JP6485844B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
また、他の従来の回転電機用回転子では、一面が開口している箱型のホルダを向かい合わせで重ね、その中に磁石を収納し、この箱に形成された突部を撓ませることにより発生する弾性力を利用して、磁石を保持する構造が開示されている。(例えば、特許文献2参照)。
磁石が磁性材料製の磁石保持部材に収納保持されているので、組立時に、磁石と第1および第2爪部との回転子径方向における接触がなく、磁石の損傷の発生が抑制される。
磁性材料製の磁石保持部材が磁石の径方向外方の面を覆っているので、第1爪部の先端から軸方向他側に突出した磁石部分、および第2爪部の先端から軸方向一側に突出した磁石部分から固定子側に漏れる磁束量を低減することができる。そこで、界磁コイルに通電していない時には、固定子の端子間電圧の上昇が抑えられる。
高磁気抵抗部が基部に形成されているので、第1および第2爪部間の磁気短絡が抑えられ、出力低下が抑えられる。
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す分解斜視図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。
図15はこの発明の実施の形態2に係る回転電機の回転子における第2磁石ホルダと磁石との組立前の状態を示す斜視図、図16はこの発明の実施の形態2に係る回転電機の回転子における第2磁石ホルダの装着状態を径方向外方から見た要部側面図、図17はこの発明の実施の形態2に係る回転電機の回転子における第2磁石ホルダに遠心力がかかった場合のホルダの変形状態を説明する模式図、図18はこの発明の実施の形態1に係る回転電機の回転子における磁石の装着状態を、磁石の挿入方向に垂直な方向から見た要部上面図である。
なお、実施の形態2は、第1磁石ホルダ20に代えて第2磁石ホルダ20A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。
また、図16に示されるように、第2磁石ホルダ20Aの第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向の端部に形成された第2壁部20bが、冷却ファン21の底面に接しているので、第2磁石ホルダ20Aが第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向に抜け出すことを防止することができる。
図19はこの発明の実施の形態3に係る回転電機の回転子における第3磁石ホルダと磁石との組立前の状態を示す斜視図、図20はこの発明の実施の形態3に係る回転電機の回転子における第3磁石ホルダの装着状態を径方向外方からみた側面図である。なお、図19においては、軸方向は、磁石の外径側の面の長辺方向に沿う方向であり、磁石および第3磁石ホルダの軸方向に一致し、第1爪部から第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石の外径側の面に沿う方向である。周方向は、磁石の外径側の面の短辺方向に沿い長辺方向に垂直な方向であり、磁石および第3磁石ホルダの周方向に一致し、第1爪部から第2爪部に向かう方向ていである。図19の軸方向は、磁石の挿入方向に一致する。
なお、実施の形態3は、第2磁石ホルダ20Aに替えて第3磁石ホルダ30を用いている点を除いて、実施の形態2と同様に構成されている。
図21はこの発明の実施の形態4に係る回転電機の回転子における第4磁石ホルダと磁石との組立前の状態を示す斜視図、図22はこの発明の実施の形態4に係る回転電機の回転子における第4磁石ホルダの装着状態を径方向外方から見た側面図である。なお、図21においては、軸方向は、磁石の外径側の面の長辺方向に沿う方向であり、磁石および第4磁石ホルダの軸方向に一致し、第1爪部から第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石の外径側の面に沿う方向である。周方向は、磁石の外径側の面の短辺方向に沿い長辺方向に垂直な方向であり、磁石および第4磁石ホルダの周方向に一致し、第1爪部から第2爪部に向かう方向であている。図21の軸方向は、磁石の挿入方向に一致する。
なお、実施の形態4は、第2磁石ホルダ20Aに替えて第4磁石ホルダ40を用いている点を除いて、実施の形態2と同様に構成されている。
また、穴40dが、基部40eに形成される磁路を第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向に横断するように形成され、第1および第2爪部4,10間の磁気短絡が抑えられる。
また、第2壁部40bによって、磁石15を第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向に固定し、磁石15の第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向の位置決めと第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向への抜け止めとをすることができる。
また、実施の形態4では、第4磁石ホルダ40と冷却ファン21の間に配置された抜け止め部材22を、冷却ファン21や第1および第2爪状界磁鉄心1,7に固定して、第4磁石ホルダ40に当接させているので、第4磁石ホルダ40の第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向への抜けを確実に阻止することができる。
また、上記実施の形態4では、抜け止め部材22を第4磁石ホルダ40に接するように配置し、第4磁石ホルダ40の第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向の抜けを阻止しているが、ばね性を有する部材で作製された抜け止め部材を冷却ファン21や第1および第2爪状界磁鉄心1,7に固定し、第4磁石ホルダ40を第1爪部4から第2爪部10に向かう方向に対して垂直な方向であって磁石15の外径側の面に沿う方向に押圧する付勢力が発生するように抜け止め部材を第4磁石ホルダ40に当接させてもよい。
図23はこの発明の実施の形態5に係る回転電機の回転子における第5磁石ホルダの構造を示す斜視図である。
なお、実施の形態5は、第2磁石ホルダ20Aに替えて第5磁石ホルダ50を用いている点を除いて、実施の形態2と同様に構成されている。
また、第5磁石ホルダ50が箱型形状であるため、上記実施の形態2のような板金の曲げによって、第1および第2壁部20a,20bを形成する構造よりも、ホルダ強度を大きくすることができる。そこで、回転子の回転により磁石15に遠心力がかかった際に、第5磁石ホルダ50の変形をより小さくすることができる。これにより、遠心力による磁石15の割れや欠けの発生のリスクを更に低減することができる。
図24はこの発明の実施の形態6に係る回転電機の回転子における第6磁石ホルダと第2爪状界磁鉄心の第2爪部との位置関係を示す要部斜視図、図25はこの発明の実施の形態6に係る回転電機の回転子における第6磁石ホルダの装着状態を径方向外方から見た側面図である。
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。
溝止まり部17dが爪溝部17aの軸方向の終端部に形成されているので、第6磁石ホルダ60を爪溝部17a,17b間に構成された磁石収納空間に磁石ホルダ挿入方向から挿入して溝止まり部17dに当接させるだけで、第6磁石ホルダ60を軸方向に位置決めできる。
図26はこの発明の実施の形態7に係る回転電機の回転子における磁石の装着状態を、磁石の挿入方向に垂直な方向から見た要部上面図である。
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。
Claims (19)
- 外周部に周方向に交互に配列された第1爪部と第2爪部とを有し、前記第1爪部は軸方向一端から他側に延びており、前記第2爪部は軸方向他端から一側に延びている界磁鉄心、前記界磁鉄心に装着された界磁コイル、および磁石を収納保持した状態で、隣り合う前記第1爪部と前記第2爪部との間に配設された、磁性材料製の磁石保持部材を備える回転子と、
磁性材料からなる固定子鉄心、および前記固定子鉄心に装着された固定子コイルを有し、空隙を介して前記回転子と径方向に対向して配置された固定子と、を備え、
前記磁石は、前記第1爪部の先端から軸方向他側に突出し、かつ前記第2爪部の先端から軸方向一側に突出した状態で、隣り合う前記第1爪部と前記第2爪部との間に配設されており、
前記磁石保持部材は、前記磁石の外径側の面を覆う基部を有しており、
前記基部は、隣り合う前記第1爪部と前記第2爪部との間の領域と前記第1爪部および前記第2爪部の先端を超える領域とに、前記第1爪部から前記第2爪部に向かう磁路を前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向に横断する高磁気抵抗部を有し、
前記高磁気抵抗部の磁気抵抗が、前記基部の前記高磁気抵抗部を除く領域の磁気抵抗より大きく、
前記磁石保持部材は、前記基部、および前記基部の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向の両端部から内径側に突出して、前記磁石の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向の両側面を覆う第1壁部を有する、前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向と直交するコ字状断面形状に構成され、
前記第1壁部は、前記磁石と前記第1爪部と前記第2爪部とに接し、
前記基部の前記高磁気抵抗部を除く領域は、前記基部の前記高磁気抵抗部から軸方向他側に突出する領域、および前記基部の前記高磁気抵抗部から軸方向一側に突出する領域を含み、かつ前記第1壁部に連なっており、かつ前記界磁コイルが通電されていない場合には、前記第2爪部から前記第1壁部および前記基部の前記高磁気抵抗部を除く領域を経由して前記第1爪部に向かう磁路を形成することによって前記固定子側への前記磁石の磁束の漏れを抑制する回転電機。 - 前記基部は、前記磁石の外径側の面のみを覆う請求項1記載の回転電機。
- 前記磁石保持部材は、前記基部の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の両端部から内径側に突出して、かつ前記磁石の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して平行な面であって前記磁石の外径側の面に連なる両側面に対向する第2壁部を有し、内径側を開口している請求項1又は請求項2記載の回転電機。
- 前記第2壁部は、前記第1壁部に連なっている請求項3記載の回転電機。
- 前記第2壁部は、前記磁石の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して平行な面であって前記磁石の外径側の面に連なる前記両側面に対して離間している請求項3又は請求項4記載の回転電機。
- 前記磁石は、前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向の移動を前記第1壁部によって規制されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記高磁気抵抗部における前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向の磁気抵抗が、前記高磁気抵抗部における前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の磁気抵抗より大きい請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記高磁気抵抗部における磁性材料の占める割合は、前記基部の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の端部における磁性材料の占める割合より少ない請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記高磁気抵抗部は、前記基部に形成された穴である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記高磁気抵抗部は、それぞれ、前記基部に前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向に沿って形成されて、前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に複数配列されたスリットである請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記高磁気抵抗部は、前記基部に形成された薄肉部である請求項8記載の回転電機。
- 前記第1壁部の内径側端部が、前記磁石保持部材に収納保持された前記磁石より内径側に位置している請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記第2壁部の外周面は、前記磁石の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の両側面から外側に向かって凸となる、予め定められた曲率半径を有する曲面である請求項3から請求項12のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記磁石保持部材は、前記基部の内径側に前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向に離間する第3壁部を有し、
前記磁石は、前記第1壁部により前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向の移動が規制され、前記第3壁部により前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の移動が規制されている請求項3から請求項13の5ずれか1項に記載の回転電機。 - 前記界磁鉄心の軸方向の両端面に固着された冷却ファンを備え、
前記冷却ファンの一部が、前記磁石保持部材の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の両端部に接し、前記磁石保持部材の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向の移動を規制している請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記界磁鉄心の軸方向の両端面に固着された冷却ファンと、
前記磁石保持部材の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の両端部に接する状態で、前記冷却ファンに取り付けられて、前記磁石保持部材の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の移動を規制する抜け止め部材と、を備える請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の回転電機。 - 前記第1爪部と前記第2爪部の相対する両側面に形成され、前記磁石保持部材を前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向から前記第1爪部と前記第2爪部との間に案内するガイド溝部を有する請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の回転電機。
- 前記第1爪部の前記第2爪部に相対する側面に形成された前記ガイド溝部の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の一端部に形成され、前記磁石保持部材の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の一端部に接して、前記磁石保持部材の前記第1爪部から前記第2爪部に向かう方向に対して垂直な方向であって前記磁石の外径側の面に沿う方向の一端側への移動を規制する溝止まり部を有する請求項17記載の回転電機。
- 前記ガイド溝部と前記第1壁部との間に挿入され、復元力により前記磁石保持部材を外径側の前記ガイド溝部に押し付ける嵌板を有する請求項17又は請求項18記載の回転電機。
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