JP4887128B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
本発明の回転電機の一実施形態である車両用交流発電機を図1〜図7に基づいて説明する。図1は、車両用交流発電機の側面断面図である。図2は、車両用交流発電機を部分的に断面とした斜視図である。図3は、回転子と固定子を部分的に断面とした斜視図である。図4は、回転子の斜視図である。図5(a)は、固定子のみを部分的に断面とした斜視図である。図5(b)は、固定子を内周側から見た図である。図6は、固定子の各相毎の斜視図である。図7(a)は、固定子における1つの相を取り出した斜視図であり、図7
(b)は、図7(a)の部品毎の斜視図である。
12F,12Rの外側端をシャフト8に形成した環状溝8a内に塑性流動させている。このようにシャフト8に固定されたフロント側ロータ部材12F,リヤ側ロータ部材12Rによって回転子としてのロータ12が構成される。
12Rは、軸部12aの軸方向外側端から径方向断面L字形状の回転子爪磁極12bが周方向に複数、具体的には8つずつ設けられており、フロント側ロータ部材12Fとリヤ側ロータ部材12Rから延びる夫々の回転子爪磁極12bが周方向に交互に配置されるので、回転子爪磁極12bを全て合わせると16の回転子爪磁極12bから構成されている。つまり、本実施例におけるロータ12の磁極数は、16極となる。
14に対向する範囲で設けられており、第1テーパ部12b−4と第2テーパ部12b−5のテーパ角度は、ほぼ同一角度となっている。このため、回転子爪磁極12b間に形成される隙間は、ほぼ同一幅となる。尚、図示していないが、回転子爪磁極12bの反回転方向側縁に幅広の面取りを施してもよい。
17bと鎖交するため、U相,V相,W相の固定子巻線17bのそれぞれに交流誘起電圧が発生し、全体としては3相の交流誘起電圧が生じる。
次に第2実施例を図8及び図9に基づいて説明する。図8(a)は、第1実施例における各相に誘起される電圧の出力波形である。図8(b)は、第2実施例における各相に誘起される電圧の出力波形である。図9は、第2実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。尚、第1実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第3実施例を図10に基づいて説明する。図10は、第3実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第4実施例を図11に基づいて説明する。図11は、第4実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第5実施例を図12に基づいて説明する。図12は、第5実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第6実施例を図13に基づいて説明する。図13は、第6実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第7実施例を図14に基づいて説明する。図14(a)は、第7実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。図14(b)は、第7実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第8実施例を図15に基づいて説明する。図15(a)は、第8実施例の回転子及び固定子の側面を断面とした斜視図である。図15(b)は、第8実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。図15(c)は、第8実施例における固定子巻線の結線の一例を示す図である。図15(d)は、第8実施例における固定子巻線の結線の一例を示す図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
V1と第2V相固定子17V2よりも更に誘起電圧が小さくなる。このように各相の誘起電圧は、第1U相=第2W相>第1V相=第2V相>第1W相=第2U相の関係となり、同相を直列に結線することにより各相の誘起電圧をバランスさせることが可能となる。
次に第9実施例を図16に基づいて説明する。図16(a)は、第9実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。図16(b)は、相間ギャップ比率と誘起電圧の関係を示したグラフである。図16(c)は、相間ギャップ比率と電圧振幅の関係を示したグラフである。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
G1を第1実施例よりも大きくすることでバランス手段を構成しており、連結板18の代わりに樹脂を充填している。このように固定子17における軸方向の各相間の隙間G1を大きくすることにより各相間の漏れ磁束を低減することができるが、回転子としてのロータ12の軸方向長が決まっていることから、隙間G1を大きくしすぎると各相の固定子
17の軸方向長B1が小さくなってしまう。
0.2以下で満足な電圧を誘起させることができ、0.15以下とすることが好ましく、特に0.13以下とするとよい。
(G1/B1) が0.07を超えたところから振幅が安定し始め、相間ギャップ比率(G1/B1)が0.1付近で振幅が安定する。
B1)を0.07〜0.15とすれば、誘起電圧を大きくすることができる。更には、相間ギャップ比率(G1/B1)を0.1〜0.13とすることが望ましい。
次に第10実施例を図17に基づいて説明する。図17(a)は、第10実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。図17(b)は、第10実施例の回転子を外周側から見た図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
12bの強度が十分確保できるならば、絶縁溝20内に何も充填しなくても、空気が非磁性体の代わりとなるため、漏れ磁束を少なくでき、非磁性体を充填しない分、安価となるといった作用効果を得ることができる。
次に第11実施例を図18に基づいて説明する。図18(a)は、第11実施例の回転子及び固定子の側面断面図である。図18(b)は、第11実施例の回転子爪磁極及び固定子爪磁極の配置を示す図である。図18(c)は、第11実施例の回転子爪磁極及び固定子爪磁極の配置を示す他の様態図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
12U,12V,12Wがバランス手段を構成する。
12bを電気角で120度ずれた状態で配置しても構わない。
次に第12実施例を図19に基づいて説明する。図19(a)は、第12実施例における固定子爪磁極を示す図である。図19(b)は、固定子爪磁極間ギャップ比率と誘起電圧との関係を示したグラフである。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
Gsと、固定子爪磁極17a−2の軸方向略中間位置の周方向幅Bsとの比である固定子爪磁極間ギャップ比率(Gs/Bs)を変更することによって、出力される誘起電圧に変化が生じることがわかった。尚、図19(b)は、固定子爪磁極17a−2のスキュー角度を一定とし、回転子は変更していない。
次に第13実施例を図20に基づいて説明する。図20(a)は、第13実施例における回転子爪磁極を示す図である。図20(b)は、回転子爪磁極間ギャップ比率と誘起電圧との関係を示したグラフである。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
0.35〜0.45とすることで、より大きな電圧を誘起させることができる。
Br)を変更して、誘起電圧を測定したが、第12実施例のように固定子爪磁極間ギャップ比率(Gs/Bs)の変更があったとしても回転子爪磁極間ギャップ比率(Gr/Br)と誘起電圧の傾向はほとんど変わらない。このため、固定子が変更されたとしても回転子爪磁極間ギャップ比率(Gr/Br)を上記数値範囲とすることで誘起電圧を向上させることができる。また、第12実施例についても同様であり、回転子爪磁極間ギャップ比率(Gr/Br)が変更されても固定子爪磁極間ギャップ比率(Gs/Bs)と誘起電圧の傾向はほとんど変わらない。以上のことから第12実施例と第13実施例の両方を満たした方がより誘起電圧を向上させることができる。
次に第14実施例を図21に基づいて説明する。図21(a)は、第14実施例における固定子爪磁極を示す図である。図21(b)は、固定子爪磁極のスキュー角度と誘起電圧との関係を示したグラフである。図21(c)は、固定子爪磁極のスキュー角度と電圧振幅との関係を示したグラフである。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第15実施例を図22に基づいて説明する。図22(a)は、第15実施例の固定子爪磁極の形状を示す図である。図22(b)は、第15実施例の固定子爪磁極の形状を示す他の様態図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第16実施例を図23に基づいて説明する。図23(a)は、第16実施例における回転電機の一実施形態である車両用交流発電機の側面断面図である。図23(b)は、第16実施例における固定子爪磁極を示す図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
17Wのところが開口端縁となっている。
次に第17実施例を図24に基づいて説明する。図24は、第17実施例における回転電機の一実施形態である車両用交流発電機の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
次に第18実施例を図25に基づいて説明する。図25は、第18実施例における回転子及び固定子の側面断面図である。尚、他の実施例と共通する部位については、同一称呼,同一の符号で表す。
21は、軸方向一端側が内周側に延びる断面略L字形状のリングを固定子17の外周に嵌合させ、他端側を加締ることで他端側も内周側に折曲する。このため、補強リング21は、固定子17に固定された状態では、断面が略コの字形状となる。尚、補強リング21は非磁性体に限らず磁性体を採用することも可能である。
2 リアブラケット
3 風穴
12 ロータ(回転子)
12b 回転子爪磁極
12b−1 根元部
12b−2 中間部
12b−3 先端部
13F フロントファン
13R リアファン
14 界磁巻線
17 固定子
17a 固定子鉄心
17b 固定子巻線
17a−2 固定子爪磁極
18 連結板
19 永久磁石
Claims (20)
- 回転子が複数かつ同一の固定子に対して相対回転する回転電機であって、
前記回転子は、回転軸周りに巻回された界磁巻線と、該界磁巻線を包囲するように設けられ、前記固定子の固定子爪磁極と対向する部位に回転子爪磁極を有する回転子鉄心を有し、
前記固定子は、前記回転子の外周側に環状に巻回される固定子巻線と、前記固定子巻線の周囲を包囲するように設けられた固定子鉄心と、前記固定子鉄心に形成され前記回転子と対向する部位に軸方向両側から夫々が交互に延びる前記固定子爪磁極とを有し、
前記固定子鉄心は、凹部が形成された略同一形状の固定子鉄心構成部材2つから構成され、
前記固定子の間には、両側に凸部形成された非磁性体が設けられ、
前記凹部と前記凸部が嵌合され、前記複数の前記固定子が所定の電気角をなすように構成されたことを特徴とする回転電機。 - 前記固定子爪磁極は、軸方向線に対して、0度〜20度のスキューが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記固定子爪磁極は、軸方向線に対して、5度〜20度のスキューが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
- 前記固定子爪磁極は、軸方向線に対して、15度〜20度のスキューが設けられていることを特徴とする請求項3に記載の回転電機。
- 夫々の該固定子爪磁極間には空気が流通する隙間が設けられ、該隙間は、前記固定子鉄心の軸方向一端側から他端側に連続していることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記固定子は、複数相の前記固定子鉄心と前記固定子巻線とを備え、
夫々の相の前記固定子巻線は、前記固定子爪磁極間の隙間を通して、前記固定子における軸方向一端側に延出されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記固定子は、複数相の前記固定子鉄心と前記固定子巻線とを備え、
夫々の相における前記固定子爪磁極間の隙間には、連続して非磁性体が充填されて連結されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記回転子と前記固定子との間の隙間に軸方向に空気を流通させる通風手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記固定子は、3相の前記固定子鉄心と前記固定子巻線とを備え、
前記固定子鉄心における相間の隙間/1相分の前記固定子鉄心の軸方向長さが0.05〜0.2となるように構成したことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記固定子鉄心における相間の隙間/1相分の前記固定子鉄心の軸方向長さが0.07〜0.15となるように構成したことを特徴とする請求項9に記載の回転電機。
- 前記固定子鉄心における相間の隙間/1相分の前記固定子鉄心の軸方向長さが0.1〜0.13となるように構成したことを特徴とする請求項10に記載の回転電機。
- 前記回転子爪磁極の根元部は中間部に対して幅広に形成され、中間部は先端部よりも幅広に形成されており、前記中間部は、ほぼ一定幅に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 回転子が複数かつ同一の固定子に対して相対回転を行う回転電機であって、
界磁巻線と12極〜24極の磁極を有するランデル型の回転子と、
該回転子の外周と対向する部位に設けられた固定子鉄心と、該固定子鉄心内に巻回される固定子巻線とから構成される固定子とを有し、
前記固定子巻線は、前記回転子の外周側に環状に巻回されると共に、
前記固定子鉄心は、前記回転子と対向する部位に軸方向両側から夫々が交互に延びる固定子爪磁極を有し、凹部が形成された略同一形状の固定子鉄心構成部材2つから構成され、
前記固定子の間には、両側に凸部形成された非磁性体が設けられ、
前記凹部と前記凸部が嵌合され、前記複数の前記固定子が所定の電気角をなすように構成されたことを特徴とする回転電機。 - 前記固定子の爪磁極数を12〜24極としたことを特徴とする請求項13に記載の回転電機。
- 前記回転子の極数と前記固定子の爪磁極数を同じとしたことを特徴とする請求項13に記載の回転電機。
- 前記回転子の極数及び前記固定子の極数を16極としたことを特徴とする請求項15に記載の回転電機。
- 回転子が複数かつ同一の固定子に対して相対回転を行う回転電機であって、
界磁巻線と複数の回転子爪磁極を有するランデル型の回転子と、
該回転子の外周と対向する部位に設けられた固定子鉄心と、該固定子鉄心内に巻回される固定子巻線とから構成される固定子とを有し、
前記固定子巻線は、前記回転子の外周側に環状に巻回されると共に、
前記固定子鉄心は、前記回転子と対向する部位に軸方向両側から夫々が交互に延びる固定子爪磁極を有し、凹部が形成された略同一形状の固定子鉄心構成部材2つから構成され、
前記固定子の間には、両側に凸部形成された非磁性体が設けられ、
前記凹部と前記凸部が嵌合され、前記複数の前記固定子が所定の電気角をなすように構成され、
前記固定子爪磁極間の隙間の幅/前記固定子爪磁極の軸方向略中心位置の幅を0.05〜0.3としていることを特徴とする回転電機。 - 前記固定子爪磁極間の隙間の幅/前記固定子爪磁極の軸方向略中心位置の幅を0.1〜0.2としていることを特徴とする請求項17に記載の回転電機。
- 前記回転子爪磁極間の隙間の幅/前記固定子爪磁極の軸方向略中心位置の幅を0.3〜0.6としたことを特徴とする請求項18に記載の回転電機。
- 前記回転子爪磁極間の隙間の幅/前記固定子爪磁極の軸方向略中心位置の幅を0.35〜0.45としたことを特徴とする請求項19に記載の回転電機。
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