JP4683102B2 - 回転子の製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載されたロータコアは、例えば、交流発電機の回転子に用いられるもので、図8(b)に示す様に、一対のランデル型ポールコア100によって構成される。一対のランデル型ポールコア100は、それぞれ複数の爪状磁極を有し、互いの爪状磁極が噛み合う様に軸方向に対向配置され、且つ、周方向に隣合う爪状磁極同士の間に永久磁石110が配置されている。
抵抗溶接は、ポールコア100の端面上に冷却ファン120を配置した後、図8(a)に示す様に、プラス側の溶接電極130を冷却ファン120の表面に当接させ、図8(b)に示す様に、マイナス側の溶接電極140をポールコア100の表面に当接させて、両電極130、140間に溶接電流を流すことにより行われる。なお、冷却ファン120は、ポールコア100との接触面に予め複数の突起部(プロジェクション)が設けられており、この突起部が抵抗熱により溶融して、ポールコア100の端面に加圧接合される。
また、ポールコア100の爪状磁極間に配置される永久磁石は、その永久磁石を挟んで隣合う爪状磁極間の漏洩磁束を低減する向きに着磁されるが、ポールコア100を流れる溶接電流が大きくなると、この溶接電流が発生する磁界の影響により、本来必要な方向とは別の方向に着磁される恐れがある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、溶接電流を小さくして溶接電源の小型化を図ること、また、溶接電流が発生する磁界により永久磁石が不要に着磁されることを低減できる回転子の製造方法を提供することにある。
本発明は、回転軸に支持されるロータコアと、このロータコアの軸方向の少なくとも一方の端面に抵抗溶接によって固定される冷却ファンとを有する回転電機の回転子において、冷却ファンの一方の表面にプラス側の溶接電極とマイナス側の溶接電極の両方を当接させて抵抗溶接を行うにあたり、冷却ファンは、複数枚のファンブレードとこの複数枚のファンブレードを連結するリング部とで構成されるとともに、プラス側の溶接電極が当接する溶接箇所とマイナス側の溶接電極が当接する溶接箇所との間に、リング部に達するまでのスリットが形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、一組の溶接電極(プラス側の溶接電極とマイナス側の溶接電極)によって2箇所の溶接箇所を同時に溶接できる。これにより、従来(特許文献1)の溶接技術で2箇所の溶接箇所を同時に溶接する場合と比較して、溶接電源の溶接電流を小さくできるので、その分、溶接電源の小型化が可能である。
プラス側の溶接電極が当接する溶接箇所をプラス側溶接部と呼び、マイナス側の溶接電極が当接する溶接箇所をマイナス側溶接部と呼ぶ時に、プラス側溶接部とマイナス側溶接部との間にスリットを形成することで、プラス側溶接部とマイナス側溶接部との間を溶接電流が流れる電流経路を制限できる。これにより、溶接電流は、プラス側の溶接電極→プラス側溶接部→ロータコア→マイナス側溶接部→マイナス側の溶接電極へと流れる。すなわち、溶接電流がロータコアを経由することなく、プラス側溶接部から直接マイナス側溶接部へ流れることを抑制できるので、良好な抵抗溶接を行うことができる。
回転軸に支持されるロータコアと、このロータコアの軸方向の少なくとも一方の端面に抵抗溶接によって固定される冷却ファンとを有する回転電機の回転子において、冷却ファンの一方の表面にプラス側の溶接電極とマイナス側の溶接電極の両方を当接させて抵抗溶接を行うにあたり、冷却ファンは、1枚以上の羽根部を含む第1のファン部材と、1枚以上の羽根部を含む第2のファン部材とに分割され、その第1のファン部材と第2のファン部材は、互いの羽根部同士が重ならない様に周方向にずらした状態で組み合わされると共に、その組み合わされた状態で、両者が重なり合う部分の間が絶縁されており、第1のファン部材と第2のファン部材とを組み合わせた冷却ファンをロータコアの端面上に配置して、第1のファン部材の表面にプラス側の溶接電極を当接させ、第2のファン部材の表面にマイナス側の溶接電極を当接させて抵抗溶接を行うことを特徴とする。
請求項1または2に記載した回転子の製造方法において、冷却ファンは、ロータコアの端面に溶接される部位に予め突起部が設けられ、抵抗溶接は、溶接電極を通じて突起部に溶接電流を集中して加圧接合するプロジェクション溶接であることを特徴とする。
冷却ファンの溶接箇所に予め突起部(プロジェクション)を設けることにより、溶接電流が突起部に集中して電流密度を高くできるので、溶接品質が向上して、製品の信頼性を向上できる。
請求項1〜3のいずれかの回転子の製造方法によって製造される回転子において、
ロータコアは、それぞれ外周に複数の爪状磁極が設けられ、互いの爪状磁極が噛み合う様に軸方向に対向配置される一対のランデル型コアによって構成され、
周方向に隣合う爪状磁極片同士の間には、その隣合う爪状磁極間の漏洩磁束を低減する向きに着磁される永久磁石が配置されることを特徴とする。
請求項1〜3のいずれかに記載した発明では、特許文献1に記載された従来技術と比較して、溶接電源の溶接電流を小さくできるので、永久磁石が不要に着磁されることを抑制できる。
先ず、交流発電機1の構成を簡単に説明する。
交流発電機1は、図2に示す様に、固定子2、回転子3〔図1(b)参照〕、ハウジング4、5、ブラシ6、整流器7等より構成される。
固定子2は、内周に複数のスロットを有する円環状のステータコア2aと、このステータコア2aのスロットに挿入される電機子巻線2bとで構成され、回転子3の回転に伴い、電機子巻線2bに交流電圧が誘起される。
回転子3は、プーリ8を介してエンジンの回転動力が伝達される回転軸9と、この回転軸9に固定される一組のポールコア10と、この一組のポールコア10に巻線される界磁コイル11と、一組のポールコア10の軸方向両端面に固定される一組の冷却ファン12等より構成される。
一組のポールコア10は、回転軸9をボス部10aの貫通孔に圧入して回転軸9に固定され、互いのボス部10aの端面が軸方向に突き合わされた状態で、両者の爪状磁極10cが交互に噛み合う様に組み合わされている。
一組のポールコア10には、周方向に隣り合う一方のポールコア10の爪状磁極10cと他方のポールコア10の爪状磁極10cとの間に永久磁石13が配置される。この永久磁石13は、永久磁石13を挟んで隣合う2つの爪状磁極10c間の磁束の漏れを減少する向きに着磁される。
ハウジング4、5は、図2に示す様に、軸受16を介して回転軸9の一端側(プーリ8側)を支持するフロントハウジング4と、軸受17を介して回転軸9の他端側を支持するリヤハウジング5とで構成され、両ハウジング4、5間にステータコア2aを挟持した状態で、複数本のボルト18により締め付け固定されている。
整流器7は、電機子巻線2bに誘起される交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する働きを有する。
冷却ファン12は、図1(a)に示す様に、複数枚(本実施例では7枚)のファンブレード12aと、この複数枚のファンブレード12aを連結するリング部12bとで構成され、一方のポールコア10の軸方向端面(ディスク部10bの端面)と、他方のポールコア10の軸方向端面(ディスク部10bの端面)とに、それぞれ抵抗溶接により固定される。
以下、抵抗溶接の方法について説明する。
冷却ファン12には、各ファンブレード12aに複数個(例えば10個)の突起部が設けられており、この突起部がポールコア10に対する溶接箇所〔図1(a)に示す丸印〕となる。
まず、各ファンブレード12aに設けられた突起部をポールコア10の端面に当接させて、冷却ファン12をポールコア10の端面上に配置する。
続いて、冷却ファン12に対しプラス電極19とマイナス電極20とを加圧しながら、溶接電源(図示せず)より溶接電流を供給する。これにより、冷却ファン12の突起部に溶接電流が集中して流れる。つまり、プラス電極19→冷却ファン12の突起部(+側)→ポールコア10→冷却ファン12の突起部(−側)→マイナス電極20の順に溶接電流が流れる。その結果、突起部とポールコア10との接触部が溶融して、冷却ファン12に設けられた10箇所の突起部がポールコア10の表面に加圧接合される。
本実施例の溶接技術では、プラス電極19とマイナス電極20を共に同一の冷却ファン12の表面に当接させて抵抗溶接を行うので、一組の溶接電極(プラス電極19とマイナス電極20)によって2箇所の溶接箇所を同時に溶接できる。
これに対し、従来(特許文献1)の溶接技術で2箇所の溶接箇所を同時に溶接する場合は、二組の溶接電極を使用し、この二組の溶接電極に対し溶接電源から並列に溶接電流を流す必要がある。
上記の結果、本実施例の溶接技術によれば、従来の溶接技術と比較して、溶接電源から供給される溶接電流を小さくできるので、その分、溶接電源の小型化が可能である。
なお、本実施例では、10箇所の溶接箇所に対し、プラス電極19とマイナス電極20とを周方向に交互に配置する例を記載したが、これに限定されるものではない。つまり、溶接箇所に対する両電極の配置方法は任意に決めることができ、例えば、図4に示す様に、プラス電極19とマイナス電極20をそれぞれ周方向に5箇所ずつ連続して配置しても良い。また、上記の実施例では、10箇所の突起部を同時に接合する例を記載したが、2箇所の突起部を一組として、複数回に分けて溶接しても良い。
この実施例2に示す冷却ファン12は、図5に示す様に、径方向に二分割された一方の半割れファン12Aと、他方の半割れファン12Bとを有し、その一方の半割れファン12Aの表面にプラス電極19を当接させ、他方の半割れファン12Bの表面にマイナス電極20を当接させて、ポールコア10に抵抗溶接される。但し、冷却ファン12は、一方の半割れファン12Aと他方の半割れファン12Bとが接触することはなく、両者の間に所定の隙間を開けた状態でポールコア10に溶接される。
なお、本実施例では、冷却ファン12を二分割する例を記載したが、例えば、冷却ファン12を四分割して、その四つの分割ファンの表面に、プラス電極19とマイナス電極20とを交互に当接させて抵抗溶接を行うこともできる。
この実施例3に示す冷却ファン12は、図6に示す様に、周方向に隣合うファンブレード12aとファンブレード12aとの間に深い切り込み21(またはスリット)が形成されている。この冷却ファン12は、例えば、実施例1に示した冷却ファン12〔図1(a)参照〕と比較すると、ファンブレード12aとファンブレード12aとの間に形成される切り込み21の深さが大きくなっている。つまり、実施例1の冷却ファン12は、切り込み21が浅く形成されている(リング部12bまで達していない)が、本実施例の冷却ファン12は、切り込み21がリング部12bに達するまで深く形成されている。
この冷却ファン12は、各ファンブレード12aの図中丸印で示す溶接箇所に予め突起部が設けられており、その突起部が設けられている各ファンブレード12aの表面にプラス電極19とマイナス電極20を押し当てて、各突起部に溶接電流を集中して流すことにより、ポールコア10の端面に加圧接合される。
この実施例3に示す冷却ファン12は、ファンブレード12aとファンブレード12aとの間に深い切り込み21を形成しているので、実施例1の冷却ファン12と比較した場合に、ファンブレード12aとファンブレード12aとの間を溶接電流が流れる電流経路を制限できる。つまり、プラス電極19とマイナス電極20との間で、溶接電流がポールコア10を経由することなく、ファンブレード12aとファンブレード12aとの間を流れることを抑制できる。これにより、溶接電流は、プラス電極19→冷却ファン12の突起部(+側)→ポールコア10→冷却ファン12の突起部(−側)→マイナス電極20の順に流れる。この様に、冷却ファン12の各突起部に溶接電流を集中して流すことができるので、溶接電流の不足による溶接不良を防止できる。
また、本実施例の冷却ファン12は、複数枚のファンブレード12aが切り込み21によって完全に分割されるのではなく、リング部12bによって連結されているので、実施例1の冷却ファン12と同様、取り扱いも容易である。
この実施例4に示す冷却ファン12は、図7(a)に示す様に、第1のファン部材12Cと第2のファン部材12Dとに分割されている。第1のファン部材12Cは、例えば、4枚のファンブレード12aと、この4枚のファンブレード12aを連結するリング部12bとで構成される。第2のファン部材12Dは、第1のファン部材12Cと同じく、4枚のファンブレード12aと、この4枚のファンブレード12aを連結するリング部12bとで構成される。
この冷却ファン12は、図7(b)に示す様に、第1のファン部材12Cと第2のファン部材12Dとを組み合わせてポールコア10の端面上に配置し、第1のファン部材12Cの表面にプラス電極19を当接させ、第2のファン部材12Dの表面にマイナス電極20を当接させて抵抗溶接を行う。
9 回転軸
10 ポールコア(ロータコア)
10c 爪状磁極
12 冷却ファン
12A 一方の半割れファン
12B 他方の半割れファン
12C 第1のファン部材
12D 第2のファン部材
12a ファンブレード(羽根部)
13 永久磁石
19 プラス電極(プラス側の溶接電極)
20 マイナス電極(マイナス側の溶接電極)
21 切り込み(スリット)
Claims (4)
- 回転軸に支持されるロータコアと、
このロータコアの軸方向の少なくとも一方の端面に抵抗溶接によって固定される冷却ファンとを有する回転電機の回転子において、
前記冷却ファンの一方の表面にプラス側の溶接電極とマイナス側の溶接電極の両方を当接させて抵抗溶接を行うにあたり、
前記冷却ファンは、複数枚のファンブレードとこの複数枚のファンブレードを連結するリング部とで構成されるとともに、前記プラス側の溶接電極が当接する溶接箇所と前記マイナス側の溶接電極が当接する溶接箇所との間に、前記リング部に達するまでのスリットが形成されており、
前記冷却ファンを前記ロータコアの端面上に配置して、前記冷却ファンの表面に前記プラス側の溶接電極と前記マイナス側の溶接電極の両方を当接させて抵抗溶接を行うことを特徴とする回転子の製造方法。 - 回転軸に支持されるロータコアと、
このロータコアの軸方向の少なくとも一方の端面に抵抗溶接によって固定される冷却ファンとを有する回転電機の回転子において、
前記冷却ファンの一方の表面にプラス側の溶接電極とマイナス側の溶接電極の両方を当接させて抵抗溶接を行うにあたり、
前記冷却ファンは、1枚以上の羽根部を含む第1のファン部材と、1枚以上の羽根部を含む第2のファン部材とに分割され、その第1のファン部材と第2のファン部材は、互いの羽根部同士が重ならない様に周方向にずらした状態で組み合わされると共に、その組み合わされた状態で、両者が重なり合う部分の間が絶縁されており、
前記第1のファン部材と前記第2のファン部材とを組み合わせた前記冷却ファンを前記ロータコアの端面上に配置して、前記第1のファン部材の表面に前記プラス側の溶接電極を当接させ、前記第2のファン部材の表面に前記マイナス側の溶接電極を当接させて抵抗溶接を行うことを特徴とする回転子の製造方法。 - 請求項1または2に記載した回転子の製造方法において、
前記冷却ファンは、前記ロータコアの端面に溶接される部位に予め突起部が設けられ、
前記抵抗溶接は、前記溶接電極を通じて前記突起部に溶接電流を集中して加圧接合するプロジェクション溶接であることを特徴とする回転子の製造方法。 - 請求項1〜3のいずれかの回転子の製造方法によって製造される回転子において、
前記ロータコアは、それぞれ外周に複数の爪状磁極が設けられ、互いの前記爪状磁極が噛み合う様に軸方向に対向配置される一対のランデル型ポールコアによって構成され、
周方向に隣合う前記爪状磁極片同士の間には、その隣合う前記爪状磁極間の漏洩磁束を低減する向きに着磁される永久磁石が配置されることを特徴とする回転電機の回転子。
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