JPH08308190A - 電気機械用回転子 - Google Patents

電気機械用回転子

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JPH08308190A
JPH08308190A JP8009161A JP916196A JPH08308190A JP H08308190 A JPH08308190 A JP H08308190A JP 8009161 A JP8009161 A JP 8009161A JP 916196 A JP916196 A JP 916196A JP H08308190 A JPH08308190 A JP H08308190A
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rotor
pole
magnetic
fingers
pole piece
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JP8009161A
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English (en)
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Michael T York
ティモシー ヨーク マイクル
Richard K Harris
ケネス ハリス リチャード
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Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/042—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with permanent magnets and field winding both rotating
    • H02K21/044—Rotor of the claw pole type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/243—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性があり、大量生産にかなう方法で回転
子を改良することにより、出力が増し、騒音が減少した
交流発電機を提供すること。 【解決手段】 交流発電機の回転子（１０）の第１磁極
片（１４）および第２磁極片（１６）の入り組んだ複数
の磁極指、それぞれ（３３）および（３２、３４）、の
先端の下に、好ましくは、永久磁石から成る磁気インサ
ート（３０、３０Ａ）を挿入する。これらのインサート
は、この回転子から半径方向に外方に向いた二つの面
（３８、３９）と内方に向いた面（３７）を有し、前者
と後者は、極性が逆である。この磁束通路の形成によ
り、この交流発電機の出力が増す。また、回転時の気流
の乱れが少なくなり、磁極指先端の振動が止められるの
で、騒音が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転電気機械に
関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車に使用する交流発電機に、益々き
びしい要求が、絶えず課されている。電力増加の要求と
一般的に車両小型化の要求が組合さって、発電機の大き
さをあまり大きくせずに電力出力を大きくするという要
求を作っている。もう一つの要求は、交流発電機からの
騒音の低減である。特に、交流発電機の回転子を通る気
流は、回転子が回転するときに、うるさい騒音を発する
ことがある。
【０００３】交流発電機からの電力出力増加の要求を満
たす一つの方法は、ラドムスキーの米国特許第４，９５
９，５７７号明細書に記載されている。この特許では、
永久磁石を交流発電機の磁極指（すなわち指状磁極部
分）の間に設置する。この方法は、電力出力増加の点で
いくらかの利益を与えるかもしれないが、他の概念が、
もしかするとより多くの実質的利益を与えるかも知れな
い。更に、他の構成の方が大量生産に乗りやすいかもし
れない。また、他の構成が、上に議論した気流が引き起
す騒音を付加的に減少しながら、電力出力を増加できる
かもしれない。最後に、他の構成が、自動車に見られる
交流発電機回転子の高速回転の要求に生き残るためおよ
び苛酷なボンネット下の環境（振動を含む）の点で、よ
り丈夫かもしれない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】その結果、従来の設計
より電力出力を増し、騒音を減少し、それを耐久性があ
り、大量生産にかなう方法で行う交流発電機の設計がこ
の発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、電気機械用
回転子を提供する。この回転子は、回転軸を形成する本
体と、各々軸方向に伸び、端で終わる部分を有する複数
の磁極指とを有する第１磁極片を含む。この回転子は、
更に、この第１磁極片の軸と一致する回転軸を形成する
本体と、各々軸方向に伸び、端で終わる部分を有する複
数の磁極指とを有する第２磁極片を含む。この第１磁極
片の磁極指は、第２磁極片の磁極指と互いにかみ合う。
この回転子は、各々磁極片の指の下に伸び、各々この回
転子から半径方向に外方に向いた少なくとも一つの面を
有する複数の磁石も含む。
【０００６】この発明は、電気機械用回転子の組立方法
も提供する。この方法は、第１磁極片、第２磁極片およ
び界磁コイルを軸に取付けて組立体を作る工程を含み、
この第１磁極片および第２磁極片は、軸方向に伸びる部
分を備えた磁極指を有し、第１磁極片の磁極指は、第２
磁極片の磁極指と互いにかみ合う。この方法は、未磁化
永久磁石インサートをこの組立体に挿入し、各インサー
トに磁極指の下に置かれた部分があるようにする工程も
含む。その上、この方法は、これらの永久磁石インサー
トを磁化する工程も含む。
【０００７】この発明は、更に、交流発電機を提供す
る。この交流発電機は、固定子、およびこの固定子から
のエアギャップを横切ってこの発電機内に回転可能に取
付けられた回転子を含む。この回転子は、更に、回転軸
を形成する本体と、各々軸方向に伸び、端で終わる部分
を有する複数の磁極指とを有する第１磁極片を含む。そ
の上、この回転子は、第１磁極片の軸と一致する回転軸
を形成する本体と、各々軸方向に伸び、端で終わる部分
を有する複数の磁極指とを有する第２磁極片を含む。こ
れらの第１磁極片の磁極指は、第２磁極片の磁極指と互
いにかみ合う。この回転子は、各々磁極片の指の下に伸
び、各々この回転子から半径方向に外方に向いた少なく
とも一つの面を有する複数の磁石も含む。
【０００８】
【発明の効果】この発明は、従来の交流発電機に比べ
て、発電機の大きさを必ずしも増すことなく、電力出力
を改善する。更に、この発明は、発電機内の気流に起因
する騒音を低減する。付加的利点は、この発明が回転子
磁極指の磁気的に誘発する振動を軽減し、それが騒音を
更に減少することである。これらの利点は、耐久性があ
り、大量生産にかなった設計で提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１、２および３を参照すると、
この発明の一実施例による交流発電機の回転子１０およ
び固定子１２の一部が図示されている。固定子１２は、
交流発電機の技術分野で知られている普通の固定子であ
る。
【００１０】回転子１０には、軸１８に取付けられた二
つの磁極片１４および１６がある。電気機械の技術に精
通した者には、磁極片１４および１６が”爪型磁極”の
回転子から来た磁極片であることが分かるだろう。磁極
片１４および１６の中に、界磁コイル（図示せず）が取
付けられている。この界磁コイルから２本の線端（図示
せず）が伸び、スリップリング１９の端子２０および２
２に溶接されている。スリップリング１９は、軸１８に
それと共に回転するように取付けられている。
【００１１】磁極片１４の背面に、好ましくは溶接によ
って、取付けられているのは、ファン２８である。磁極
片１６の背面にも、ファン２８が取付けられている。
【００１２】回転子１０には、磁気インサート３０もあ
る。各磁気インサート３０は、一つの磁極片の二つの連
続する磁極指の間を、他の磁極片の磁極指の先端の下に
伸びる。更に、各磁気インサート３０は、回転子１０か
ら半径方向に外に向いた二つの面（例えば、面３８およ
び４０）を有するのが好ましい。各磁気インサート３０
は、その上の磁極指によって半径方向に外に動かないよ
うに固定されている。更に、各磁気インサート３０は、
該当するファン２６または２８によって軸方向に動かな
いように固定されている。ファン２６および２８は、そ
れらの羽根の少なくとも幾つかが、隣接する磁気インサ
ート３０のそれぞれを押さえるように配置されている。
【００１３】さて、図４を参照して、磁気インサート３
０を更に詳しく説明する。磁気インサート３０は、永久
磁石材料で作るのが好ましい。更に、磁気特性が秀れて
いるので、希土類永久磁石材料を使うのが好ましい。し
かし、他の永久磁石材料、例えばセラミック永久磁石材
料も使うことができる。事実、特定の回転子１０の設計
におけるコスト対性能のトレードオフによって、設計者
が希土類磁性材料より安い磁性材料を選んでもよい。磁
気インサート３０は、それを磁極片１４および１６の磁
極指の先端の下に嵌められる形状になっている。
【００１４】回転子１０の組立中の磁気インサート３０
の破損に抗するために、磁気インサート３０の靭性を増
したいならば、磁気インサート３０にポリマーのような
非磁性材料で保護モールドすることができる。
【００１５】回転子１０は、次のように組み立てること
ができる（図１参照）。磁極片１４および１６並びにそ
れらの中の界磁コイル組立体を軸１８上に取付ける。次
に、磁気インサート３０を回転子１０の側面から然るべ
き位置に圧入する。最後に、ファン２６および２８を、
それぞれ、磁極片１４および１６の背面に、好ましくは
溶接によって、付着する。上述のように、磁気インサー
ト３０は、もう然るべき位置に固定されている。回転子
１０のこの組立方法が、従来の交流発電機回転子の組立
方法からそれほど離れてはいないことは、明らかであ
る。その結果、この発明のこの実施例の設計は、大量生
産に乗りやすい。
【００１６】回転子１０は、多数の代替組立方法が可能
である。例えば、ファン２６および２８以外の部材を磁
極片１４および１６に取付けて磁気インサート３０を押
さえ、磁気インサート３０が軸方向に動くのを防ぐこと
ができる。他の例として、磁気インサート３０に接着剤
を付けて、これらのファンまたは他の部材の機能を補
い、または磁気インサート３０が軸方向に動くのを防ぐ
ために、これらのファンまたは他の部材が必要であるこ
とを全く無くすることができる。
【００１７】磁気インサート３０が永久磁石材料ででき
ているならば、上述の回転子１０の組立が終わってか
ら、それらを磁化するのが好ましい。組立前に磁気イン
サート３０を磁化することは、回転子１０の組立をより
困難にし、磁気インサート３０が汚染物質（金属削りく
ず等）を吸引しがちになるかもしれない。磁気インサー
ト３０の組立後の磁化は、組立てた回転子１０の磁極片
を磁束通路とした、磁化機を使うことによって行うこと
ができる。
【００１８】図２を参照して、磁気インサート３０の磁
化方向を説明する。回転子１０の界磁コイルを意図した
極性の電流で付勢するとき、磁極片１４および１６各指
は、磁気極性（北極または南極）を有する。例えば、指
（指状磁極部分）３２が南磁極（Ｓ極）で、指３３が北
磁極（Ｎ極）であってもよい。磁気インサート３０は、
各磁気インサート３０の半径方向に外方部分がその上の
磁極指の極性と同じ極性であるように磁化するのが好ま
しい。例えば、指３３が北磁極である場合を考える。す
ると、磁気インサート３０Ａは、その半径方向に内方部
３７が南で、その半径方向に外方部（面３８および４０
を含む部分）が北であるように磁化されるだろう。
【００１９】回転子１０を含む交流発電機の出力電圧の
調整に関して、従来の電圧調整器を使ってこの交流発電
機の界磁電流を制御することができることを、試験が示
唆している。即ち、この発明には、界磁コイルの一方向
電流制御（双方向ではない）で十分らしい。試験は、界
磁電流がないと、界磁電流を加えたとき磁気インサート
３０によってもたらされる交流発電機出力のかなりの改
善はないが、この交流発電機から非常にわずかな出力が
あることを示している。界磁電流なしでも、この交流発
電機に非常に小さな出力があるので、界磁電流の両方向
制御（発電機の高速回転で発電機の出力が過大であるの
を防ぐための）は必要ないと思う。
【００２０】
【発明の効果】この発明は、少なくとも三つの性能上の
利点があることが認められている。第１に、回転子１０
を含む交流発電機から得られる動力出力が、同等の物理
的大きさの交流発電機に比べてかなり増える。第２に、
磁気インサート３０が、回転子１０を通る軸方向気流に
関連する騒音を減少する。この発明の一実施例による回
転子１０で、”１２次（１２ｔｈ−ｏｒｄｅｒ）”およ
び”１８次（１８ｔｈ−ｏｒｄｅｒ）”の騒音がかなり
減少することが認められている。第３に、磁気インサー
ト３０が回転子１０の磁極指（例えば磁極指３２および
３４）の先端を支持する。それで、この交流発電機の固
定子１２（図１）の磁気吸引による、回転子１０が回転
するときのこれらの磁極指先端の振動が減少する。その
結果、その磁極指先端の振動に関連する騒音が減少す
る。
【００２１】この発明が関係する技術に精通した者に
は、種々のその他の変更や変形を思いつくことは疑いな
かろう。そのような変形は、一般に、この開示がこの技
術を発展させたこれらの教示に依存し、従って当然この
発明の範囲内に入ると考えられる。それで、この開示
は、例示であって、限定と考えるべきでなく、この発明
の範囲は、それによるのではなくて、前記の請求項によ
って定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による回転子１０の側面図
および固定子１２の部分断面図。
【図２】明瞭にするために、ファン２８を除去した回転
子１０の透視図。
【図３】ファン２８を含めた、図２の回転子１０の透視
図。
【図４】図１、２および３の磁気インサート３０の透視
図。
【符号の説明】
１０ 回転子 １４ 第１磁極片 １６ 第２磁極片 ３０ 磁石 ３２ 磁極指（指状磁極部分） ３３ 磁極指（指状磁極部分） ３４ 磁極指（指状磁極部分） ３７ 内方部 ３８ 外方部 ４０ 外方部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 15/03 Ｈ０２Ｋ 15/03 Ｇ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気機械用回転子（１０）であって、 回転軸を形成する本体、および各々軸方向に伸び、端で
    終わる部分を有する複数の磁極指（３３）を有する第１
    磁極片（１４）、 上記第１磁極片（１４）の軸と一致する回転軸を形成す
    る本体、および各々軸方向に伸び、端で終わる部分を有
    する複数の磁極指（３２，３４）を有する第２磁極片
    （１６）、並びに各々上記磁極片（１４，１６）の上記
    指（３３；３２，３４）の端の下に伸び、各々上記回転
    子（１０）から半径方向に外方に向いた少なくとも一つ
    の面（３８，４０）を有する複数の磁石（３０）を含
    み、上記第１磁極片（１４）の磁極指（３３）が上記第
    ２磁極片（１６）の磁極指（３２，３４）と互いにかみ
    合うように配置されており、上記磁石（３０）が永久磁
    石である回転子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転子（１０）におい
    て、上記永久磁石（３０）は、各々半径方向外方部分
    （３８，４０）および半径方向内方部分（３７）を有
    し、上記部分（３８，４０；３７）が反対の磁気極性を
    有し、上記磁石（３０）の各々は、上記半径方向に外方
    に向いた面を、上記磁石の上にその端がある上記指の各
    側に一つずつ、二つ（３８，４０）有する回転子。
JP8009161A 1995-03-16 1996-01-23 電気機械用回転子 Ceased JPH08308190A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US405102 1995-03-16
US08/405,102 US5543676A (en) 1995-03-16 1995-03-16 Rotating electrical machine with magnetic inserts

Publications (1)

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JPH08308190A true JPH08308190A (ja) 1996-11-22

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ID=23602286

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US5543676A (ja)
EP (1) EP0732795B1 (ja)
JP (1) JPH08308190A (ja)
DE (1) DE69620284T2 (ja)

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