JPH08223882A

JPH08223882A - ハイブリッド交流機のロータ・アセンブリ

Info

Publication number: JPH08223882A
Application number: JP7331339A
Authority: JP
Inventors: Stephen A Alford; スティーヴン・アラン・アルフォード; Richard A Rausch; リチャード・アレン・ラウシュ; Gilbert E Shirk; ギルバート・エドワード・シャーク
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1996-08-30
Also published as: US5578885A; EP0718959A3; EP0718959A2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト且つ高精度で組み立ての容易な、鉤
爪形磁極部材を備えた交流機のロータ・アセンブリを提
供すること。【解決手段】交流機は、対向する一対の鉤爪形磁極部
材１５、１７と、それらの間に配設された複数の永久磁
石３１と、界磁コイル２１とを備えたロータ１０を有す
る。複数の永久磁石３１は、少なくとも１つのリング形
の担持部材５０に取付けられている。担持部材５０は界
磁コイル２１の周囲に嵌装され、夫々の永久磁石３１を
鉤爪形磁極部材１５、１７の磁極突起１５Ｂ、１７Ｂの
間の適切な位置に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は交流発電機に関する
ものであり、より詳しくは、磁性体材料の部材である鉤
爪形磁極部材と、隣り合った磁極突起の間に夫々介装さ
れた複数の永久磁石と、磁束を制御する界磁コイルとを
備えた交流発電機に関するものである。尚、このような
構成を有する交流発電機のことを以下の説明ではハイブ
リッド発電機と称する。

【０００２】

【従来の技術】この種のハイブリッド発電機の具体例と
しては、本願の基礎米国出願の譲受人に譲渡された米国
特許第４９５９５７７号（Ｒａｄｏｍｓｋｉ）に記載さ
れているものがある。その従来のステータは多相出力巻
線を備え、磁性体材料の積層構造体はハウジングに支持
されている。更に、そのハイブリッド発電機は、ランデ
ル形ロータ（Ｌｕｎｄｅｌｌｒｏｔｏｒ）を使用して
いる。ランデル形ロータは、複数の磁極突起が交互に位
置する一対の鉤爪形磁極部材と、それら鉤爪形磁極部材
の間に配設された磁心部材を囲繞する界磁コイルとを備
えている。それら鉤爪形磁極部材と、磁心部材と、界磁
コイルとは、ロータ軸に支持されており、ロータ軸に固
定されている。ロータ軸の両端は軸受で支持されてお
り、ロータ・アセンブリが、ステータとの間に非常に小
さな間隙を保ちつつ、ステータの内側で自由に回転でき
るようにしてある。ロータ軸には一対のスリップ・リン
グが固設されており、それらスリップ・リングは、運転
中に夫々コンタクト・ブラシを介して界磁コイルを電源
に接続する。隣り合った磁極突起どうしの間には、複数
の永久磁石が配設されている。界磁コイルが消勢状態に
あるときには、それら永久磁石が発生している磁束はロ
ータ・アセンブリの内部でシャントされる。一方、界磁
コイルが付勢状態になると、それら永久磁石が発生して
いる磁束は、この界磁コイルの付勢によって発生したス
テータとロータとの間のギャップを横切る磁束に重畳す
るようになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の複数の永久磁石
は、隣り合った磁極突起の互いに対向する夫々の側面に
沿って形成された溝又はスロットに嵌合されている。更
に、それら永久磁石を、適当な接着剤を用いて鉤爪形磁
極部材の磁極突起に接着する場合もある。このような構
成のロータ・アセンブリでは、鉤爪形磁極部材の機械加
工が膨大である上に、本来的に脆性を有する永久磁石に
過大な応力が加わらぬよう、永久磁石を確実に適切に保
持するために厳格な寸法制御が必要とされる。永久磁石
の保持手段として接着剤を使用する場合には、個々の永
久磁石を夫々に仮止めせねばならず、また硬化時間を見
込まねばならず、更には、大量生産環境においては手間
がかかり過ぎる。更に加えて、使用する接着剤は、交流
発電機に通常発生する熱負荷の反復にも耐え得るもので
なければならない。典型的な６指の鉤爪形磁極部材を使
用したロータでは、個別の１２個の永久磁石を必要とす
る。それら１２個の永久磁石を個別に取扱わねばならな
いために、組立工程が一層手間のかかるものとなってお
り、高価であり、組立品質にばらつきを生じる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】したがって、交流発電機
において、本発明にかかるロータ・アセンブリは、第１
鉤爪形磁極部材及び第２鉤爪形磁極部材とが固定された
軸を備えている。それぞれの鉤爪形磁極部材は複数の磁
極突起を有し、一方の鉤爪形磁極部材の磁極突起と他方
の鉤爪形磁極部材の磁極突起とは交互に位置する。対向
する隣り合った一対の磁極突起は、それらの間に空間を
有しており、その空間に夫々永久磁石が配設される。そ
れぞれの永久磁石は、対向する隣り合った磁極突起の側
面によって周方向に対して固定されると共に、各磁極突
起から突出した支持縁部によって径方向外方に対して固
定され、それら側面と支持縁部とが協働して永久磁石収
容空間を画成する。軸には更に、磁性体材料製のロータ
・コアが取付けられており、このロータ・コアは一対の
鉤爪形磁極部材の間に配設されている。ロータ・コアの
周囲に界磁コイルが固定される。永久磁石は、界磁コイ
ルの周囲に嵌装できる寸法に形成したリング状の担持部
材の外周に固定されており、永久磁石アセンブリを規定
する。永久磁石は、一対の鉤爪形磁極部材の対向する磁
極突起の間に画定される収容空間に対応する向きでリン
グ状の担持部材に取付けられる。

【０００５】本発明の１つの好適実施形態においては、
鉤爪形磁極部材は略々Ｖ字形の磁極突起を有しており、
そのため、逆方向に傾斜した隣り合った収容空間が作ら
れる。永久磁石アセンブリは、その外周に複数の永久磁
石を支持する一体構造の略々リング状の担持部材を備え
ている。永久磁石は、傾斜した永久磁石収容空間に対応
する向きを有する。

【０００６】同様に、略々Ｖ字形の磁極突起と傾斜した
永久磁石収容空間とを備えた、本発明の別の好適実施形
態においては、永久磁石アセンブリは、一対の略々リン
グ状の担持部材を含んでおり、それら担持部材の各々
は、半数ずつの永久磁石を支持する。一方の担持部材
は、２つの逆の傾斜方向のうちの一方の傾斜方向にある
全ての永久磁石を支持し、他方の担持部材は、２つの逆
の傾斜方向のうちの他方の傾斜方向にある全ての永久磁
石を支持する。そのため、個々のアセンブリは慣用のオ
ーバーモールド法を用いて製作でき、永久磁石を担持部
材に所望の向きで固定することができる。２つの永久磁
石アセンブリは、傾斜した永久磁石収容空間に対して適
宜の対応する向きで軸心方向に積み重ねられる。

【０００７】有利なことに、２つの担持部材の各々の外
周面には、それぞれの隣接する永久磁石の間に平坦面が
設けられる。２つの担持部材のうちの一方の担持部材の
平坦面は他方の担持部材に止着されている永久磁石の夫
々の背面と協働し、それによって、２つの担持部材の間
の相対回転が防止される。

【０００８】鉤爪形磁極部材が略々軸心方向に延出した
磁極突起を備え、隣接する永久磁石収容空間も同様に実
質的に軸心方向であるロータ・アセンブリにおいては、
永久磁石アセンブリは、複数の永久磁石を外周に支持し
た一体構造体の略々リング状の担持部材を備えることが
好ましい。永久磁石は、軸心方向の永久磁石収容空間に
対応する向きを有する。このような構成形態とすること
により、慣用のオーバーモールド法を用いて、単一の担
持部材のアセンブリを製作することができる。更に、こ
の構成形態は、一体的な担持部材と永久磁石の構造を製
作するのに公知の粉末成形法を用いるのにも適してい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明について説明する。これより説明するロータ・アセ
ンブリの有用性を説明する交流発電機の作用並びに周囲
の構造の殆どは、当業者には周知のものである。それゆ
え、以下の説明においては、本発明を理解する上でその
説明が不可欠な構成要素だけに限って説明することにす
る。尚、先に言及した米国特許第４９５９５７７号（Ｒ
ｏｄｏｍｓｋｉ）には、一般的に適用可能と思われる詳
細な各部の具体的構造例が記載されている。

【００１０】これより図面を参照しつつ説明をして行く
が、図面において、同一の部材ないし対応する部材に
は、同一ないし同様の参照番号が付されている。本発明
の概念を具体化した、ハイブリッド発電機に使用される
ロータ・アセンブリの典型的な形態は、図１に参照番号
１０で示される。このロータは軸１１を備えており、軸
１１は、軸受（不図示）によって回転可能に支持されて
おり、また、例えば、自動車のエンジン等の原動機にプ
ーリと補機駆動用ベルト（不図示）とを介して連結され
る。このロータ１０は更に、鉤爪形磁極部材１５、１７
を備えており、これら鉤爪形磁極部材は軸１１に固定さ
れていて軸１１と一体に回転する。軸１１には更に、コ
ア１３が取付けられており、コア１３は一対の鉤爪形磁
極部材１５、１７との間に配置される。鉤爪形磁極部材
１５、１７、コア１３及び軸１１は、例えば鋼等の磁性
体材料で製作される。尚、図は、コア１３を個別の部材
として示しているが、このロータ１０のコアを、一方又
は両方の鉤爪形磁極部材に一体に形成した軸方向突出部
で構成することも可能である。

【００１１】コア１３の周囲に、界磁コイル・アセンブ
リ２１が配設され、この界磁コイル・アセンブリ２１
は、絶縁スプール２３と界磁コイル２４とで構成されて
いる。こうしたコア及びスプールの構成以外にも代わり
の構成が知られており、それら構成のうちには、これも
本願の基礎米国出願の譲受人に譲渡された米国特許第４
５８８９１５号（Ｇｏｌｄｅｔａｌ．）に開示され
ているように、コイルの巻線からコアへの熱伝導を改善
したものがある。界磁コイル２４の両端は、夫々導体２
９と２７を介して、夫々スリップ・リング２５と２６に
接続している。それらスリップ・リングは例えば銅であ
る。それらスリップ・リング２５及び２６も、また同様
に導体２９及び２７も、軸１１に固定されていて、軸１
１と一体に回転する。磁束を発生させる直流電流が、ス
リップ・リング２５及び２６に接触する一対のブラシ
（不図示）を介して界磁コイルへ２４へ供給される。

【００１２】各鉤爪形磁極部材１５、１７は、互いに同
一形状であり、夫々がハブ部１５Ａ、１７Ａと、複数の
磁極突起１５Ｂ、１７Ｂとを備えている。該磁極突起は
夫々のハブ部から軸心方向へ突出しており、それらハブ
部は、界磁コイル・アセンブリ２１と、それより径方向
内側の磁心部材１３とを両側から挟持している。各々の
鉤爪形磁極部材１５、１７の複数の磁極突起は、ハブ部
の周縁部に対称形に設けられており、それら鉤爪形磁極
部材１５、１７を軸１１に取付けたときには、それら鉤
爪形磁極部材１５、１７の夫々の磁極突起が交互に位置
すると共に、他の磁極突起と接触することなく間隔をあ
けて交互に配設される。

【００１３】全体を大づかみに述べるならば、隣り合っ
た一対の磁極突起の間に、永久磁石が収容され、該永久
磁石の各々に参照番号３１が付されている。永久磁石３
１は、その全体形状が略々直方体であって、その各面が
実質的に平坦面である。各々の永久磁石３１は、一対の
対向する磁極面３１Ｎ、３１Ｓとを有しており、磁極面
３１ＮはＮ極に、磁極面３１ＳはＳ極に対応する。それ
ら磁極面は、夫々、磁極突起１５Ｂの側面と磁極突起１
７Ｂの側面とに当接する。全部の磁極突起１５は、その
夫々の側面１４Ａ、１４Ｂが同一極性の磁極面、図示例
では磁極面３１Ｎに当接する。同様に、磁極突起１７Ｂ
の夫々の側面１６Ａ、１６Ｂが他方の同一極性の磁極
面、図示例では磁極面３１Ｓに当接する。そのため全部
の磁極突起１５Ｂは、Ｎ極の極性を付与されており、ま
た、全部の磁極突起１７Ｂは、Ｓ極の極性を付与されて
いる。永久磁石３１の前面３１Ｆは径方向外側へステー
タの方を向いており、また永久磁石３１の背面３１Ｂは
径方向内側へ界磁コイル・アセンブリ２１の方を向いて
いる。各々の永久磁石３１の軸心方向の両端は、端面３
１Ｅ、３１Ｅを成している。

【００１４】更に図１２について説明すると、同図は、
鉤爪形磁極部材の好適形態の一例を分かり易く斜視図で
示したものである。また図２は、一対の鉤爪形磁極部材
及び永久磁石アセンブリを示した分解図であり、理解し
易いようにそれら構成要素の湾曲を省略してあり、従っ
てこの図はそれら構成要素を、それらの構造を真っ直ぐ
に延ばして、図面の紙面に沿わせて展開したときの姿で
示している。各々の鉤爪形磁極部材に形成されている磁
極突起は６個である。また、各々の磁極突起は略々Ｖ字
形をしている。即ち、各磁極突起は、ハブ部１５Ａ、１
７Ａに連なる基端部の幅が広く、夫々のハブ部から延出
している先端部に近付くにつれて細くなるようにテーパ
が付けられている。尚、図１２において夫々の構成部分
を示すために使用している参照番号は、参照番号１５を
付した方の鉤爪形磁極部材に対応した参照番号である
が、一対の鉤爪形磁極部材は互いに実質的に同一形状で
あり、図１及び図２に示したように協働するよう使用さ
れる。

【００１５】各磁極突起１５Ｂ、１７Ｂは、その各々
が、一対の側面１４Ａ、１４Ｂ及び１６Ａ、１６Ｂと、
それら側面に付随した一対の支持縁部４０Ａ、４０Ｂ及
び４１Ａ、４１Ｂとを備えており、各々の支持縁部は夫
々の側面から略々垂直に突出している。この構成の鉤爪
形磁極部材を製作するには、当業界において周知の如
く、重ゲージ鋼を材料として重穿孔成形装置を用いて圧
縮成形してもよく、或いは、例えば本願の基礎米国出願
の譲受人に譲渡された米国特許第５３８２８６２号（Ｗ
ａｒｄ，ｅｔａｌ．）に教示されているように、圧
縮鉄粉の成形によって製作してもよい。

【００１６】交互に位置する磁極突起１５Ｂと磁極突起
１７Ｂとの間の空間によって永久磁石取付位置が規定さ
れ、夫々の永久磁石取付位置は、互いに対向する夫々の
側面１４Ａ、１６Ｂ及び１４Ｂ、１６Ａを境界としてい
る。これに加えて更に、夫々の支持縁部４０Ａ、４１Ｂ
及び４０Ｂ、４１Ａも永久磁石取付位置を規定する。従
って、互いに対向した一対の側面とそれら側面に付随し
た一対の支持縁部との組合せによって、永久磁石３１を
収容するための径方向境界及び周方向境界を有する永久
磁石収容空間が形成される。各々の永久磁石収容空間は
軸心方向に対して斜めに傾斜しており、これは、鉤爪形
磁極部材がＶ字形という特徴的な形状をしていることに
よるものである。そのため、隣り合った永久磁石収容空
間どうしは互いに逆方向に傾斜しており、また、１つ置
きの永久磁石収容空間は互いに同方向に傾斜している。

【００１７】略々リング状の担持部材５０は、界磁コイ
ル・アセンブリ２１を取り囲む。この担持部材５０の外
周に、例えば接着剤等の適当な止着手段により永久磁石
３１が取付けられる。永久磁石３１は、永久磁石が永久
磁石収容空間の中に収まるように、対応する向きで且つ
永久磁石収容空間に関して周方向に間隔をあけて設けら
れている。従って、どの永久磁石も斜めに傾斜してい
る。隣り合った永久磁石は逆方向に傾斜しており、１つ
置きの永久磁石は同方向に傾斜している。担持部材５０
の好ましい製作材料は適当なプラスチックであり、具体
的には例えばゼネラル・エレクトリック社から市販され
ている「ＵＬＴＥＭ２１００」等である。以上から容易
に理解されるように、ロータ１０を組立てるには、先ず
最初に、鉤爪形磁極部材１５を軸１１に取付け、それに
続いてコア１３と界磁コイル・アセンブリ２１とを取付
けるものとし、永久磁石アセンブリ６０を界磁コイル・
アセンブリ２１の周囲に嵌装し、複数の永久磁石３１の
全てが、鉤爪形磁極部材１５の夫々の側面１４Ａ、１４
Ｂ及び支持縁部４０Ａ、４０Ｂに当接するように位置を
合わせる。これに続いて鉤爪形磁極部材１７を軸１１に
取付けるが、磁極突起１７Ｂの夫々の側面１６Ａ、１６
Ｂ及び支持縁部４１Ａ、４１Ｂは、磁極突起１５Ｂの側
面及び支持縁部と同様に、既に位置合せされている永久
磁石３１に接触する。

【００１８】次に図３について説明すると、同図は、ロ
ータ１０の構成部品のうちから永久磁石アセンブリ６０
だけを取出して示した図である。担持部材５０は適宜の
材料で製作されており、この担持部材５０に対して、永
久磁石３１は夫々適宜の向きに取付けられる。磁極面３
１Ｎ、３１Ｓ、背面３１Ｂ、前面３１Ｆ及び端面３１
Ｅ、３１Ｅは、図示して参照番号を付した通りである。
担持部材５０の外周に永久磁石３１を対称形に配置して
あるため、略々Ｖ字形の磁極突起を有する本実施形態の
場合、容易に理解されるように、鉤爪形磁極部材への永
久磁石アセンブリ６０の取付けは、実質的に極めて簡単
である。永久磁石を個別に取扱う必要がなく、また、仮
止め器具や接着剤等を使用する必要もない。ただし、こ
うした永久磁石アセンブリには、製造上の不都合が付随
しているため、実用的な構成例ではあるが、好適構成例
であるとはいえない。その不都合というものが如何なる
ものであるかは、以下に示す永久磁石アセンブリの好適
構成例の説明によって明らかになる。

【００１９】図４〜図８は、本発明の概念と利点とを持
ち合わせた好適構成例にかかる永久磁石アセンブリ１０
０を示した様々な図である。本実施形態の鉤爪形磁極部
材は前述の実施形態のものと同様であり、略々Ｖ字形に
形成されていて、側面及び支持縁部により永久磁石収容
空間が画成されるように組合わされる。これに対して、
本実施形態の担持部材１１０は、２つの略々リング状の
担持部材１１０Ａ、１１０Ｂから成り、それら２つの担
持部材の各々が、全ての永久磁石のうちの半数ずつを支
持している。この２つの担持部材による構成は、以下の
説明から明らかなように、生産性が向上するので好適で
ある。この永久磁石アセンブリ１００における永久磁石
１３１の基本的な向き及び周方向の配置は、永久磁石ア
センブリ１００が、同様のＶ字形の鉤爪形磁極部材に対
応する永久磁石配置を与えるので、図から明らかなよう
に同じである。永久磁石は図示の如く、対応する面、即
ち、磁極面１３１Ｎ、１３１Ｓ、前面１３１Ｆ、背面１
３１Ｂ及び端面１３１Ｅ、１３１Ｅを有する。ただし、
各永久磁石は、夫々の略々リング状の担持部材への取付
方を改良するための変更を加えた形状となっている。

【００２０】図５及び図６について説明すると、これら
の図は、略々リング状の第１担持部材１１０Ａと複数の
第１永久磁石１３１とで構成された第１永久磁石アセン
ブリ１００Ａを示している。複数の第１永久磁石１３１
は、第１担持部材１１０Ａの外周に周方向に間隔をあけ
て配置される。それら第１永久磁石は、一対の鉤爪形磁
極部材が組合わさることによって形成される複数の交互
の第１収容空間の位置に夫々対応している。そのため、
第１担持部材１１０Ａに取付けられた第１永久磁石の全
ては、第１傾斜方向へ傾斜している。同様に、図７及び
図８について説明すると、略々リング状の第２担持部材
１１０Ｂの外周に複数の第２永久磁石１３１が配置され
ており、これによって第２永久磁石アセンブリ１００Ｂ
が構成される。それら第２永久磁石もまた、交互の収容
空間の位置に対応しているが、複数の交互の第２収容空
間の位置に対応している。複数の交互の第２永久磁石の
各々は、第１傾斜方向とは逆方向の第２傾斜方向へ傾斜
する。

【００２１】図４には、略々リング状の第１担持部材及
び第２担持部材が軸心方向に重ね合わせた状態で示され
ており、それら担持部材は、界磁コイル・アセンブリの
周囲に組付けられたときには図４に示した状態となり、
隣り合った永久磁石の間には、周方向に間隙が確保され
る。第１担持部材及び第２担持部材は界磁コイル・アセ
ンブリの周囲に順番に嵌装するようにしてもよく、ま
た、それら２つを予め組付けて１つにしたものを、界磁
コイル・アセンブリの周囲に一度に嵌装するようにして
もよい。

【００２２】第１永久磁石アセンブリ１００Ａについ
て、また特に、複数の第１永久磁石１３１の第１担持部
材１１０Ａへの取付けについて説明すると、そのための
１つの好適構成例では、永久磁石１３１の端面１３１
Ｅ、１３１Ｅ、前面１３１Ｆ及び背面１３１Ｂの周囲に
形成された連続した溝１２５が設けられる。各溝１２５
は、プラスチック製のバンド１２６を収容する凹部であ
り、バンド１２６は、第１担持部材１１０Ａに一体であ
って、第１担持部材１１０Ａと協働して永久磁石を把持
して固定する。第１担持部材１１０Ａに対して、第１永
久磁石１３１は公知のオーバーモールド法を用いてイン
サート成形される。永久磁石１３１に形成した溝１２５
は、材料が永久磁石の周囲を流れるための凹部を提供
し、この溝１２５に形成されるバンド１２６は、第１担
持部材１１０Ａと一体である。以上の説明は複数の第１
永久磁石と第１担持部材１１０Ａとに関するものである
が、容易に理解されるように、以上に述べた内容は、複
数の第２永久磁石１３１と第２担持部材１１０Ｂとで構
成された第２磁石アセンブリ１００Ｂにも該当する。

【００２３】先に指摘したように、２つの担持部材を使
用した構成例は、永久磁石アセンブリの生産性を向上さ
せるという点において好適なものである。永久磁石を適
切な向きに保持するために用いられる好適なオーバーモ
ールド工程においては、隣り合った永久磁石が互いに逆
方向に傾斜していると、簡明なインサート成形型の設計
上、特に離型に関して問題を生じる。こうした構成形態
に関連する成形型に関する困難を解決することは可能で
あるが、永久磁石が同一方向に傾斜した構成により、一
層簡単な成形型と離型が可能になる。更に加えて、２つ
の担持部材を使用した構成は、担持部材、永久磁石及び
鉤爪形磁極部材に存在する通常の公差のばらつき及びス
タックアップに対して組立時に対処することができるよ
うに、担持部材の間にある程度の相対移動が与えられ
る。

【００２４】本発明にかかるロータ・アセンブリの組立
工程を更に簡単にする上で重要なもう１つの特徴は、永
久磁石の間の各担持部材の外周の回りの複数の平坦面１
４１である。一方の担持部材のそれら複数の平坦面１４
１が、他方の担持部材に取付けられている永久磁石１３
１の背面１３１Ｂと協働することによって、永久磁石ア
センブリ１００Ａと１００Ｂとの間の相対回転が略々規
制され、更にそれによって、永久磁石を適切な最終的組
立て位置に置くことができる。ただし、既述のとおり、
通常の寸法のばらつきや公差のスタックアップが最終組
立工程において致命的なものとならないように、ある程
度の相対回転は好ましい。相対回転を規制する他の手段
は、例えば、キーとキー溝との組合せであり、担持部材
のうちの一方の担持部材の当接面からの突起を受け入れ
る溝を他方の担持部材の当接面に設け、互いに嵌合させ
たそれら突起と溝とによって、２個の担持部材の間の相
対回転を規制するようにしてもよい。

【００２５】次に図９〜図１１について説明すると、そ
れらの図は、ロータの鉤爪形磁極部材とそれに対応した
永久磁石アセンブリとの別の形態を示したものである。
この鉤爪形磁極部材の形態は、側面及び支持縁部が略々
軸心方向に延在しており、そのために、軸心方向の永久
磁石収容空間が規定される点に特徴がある。図９は、２
つの鉤爪形磁極部材と永久磁石アセンブリとを示した分
解図であり、それら構成要素の湾曲は、理解を容易にす
るために省略され、従って、図は、それら構成要素を、
それらの構造を真っ直ぐに延ばし、図面の紙面に沿わせ
て展開したときの姿を示している。鉤爪形磁極部材２１
５、２１７の間の基本的関係は、Ｖ字形の磁極突起を有
する鉤爪形磁極部材を用いたロータ・アセンブリにおけ
るものと同一である。即ち、磁極突起２１５Ｂ、２１７
Ｂとが交互に位置し、隣接して対向する対の側面２１４
Ａ、２１６及び２１４Ｂ、２１６Ａと、対応する対の支
持縁部２４０Ａ、２４１Ｂ及び２４０Ｂ、２４０Ａとに
よって、永久磁石位置が規定される。対向する側面とそ
れに対応する支持縁部との組合せによって、永久磁石２
３１を収容するための径方向境界及び周方向境界を有す
る永久磁石収容空間が形成される。ただし、永久磁石収
容空間の夫々は、図示の如く、その向きが軸心方向に並
んでいる。

【００２６】既述のように永久磁石収容空間の向きが決
められているため、永久磁石の向きも同じである。その
ため、永久磁石アセンブリ２６０は、略々リング状の担
持部材２５０の外周に結合された複数の永久磁石２３１
から成る。永久磁石アセンブリ２６０は、先に説明した
方法で界磁コイル・アセンブリの周囲に組み立てられ
る。永久磁石２３１は適宜の止着手段によって、且つ、
永久磁石が永久磁石収容空間の中に収まるように永久磁
石収容空間に対応する向きで、担持部材２５０に取付け
られる。したがって、それぞれの永久磁石は径方向に並
んでおり、周方向に間隔を置いている。

【００２７】永久磁石がこのような向きであるため、永
久磁石アセンブリに別の製作技術が適用できる。例え
ば、前述の傾斜させた永久磁石アセンブリと同様に、永
久磁石の周囲に溝を形成しておき、オーバーモールド法
を用いて永久磁石と担持部材とを一体化する。本実施形
態における永久磁石の軸心方向配列の利点は、オーバー
モールド法により単一の永久磁石アセンブリを製作でき
ることである。前述の実施形態における、離型に関する
逆方向に傾斜した永久磁石の問題は、本実施形態の配列
構成では発生しない。従って、この別の形態において
は、２つの担持部材を用いた永久磁石アセンブリは望ま
しくなく、必要でもない。オーバーモールド法で製作さ
れた軸方向配列された永久磁石アセンブリを示した図は
ないが、傾斜した永久磁石を持つオーバーモールドされ
た構造は、当業者によって容易に類推することができる
十分な図を与えることができる。

【００２８】以上に説明したいずれの実施形態において
も、先ず、磁気等方性を有していて磁化可能であるが未
だ磁化されていない部材を担持部材に取付け、しかる後
に、それら部材に磁界を印加して、磁極の向きを含めた
所望の磁気特性を確立することが好ましい。この方法を
用いることによって得られる利点は、未磁化状態にある
部材の磁極面が位置的に交換可能であり、担持部材への
取付けに先立っての磁極面配列の誤りがないということ
にある。磁化を後で行うことの別の利点は、中間の機械
加工工程における又は汚れた作業環境からの鋼屑の吸着
に起因する永久磁石面の汚損の機会が減少することにあ
る。更に、オーバーモールド工程の後に磁化することに
より、磁化されたインサート部材を鋼製の成形型にセッ
ティングする際に生じる困難（向きの設定の問題と強力
な吸引力に起因する永久磁石の損傷とを含む）が軽減さ
れる。しかし、代替案は、担持部材に取付ける前に、所
望の磁気特性（既述の磁極の向き設定を含む）を持つ永
久磁石を利用することであり、それによって、製作後の
取扱いの手間や工程を削減することができる。

【００２９】永久磁石の軸心方向配列を、又は、更に述
べれば、先に説明した２つの逆方向に傾斜した永久磁石
／担持部材のアセンブリを考察する際に重要なもう１つ
の点は、担持部材と複数の永久磁石とを含む永久磁石ア
センブリの全体を一体構造へ単一工程で成型し得るとい
う簡単化である。図９〜図１１は、軸心方向配列構造を
説明する構造を示している。ただし、図５と図６とのグ
ループ及び図７と図８とのグループに示す傾斜した永久
磁石に関する一般的な形態も、一体構造として形成し得
ることを理解すべきである。この種の構造を形成するに
は、例えば、希土類−鉄合金の粉末を圧縮成形して未磁
化状態のアセンブリを製作し、その後に、少なくとも永
久磁石の部分に適宜の方向と適宜の磁界強度とを有する
磁界を作用させて、磁極の向きを含む所望の磁気特性を
確立することにより該アセンブリを磁化すればよい。担
持部材の一部が磁化されることは避けられないが、全体
の機械特性に重要な悪影響を及ぼす可能性はない。事
実、こうした担持部材の付随的な磁化によって機械効率
が向上することがある。

【００３０】以上、本発明を幾つかの好適実施形態に即
して説明してきたが、当業者であれば様々な変更実施形
態ないし別実施形態にも容易に想到することができる。
本発明の範囲は、それら変更実施形態ないし別実施形態
をも包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるハイブリッド交流機の一部を示
した図であって、その構造の概略を示した図である。

【図２】第１形態の鉤爪形磁極部材にかかる鉤爪形磁極
部材及び永久磁石アセンブリを示す分解図であり、簡単
にするために構成要素の湾曲は省略されている。

【図３】本発明にかかる永久磁石アセンブリを示す図で
ある。

【図４】図２に示した第１形態の鉤爪形磁極部材と共に
使用するための永久磁石アセンブリ及びその部分を示す
図である。

【図５】図２に示した第１形態の鉤爪形磁極部材と共に
使用するための永久磁石アセンブリ及びその部分を示す
図である。

【図６】図２に示した第１形態の鉤爪形磁極部材と共に
使用するための永久磁石アセンブリ及びその部分を示す
図である。

【図７】図２に示した第１形態の鉤爪形磁極部材と共に
使用するための永久磁石アセンブリ及びその部分を示す
図である。

【図８】図２に示した第１形態の鉤爪形磁極部材と共に
使用するための永久磁石アセンブリ及びその部分を示す
図である。

【図９】第２形態の鉤爪形磁極部材にかかる鉤爪形磁極
部材及び永久磁石アセンブリを示す分解図であり、簡単
のために構成要素の湾曲は省略されている。

【図１０】図９に示した第２形態の鉤爪形磁極部材と共
に使用するのに好適な永久磁石アセンブリを示す図であ
る。

【図１１】図９に示した第２形態の鉤爪形磁極部材と共
に使用するのに好適な永久磁石アセンブリを示す図であ
る。

【図１２】図２に示した第１形態にかかる鉤爪形磁極部
材の斜視図である。

【符号の説明】

１０：ロータ、１１：軸、１３：コア、１４Ａ、
１４Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ：磁極突起の側面、１５、１
７：鉤爪形磁極部材、１５Ｂ、１７Ｂ：磁極突起、
２１：界磁コイル・アセンブリ、２４：界磁コイ
ル、３１：永久磁石、４０Ａ、４０Ｂ、４１Ａ、
４１Ｂ：支持縁部、５０：担持部材、６０：永久磁石
アセンブリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リチャード・アレン・ラウシュアメリカ合衆国インディアナ州46017，アンダーソン，イースト・ウィロー・ウェイ 3732 (72)発明者ギルバート・エドワード・シャークアメリカ合衆国インディアナ州46017，チェスターフィールド，マルベリー・ロード 146

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハイブリッド交流機のロータ・アセンブ
リにおいて、軸（１１）と、前記軸（１１）に担持された磁性体材料製の第１鉤爪形
磁極部材（１５）及び第２鉤爪形磁極部材（１７）であ
って、前記第１鉤爪形磁極部材（１５）は周方向に互い
に離隔し且つ軸心方向に延出した複数の第１磁極突起
（１５Ｂ）を有しており、前記第２鉤爪形磁極部材（１
７）は周方向に互いに離隔し且つ軸心方向に延出した複
数の第２磁極突起（１７Ｂ）を有しており、それら磁極
突起（１５Ｂ、１７Ｂ）は、第１側面（１４Ａ、１４
Ｂ）及び第２側面（１６Ａ、１６Ｂ）を有しており、そ
れら第１側面及び第２側面の各々から略々垂直に夫々の
永久磁石支持縁部（４０Ａ、４０Ｂ）（４１Ａ、４１
Ｂ）が延出しており、前記第１鉤爪形磁極部材（１５）
及び前記第２鉤爪形磁極部材（１７）は前記軸（１１）
上において、該第１鉤爪形磁極部材の前記磁極突起と該
第２鉤爪形磁極部材の前記磁極突起とが間隔的に交互に
位置し、対向する前記側面（１４Ａ、１６Ｂ）（１６
Ａ、１４Ｂ）の間で且つ前記永久磁石支持縁部の径方向
内方に永久磁石収容空間が画成されるように配置されて
いる第１鉤爪形磁極部材（１５）及び第２鉤爪形磁極部
材（１７）と、磁性体材料製であって前記軸により担持され、前記第１
鉤爪形磁極部材（１５）と前記第２鉤爪形磁極部材（１
７）との間に挟持されて、両端が夫々それら鉤爪形磁極
部材に当接するロータ・コア（１３）と、前記ロータ・コア（１３）の周囲に配設された界磁コイ
ル（２１）と、前記界磁コイル（２１）の周囲に配置され複数の永久磁
石（３１）を外周に支持する略々リング状の担持部材
（５０）を有する永久磁石アセンブリ（６０）であっ
て、前記永久磁石（３１）は前記永久磁石収容空間に対
応する向きを持ち、それによって前記永久磁石が、前記
第１磁極突起及び前記第２磁極突起の対向する前記側面
及び前記永久磁石支持縁部によって抱持されるようにし
た永久磁石アセンブリと、を具備することを特徴とする
ロータ・アセンブリ。
【請求項２】請求項１記載のロータ・アセンブリであ
って、前記磁極突起（１５Ｂ、１７Ｂ）が、形状的に対応する
第１側面（１４Ａ、１４Ｂ）及び第２側面（１６Ａ、１
６Ｂ）と、それら第１側面及び第２側面から略々垂直に
延出した夫々の支持縁部（４０Ａ、４０Ｂ）（４１Ａ、
４１Ｂ）とを有する略々Ｖ字形であり、前記第１鉤爪形磁極部材（１５）及び前記第２鉤爪形磁
極部材（１７）は前記軸（１１）上において、前記第１
鉤爪形磁極部材（１５）の前記磁極突起（１５Ｂ）と前
記第２鉤爪形磁極部材（１７）の前記磁極突起（１７
Ｂ）とは、間隔的に交互に位置し、それによって、第１
傾斜方向へ傾斜した複数の第１収容空間と、それら第１
収容空間の間に夫々配置され前記第１傾斜方向とは逆の
第２傾斜方向へ傾斜した複数の第２収容空間とが画成さ
れるように配置されており、前記永久磁石アセンブリ（６０）が、前記界磁コイル
（２１）の周囲に配置され複数の永久磁石（３１）を外
周に支持する略々リング状の担持部材（５０）を有して
おり、前記永久磁石（３１）が前記永久磁石収容空間に
対応する向きを持ち、それによって前記永久磁石が、前
記第１磁極突起及び前記第２磁極突起の対向する前記側
面及び前記永久磁石支持縁部によって抱持されるように
したことを特徴とするロータ・アセンブリ。
【請求項３】請求項２記載のロータ・アセンブリであ
って、略々リング状の前記担持部材（１１０）が、略々リング
状の第１部材（１１０Ａ）と、該第１部材（１１０Ａ）
に対して軸心方向に隣接して配置された略々リング状の
第２部材（１１０Ｂ）とを備えており、前記第１部材
（１１０Ａ）は、その外周に複数の第１永久磁石（１３
１）を、該第１永久磁石が前記複数の第１収容空間に対
応する向きを持つように支持しており、前記第２部材
（１１０Ｂ）は、その外周に複数の第２永久磁石（１３
１）を、該第２永久磁石が前記複数の第２収容空間に対
応する向きを持つように支持しており、前記永久磁石
（１３１）が、前記第１磁極突起及び前記第２磁極突起
の対向する前記側面及び前記永久磁石支持縁部によって
抱持されるようにしたことを特徴とするロータ・アセン
ブリ。
【請求項４】請求項３記載のロータ・アセンブリであ
って、略々リング状の前記第１部材（１１０Ａ）及び前
記第２部材（１１０Ｂ）が、更に、それらの間の相対回
転を実質的に規制する手段（１４１）を備えていること
を特徴とするロータ・アセンブリ。
【請求項５】請求項３記載のロータ・アセンブリであ
って、略々リング状の前記第１部材（１１０Ａ）が、隣接する
前記第１永久磁石（１３１）の間に配置された複数の第
１平坦面を外周に備えており、略々リング状の前記第２
部材（１１０Ｂ）が、隣接する前記第２永久磁石（１３
１）の間に配置された複数の第２平坦面（１４１）を外
周に備えており、前記第１部材と前記第２部材とは、前記複数の第１平坦
面の各々が前記複数の第２永久磁石の夫々の径方向背面
側に位置するように組み立てられ、前記複数の第２平坦
面の各々が前記複数の第１永久磁石の夫々の径方向背面
側に位置するように組み立てられており、前記平坦面の各々と前記永久磁石の各々との間の干渉に
よって、略々リング状の前記第１部材と前記第２部材と
の間の相対回転が実質的に規制されるようにしたことを
特徴とするロータ・アセンブリ。
【請求項６】請求項１記載のロータ・アセンブリであ
って、前記複数の永久磁石（１３１）が略々リング状の
前記担持部材にインサート成型されることを特徴とする
ロータ・アセンブリ。
【請求項７】請求項１記載のロータ・アセンブリであ
って、前記永久磁石アセンブリ（６０）が、略々リング
状の前記担持部材（５０）と前記複数の永久磁石（３
１）とを含む、圧縮成形された希土類−鉄合金製の一体
構造体を備えることを特徴とするロータ・アセンブリ。