JPH11356019A

JPH11356019A - 回転電機の回転子

Info

Publication number: JPH11356019A
Application number: JP10154903A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Asao; 淑人浅尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JP3953644B2; US6002194A

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、爪状磁極間の磁束の漏洩を減少
するために爪状磁極間に配置される磁石が組み立て時に
衝突により破損するのを防止する回転電機の回転子を得
る。【解決手段】この発明の回転電機の回転子は、電流を
流して磁束を発生する回転子コイルと、この回転子コイ
ルを覆って設けられ、前記磁束により着磁されるととも
に交互に噛み合った爪形状の爪状磁極２３、２４をそれ
ぞれ有する第１のポールコア体及び第２のポールコア体
と、隣り合う各爪状磁極２３、２４間全てに蛇行周回し
て設けられた磁性体３１とを備え、磁性体３１は、爪状
磁極２３、２４間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁さ
れた磁石３６およびこの磁石３６を覆った樹脂からなる
覆い部３７で構成された柱状の介在部３４を有してお
り、またこの介在部３４と爪状磁極２３、２４との間で
隙間ａが形成されている。

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、隣り合う爪状磁
極間に爪状磁極間の磁束の漏洩を減少するために配設さ
れた磁性子を備えた回転電機の回転子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の車両用交流発電機の側断
面図、図１４は図１３の回転子の斜視図であり、この交
流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及
びリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケ
ース３内に設けられ一端部にプーリ４が固定されたシャ
フト６と、このシャフト６に固定されたランデル型の回
転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、
ケース３の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト
６の他端部に固定され回転子７に電流を供給するスリッ
プリング９と、スリップリング９に摺動する一対のブラ
シ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１
と、ステータ８に電気的に接続されステータ８で生じた
交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１
に嵌着されたヒートシンク１７と、このヒートシンク１
７に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調
整するレギュレータ１８とを備えている。

【０００３】回転子７は、電流を流して磁束を発生する
回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って設
けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア１
４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み
合った第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体
２２とから構成されている。第１のポールコア体２１及
び第２のポールコア体２２は鉄製で、かつ爪形状の爪状
磁極２３、２４をそれぞれ有している。隣り合う各爪状
磁極２３、２４には、これらの爪状磁極２３、２４間の
磁束の漏洩を減少する向きに着磁された断面台形状の磁
石１９が接着剤により固着されている。ステータ８は、
ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻
回され回転子７の回転に伴い回転子コイル１３で生じた
磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備え
ている。

【０００４】上記構成の車両用交流発電機では、バッテ
リ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通
じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生
し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が
着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４には
Ｓ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は
駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するた
め、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステ
ータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力
は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レ
ギュレータ１８によりその大きさが調整されて、バッテ
リに充電される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用交流発電
機の回転子７では、爪状磁極２３、２４に接着剤で磁石
１９が固着されているが、次のような問題点があった。イ．回転子７の回転に伴い、各磁石１９には大きな遠心
力を受け、この遠心力に対しては図１５に示すように爪
状磁極２３、２４のテーパ面２３ａ、２４ａで支えられ
ているが、磁石１９には均一な荷重を受けず、磁石１９
が破損しやすい。つまり、磁石１９に均一な荷重を受け
ないのは、磁石１９は回転子７の軸線Ｚに沿って平行に
配設されてなく、図１６に示すように磁石１９の箇所に
よって軸線Ｚとの間の距離（ｒ₁、ｒ₂）が異なり、遠心
力が異なるからである。ロ．爪状磁極２３と爪状磁極２４との間には磁石１９が
接着剤を介して密着して固定されているので、それだけ
爪状磁極２３、２４には加工精度が要求され、そのため
素材から鍛造で爪状磁極２３、２４を形成した後、切削
加工が必要となり、製造工程が複雑で、製造コストが高
くなる。また、爪状磁極２３、２４と磁石１９との間に
は隙間がないので、爪状磁極２３と爪状磁極２４との間
に磁石１９を圧入する際に脆弱な磁石１９が破損するお
それがある。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、遠心力による荷重ま
たは組立途中で磁性子が破損することなく、また製造コ
ストが低減された回転電機の回転子を得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る回転電機の回転子は、電流を流して磁束を発生する回
転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、前
記磁束により着磁されるとともに交互に噛み合った爪形
状の爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体及び
第２のポールコア体と、隣り合う各前記爪状磁極間全て
に蛇行周回して設けられた磁性体とを備え、前記磁性体
は、前記爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁
された磁性子およびこの磁性子を覆った樹脂からなる覆
い部で構成された柱状の介在部を有しており、またこの
介在部と前記爪状磁極との間で隙間が形成されている。

【０００８】また、請求項２に係る回転電機の回転子で
は、磁性体は、介在部を支持するとともに爪状磁極の内
側に設けられた円筒形状の支持部を有している。

【０００９】また、請求項３に係る回転電機の回転子で
は、支持部は弾性を有している。

【００１０】また、請求項４に係る回転電機の回転子で
は、介在部と支持部とはインサートモールド成形により
一体的に形成されている。

【００１１】また、請求項５に係る回転電機の回転子で
は、支持部、および磁性子を覆った介在部の覆い部はポ
リアミド系樹脂で構成されている。

【００１２】また、請求項６に係る回転電機の回転子で
は、磁性子を長手方向に沿って切断した断面形状は、対
向する爪状磁極の側面同士が重なる領域内に収まる形状
である。

【００１３】また、請求項７に係る回転電機の回転子で
は、磁性子の断面形状は台形である。

【００１４】また、請求項８に係る回転電機の回転子で
は、磁性子は全面が覆い部で覆われている。

【００１５】また、請求項９に係る回転電機の回転子で
は、磁性子の一部が露出して爪状磁極の側面と対向して
いる。

【００１６】また、請求項１０に係る回転電機の回転子
では、磁性子は磁石である。

【００１７】また、請求項１１に係る回転電機の回転子
では、磁性子はポリアミド系樹脂に磁化されたフェライ
ト系鉄粉が混入されて構成されている。

【００１８】また、請求項１２に係る回転電機の回転子
では、隙間には磁性体の周方向の移動を防ぐ詰め部が設
けられている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の車両用交流発電
機の回転子について説明するが、図１３および図１４と
同一または相当部分は同一符号を付して説明する。実施の形態１．図１はこの発明の車両用交流発電機の回
転子の斜視図、図２は図１の磁性体の斜視図、図３は図
１の図ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図１のＩ
Ｖ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は爪状磁極の部分斜視
図、図６は図１の磁性体の正面図、図７は図１の磁性体
に埋設された磁性子の斜視図である。

【００２０】この回転子３０は、電流を流して磁束を発
生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆
って設けられその磁束によって磁極が形成されるポール
コア１４と、回転子コイル１３を覆った磁性体３１とを
備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った
第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２と
から構成されている。第１のポールコア体２１及び第２
のポールコア体２２は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２
３、２４をそれぞれ有している。

【００２１】磁性体３１は、爪状磁極２３の裏面に形成
された段部２３ａに当接する段部３２ａを有しかつ半径
方向に変位可能な弾性を有する円筒状の支持部３２と、
この支持部３２上に蛇行周回した磁性部３３とを有して
いる。磁性部３３は隣り合う各爪状磁極２３、２４間に
設けられた柱状の介在部３４と、介在部３４同士を接続
したつなぎ部３５とを有している。介在部３４は、図７
に示した磁石３６と、この磁石３６を覆った覆い部３７
とから構成されている。覆い部３７内の磁石３６はＮ極
に着磁される爪状磁極２３に磁石３６のＮ極面が対面
し、Ｓ極に着磁される爪状磁極２４に磁石３６のＳ極面
が対面するように配設されている。この介在部３４は隣
接した爪状磁極２３、２４との間で隙間ａが形成されて
いる。この磁性体３１は、磁石３６を金型内に配置した
状態で金型内にポリアミド系樹脂を射出したインサート
モールド成形により、支持部３２と磁性部３３とが一体
化されて形成されている。

【００２２】ステータ８は、ステータコア１５と、この
ステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴
い回転子コイル１３で生じた磁束の変化で交流が生じる
ステータコイル１６とを備えている。

【００２３】上記構成の車両用交流発電機の回転子３０
は、回転子コイル１３が予め支持部３２内に収められた
状態で、蛇行周回した磁性部３３を挟むようにして磁性
体３１の両側から爪状磁極２３、２４を押し込むように
して組み立てられる。爪状磁極２３、２４と介在部３４
との間には隙間ａが形成されているので、爪状磁極２
３、２４の押し込み時に介在部３４に衝突して磁石３６
が破損するようなことは防止される。

【００２４】上記構成の車両用交流発電機では、バッテ
リ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通
じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生
し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が
着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４には
Ｓ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は
駆動され、シャフト６によって回転子３０が回転するた
め、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステ
ータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力
は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レ
ギュレータ１８によりその大きさが調整されて、バッテ
リに充電される。

【００２５】回転子３０の回転に伴い、爪状磁極２３、
２４とともに、磁石３６には遠心力が作用するが、この
荷重に対しては主に円筒形状の支持部３２で支持され、
磁石３６には荷重が加わらず、遠心力により磁石３６が
破損するようなことはない。また、回転子３０の組立時
に磁性体３１の支持部３２は爪状磁極２３、２４により
内側に押される結果、磁性体３１の支持部３２は半径内
側方向に微小変位しているが、回転子３０の回転時には
遠心力により支持部３２は半径外側方向に変位する結
果、組立時に磁性体３１の支持部３２に生じた残留応力
は低減される。

【００２６】なお、上記の実施の形態１の磁性体３１で
は支持部３２を有しているが、磁性部の介在部と爪状磁
極との間に隙間を有し、蛇行周回した弾性を有する磁性
部のみで磁性体を構成してもよい。

【００２７】実施の形態２．図８はこの発明の実施の形
態２の車両用交流発電機の回転子の磁性体の正面図であ
り、実施の形態１の回転子３０と磁石の形状が異なる。
実施の形態１の磁石３６は全体形状が楔形状であるのに
対して、この磁性体４０の磁石４１は、図９に示すよう
に磁石４１を長手方向に沿って切断した断面形状が台形
形状である。爪状磁極２３、２４間の漏洩磁束量は隣接
した爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａが重なり
合った領域で決定され、この領域を越えた大きさの断面
形状の磁石３６の場合、領域を越えた磁石３６の部分は
爪状磁極２３、２４間の磁束の漏洩を減少させる働きが
少ない。この実施の形態２の磁性体４０の磁石４１の場
合、隣接した爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａ
が重なり合った領域内に収まった形状、つまり台形形状
であり、高価な磁石４１の使用量が必要最低限に抑えら
れている。また、図１０に示すように中心軸Ａを中心に
磁石４１は対象形状であるので、例えば金型内に磁石４
１を配置して、インサートモールド成形により磁性体４
０を形成する際の配置自由度が高くなり、磁性体４０の
製造作業性がよい。

【００２８】実施の形態３．図１１はこの発明の実施の
形態３の車両用交流発電機の回転子の磁性体５０の正面
図である。爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａと
対向する面である介在部５１の側面Ｂでは磁石４１が露
出している点が実施の形態２と異なる。この回転子では
爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａと介在部５１
との間には覆い部が無く、爪状磁極２３、２４と磁石４
１との間の磁気抵抗が小さくなり、磁石４１による漏れ
磁束低減効果が大きくなり、発電効率が上昇する。

【００２９】実施の形態４．図１２はこの発明の実施の
形態４の車両用交流発電機の回転子６０の斜視図であ
る。この回転子６０は実施の形態１の回転子３０の隙間
ａに磁性体３１が周方向に回転するのを防ぐ詰め部６１
が設けられている点を除いては実施の形態１の回転子３
０と同様である。この詰め部６１は、蛇行周回した磁性
部３３を挟むようにして磁性体３１の両側から爪状磁極
２３、２４を押し込むようにして組み立てた後、隙間ａ
にエポキシ系接着剤樹脂を注入し、固化して形成され
る。詰め部６１としては、カーボン繊維にエポキシ系樹
脂が含浸されたテープを用いてもよい。

【００３０】なお、上記各実施の形態では磁性子として
磁石３６、４１を用いたが、プラスチックマグネットで
構成されたものであってもよく、先に磁性子部を射出成
形し、その後全体を射出成形してもよい。また、上記各
実施の形態では回転電機の回転子として車両用交流発電
機の回転子について説明したが、この発明は例えば電動
機の回転子にも適用することができるのは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１の回転電機の回転子によれば、電流を流して磁束を発
生する回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設け
られ、前記磁束により着磁されるとともに交互に噛み合
った爪形状の爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコ
ア体及び第２のポールコア体と、隣り合う各前記爪状磁
極間全てに蛇行周回して設けられた磁性体とを備え、前
記磁性体は、前記爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向
きに着磁された磁性子およびこの磁性子を覆った樹脂か
らなる覆い部で構成された柱状の介在部を有しており、
またこの介在部と前記爪状磁極との間で隙間が形成され
ているので、磁性体の両側から爪状磁極を組み込む途中
で介在部に爪状磁極が衝突して破損してしまうといった
ことを防止できる。また、爪状磁極の周方向の寸法精度
は高い精度でなくてもよく、それだけ爪状磁極を簡単に
形成できる。また、磁性子は爪状磁極間に蛇行周回した
磁性体に設けられているので、磁性子に負荷される遠心
力に対しては磁性体全体で支持され、遠心力により磁性
子が破損されるといったことを防止できる。

【００３２】また、請求項２に係る回転電機の回転子に
よれば、磁性体は、介在部を支持するとともに爪状磁極
の内側に設けられた円筒形状の支持部を有しているの
で、磁性体の耐遠心力強度が大幅に向上する。

【００３３】また、請求項３に係る回転電機の回転子に
よれば、支持部は弾性を有しているので、磁性体および
爪状磁極の製作寸法誤差があっても、その誤差を吸収し
て磁性体の両側から爪状磁極が組み込まれる。

【００３４】また、請求項４に係る回転電機の回転子に
よれば、磁性子が内在した介在部と支持部とはインサー
トモールド成形により一体的に形成されているので、介
在部と支持部とは簡単に一体化される。

【００３５】また、請求項５に係る回転電機の回転子に
よれば、支持部および覆い部はポリアミド系樹脂で構成
されているので、低コストで弾性および絶縁性が優れた
支持部および覆い部を得ることができる。

【００３６】また、請求項６に係る回転電機の回転子に
よれば、磁性子を長手方向に沿って切断した断面形状
は、対向する爪状磁極の側面同士が重なる領域内に収ま
る形状であるので、爪状磁極間の磁束の漏洩を防止する
のに必要なだけの磁性子が用いられ、高価な磁性子の使
用量を節減することができる。

【００３７】また、請求項７に係る回転電機の回転子に
よれば、磁性子の断面形状は台形であり、中心軸を中心
に磁性子は対象形状であるので、例えば金型内に磁性子
を配置して、インサートモールド成形により磁性子を形
成する際の配置自由度が高くなり、磁性体の製造作業性
が向上する。

【００３８】また、請求項８に係る回転電機の回転子に
よれば、磁性子は全面が覆い部で覆われているので、磁
性体に対する衝撃で磁性子が破損することを防止でき
る。

【００３９】また、請求項９に係る回転電機の回転子に
よれば、磁性子の一部が露出して爪状磁極の側面と対向
しているので、爪状磁極と磁性子との間の磁気抵抗が小
さくなり、磁性子による漏れ磁束低減効果が大きくな
る。

【００４０】また、請求項１０に係る回転電機の回転子
によれば、磁性子は磁石であるので、簡単な加工で爪状
磁極間の磁束の漏洩を防止する磁性子を得ることができ
る。

【００４１】また、請求項１１に係る回転電機の回転子
によれば、磁性子はプラスチックマグネットで構成され
ており、先に磁性子部を射出成形し、その後全体を射出
成形して、簡易、かつ、低コストで爪状磁極間の磁束の
漏洩を防止する磁性子を得ることができる。

【００４２】また、請求項１２に係る回転電機の回転子
によれば、隙間に設けられた詰め部により磁性体の周方
向の移動が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の車両用交流発電機
の回転子の斜視図である。

【図２】図１の磁性体の斜視図である。

【図３】図１の図ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図５】図１の爪状磁極の部分斜視図である。

【図６】図１の磁性体の正面図である。

【図７】図１の磁性体に埋設された磁石の斜視図であ
る。

【図８】この発明の実施の形態２の車両用交流発電機
の回転子の磁性体の正面図である。

【図９】図８の磁性体に埋設された磁石の斜視図であ
る。

【図１０】図９の磁石の正面図である。

【図１１】この発明の実施の形態３の車両用交流発電
機の回転子の磁性体の正面図である。

【図１２】この発明の実施の形態４の車両用交流発電
機の回転子の斜視図である。

【図１３】従来の車両用交流発電機の断面図である。

【図１４】図１３の回転子の斜視図である。

【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図であ
る。

【図１６】図１４の磁石に加わる遠心力が箇所により
不均一であることを説明するための図である。

【符号の説明】

１３回転子コイル、２１第１のポールコア体、２２
第２のポールコア体、３０，６０回転子、３１，４
０，５０磁性体、３３，磁性部、３４，５１介在部、
３５つなぎ部、３６，４１磁石、３７覆い部、６
１詰め部、ａ隙間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電流を流して磁束を発生する回転子コイ
ルと、この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着
磁されるとともに交互に噛み合った爪形状の爪状磁極を
それぞれ有する第１のポールコア体及び第２のポールコ
ア体と、隣り合う各前記爪状磁極間の全てに蛇行周回して設けら
れた磁性体とを備え、前記磁性体は、前記爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する
向きに着磁された磁性子およびこの磁性子を覆った樹脂
からなる覆い部で構成された柱状の介在部を有してお
り、またこの介在部と前記爪状磁極との間で隙間が形成
された回転電機の回転子。
【請求項２】磁性体は、介在部を支持するとともに爪
状磁極の内側に設けられた円筒形状の支持部を有してい
る請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】支持部は弾性を有している請求項２に記
載の回転電機の回転子。
【請求項４】介在部と支持部とはインサートモールド
成形により一体的に形成された請求項２または請求項３
に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】支持部、および磁性子を覆った介在部の
覆い部はポリアミド系樹脂で構成された請求項２ないし
請求項４の何れかに記載の回転電機の回転子。
【請求項６】磁性子を長手方向に沿って切断した断面
形状は、対向する爪状磁極の側面同士が重なる領域内に
収まる形状である請求項１ないし請求項５の何れかに記
載の回転電機の回転子。
【請求項７】断面形状は台形である請求項６に記載の
回転電機の回転子。
【請求項８】磁性子は全面が覆い部で覆われた請求項
１ないし請求項７の何れかに記載の回転電機の回転子。
【請求項９】磁性子の一部が露出して爪状磁極の側面
と対向した請求項１ないし請求項７の何れかに記載の回
転電機の回転子。
【請求項１０】磁性子は磁石である請求項１ないし請
求項９の何れかに記載の回転電機の回転子。
【請求項１１】磁性子はプラスチックマグネットで構
成された請求項１ないし請求項９の何れかに記載の回転
電機の回転子。
【請求項１２】隙間には磁性体の周方向の移動を防ぐ
詰め部が設けられた請求項１ないし請求項１１の何れか
に記載の回転電機の回転子。