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す正面図である。It is a front view which shows the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the magnetic flux in the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る車両用交流発電機に適用される回転子に実装される永久磁石の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the permanent magnet mounted in the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the rotor applied to the vehicle alternator which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に係る車両用交流発電機に適用される回転子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に係る車両用交流発電機に適用される回転子における永久磁石の支持構造を説明する要部断面図である。It is principal part sectional drawing explaining the support structure of the permanent magnet in the rotor applied to the alternating current generator for vehicles which concerns on Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

13 回転子、14 界磁コイル、15 ポールコア、16 シャフト、17 第1ポールコア体、18 第1ボス部、19 第1継鉄部、20 第1爪状磁極部、21 第2ポールコア体、22 第2ボス部、23 第2継鉄部、24 第2爪状磁極部、30 第1磁石保持台座(永久磁石保持部)、31 第1磁石保持穴、32 第1軸方向開口、33 第1永久磁石、34 第2磁石保持台座(永久磁石保持部)、35 第2磁石保持穴、36 第2軸方向開口、37 第2永久磁石、38 着磁方向、43 永久磁石、44 樹脂体、47 磁性体、48 樹脂体、50 第2磁石保持穴、51 第2軸方向開口、52 第2永久磁石、53 雌ねじ部、54 非磁性体リング、55 雄ねじ部。   13 Rotor, 14 Field coil, 15 Pole core, 16 Shaft, 17 First pole core body, 18 First boss part, 19 First yoke part, 20 First claw-shaped magnetic pole part, 21 Second pole core body, 22 First 2 bosses, 23 2nd yoke part, 24 2nd claw-shaped magnetic pole part, 30 1st magnet holding base (permanent magnet holding part), 31 1st magnet holding hole, 32 1st axial opening, 33 1st permanent Magnet, 34 Second magnet holding base (permanent magnet holding portion), 35 Second magnet holding hole, 36 Second axial opening, 37 Second permanent magnet, 38 Magnetizing direction, 43 Permanent magnet, 44 Resin body, 47 Magnetic Body, 48 resin body, 50 second magnet holding hole, 51 second axial opening, 52 second permanent magnet, 53 female thread portion, 54 non-magnetic ring, 55 male thread portion.

Claims (8)

ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子を備えた回転電機において、
上記複数の爪状磁極部のそれぞれの先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に該継鉄部から一体に突設された永久磁石保持部と、
上記永久磁石保持部のそれぞれに穴中心を軸方向に一致させて穿設され、内周壁の一部に上記爪状磁極部の先端側の内周面に対向する軸方向開口を有する円筒状の磁石保持穴と、
上記磁石保持穴のそれぞれに挿入、保持され、上記軸方向開口からの露出部が上記爪状磁極部の先端側の内周面に対向する永久磁石と、を備え、
上記永久磁石のそれぞれは、上記磁石保持穴に嵌着される円柱状の樹脂体に上記露出部を突出させて一体にモールド成形され、かつ上記界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向されていることを特徴とする回転電機。
A boss portion, a pair of yoke portions extending radially outward from both end edges in the axial direction of the boss portion, and a pair of yoke portions alternately extending in the axial direction from each of the yoke portions, meshing with each other. A pole core fixed to a shaft having a plurality of claw-shaped magnetic pole portions arranged in a direction and inserted through an axial center position of the boss portion; the boss portion; the pair of yoke portions; and the plurality of claws In a rotating electrical machine including a rotor having a field coil housed in a space surrounded by a magnetic pole portion,
A permanent magnet holding portion integrally projecting from the yoke portion at a portion of the pair of yoke portions facing the inner peripheral surface on the tip side of each of the plurality of claw-shaped magnetic pole portions;
Each of the permanent magnet holding portions is formed in a cylindrical shape having a hole center aligned in the axial direction and having an axial opening facing a portion of the inner peripheral wall facing the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole portion. A magnet holding hole,
A permanent magnet inserted and held in each of the magnet holding holes, and an exposed portion from the axial opening facing the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole portion,
Each of the permanent magnets is integrally molded with the exposed portion protruding from a cylindrical resin body fitted in the magnet holding hole, and attached in the direction opposite to the direction of the magnetic field formed by the field coil. A rotating electrical machine characterized by being magnetically oriented.
ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子を備えた回転電機において、
上記複数の爪状磁極部のそれぞれの先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に該継鉄部から一体に突設された永久磁石保持部と、
上記永久磁石保持部のそれぞれに穴中心を軸方向に一致させて穿設され、内周壁の一部に上記爪状磁極部の先端側の内周面に対向する軸方向開口を有する切頭円錐状の磁石保持穴と、
上記磁石保持穴のそれぞれに挿入、保持され、上記軸方向開口からの露出部が上記爪状磁極部の先端側の内周面に対向する永久磁石と、を備え、
上記永久磁石のそれぞれは、上記界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向されていることを特徴とする回転電機。
A boss portion, a pair of yoke portions extending radially outward from both end edges in the axial direction of the boss portion, and a pair of yoke portions alternately extending in the axial direction from each of the yoke portions, meshing with each other. A pole core fixed to a shaft having a plurality of claw-shaped magnetic pole portions arranged in a direction and inserted through an axial center position of the boss portion; the boss portion; the pair of yoke portions; and the plurality of claws In a rotating electrical machine including a rotor having a field coil housed in a space surrounded by a magnetic pole portion,
A permanent magnet holding portion integrally projecting from the yoke portion at a portion of the pair of yoke portions facing the inner peripheral surface on the tip side of each of the plurality of claw-shaped magnetic pole portions;
A truncated cone formed in each of the permanent magnet holding portions with the hole center aligned in the axial direction and having an axial opening opposed to the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole portion in a part of the inner peripheral wall Shaped magnet holding hole,
A permanent magnet inserted and held in each of the magnet holding holes, and an exposed portion from the axial opening facing the inner peripheral surface on the tip side of the claw-shaped magnetic pole portion,
Each of the permanent magnets is magnetized and oriented in a direction opposite to the direction of the magnetic field produced by the field coil.
上記永久磁石が、上記磁石保持穴に嵌着される切頭円錐体に作製されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2 , wherein the permanent magnet is formed into a truncated cone fitted into the magnet holding hole. 上記永久磁石の切頭円錐体の外周面の軸方向に対する角度が、対向する上記爪状磁極部の先端側の内周面の軸方向に対する角度と略等しいことを特徴とする請求項3記載の回転電機。 Angle relative to the axial direction of the outer peripheral surface of the truncated cone of the permanent magnet, according to claim 3, wherein the substantially equal to the inner peripheral surface angle relative to the axial direction of the distal end side of the claw-shaped magnetic pole portion opposed Rotating electric machine. 上記永久磁石が、上記磁石保持穴に嵌着される切頭円錐状の樹脂体に上記露出部を突出させて一体にモールド成形されていることを特徴とする請求項2記載の回転電機。 3. The rotating electrical machine according to claim 2 , wherein the permanent magnet is integrally molded with the exposed portion protruding from a frustoconical resin body fitted in the magnet holding hole. 上記永久磁石の露出部の外壁面が、対向する上記爪状磁極部の先端側の内周面と略平行に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項5記載の回転電機。 The outer wall surface of the exposed portion of the permanent magnet rotating electrical machine of claim 1 or claim 5, wherein the being formed substantially parallel to the said claw-shaped magnetic pole tip side of the inner peripheral surface of the opposing. 断面円弧状の磁性体が、上記永久磁石の内径側壁面に、断面円弧側を内径側に向けて接合されて上記樹脂体に一体にモールド成形されていることを特徴とする請求項1又は請求項5記載の回転電機。 An arc-shaped cross section of the magnetic body, the inner diameter side wall surface of the permanent magnet, according to claim 1 or claims are joined toward the circular arc cross sectional side on the inner diameter side, characterized in that it is molded integrally with the resin body Item 6. The rotating electric machine according to Item 5 . 非磁性体リングが上記永久磁石に外嵌状態に嵌着され、雄ねじ部と雌ねじ部とが上記磁石保持穴の内周壁面と上記非磁性体リングの外周壁面とに螺合可能に形成され、上記永久磁石が上記雄ねじ部と上記雌ねじ部との螺着により上記磁石保持穴に挿入、保持されていることを特徴とする請求項3記載の回転電機。 A non-magnetic ring is fitted to the permanent magnet in an externally fitted state, and a male screw portion and a female screw portion are formed so as to be able to be screwed to the inner peripheral wall surface of the magnet holding hole and the outer peripheral wall surface of the non-magnetic ring, 4. The rotating electrical machine according to claim 3, wherein the permanent magnet is inserted and held in the magnet holding hole by screwing the male screw portion and the female screw portion.
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