JP5279691B2 - 回転電機 - Google Patents
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また、嵌合方向を軸方向とする嵌合部が第1および第2ヨーク部の外径部に形成され、嵌合部に嵌合される被嵌合部が爪状磁極部に形成され、爪状磁極部が被嵌合部を嵌合部に嵌合させて第1および第2ヨーク部に保持されている。そこで、爪状磁極部に作用する遠心力が、被嵌合部と嵌合する嵌合部の面により受けられるので、遠心力による応力の集中が緩和され、損傷の発生が抑制される。また、爪状磁極を締着するねじが不要となり、部品点数が削減され、低コスト化が図られる。
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おける第1ヨーク部と爪状磁極部との支持構造を説明する分解斜視図、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適用される回転子における第2分割ヨーク部と爪状磁極部との支持構造を説明する分解斜視図、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回転子における固定側ヨーク部と界磁コイルとの支持構造を説明する分解斜視図、図6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おける爪状磁極部が支持された第1ヨーク部を示す断面図である。
回転子20は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル21と、界磁コイル21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22と、を備えている。
ポールコア22は、第1ヨーク部23と、ボス部27と第2ヨーク部の一部を構成する第1分割ヨーク部28とを有する固定側ヨーク部26と、第1分割ヨーク部28と協働して第2ヨーク部を構成する第2分割ヨーク部30と、第1ヨーク部23と第2分割ヨーク部30とに支持される複数の爪状磁極部31と、第1ヨーク部23と第2分割ヨーク部30とを連結一体化する支持リング35と、を備えている。
界磁コイル21は、絶縁被覆された銅線を多段に巻回して円筒状に作製され、図5に示されるように、ボス部27に外嵌状態に装着される。
まず、電流がバッテリ(図示せず)から界磁コイル21に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第1ヨーク部23に保持された爪状磁極部31がN極に着磁され、第2分割ヨーク部30に保持された爪状磁極部31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7を介してシャフト6に伝達され、支持リング35により連結された第1ヨーク部23と第2分割ヨーク部30とが回転される。そこで、回転磁界が固定子8の固定子コイル10に与えられ、起電力が固定子コイル10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。
まず、界磁コイル21に通電されると、磁束19が発生される。この磁束19は、第1ヨーク部23に保持された爪状磁極部31からエアギャップを通って固定子鉄心9のティース部に入る。そして、磁束19は、固定子鉄心9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、隣の爪状磁極部31に対向するティース部からエアギャップを通ってその爪状磁極部31に入る。ついで、爪状磁極部31に入った磁束19は、第2分割ヨーク部30、第1分割ヨーク部28、ボス部27、第1ヨーク部23を通って爪状磁極部31に至る。
第1ヨーク部23および第2分割ヨーク部30の外径側の厚みを厚くしているので、第1ヨーク部23と爪状磁極部31との嵌合部、および第2分割ヨーク部30と爪状磁極部31との嵌合部の軸方向長さが長くなる。そこで、嵌合溝25と嵌合凸部34との嵌着力が大きくなり、爪状磁極部31の保持構造の耐遠心力性を高めることができる。
固定部材36が非磁性体で作製されているので、フロントブラケット2が磁性体で作製されていても、フロントブラケット2を介して流れる磁束、即ち漏れ磁束の発生を抑制できる。そこで、フロントブラケット2を安価な鉄系材料で作製でき、低コスト化が図られる。
また、上記実施の形態1では、嵌合凸部を嵌合溝に圧入して嵌着するものとしているが、第1ヨーク部および第2分割ヨーク部の温度を高くした状態で、嵌合凸部を嵌合溝に挿入して嵌着、即ち焼き嵌めしてもよい。
また、上記実施の形態1では、固定部材が非磁性体で作製されているものとしているが、フロントブラケットが非磁性体で作製されていれば、固定部材を磁性体で作製してもよい。
図7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おける爪状磁極部が第1ヨーク部に支持された状態を示す断面図である。
なお、実施の形態2の他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
図8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おける爪状磁極部が第1ヨーク部に支持された状態を示す斜視図である。
なお、実施の形態3の他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
図9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における爪状磁極部が第1ヨーク部に支持された状態を示す斜視図である。
なお、実施の形態4の他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
図10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爪状磁極部が第1ヨーク部に支持された状態を示す要部正面図である。
なお、実施の形態5の他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
また、この実施の形態5によれば、嵌合溝38および嵌合凸部39の断面形状が略楕円形に形成されているので、嵌合溝38および嵌合凸部39の断面形状に鋭角な角部がなく、冷間鍛造する際に用いられる金型の寿命が延びるという効果を奏する。
図11はこの発明の実施の形態6に係る車両用交流発電機に適用される回転子における爪状磁極部が第1ヨーク部に支持された状態を示す要部正面図である。
なお、実施の形態6の他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
また、この実施の形態6によれば、爪状磁極部31に嵌合溝40を形成しているので、爪状磁極部31の重量が軽くなる。そこで、爪状磁極部31を介して第1ヨーク部23と爪状磁極部31との嵌合部に作用する遠心力が小さくなり、爪状磁極部31の保持構造の耐久性が高められる。
図12はこの発明の実施の形態7に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図である。
第1ヨーク部53は、外径側を除いて一定の厚みを有し、軸方向一側の外径側の壁面を軸方向に突き出して外径側の厚みを厚くした円盤状に作製されている。この軸方向一側の外径側の壁面の軸方向の突出量は、径方向外方に向って直線的に増加している。そして、嵌合溝25が溝方向を第1ヨーク部53の厚み方向(軸方向)として第1ヨーク部53の外周面に等角ピッチで例えば12個凹設されている。このように、第1ヨーク部53は、第1ボス部54と一体に構成されている点を除いて、上述の第1ヨーク部23と同様に構成されている。
第1ヨーク部57は、外径側を除いて一定の厚みを有し、軸方向他側の外径側の壁面を軸方向に突き出して外径側の厚みを厚くした円盤状に作製されている。この軸方向他側の外径側の壁面の軸方向の突出量は、径方向外方に向って直線的に増加している。そして、嵌合溝25が溝方向を第2ヨーク部57の厚み方向(軸方向)として第2ヨーク部57の外周面に等角ピッチで例えば12個凹設されている。なお、第1ヨーク部53と第2ヨーク部57とは、軸方向の向きが逆である点を除いて、同じに構成されている。
なお、この実施の形態7における車両用交流発電機1Aは、回転子20に代えて回転子50を用いている点、および界磁コイル21に電流を供給するスリップリング11およびブラシ12を設けている点を除いて、上記実施の形態1におけると車両用交流発電機1と同様に構成されている。
この実施の形態7によれば、爪状磁極部31を保持する第1ヨーク部53および第2ヨーク部57がシャフト6に固着されているので、爪状磁極部31の保持構造の耐遠心力性を高めることができる。
上記実施の形態1〜7では、例えばS10Cなどの低炭素鋼を金属素材として冷間鍛造製法により作製した爪状磁極部31を用いるものとしているが、この実施の形態8では、例えば、シリコン−鉄合金の珪素鋼粉末やニッケル−鉄合金のパーマロイ粉末を絶縁した後、加圧成形し、熱処理を施した圧粉成型体を爪状磁極部に用いている。
この実施の形態8では、爪状磁極部に用いられる圧粉成型体は、電気的な絶縁被膜が表面に被覆された粒径の小さい珪素鋼粉末やパーマロイ粉末を加圧成形したものであり、粒子間が電気的に絶縁されているので、渦電流が流れにくい。そこで、固定子から爪状磁極部に加わる交流磁束に起因して爪状磁極部の表面に流れる渦電流が少なくなり、渦電流損失を低減することができる。
ここで、この実施の形態8では、爪状磁極部を圧粉成型体で作製し、ポールコアを構成する他の部品を冷間鍛造製法により作製するものとしているが、ポールコアを構成する全ての部品を圧粉成型体で作製してもよい。
Claims (7)
- ボス部、該ボス部と同軸に配設され、該ボス部の軸方向両端部から径方向外方に延在する第1および第2ヨーク部、および該第1および第2ヨーク部のそれぞれの外径部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するポールコアと、上記ボス部、上記第1および第2ヨーク部、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、
上記回転子を囲繞するようにケースに保持された固定子と、を備えた回転電機において、
嵌合方向を軸方向とする嵌合部が、上記第1および第2ヨーク部の外径部に形成され、
上記嵌合部に嵌合される被嵌合部が、上記爪状磁極部に形成され、
上記爪状磁極部が、上記被嵌合部を上記嵌合部に嵌合させて上記第1および第2ヨーク部に保持され、
上記第1および第2ヨーク部のそれぞれは、その軸方向の少なくとも一方の外径側の壁面を軸方向に突き出して外径側の厚みを厚く作製されていることを特徴とする回転電機。 - 上記第1ヨーク部は、円盤状に作製され、その軸心位置に挿通されたシャフトに固着され、
上記第2ヨーク部は、円盤状の第1分割ヨーク部、および該第1分割ヨーク部の外周に位置し、上記爪状磁極部を保持するリング状の第2分割ヨーク部に分割構成され、
上記第1ヨーク部と上記第2分割ヨーク部とが、非磁性の支持リングにより連結、一体化され、
上記ボス部と上記第1分割ヨーク部とが、非磁性の固定部材を介して上記ケースに保持され、上記第1ヨーク部と上記第2分割ヨーク部との間の磁路を構成していることを特徴とする請求項1記載の回転電機。 - ボス部、該ボス部と同軸に配設され、該ボス部の軸方向両端部から径方向外方に延在する第1および第2ヨーク部、および該第1および第2ヨーク部のそれぞれの外径部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するポールコアと、上記ボス部、上記第1および第2ヨーク部、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、
上記回転子を囲繞するようにケースに保持された固定子と、を備えた回転電機において、
嵌合方向を軸方向とする嵌合部が、上記第1および第2ヨーク部の外径部に形成され、
上記嵌合部に嵌合される被嵌合部が、上記爪状磁極部に形成され、
上記爪状磁極部が、上記被嵌合部を上記嵌合部に嵌合させて上記第1および第2ヨーク部に保持され、
上記第1ヨーク部は、円盤状に作製され、その軸心位置に挿通されたシャフトに固着され、
上記第2ヨーク部は、円盤状の第1分割ヨーク部、および該第1分割ヨーク部の外周に位置し、上記爪状磁極部を保持するリング状の第2分割ヨーク部に分割構成され、
上記第1ヨーク部と上記第2分割ヨーク部とが、非磁性の支持リングにより連結、一体化され、
上記ボス部と上記第1分割ヨーク部とが、非磁性の固定部材を介して上記ケースに保持され、上記第1ヨーク部と上記第2分割ヨーク部との間の磁路を構成していることを特徴とする回転電機。 - 上記第1および第2ヨーク部と上記爪状磁極部とが、溶接、一体化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。
- 上記嵌合部および上記被嵌合部の軸方向と直交する断面形状が、略C字状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記嵌合部が凸状に形成され、上記被嵌合部が凹状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記爪状磁極部が圧粉成型体で作製されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
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