JP4477072B2

JP4477072B2 - 回転電機

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Publication number: JP4477072B2
Application number: JP2008031652A
Authority: JP
Inventors: 正夫守田; 龍一下村; 裕之秋田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: US7642691B2; US20090200886A1; JP2009194984A

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特にランデル型の回転子における永久磁石の固定構造に関するものである。

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。従来の設計範囲でこの要求に対応しようとすると、交流発電機が大型化する。そして、交流発電機の大型化は、重量および設置スペースを増大させる。

従来、このような課題を解決するために、永久磁石をストラップにより継鉄部に設けられた取り付け表面に保持するようにした回転子アッセンブリが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５３９９４号公報

従来の回転子アッセンブリでは、ストラップの締着力により永久磁石を継鉄部の取り付け表面に保持しているので、回転子の回転時に、遠心力が永久磁石にストラップの締着力を緩める方向に作用する。そこで、ストラップによる永久磁石の締着力が緩み、エンジンなどの振動により永久磁石ががたつき、騒音を発生するという課題があった。

ここで、接着剤を用いて永久磁石をストラップや継鉄部の取り付け表面に固着して、永久磁石のガタツキを抑えることが考えられる。しかし、永久磁石がストラップにより取り付け表面に保持されている状態では、接着剤をストラップと永久磁石との間、および永久磁石と取り付け表面との間に注入できない。そこで、永久磁石を取り付け表面に保持するに先立って、接着剤を永久磁石やストラップに塗布することになり、着磁された永久磁石やストラップのハンドリングが問題となり、量産性を低下させることになる。

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、樹脂材による永久磁石の固定が簡易に行え、量産性を高めることができるとともに、永久磁石のガタツキに起因する騒音の発生を抑制できる回転電機を得ることを目的とする。

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回転軸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、を有する回転子と、上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えている。さらに、回転電機は、上記一対の継鉄部の周方向に隣り合う上記爪状磁極部間に保持され、嵌合溝が軸方向に貫通して上面に凹設された磁石保持具と、上記嵌合溝に嵌合されて上記爪状磁極部の先端側内周面と相対するように上記磁石保持具に取り付けられた永久磁石と、基部および該基部の相対する二辺から延設された一対の翼部を有し、該基部により上記永久磁石の上面を覆い、かつ該一対の翼部を該永久磁石の周方向両側面に沿わせて装着され、該一対の翼部の先端側を該永久磁石と上記嵌合溝との間に嵌め込まれて上記磁石保持具に取り付けられた磁石カバーと、上記永久磁石、上記磁石カバーおよび上記嵌合溝により画成される接着空間に充填されて該永久磁石および該磁石カバーを上記磁石保持具に固着する樹脂材と、上記磁石保持具の外部と上記接着空間とを連通するように該磁石保持具に形成された樹脂注入穴と、を有する。

この発明によれば、樹脂注入穴が、永久磁石、磁石カバーおよび嵌合溝により画成される接着空間と磁石保持具の外部とを連通するように形成されているので、永久磁石および磁石カバーを磁石保持具に組み込んだ後、樹脂材を樹脂注入穴から注入して接着空間に充填できる。そこで、永久磁石および樹脂カバーを磁石保持具に組み込む工程に先立って樹脂材を永久磁石や樹脂カバーに塗布する必要がなく、永久磁石や樹脂カバーのハンドリングが容易となり、量産性を高めることができる。また、樹脂材が樹脂注入穴を介して接着空間に十分に充填できるので、磁石保持具に対する永久磁石および磁石カバーの固着力が高くなり、永久磁石のガタツキに起因する騒音の発生が抑制される。

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おける永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す斜視図、図４は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永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図、図５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磁石保持具を示す斜視図である。

図１乃至図５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、回転軸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回転軸１６の端部に固着されたプーリ６と、回転子１３の軸方向（以下、軸方向という）の両端面に固定されたファン７と、回転子１３に対して一定のエアギャップ２９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、回転軸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。

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。

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回転軸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。

第１ポールコア体１７は、外周面を円筒形状とし、回転軸挿通穴１８ａが軸心位置を貫通して形成された第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。さらに、第１谷部２５が第１継鉄部１９の各隣り合う第１爪状磁極部２０間に位置する部位に、例えば内径側に向かって凸状に湾曲したＵ字状に凹設されている。

第２ポールコア体２１は、外周面を円筒形状とし、回転軸挿通穴２２ａが軸心位置を貫通して形成された第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。さらに、第２谷部２６が第２継鉄部２３の各隣り合う第１爪状磁極部２４間に位置する部位に、例えば内径側に向かって凸状に湾曲したＵ字状に凹設されている。

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、回転軸挿通穴１８ａ，２２ａに貫装された回転軸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。また、軸方向において、第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端側がそれぞれ第２および第１継鉄部２３，１９と重なっている。

第１磁石保持具３０は、鉄、鉄系磁性合金などの磁性材を用いて所定厚みを有する断面台形に作製されている。そして、溝方向を第１磁石保持具３０の厚み方向とする第１嵌合溝３１が第１磁石保持具３０の上面に開口するように凹設されている。ここで、第１磁石保持具３０の上下面および第１嵌合溝３１の底面が互いに平行な平坦面となっている。そして、第１嵌合溝３１は、その溝幅が開口に向かって漸次狭くなる楔状に形成されている。また、樹脂溜まり溝３２ａが第１嵌合溝３１の底面の幅方向両側に、所定深さで、かつ所定幅で、第１磁石保持具３０の厚み方向の全域にわたって延設されている。さらに、樹脂溜まり溝３２ｂが第１嵌合溝３１の両側面の底面側に、所定深さで、かつ所定幅で第１磁石保持具３０の厚み方向の全域にわたって延設されている。そして、第１樹脂注入穴３３が、穴方向を第１磁石保持具３０の厚み方向として、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂを厚み方向の全域にわたって連通するように、第１磁石保持具３０に穿設されている。

第１永久磁石３５は、第１嵌合溝３１の内形形状より僅かに小さい外形形状で、厚み方向と直交する平面における断面が台形で、第１磁石保持具３０と同等の厚みに作製され、その上下面が互いに平行な平坦面となっている。
第１磁石カバー３６は、矩形平板状の基部３６ａと、基部３６ａの対向する二辺から延設された翼部３６ｂとから構成されている。基部３６ａは第１永久磁石３５の上面の形状に略一致し、翼部３６ｂは第１永久磁石３５の断面台形の傾斜面の形状に略一致している。この第１磁石カバー３６は、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｂを第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせて第１永久磁石３５に装着される。そして、第１永久磁石３５は、厚み方向を第１磁石保持具３０の厚み方向に一致させて下端部側を第１嵌合溝３１に嵌着される。この時、一対の翼部３６ｂが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面と第１永久磁石３５の傾斜面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０に保持される。

ここで、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂが第１永久磁石３５の下面と翼部３６ｂの外面と第１嵌合溝３１とで画成される接着空間を構成する。そして、例えばエポキシ樹脂などの樹脂材５０が第１樹脂注入穴３３に注入され、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂ内に充填される。樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂ内に充填された樹脂材５０が硬化され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６が第１磁石保持具３０に固着される。そして、第１嵌合溝３１の底面と第１永久磁石３５の下面とが密接、あるいは微小な隙間を持って相対し、第１磁石保持具３０と第１永久磁石３５とが磁気的に接続されている。また、第１永久磁石３５は第１磁石カバー３６により覆われている。

第２磁石保持具４０は、第１磁石保持具３０と同じ材質を用いて同じ形状に作製されている。第２嵌合溝４１、樹脂溜まり溝４２ａ，４２ｂおよび第２樹脂注入穴４３が第１嵌合溝３１、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂおよび第１樹脂注入穴３３と同様に、第２磁石保持具４０に形成されている。第２永久磁石４５は、第１永久磁石３５と同じ材質を用いて同じ形状に作製されている。第２磁石カバー４６は、第１磁石カバー３６と同じ材質を用いて同じ形状に作製されている。第２永久磁石４５は、第２磁石カバー３６が装着されて、厚み方向を第２磁石保持具４０の厚み方向に一致させて下端部側を第２嵌合溝４１に嵌着される。この時、一対の翼部４６ｂが、それぞれ第２嵌合溝４１の側面と第２永久磁石４５の傾斜面との間に嵌め込まれ、第２永久磁石４５が第２磁石保持具４０に保持される。

ここで、樹脂溜まり溝４２ａ，４２ｂが第２永久磁石４５の下面と翼部４６ｂの外面と第２嵌合溝４１とで画成される接着空間を構成する。そして、例えばエポキシ樹脂などの樹脂材５０が第２樹脂注入穴４３に注入され、樹脂溜まり溝４２ａ，４２ｂ内に充填される。樹脂溜まり溝４２ａ，４２ｂ内に充填された樹脂材５０が硬化され、第２永久磁石４５および第２磁石カバー４６が第２磁石保持具４０に固着される。そして、第２嵌合溝４１の底面と第２永久磁石４５の下面とが密接、あるいは微小な隙間を持って相対し、第２磁石保持具４０と第２永久磁石４５とが磁気的に接続されている。また、第２永久磁石４５は第２磁石カバー４６により覆われている。

第１保持溝２７が、第１ポールコア体１７の各第１爪状磁極部２０の根元側で、各第１谷部２５の内壁面の上部側の相対する部位のそれぞれに開口し、かつ溝方向を軸方向として第１継鉄部１９の一端から他端側に向かって凹設されている。同様に、第２保持溝２８が、第２ポールコア体２１の各第２爪状磁極部２４の根元側で、各第２谷部２６の内壁面の上部側の相対する部位のそれぞれに開口し、かつ溝方向を軸方向として第２継鉄部２３の他端から一端側に向かって凹設されている。ここで、第１および第２保持溝２７，２８は、ブローチ加工やエンドミル加工などにより、第１および第２磁石保持具３０，４０の両側部が嵌着される溝形状に形成されている。

第１磁石保持具３０が、第１永久磁石３５を上方に向けて、軸方向外側から相対する第１保持溝２７に圧入され、必要に応じて接着剤を塗布されて、各第１谷部２５の上に架設された状態で磁気的に接続されて第１ポールコア体１７に取り付けられる。このとき、第１磁石保持具３０および第１永久磁石３５の厚み方向が軸方向に一致している。また、第１永久磁石３５の上面を覆う第１磁石カバー３６の基部３６ａが第２爪状磁極部２４の先端側内周面と所定の隙間をあけて対向している。

第２磁石保持具４０が、第２永久磁石４５を上方に向けて、軸方向外側から相対する第２保持溝２８に圧入され、必要に応じて接着剤を塗布し、各第２谷部２６の上に架設された状態で磁気的に接続されて第２ポールコア体２１に取り付けられる。このとき、第２磁石保持具４０および第２永久磁石４５の厚み方向が軸方向に一致している。また、第２永久磁石４５の上面を覆う第２磁石カバー４６の基部４６ａが第１爪状磁極部２０の先端側内周面と所定の隙間をあけて対向している。

また、第１および第２永久磁石３５，４５は、図１に示されるように、界磁コイル１４に通電されて発生する磁界５１の向きと逆向きに着磁配向される。そして、第１および第２永久磁石３５，４５の着磁方向５２の延長線が、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側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５１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３５，４５も逆向きに着磁配向される。

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極に磁化され、第２ポールコア体２１の第２爪状磁極部２４がＳ極に磁化される。
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を介して回転軸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。

界磁コイル１４に通電されて発生した磁束は、第１爪状磁極部２０からエアギャップ２９を通って固定子鉄心１１のティース部に入る。固定子鉄心１１に入った磁束は、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２９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。

本回転子１３では、第１および第２永久磁石３５，４５は、界磁コイル１４の発生する磁界５１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永久磁石３５から発生する磁束は、第１磁石保持具３０に入る。ここで、第１磁石保持具３０の下方には、第１谷部２５、即ち大きな空間が存在する。そこで、第１磁石保持具３０に入った磁束は、第１磁石保持具３０内を周方向の両側に流れて第１継鉄部１９に入り、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、空隙を介して第１永久磁石３５に戻る。また、第２永久磁石４５から発生する磁束は、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を経て、第２継鉄部２３に入る。第２継鉄部２３に入った磁束は、第２継鉄部２３の第２谷部２６の両側を径方向外方に流れ、第２磁石保持具４０の両端から第２磁石保持具４０に入り、第２永久磁石４５に戻る。

第１および第２永久磁石３５，４５の発生する磁束は、界磁コイル１４の発生する磁束と逆向きとなり、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。
このように、本回転子１３では、第１および第２永久磁石３５，４５の配置および着磁方向５２を工夫することで、界磁コイル１４の発生する磁界による第１および第２ポールコア体１７，２１の磁気飽和を緩和している。これにより、固定子１０に鎖交する磁束が増加し、発電量を増加することができる。

また、第１および第２永久磁石３５，４５が第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側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３５，４５の磁気回路が回転子１３内部で閉じた磁気回路となる。そこで、第１および第２永久磁石３５，４５の発生する磁束のなかの固定子鉄心１０に鎖交する磁束成分（漏れ磁束）が少なくなる。さらに、着磁方向５２の延長線が、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面に向かっているので、漏れ磁束が一層低減される。その結果、無負荷無励磁における第１および第２永久磁石３５，４５の誘起電圧の発生が抑制される。

この実施の形態１によれば、樹脂溜まり溝３２ａ，４２ａが第１および第２嵌合溝３１，４１の底面の幅方向両側に、所定深さで、かつ所定幅で、第１および第２磁石保持具３０，４０の厚み方向の全域にわたって延設されている。樹脂溜まり溝３２ｂ，４２ｂが第１および第２嵌合溝３１，４１の両側面の底面側に、所定深さで、かつ所定幅で第１および第２磁石保持具３０，４０の厚み方向の全域にわたって延設されている。そして、第１および第２樹脂注入穴３３，４３が、穴方向を第１および第２磁石保持具３０，４０の厚み方向として、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂと厚み方向の全域にわたって接続するように、第１および第２磁石保持具３０，４０に穿設されている。

そこで、第１および第２磁石カバー３６，４６が装着された第１および第２永久磁石３５，４５が第１および第２嵌合溝３１，４１に嵌着されると、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂが第１および第２嵌合溝３１，４１、第１および第２磁石カバー３６，４６、および第１および第２永久磁石３５，４５で画成された接着空間を構成する。この接着空間は所定の深さで第１および第２磁石保持具３０，４０の厚み方向の全域にわたって連なっている。さらに、第１および第２樹脂注入穴３３，４３が第１および第２磁石保持具３０，４０の厚み方向の全域にわたって接着空間に接続されている。

そこで、樹脂材５０を第１および第２樹脂注入穴３３，４３に注入することで、十分な量の樹脂材５０を接着空間内に隙間なく充填できる。この時、第１および第２磁石カバー３６，４６の翼部３６ｂ、４６ｂの先端側外面が所定幅で、厚み方向の全域にわたって樹脂材５０に接触している。同様に、第１および第２永久磁石３５，４５の下面が所定幅で、厚み方向の全域にわたって樹脂材５０に接触している。これにより、第１および第２永久磁石３５，４５および第１および第２磁石カバー３６，４６が強固に第１および第２磁石保持具３０，４０に固着され、第１および第２永久磁石３５，４５のガタツキに起因する騒音の発生が抑制されるとともに、第１および第２永久磁石３５，４５の抜け落ちが防止される。また、第１および第２永久磁石３５，４５および第１および第２樹脂カバー３６，４６を第１および第２磁石保持具３０，４０に組み込む工程に先立って樹脂材５０を第１および第２永久磁石３５，４５や第１および第２樹脂カバー３６，４６に塗布する必要がなく、第１および第２永久磁石３５，４５や第１および第２樹脂カバー３６，４６のハンドリングが容易となり、量産性を高めることができる。

さらに、第１および第２樹脂カバー３６，４６が第１および第２永久磁石３５，４５を覆っているので、第１および第２永久磁石３５，４５の損傷発生が抑制される。又、第１および第２永久磁石３５，４５が損傷しても、第１および第２永久磁石３５，４５の飛散が抑制される。

なお、第１および第２永久磁石３５，４５には、磁束密度の高いネオジウム・鉄・ボロン磁石やサマリウムコバルト磁石などの焼結された希土類磁石を用いることが好ましい。
また、第１および第２磁石カバー３６，４６は、第１および第２永久磁石３５，４５を保護する機能を果たせばよく、プラスチック、ステンレスなどの非磁性金属、軟鋼などの磁性金属などを用いることができる。
また、第１および第２磁石保持具３０，４０が第１および第２谷部２５，２６に架設されているものとしているが、第１および第２谷部がない場合には、第１および第２磁石保持具は第１および第２継鉄部の外周面に直接保持されていてもよい。

また、第１および第２樹脂注入穴３３，４３が穴方向を第１および第２磁石保持具３０，４０の厚み方向として第１および第２磁石保持具３０，４０に形成されているものとしているが、第１および第２樹脂注入穴の穴方向は第１および第２磁石保持具の厚み方向に限定されるものではなく、例えば、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂ（４２ａ，４２ｂ）を少なくとも厚み方向の所定の領域にわたって接続するように形成し、第１樹脂注入穴（第２樹脂注入穴）を第１および第２磁石保持具の下面から樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂ（４２ａ，４２ｂ）の接続部に至るように形成してもよい。

また、第１および第２永久磁石３５，４５が所定厚みを有する断面台形に形成されているものとしているが、第１および第２永久磁石３５，４５は第１および第２磁石保持具３０，４０に嵌着、保持されていれば、その断面形状については特に限定されるものではない。同様に、第１および第２磁石保持具３０，４０が所定厚みを有する断面台形に形成されているものとしているが、第１および第２磁石保持具３０，４０は第１および第２保持溝２７，２８に嵌着、保持されていれば、その断面形状については特に限定されるものではない。

実施の形態２．
実施の形態２では、図６に示されるように、一対の保護辺３６ｃが基部３６ａの相対する残る二辺から延設されている第１保護カバー３６Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。なお、第２保護カバーも、第１保護カバーと同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

実施の形態２では、第１磁石カバー３６Ａは、基部３６ａと、基部３６ａの相対する二辺から延設された一対の翼部３６ｂと、基部３６ａの相対する残る二辺から延設された一対の保護辺３６ｃと、を有する。第１磁石カバー３６Ａは、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｂを折り曲げて第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせ、一対の保護辺３６ｃを折り曲げて第１永久磁石３５の端面に沿わせて第１永久磁石３５に装着される。そして、一対の翼部３６ｂが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面と第１永久磁石３５の傾斜面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０に保持される。さらに、樹脂材５０が第１樹脂注入穴３３から樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂに充填され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ａが第１磁石保持具３０に固着されている。

従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２によれば、第１永久磁石３５の厚み方向の端面が第１磁石カバー３６Ａの保護辺３６ｃにより覆われているので、第１永久磁石３５の損傷発生および飛散が一層抑制される。

実施の形態３．
実施の形態３では、図７に示されるように、一対の翼部３６ｄが基部３６ａの相対する二辺から第１永久磁石３５の傾斜面の長さより短い長さに延設されている第１保護カバー３６Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。なお、第２保護カバーも、第１保護カバーと同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

実施の形態３では、第１磁石カバー３６Ｂは、基部３６ａと、基部３６ａの相対する二辺から延設され、第１永久磁石３５の傾斜面の長さより短い延出長さを有する一対の翼部３６ｄと、を有する。第１磁石カバー３６Ｂは、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｄを折り曲げて第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせて第１永久磁石３５に装着される。そして、一対の翼部３６ｄが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面と第１永久磁石３５の傾斜面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０に保持される。この時、第１永久磁石３５の傾斜面の下端側が翼部３６ｄの先端から露出しており、この第１永久磁石３５の露出部と樹脂溜まり溝３２ｂとの間に空間５３ａが形成されている。この空間５３ａが樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂとともに接着空間を構成する。さらに、樹脂材５０が第１樹脂注入穴３３から接着空間に充填され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ｂが第１磁石保持具３０に固着されている。

従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、第１永久磁石３５の傾斜面の翼部３６ｂからの露出部が樹脂材５０に接するので、第１永久磁石３５の接着面積が増え、第１永久磁石３５のガタツキが一層抑制される。

実施の形態４．
実施の形態４では、図８に示されるように、樹脂溜まり溝３２ｂが省略され、樹脂溜まり溝３２ａのみが形成されている第１磁石保持具３０Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態３と同様に構成されている。なお、第２磁石保持具も、第１磁石保持具と同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

実施の形態４では、樹脂溜まり溝３２ａのみが第１磁石保持具３０Ａの第１嵌合溝３１の底面に凹設されている。第１磁石カバー３６Ｂが、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｄを折り曲げて第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせて第１永久磁石３５に装着される。そして、一対の翼部３６ｄが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面と第１永久磁石３５の傾斜面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０Ａに保持される。この時、第１永久磁石３５の傾斜面の下端側が翼部３６ｄの先端から露出しており、この第１永久磁石３５の露出部と第１嵌合溝３１の側面との間に空間５３ａが形成される。この空間５３ａと樹脂溜まり溝３２ａとにより接着空間が構成される。さらに、樹脂材５０が第１樹脂注入穴３３から樹脂溜まり溝３２ａと空間５３ａとに充填され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ｂが第１磁石保持具３０Ａに固着されている。

従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。
また、樹脂溜まり溝３２ｂが省略されているので、その分第１磁石保持具３０Ａの製造コストが削減される。

実施の形態５．
実施の形態５では、図９に示されるように、一対の翼部３６ｅが基部３６ａの相対する二辺から第１永久磁石３５の傾斜面の長さより長い長さに延設されている第１保護カバー３６Ｃを用い、樹脂溜まり溝３２ｃが第１保護カバー３６Ｃの厚み分深く形成されている第１磁石保持具３０Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。なお、第２樹脂カバーおよび第２磁石保持具も、第１樹脂カバーおよび第１磁石保持具と同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

実施の形態５では、第１磁石カバー３６Ｃは、基部３６ａと、基部３６ａの相対する二辺から延設され、第１永久磁石３５の傾斜面の長さより長い延出長さを有する一対の翼部３６ｅと、を有する。樹脂溜まり溝３２ｃおよび樹脂溜まり溝３２ｂが第１磁石保持具３０Ｂの第１嵌合溝３１の底面および側面にそれぞれ凹設されている。そして、樹脂溜まり溝３２ｃは、樹脂溜まり溝３２ａに対して、第１磁石カバー３６Ｃの厚み分深く形成されている。第１磁石カバー３６Ｃが、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｅを折り曲げて第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせ、さらに一対の翼部３６ｅの先端側を折り曲げて第１永久磁石３５の下面に沿わせて、第１永久磁石３５に装着される。そして、一対の翼部３６ｅが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面と第１永久磁石３５の傾斜面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０Ｂに保持される。さらに、樹脂材５０が第１樹脂注入穴３３から樹脂溜まり溝３２ｂ，３２ｃに充填され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ｃが第１磁石保持具３０Ｂに固着されている。

従って、この実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、第１磁石カバー３６Ｃの翼部３６ｅの先端側が第１永久磁石３５の下面に沿うように曲げられているので、第１磁石カバー３６Ｃの抜けが確実に阻止される。

実施の形態６．
実施の形態６では、図１０に示されるように、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂが省略され、第１樹脂注入穴５５が、第１磁石保持具３０Ｃの幅方向中央位置で、穴方向を第１磁石保持具３０Ｃの厚み方向とし、かつ第１嵌合溝３１の底面に厚み方向の全域にわたって開口するように、第１磁石保持具３０Ｃに穿設されている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。なお、第２磁石保持具も、第１磁石保持具と同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

実施の形態６では、第１磁石カバー３６Ｃが、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｅを折り曲げて第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせ、さらに一対の翼部３６ｅの先端側を折り曲げて第１永久磁石３５の下面に沿わせて、第１永久磁石３５に装着される。そして、一対の翼部３６ｅが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面および底面と第１永久磁石３５の傾斜面および下面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０Ｃに保持される。この時、第１永久磁石３５の下面と、第１磁石カバー３６Ｃの翼部３６ｅの先端面と、第１嵌合溝３１の底面とで囲まれた隙間５３ｂが接着空間を構成する。さらに、樹脂材５０が第１樹脂注入穴５５から隙間５３ｂに充填され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ｃが第１磁石保持具３０Ｃに固着されている。

従って、この実施の形態６においても、上記実施の形態５と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態６においては、樹脂溜まり溝３２ａ，３２ｂを形成する必要がなく、第１樹脂注入穴５５も１個で済むので、磁石保持具の製造コスト化が図られるとともに、樹脂注入工程が簡素化され、量産性が向上される。

実施の形態７．
実施の形態７では、図１１に示されるように、樹脂溜まり溝３２ｄが、折り曲げられた翼部３６ｅの先端側の外面に面するように、第１磁石保持具３０Ｄの第１嵌合溝３１の底面に凹設されている点を除いて、上記実施の形態６と同様に構成されている。なお、第２磁石保持具も、第１磁石保持具と同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

実施の形態７では、第１磁石カバー３６Ｃが、基部３６ａを第１永久磁石３５の上面に載せ、一対の翼部３６ｅを折り曲げて第１永久磁石３５の断面台形の各傾斜面に沿わせ、さらに一対の翼部３６ｅの先端側を折り曲げて第１永久磁石３５の下面に沿わせて、第１永久磁石３５に装着される。そして、一対の翼部３６ｅが、それぞれ第１嵌合溝３１の側面および底面と第１永久磁石３５の傾斜面および下面との間に嵌め込まれ、第１永久磁石３５が第１磁石保持具３０Ｄに保持される。この時、第１永久磁石３５の下面と第１磁石カバー３６Ｃの翼部３６ｅの先端面と第１嵌合溝３１とで囲まれて形成される隙間５３ｂと樹脂溜まり溝３２ｄとが接着空間を構成する。さらに、樹脂材５０が第１樹脂注入穴５５から樹脂溜まり溝３２ｄおよび隙間５３ｂに充填され、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ｃが第１磁石保持具３０Ｄに固着されている。

従って、この実施の形態７においても、上記実施の形態６と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態７においては、空間５３ｂに加えて樹脂溜まり溝３２ｄが形成されているので、接着空間が大きくなり、樹脂材５０の量が多くなり、第１永久磁石３５および第１磁石カバー３６Ｃを第１磁石保持具３０Ｄに強固に固着できる。

実施の形態８．
実施の形態８では、図１２に示されるように、樹脂溜まり溝３２ｅが厚み方向の他端側を閉じるように第１磁石保持具３０Ｅの第１嵌合溝３１の底面に凹設されている点を除いて、上記実施の形態７と同様に構成されている。なお、第２磁石保持具も、第１磁石保持具と同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

上記実施の形態７では、樹脂溜まり溝３２ｄが第１磁石保持具３０Ｄの第１嵌合溝３１の底面に厚み方向に貫通するように凹設されているので、第１樹脂注入穴５５の一端側から樹脂溜まり溝３２ｄに充填された樹脂材５０が樹脂溜まり溝３２ｄの他端側から飛散しやすい。
この実施の形態８では、樹脂溜まり溝３２ｅの他端が閉じられているので、第１樹脂注入穴５５から樹脂溜まり溝３２ｅに充填された樹脂材５０が樹脂溜まり溝３２ｅの他端から飛散を抑えることができる。

実施の形態９．
実施の形態９では、図１３に示されるように、第１樹脂注入穴５６の他端側が閉塞され、かつ第１樹脂注入穴５６の他端側のみが開口５７を介して樹脂溜まり溝３２ｅに接続されている第１磁石保持具３０Ｆを用いている点を除いて、上記実施の形態８と同様に構成されている。

この実施の形態９では、第１樹脂注入穴５６の他端側が閉塞されているので、第１樹脂注入穴５６の一端側から注入された樹脂材５０は、第１樹脂注入穴５６の他端側に飛散することがない。さらに、第１樹脂注入穴５６の他端側が開口５７を介して樹脂溜まり溝３２ｅと軸方向の所定範囲にわたって接続されているので、第１樹脂注入穴５６の一端側まで注入された樹脂材５０は開口５７から樹脂溜まり溝３２ｄ内に流れ込む。そして、樹脂溜まり離溝３２ｅ内に流れ込んだ樹脂材５０は、樹脂溜まり溝３２ｅ内を埋めつつ他端側から一端側に徐々に進行し、ついには樹脂溜まり溝３２ｅの一端側に到達する。

従って、この実施の形態９によれば、樹脂材５０の第１樹脂注入穴５６の他端からの飛散をなくして、樹脂材５０を樹脂溜まり溝３２ｅ内に確実に流入させることができる。また、第１樹脂注入穴５６の他端側のみが開口５７を介して樹脂溜まり溝３２ｅの他端側に接続されているので、開口５７から樹脂溜まり溝３２ｅ内に流入した樹脂材５０は、樹脂溜まり溝３２ｅ内の充填しつつ他端側から一端側に移動する。これにより、空気だまりの発生を抑えて、樹脂材５０を隙間なく樹脂溜まり溝３２ｅ内に充填することができる。さらに、樹脂溜まり溝３２ｅの一端側への樹脂材５０の到達を確認して樹脂材５０の注入を止めることで、樹脂材５０の樹脂溜まり溝３２ｅの一端から飛散を確実に防止することができる。

実施の形態１０．
実施の形態１０では、図１４および図１５に示されるように、樹脂溜まり溝３２ｆが第１磁石保持具３０Ｇの第１嵌合溝３１の底面に凹設され、他端側が閉塞された第１樹脂注入穴５６が開口５７を介して樹脂溜まり溝３２ｆに接続されている第１磁石保持具３０Ｇを用いている点を除いて、上記実施の形態９と同様に構成されている。

この実施の形態１０では、第１樹脂注入穴５６の他端側が閉塞されているので、第１樹脂注入穴５６の一端側から注入された樹脂材５０は、第１樹脂注入穴５６の他端側から飛散することなく、開口５７を介して樹脂溜まり溝３２ｆ内に流れ込み、樹脂溜まり溝３２ｆ内に充填される。

従って、この実施の形態１０においても、上記実施の形態９と同様の効果が得られる。
なお、樹脂溜まり溝３２ｆは、第１磁石保持具３０Ｇの厚み方向に並行に複数設けられてもよく、第１嵌合溝３１の底面から側面の下端側まで延びるように延設されてもよい。

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。
また、上記各実施の形態では、磁石保持具を全ての谷部に配設するものとしているが、磁石保持具は任意の谷部を選択して配設するようにしてもよい。この場合、周方向にバランスよく磁石保持具を配置することが好ましい。例えば、第１ポールコア体には磁石保持具を配設せず、第２ポールコア体の全ての谷部に磁石保持具を配設したり、第１および第２ポールコア体のそれぞれに、周方向に一つおきの谷部に磁石保持具を配設してもよい。このような構成を取ることは、全ての谷部に磁石保持具を配設した場合に比べ、出力が少し低下するものの、部品点数を削減でき、安価な構成で出力をあげることができる。

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。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。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永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す斜視図である。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永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図である。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磁石保持具を示す斜視図である。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永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図である。この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図である。この発明の実施の形態５に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図である。この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図である。この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石保持具への実装状態を示す断面図である。この発明の実施の形態８に係る車両用交流発電機に適用される磁石保持具を示す斜視図である。この発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機に適用される磁石保持具を示す破断斜視図である。この発明の実施の形態１０に係る車両用交流発電機に適用される磁石保持具を示す斜視図である。この発明の実施の形態１０に係る車両用交流発電機に適用される磁石保持具を示す破断斜視図である。

符号の説明

１０固定子、１３回転子、１４界磁コイル、１５ポールコア、１６回転軸、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、２９エアギャップ、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ第１磁石保持具、３１第１嵌合溝、３２ａ〜３２ｆ樹脂溜まり溝（接着空間）、３３第１樹脂注入穴、３５第１永久磁石、３６樹脂カバー、３６ａ基部、３６ｂ，３６ｄ，３６ｅ翼部、４０第２磁石保持具、４１第２嵌合溝、４５第２永久磁石、４６樹脂カバー、４６ａ基部、４６ｂ翼部、５０樹脂材、５３ａ，５３ｂ隙間（接着空間）。

Claims

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回転軸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、を有する回転子と、
上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えた回転電機において、
上記一対の継鉄部の周方向に隣り合う上記爪状磁極部間に保持され、嵌合溝が軸方向に貫通して上面に凹設された磁石保持具と、
上記嵌合溝に嵌合されて上記爪状磁極部の先端側内周面と相対するように上記磁石保持具に取り付けられた永久磁石と、
基部および該基部の相対する二辺から延設された一対の翼部を有し、該基部により上記永久磁石の上面を覆い、かつ該一対の翼部を該永久磁石の周方向両側面に沿わせて装着され、該一対の翼部の先端側を該永久磁石と上記嵌合溝との間に嵌め込まれて上記磁石保持具に取り付けられた磁石カバーと、
上記永久磁石、上記磁石カバーおよび上記嵌合溝により画成される接着空間に充填されて該永久磁石および該磁石カバーを上記磁石保持具に固着する樹脂材と、
上記磁石保持具の外部と上記接着空間とを連通するように該磁石保持具に形成された樹脂注入穴と、
を有することを特徴とする回転電機。
上記接着空間は、上記磁石カバーの翼部の先端側の外面に対向する上記嵌合溝の内壁面に凹設された樹脂溜まり溝を有することを特徴とする請求項１記載の回転電機。
上記接着空間は、上記永久磁石の外面に対向する上記嵌合溝の内壁面に凹設された樹脂溜まり溝を有す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。
上記樹脂注入穴は、上記磁石保持具の軸方向の一方の端面に開口し、穴方向を軸方向として該磁石保持具に形成され、軸方向の所定範囲にわたって上記接着空間に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
上記樹脂注入穴の軸方向の他方が塞口されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機。