JPH06165448A - 爪付界磁鉄心の磁化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回転子組付け後の爪型界磁鉄心の切削で生じる
鉄粉などが永久磁石の磁力によりこの爪型界磁鉄心に吸
着して回転機のステータ内に持ち込まれ、回転不良など
の不具合を生じさせるのを防止する。 【構成】未磁化の永久磁石４を爪形磁極部２１、３１間
の周方向磁極間隙に介設し、爪型界磁鉄心２、３を有す
る回転子を回転軸１に組付け、回転子の作製完了後、上
記未磁化の永久磁石４の磁化を行う。これにより回転子
の製作、組付時や回転バランス調整のための爪型界磁鉄
心２、３の切削を行っても回転子に除去困難な微小鉄粉
などが付着することが無く、この微小鉄粉が回転子の回
転中に飛散して摺動部に噛み込んで回転不良などを生じ
るのを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用交流発電機などに
採用される永久磁石付の励磁コイル磁化型爪型界磁鉄心
の磁化方法に関する。

【０００２】

【従来技術】本出願人の出願にかかる特開昭６１−８５
０４５号公報は、周方向に隣接する爪形磁極部の間の各
間隙（以下、周方向磁極間隙と呼ぶ）に永久磁石を介設
し、永久磁石が各爪形磁極部を界磁コイルの磁化の場合
と同極性に磁化する車両用交流発電機を開示している。
このようにすると、爪形磁極部間の漏れ磁界を弱めるこ
とができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た爪型界磁鉄心は冷却ファンなどとともに回転軸に組付
けられた後、回転子の回転バランスを取るために切削さ
れるのが通常である。したがって、切削で生じた鉄材や
鉄粉が回転子の溝部などに吸着してしまう場合があり、
ステータ内に持ち込まれて回転不良など種々の不具合を
派生する可能性があった。また、永久磁石が回転子とし
て組付完了するまでに工場内で保管されたり、搬送され
たりするが、この工程の途中段階で工場内の微小鉄粉な
どを吸着してステータ内に持ち込まれ、上記と同様に種
々の不具合を派生する可能性があった。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、回転子組付け後の爪型界磁鉄心の切削で生じる鉄
粉などが永久磁石の磁力によりこの爪型界磁鉄心に吸着
して回転機のステータ内に持ち込まれ、回転不良などの
不具合を生じさせるのを防止することをその目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の爪型界磁鉄心の
磁化方法は、円筒形状のボス部と、前記ボス部の両端か
ら放射状に立設される複数の柱体を有する一対のディス
ク部と、一方の前記柱体の各先端から他方の前記ディス
ク部へ向けて軸方向へ配設される複数の第１爪形磁極部
と、他方の前記ディスク部の柱体の各先端から一方の前
記ディスク部へ向けて軸方向へ配設され前記第１爪形磁
極部に対して周方向へ所定間隔を隔てて交互に配列され
る複数の第２爪型磁極部と、前記両爪形磁極部間の周方
向間隙に介設される未磁化の永久磁石とを備える爪型界
磁鉄心に界磁コイルを巻装し、一対のスリップリング付
の回転軸に嵌着して回転子を組立てた後、前記第１爪形
磁極部を一方の極に、前記第２爪型磁極部を他方の極に
磁化する方向に磁界を形成して前記永久磁石を磁化する
ことを特徴としている。

【０００６】好適な態様において、前記磁化時に、前記
スリップリング間を短絡乃至電圧印加して、前記磁化手
段の磁界が発生する磁束が前記ボス部を迂回するのを妨
害する反磁界を形成する。好適な態様において、前記磁
化手段は前記各爪形磁極部及び前記永久磁石に嵌着され
る円筒状のヨークと、前記ヨークの内周面側に巻装され
た磁化コイルとを備え、前記磁化コイルにパルス電流を
通電する。

【０００７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の爪型界磁鉄
心の磁化方法では、未磁化の永久磁石を爪形磁極部に介
設し、爪型界磁鉄心を有する回転子を組付け、回転子の
作製完了後、上記未磁化の永久磁石の磁化を行うので、
回転子の製作、組付時や回転バランス調整のための爪型
界磁鉄心の切削を行っても回転子に除去困難な微小鉄粉
などが付着することが無く、この微小鉄粉が回転子の回
転中に飛散して摺動部に噛み込んで回転不良などを生じ
るのを防止することができる。

【０００８】なお、上述のように回転子組立後に永久磁
石の磁化を行う場合、磁束が爪形磁極部、ディスク部、
ボス部を通じてバイパスされるので、磁化効率が極めて
悪く磁化電力も大きいが、この問題は、第１爪形磁極部
を一方の極に、第２爪型磁極部を他方の極に磁化する方
向に磁界を形成して永久磁石部磁化する際にスリップリ
ング間を短絡乃至電圧印加して、磁化手段の磁界が発生
する磁束がボス部を迂回するのを妨害する反磁界を形成
すればよい。このようにすれば、磁化手段が形成する磁
界の殆どは永久磁石を磁化するのに用いられることとな
り、磁化手段の小型化、磁化電力の節減を図ることがで
きる。

【０００９】また、磁化電流をパルス通電すれば、爪形
磁極部、ディスク部、ボス部を通じてバイパスされるバ
イパス磁束を減らして永久磁石の磁化効率すなわち励磁
電力当たりの残留磁束密度を向上することができる。こ
れは、磁化電流の変化率が大きいとボス部に巻装される
励磁コイルに二次電流が誘導され、反磁界が形成される
ので、結果としてパルス通電により磁束はボス部を通過
しにくくなるからである。

【００１０】

【実施例】（実施例１）本発明の一実施例を、図面を参
照して説明する。図１は本実施例を適用した車両用交流
発電機の回転子を示す。この回転子は、回転軸１に巻装
された半界磁鉄心２、３を有し、各半界磁鉄心２、３は
それぞれ、円筒形状のボス部２１，３１と、ボス部２
１，３１の両端に配設されたディスク部２２、３２と、
ディスク部２２の外周からディスク部３２へ向けて軸方
向へ配設される複数の第１爪形磁極部２３と、ディスク
部３２の他方の外周から前記ディスク部２２へ向けて軸
方向へ配設され第１爪形磁極部２３に対して周方向へ間
隙（周方向磁極間隙）を隔てて交互に配列される複数の
第２爪型磁極部３３とからなる。

【００１１】ディスク部２２、３２は、ボス部２１の外
周面から放射状に立設される複数の柱体からなる。爪形
磁極部２３、３３の側面及び底面に接して円筒状の永久
磁石４が接着されており、永久磁石４は図２に示すよう
に、第１爪形磁極部２３が嵌め込まれる爪状溝４１と、
第２爪形磁極部３３が嵌め込まれる爪状溝４２とが周方
向交互に凹設されている。

【００１２】永久磁石４はフェライト系の硬磁性粉末が
混入された樹脂成形体からなり、これにより両爪形磁極
部２３、３３の間の周方向磁極間隙には永久磁石４の間
隙充填部４３が配設されることになる。永久磁石４の間
隙充填部４３は爪状溝４１の周囲がＮ極となり、爪状溝
４２の周囲がＳ極となるように磁化されている。一方、
各ボス部２１、３１には界磁コイル５が巻装されてお
り、界磁コイル５に界磁電流を通電すると、第１爪形磁
極部２３がＮ極、第２爪形磁極部３３がＳ極となる。

【００１３】その結果、界磁コイル５により第１爪形磁
極部２３と第２爪形磁極部３３との間の周方向磁極間隙
（すなわち永久磁石４の間隙充填部４３）に形成される
磁界（界磁コイル磁界という）は、永久磁石４の残留磁
界と反対となり、間隙充填部４３を通過する界磁コイル
磁界の漏れ磁束は大幅に低減され、固定子に向かう磁界
が強化され、発電性能が向上する。

【００１４】なお、永久磁石４はこの界磁コイル磁界に
より永久磁石４の残留磁界が反転しない保磁力をもつも
のとする。次に、永久磁石４の磁化方法を説明する。回
転軸１に嵌着された界磁コイル５通電用のスリップリン
グ６１、７１は銅板からなるチャック８で電気的に短絡
されている。チャック８は不図示のハンドリング装置又
はロボットで脱着される。

【００１５】また、半界磁鉄心２、３は図４に示す磁化
手段９内に嵌入される。磁化手段９は軟鉄円筒からなり
樹脂筒９０が被覆するヨーク９１と、ヨーク９１の内周
面に軸方向へ凹設されたスロット９２に巻装された磁化
コイル９３とからなる。スロット９１の周方向ピッチは
爪形磁極部２３、３３の周方向ピッチに等しい。磁化コ
イル９３へのワンパルス通電によりスロット９１間の各
磁極部９４はＮ極及びＳ極に周方向交互に磁化される。

【００１６】各磁極部９４と半界磁鉄心２、３の上記周
方向磁極間隙に位置する永久磁石４の間隙充填部４３と
の周方向位置関係を図５に示す。ヨーク９１の各スロッ
ト９２の周方向中心と間隙充填部４３の周方向中心とが
同一角度位置に設定される。このようにして、磁化コイ
ル９３にパルス通電すると、磁化コイル９３の磁束Φが
図５に示すように形成され、これにより永久磁石４の間
隙充填部４３は図２に示すように磁化される。

【００１７】このヨーク９１及び磁界コイル９３からな
る間隙充填部４３の磁化手段は極めて簡単な構成であ
り、間隙充填部４３を簡単に磁化することが可能とな
る。更にこの実施例では、界磁コイル５の両端はチャッ
ク８により短絡されている。その結果、磁化コイル９３
に次第に大きくなる電流を通電すると、ヨーク９１、第
１爪形磁極部２３、ディスク部２２、ボス部２１、ボス
部３１、ディスク部３２、第２爪型磁極部３３、ヨーク
９１と磁束Φｒが漏れ、界磁コイル５に二次電圧ｅ２＝
−ｄΦｒ／ｄｔが誘導され、界磁コイル５に二次電流が
流れ、この二次電流が作る反磁界が磁束Φｒを低減す
る。

【００１８】これにより、磁化コイル９３の磁束は間隙
充填部４３に集中し、間隙充填部４３は良好に磁化され
る。もし、界磁コイル５の短絡を行わないと、磁化コイ
ル９３が作る磁束の多くは磁気抵抗が小さい上記ボス部
２１、３１へ流れ、間隙充填部４３の磁化効率は大幅に
低下する。したがって、磁化コイル９３の磁束Φがボス
部２１、３１へのバイパスするのを防止するためには磁
束Φの立ち上がり波形をできるだけ急峻として界磁コイ
ル５に大きな二次電圧を誘導することが好適であり、そ
のためには、磁化コイル９３にパルス電圧を印加するこ
とが好ましい。

【００１９】図６に実際に試験した結果を示す。磁化コ
イル９３にパルス電圧を印加するパルス電源として３０
００μＦの装置（電子磁気工業製）を用い、電圧値を１
００Ｖから１２００Ｖまで代えて永久磁石４の間隙充填
部４３の軸方向中央部の表面磁束密度を測定した。ま
た、スリップリング６１を短絡せずに同様の実験を行っ
た。

【００２０】実験仕様は、界磁コイル５は３８０ター
ン、磁化コイルは各磁極部９４にそれぞれ４ターンとし
た。表面磁束密度はＦ．Ｗ．ベルｋｋ製のガウスメータ
で測定した。ただし永久磁石４としては樹脂磁石の代わ
りにＴＤＫｋｋ製の焼結フェライト磁石（ＦＢ５Ｅ）を
間隙充填部４３として周方向磁極間隙に装着した。その
結果、スリップリング短絡を行わない場合１２００Ｖで
も充分な磁化ができないのに比べ、本実施例品では８０
０Ｖで完全に磁化できた。

【００２１】これにより、回転子の組付を完了し、回転
バランス調整の為に爪型界磁鉄心（半界磁鉄心２、３）
の切削を行った後での永久磁石４の磁化が可能となっ
た。 （実施例２）他の実施例を以下に説明する。この実施例
では永久磁石４の磁化は直流電流で行われる。

【００２２】すなわち、磁化コイル９３に印加する直流
電圧を徐々に増大していき、またスリップリング６１、
６１間にも徐々に増大する直流電圧を印加していく。各
電流変化率が小さいので、磁束分布は直流磁気回路とし
て解析できる。そしてこの直流磁気回路において、ボス
部２１、３１に流れる磁束Φｒが少なくなる好ましくは
０となり、かつ、間隙充填部４３に必要な磁束密度Φが
得られるように上記両電流を調整すればよい。

【００２３】なお、磁化コイル９３にはパルス電流を印
加してもよく、界磁コイル５にパルス電流を流してもよ
い。 （実施例３）他の実施例を以下に説明する。この実施例
では永久磁石４の磁化は界磁コイル５に通常時（運転
時）と逆向きに直流通電することにより、行われる。た
だしこの場合には、ヨーク９１は用いない。

【００２４】図２で説明すると、爪状溝部４１に嵌合す
る第１爪形磁極部２３がＳ極、爪状溝部４２に嵌合する
第２爪形磁極部３３がＮ極となるように界磁コイル５に
通電する。この結果、第２爪型磁極部３３から出た磁束
は間隙充填部４３を通って第１爪形磁極部２３に入り、
ディスク部２２、３２、ボス部２１、３１を流れる。こ
れにより、間隙充填部４３は図２に示すように磁化され
る。

【００２５】次に、発電運転時には界磁コイル５に逆向
きの直流励磁を与えれば、爪状溝部４１に嵌合する第１
爪形磁極部２３はＮ極、爪状溝部４２に嵌合する第２爪
形磁極部３３はＳ極に磁化される。この実施例では間隙
充填部４３の磁化時に界磁コイル５に流す励磁電流は発
電運転時に界磁コイル５に逆向きに流す励磁電流より大
きくし、発電運転時に界磁コイル５に逆向きに流す励磁
電流により間隙充填部４３の磁化方向が反転しないよう
にしなければならない。なお励磁は直流励磁でもパルス
励磁でもよい。

【００２６】このようにすれば極めて簡単に永久磁石４
の磁化を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁化方法を適用する回転子の断面図で
ある。

【図２】図１の永久磁石の一部斜視図である。

【図３】実施例１の磁化方法を図示する回転子の模式図
である。

【図４】実施例１で用いる磁化手段９の断面図である。

【図５】実施例１の磁束分布を示す説明図である。

【図６】実施例１の磁化特性を示す特性図である。

【符号の説明】

１は回転軸、２、３は半界磁鉄心（爪型界磁鉄心）、４
は永久磁石、５は界磁コイル、２１、３１はボス部、２
２、３２はディスク部、２３、３３は爪形磁極部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒形状のボス部と、前記ボス部の両端か
   ら放射状に立設される複数の柱体を有する一対のディス
   ク部と、一方の前記柱体の各先端から他方の前記ディス
   ク部へ向けて軸方向へ配設される複数の第１爪形磁極部
   と、他方の前記ディスク部の柱体の各先端から一方の前
   記ディスク部へ向けて軸方向へ配設され前記第１爪形磁
   極部に対して周方向へ所定間隔を隔てて交互に配列され
   る複数の第２爪型磁極部と、前記両爪形磁極部間の周方
   向間隙に介設される未磁化の永久磁石とを備える爪型界
   磁鉄心に界磁コイルを巻装し、一対のスリップリング付
   の回転軸に嵌着して回転子を組立てた後、 前記第１爪形磁極部を一方の極に、前記第２爪型磁極部
   を他方の極に磁化する方向に磁界を形成して前記永久磁
   石を磁化することを特徴とする爪型界磁鉄心の磁化方
   法。
2. 【請求項２】前記磁化時に、前記スリップリング間を短
   絡乃至電圧印加して、前記磁化手段の磁界が発生する磁
   束が前記ボス部を迂回するのを妨害する反磁界を形成す
   る請求項１記載の爪型界磁鉄心の磁化方法。
3. 【請求項３】前記磁化手段は前記各爪形磁極部及び前記
   永久磁石に嵌着される円筒状のヨークと、前記ヨークの
   内周面側に巻装された磁化コイルとを備え、前記磁化コ
   イルにパルス電流を通電する請求項２記載の爪型界磁鉄
   心の磁化方法。