JPH0674048U - 発電機用回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁極部の極弧角とコイルの巻き幅とを自由に選
定して、高価な巻線設備を用いずにコイルを整列巻きす
ることができるようにした発電機用回転子を提供する。 【構成】回転子鉄心１を、コイル５が巻装されるコイル
巻装部を有する鉄心主部２と、固定子の磁極部に対向す
る磁極部３，３とに分割し、鉄心主部２と磁極部３，３
とを、鋼板の積層方向に延びるあり２ｄとあり溝３ｃと
の嵌合により連結した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は突極形回転子鉄心にコイルを巻装してなる発電機用回転子に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

携帯用発動発電機等の突極回転界磁形交流発電機の回転子は、一般に中心部に 回転軸が嵌着された突極形の回転子鉄心と、該回転子鉄心のコイル巻装部にボビ ンを介して巻回された界磁コイルとからなり、コイル巻装部の径方向の外側には 固定子の磁極部に対向する磁極部が形成されている。

【０００３】 図５及び図６は従来のこの種の発電機用回転子と該回転子に用いられている回 転子鉄心の例を示したもので、これらの図において、回転子鉄心（図６参照）１ ´は鋼板をほぼ王字形状に打抜いて形成した鉄心片を積層したものからなってい て、鉄心主部２´と該鉄心主部２´の両端にそれぞれ形成された磁極部３，３´ とを一体に有し、鉄心主部２´の中央部には回転軸嵌着用の貫通孔２ａ´が、ま た該貫通孔２ａ´の径方向の両側にはコイル巻装部２ｂ´，２ｂ´がそれぞれ形 成されている。コイル巻装部２´には、軸線方向に２分割されたボビン４´が回 転子鉄心の軸線方向の両側から嵌装されて取付けられ、該ボビンを介してコイル 巻装部２ｂ´，２ｂ´に界磁コイル５，５が巻回されている。界磁コイル５，５ は通常自動巻線機により整列巻きされている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

近時、携帯用発動発電機等の発電機の負荷の多様化に伴って、この種の発電機 の小形軽量化を図り、出力の向上を図ることが要求されるようになっている。

【０００５】 回転子の磁極部の外径を同一として発電機の出力の増大を図るためには、回転 子の巻線スペースを大きくして界磁コイルのアンペアターンを増大させることが 望ましいが、従来の発電機用回転子の回転子鉄心ではコイル巻装部と磁極部とが 一体に形成されていて、コイルの巻線スペースを大きくするためにボビンのコイ ルの巻き幅Ｗを大きくするとそれに伴って磁極部の極弧角αが小さくならざるを 得なかった。即ち、巻き幅Ｗを大きくするために回転子鉄心の対向する１対の磁 極部の間の距離Ｌを大きくすると、磁極部３´，３´の極弧角αはα＝２cos ^-1 （Ｌ／Ｄ）（Ｄ：磁極部の外径）で表されるので、Ｌの増大とともに極弧角αが 小さくなる。極弧角αが小さくなると磁極面積が減少して発電機の出力が減少す る上に、出力電圧の波形歪が大きくなるという問題が生じる。

【０００６】 逆に磁極部の極弧角αを大きく選定すると、界磁コイルの巻線スペースが小さ くなるだけでなく、コイルの巻き幅Ｗが小さくなって界磁コイルを自動巻線機に より整列巻きする際に巻線速度を低下させざるを得なくなり、巻線工程に時間を 要するという問題が生じる。

【０００７】 なおコイルの巻き幅Ｗを大きくするとともに磁極部の極弧角αをも大きくする ために、図７に示すように各磁極部３´の周方向の両端部を延長することが考え られるが、この場合にはコイルの巻線時の入口幅寸法Ｗ´がコイルの巻き幅Ｗよ り小さくなるので、狭い入口を通して巻き幅いっぱいにコイルを整列巻きするた めには高価な特殊巻線機と複雑な巻線治具とを必要とするという問題があった。 本考案の目的は、磁極部の極弧角とコイルの巻き幅とを互いに影響を受け合う ことなく自由に選定できるようにして、高価な巻線設備を用いずに普通の自動巻 線機によりコイルを整列巻きすることができるようにした発電機用回転子を提供 することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、鋼板の積層体からなる回転子鉄心と、該回転子鉄心に巻装されたコ イルとを備えた発電機用回転子に係わるものである。

【０００９】 本考案においては、上記回転子鉄心を、ボビンを介してコイルが巻回されたコ イル巻装部を有する鉄心主部と、固定子の磁極部に対向する磁極部とに分割し、 鉄心主部と磁極部とを鋼板の積層方向に延びるありとあり溝との嵌合により連結 するようにした。

【００１０】

【作用】

上記のように構成すると、ボビン単体に巻回されたコイルを回転子鉄心のコイ ル巻装部に嵌装した後に鉄心主部と磁極部とをありとあり溝との嵌合により連結 することができるので、磁極部の周方向の両端部がコイル巻装部と磁極部との当 接面を含む平面を越えて延びている場合でも、普通の自動巻線機によりコイルを 容易に整列巻きすることができる。したがって、コイルの巻線作業を困難にする ことなくコイルの巻き幅と磁極部の極弧角とを自由に選定することができ、所望 の出力特性を得るための発電機用回転子を容易に設計することができる。

【００１１】

【実施例】

図１は２極の突極界磁回転形交流発電機の回転子に本考案を適用した実施例を 示したもので、同図において１は鉄心主部２と１対の磁極部３，３とを有する回 転子鉄心、４，４は鉄心主部２のコイル巻装部２ｂ，２ｂにそれぞれ嵌装された ボビン、５，５，はボビン４，４を介してコイル巻装部２ｂ，２ｂに巻回された 界磁コイルで、これらにより２極の突極形回転子が構成されている。

【００１２】 本考案においては、回転子鉄心１が鉄心主部２と磁極部３，３とに分割されて いる。鉄心主部２は図２に示すように所定の形状に打抜かれた鋼板が多数枚積層 されて形成され、該鉄心主部の中央部には回転軸嵌着用の貫通孔２ａが、また該 貫通孔の径方向の両側にはそれぞれ１対のコイル巻装部２ｂ，２ｂがそれぞれ形 成されている。本実施例においては、鉄心主部２の外側端面２ｃ，２ｃの幅方向 （鋼板積層方向と直角な方向）の中央部にそれぞれ回転子の軸線方向の全長に亘 って延びる「あり」２ｄ，２ｄが形成されている。

【００１３】 回転子鉄心の磁極部３は、図３に示すようにほぼ三日月形を呈する形状に打抜 かれた鋼板をコイル巻装部２の積層厚と同じ厚さに積層したものからなっていて 、円筒面状の磁極面３ａと、鉄心主部２のコイル巻装部の外側端面２ｃに当接さ せられる鉄心当接面３ｂとを有し、各鉄心当接面３ｂの幅方向の中央には鉄心主 部２の「あり」２ｄを嵌合させる「あり溝」３ｃが形成されている。各「あり溝 」３ｃは回転子の軸線方向の全長に亘るように設けられており、鉄心主部２の「 あり」２ｄ，２ｄが磁極部３の「あり溝」３ｃ，３ｃに嵌合されて、コイル巻装 部２と磁極部３，３とが連結されている。

【００１４】 磁極面３ａの周方向の両端部は、該磁極面の極弧角が発電機の出力電圧の波形 歪を少なくするのに適した値になるように、鉄心当接面３ｂの両端を越えて延長 されている。

【００１５】 ボビン４は合成樹脂等の絶縁材料からなり、図４に示すように回転子鉄心の鉄 心主部２のコイル巻装部２ｂに挿嵌される角筒部４ａの両端にそれぞれフランジ 部４ｂ及び４ｃを有し、該角筒部４ａの筒壁とフランジ部４ｂ及び４ｃとにより 界磁コイル５が巻回される巻線スペースが形成されている。フランジ部４ｂと４ ｃとの外側面間の距離は、回転子鉄心のコイル巻装部２ｂの径方向の高さより僅 かに小さい値に選定されている。フランジ部４ｂには、１対の界磁コイル５，５ の相互間を接続する渡り線を通すための溝を有する渡り線溝部４ｄが、フランジ 部４ｂの外側面側に突出させた状態で設けられている。

【００１６】 界磁コイル５は、図４に示したようにボビン４単体に巻回される。この界磁コ イルは、普通の自動巻線機により容易に整列巻きすることができる。

【００１７】 回転子の組立は次の順序で行われる。即ち、ボビン４，４にそれぞれ巻回され た２個の界磁コイル５，５をそれらのボビンの渡り線溝部４ｄが互いに突き合さ れる向きにして回転子鉄心の１対のコイル巻装部２ｂ，２ｂに挿嵌した後、該１ 対のコイル巻装部２ｂ，２ｂのそれぞれに形成された「あり」２ｄ，２ｄを１対 の磁極部３，３のそれぞれの「あり溝」３ｃ，３ｃに圧入して嵌合させ、鉄心主 部２の端面２ｃと各磁極部３の鉄心当接面３ｂとを互いに当接させた状態で鉄心 主部２と磁極部３，３とを連結する。１対の界磁コイル５，５，の各巻終り端を ボビン４の渡り線溝部４ｄを通して互いに接続して両界磁コイルを直列に接続す る。組み付けられた界磁コイル５には、回転子の回転時の遠心力や振動によるコ イルの変形を防ぐためにワニス処理が施される。

【００１８】 回転子鉄心の貫通孔２ａに図示しない回転軸が圧入されて該回転軸が回転子鉄 心１に固定される。回転子が内燃機関等の原動機の出力軸に直接取り付けられて 用いられる場合には、回転子鉄心の貫通孔２ａが原動機の出力軸を取り付けるた めの取付け孔として用いられる。界磁コイル５の励磁電流がスリップリングを通 して供給される場合には、１対の界磁コイル５，５の各巻始め端が回転軸に取付 けられるスリップリングに接続される。

【００１９】 また回転子が無刷子自励形交流発電機に用いられる場合には、１対の界磁コイル ５，５の各巻始め端が、回転子に固定される図示しないダイオードの両極端子に それぞれ接続される。

【００２０】 上記の実施例では、磁極部３を鉄心主部２の積層厚さとほぼ同じ厚さに積層し ているが、磁極部３の積層方向の長さが長くて鉄心主部２の「あり」２ｄと磁極 部３の「あり溝」３ｃとを嵌合させる際の圧入荷重が過大になる場合には、磁極 部３を軸線方向に２分割して２つの磁極半部を形成し、分割された一方の磁極半 部の「あり溝」に鉄心主部の「あり」２ｄを圧入した後に、他方の磁極半部の「 あり溝」３に鉄心主部の「あり」２ｄを圧入するようにすることにより圧入荷重 を低減させるようにしてもよい。

【００２１】 上記の実施例では、２つの界磁コイル５，５のそれぞれに対してボビン４，４ を設けたが、両界磁コイルを巻回するコイル巻回部を備えた１つのボビンを用い ることもできる。この場合、ボビンは回転子の軸線方向に２分割されて回転子鉄 心に嵌着される分割形のボビンでもよく、鉄心に一体にモールド成形されるボビ ンでもよい。

【００２２】 上記の実施例では回転子が２極構造であったが、本考案は一般に２ｎ（ｎは１ 以上の整数）極の突極回転子に適用できる。この場合には、回転子鉄心を放射状 に等角度間隔で配列された２ｎ個のコイル巻装部を有する鉄心主部と、２ｎ個の 磁極部とに分割し、鉄心主部の径方向の各端面（各コイル巻装部の端面）に形成 した「あり」を磁極部に形成した「あり溝」に嵌合させることにより、鉄心主部 と各磁極部とを連結する。

【００２３】 上記の実施例では、「あり」を鉄心主部側に設け、「あり溝」を磁極部側に設 けたが、逆に「あり」を磁極部側に設け、「あり溝」を鉄心主部側に設けるよう にしても良い。

【００２４】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、回転子鉄心をコイル巻装部が設けられた鉄心 主部と磁極部とに分割し、鉄心主部と磁極部とをありとあり溝との嵌合により連 結するようにしたので、コイルの巻き幅と磁極部の極弧角とを互いに他の影響を 受けることなく自由に選定することができる。したがって磁極部の極弧角を発電 機の出力電圧の波形歪みが最小になる値に選定するとともに、コイルの巻き幅を 大きくしてコイルのアンペアターンを大きくすることができるので、発電機の大 形化を招くことなくその出力特性を良好にすることができる。またコイルはボビ ン単体に巻回することができるので、特殊な巻線機や複雑な巻線治具を用いるこ となく容易に整列巻きすることができ、発電機用回転子を安価に製作することが できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示した正面図である。

【図２】図１の実施例に用いる回転子鉄心の鉄心主部を
示した斜視図である。

【図３】図１の実施例で用いる回転子鉄心の磁極部を示
した斜視図である。

【図４】図１の実施例に用いるコイルがボビンに巻回さ
れた状態を示す斜視図である。

【図５】従来例を示した正面図である。

【図６】図５の従来例に用いる回転子鉄心を示した斜視
図である。

【図７】他の従来例を示した正面図である。

【符号の説明】

１ 回転子鉄心 ２ コイル巻装部 ２ｂ 鉄心部 ２ｄ あり ３ 磁極部 ３ｃ あり溝 ４ ボビン ５ コイル（界磁コイル）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の積層体からなる回転子鉄心と、該
   回転子鉄心に巻装されたコイルとを備えた発電機用回転
   子において、 前記回転子鉄心は、ボビンを介して前記コイルが巻回さ
   れたコイル巻装部を有する鉄心主部と、固定子の磁極部
   に対向する磁極部とに分割され、 前記鉄心主部と磁極部とは、鋼板の積層方向に延びるあ
   りとあり溝との嵌合により連結されていることを特徴と
   する発電機用回転子。