JP2009201215A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、永久磁石を継鉄部に保持させるようにし、永久磁石の配設に起因する高速回転時における爪状磁極部の揺動の増大をなくし、エアギャップの増大による出力の低下を抑え、かつ永久磁石を簡易な保持構造で安定して保持できる回転電機を得る。
【解決手段】第１嵌合溝３１が、第１継鉄部１９の第２爪状磁極部２４の先端側内周面に対向する部位に、径方向外方および軸方向の界磁コイル側に開口し、かつ楔状の溝形状に凹設されている。第１永久磁石３０が、下端部側を第１嵌合溝３１に嵌合されて第１継鉄部１９に保持され、上面を第２爪状磁極部２４の先端側内周面に対向するように配設されている。第１磁石保持具３２が、第１継鉄部１９に固着されて第１嵌合溝３１の軸方向の界磁コイル側開口を塞口し、第１永久磁石３０の軸方向の移動を規制している。さらに、第１永久磁石３０は、界磁コイルの作る磁界と逆向きに着磁配向されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特にランデル型の回転子における永久磁石の保持構造に関するものである。

ランデル型の回転子を用いる車両用交流発電機は、数十年にわたって自動車に使用されてきた。そして、近年の環境問題から車載される電装品の負荷が急増しており、ランデル型の回転子の発電量をより一層増加することが求められている。

このような状況を鑑み、従来、永久磁石を爪状磁極部間に配設し、爪状磁極部間の漏れ磁束を低減して、出力を改善するランデル型の回転子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０５−２０７７１６号公報

従来のランデル型の回転子では、非磁性部材を用いて永久磁石を爪状磁極部間に保持しているので、永久磁石および非磁性部材の質量が爪状磁極部に付加され、高速回転時に過大な遠心力が爪状磁極部に作用し、爪状磁極部の揺動が大きくなる。これにより、爪状磁極部と固定子鉄心との間の干渉を回避するために、回転子鉄心と固定子鉄心との間のエアギャップを大きくする必要があり、界磁コイルによる磁束を有効に活用できなくなり、出力の低下をもたらすという課題があった。また、高速回転時における爪状磁極部の揺動が永久磁石の保持構造に影響して、永久磁石を安定して保持できなくなるという課題もあった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、永久磁石を継鉄部に保持させるようにし、永久磁石の配設に起因する高速回転時における爪状磁極部の揺動の増大をなくし、回転子鉄心と固定子鉄心との間のエアギャップの増大による出力の低下を抑えることができるとともに、永久磁石を簡易な保持構造で安定して保持できる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えている。回転電機は、上記継鉄部の上記爪状磁極部の先端側内周面に対向する部位に、径方向外方および軸方向の界磁コイル側に開口し、かつ楔状の溝形状に凹設された嵌合溝と、下端部側を上記嵌合溝に嵌合されて上記継鉄部に保持され、上面を上記爪状磁極部の先端側内周面に対向するように配設された永久磁石と、上記継鉄部に固着されて上記嵌合溝の軸方向の界磁コイル側開口を塞口し、該嵌合溝に嵌合された上記永久磁石の軸方向の移動を規制する磁石保持具と、を有し、上記永久磁石が、上記界磁コイルの作る磁界と逆向きに着磁配向されている。

この発明によれば、永久磁石が嵌合溝に嵌合されて継鉄部に保持されているので、永久磁石の質量が爪状磁極部に付加されず、高速回転時に爪状磁極部に作用する遠心力の増大がない。そこで、永久磁石の配設に伴う爪状磁極部の揺動の増大が抑制されるので、固定子と回転子との間のエアギャップを大きくする必要がなく、界磁コイルによる磁束を効率的に利用でき、出力の向上が図られる。また、高速回転時の永久磁石の揺動が永久磁石の保持構造に影響せず、永久磁石の保持構造を簡易な構造で実現できる。
また、永久磁石が界磁コイルの作る磁界と逆向きに着磁配向されているので、ポールコアを構成する磁性体の磁束密度を大幅に低減することができ、磁気飽和を解消する。これにより、固定子に鎖交する磁束が増加し、発電量を増加することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における永久磁石の保持構造の要部を示す破断斜視図である。

図１および図２において、車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット２とリヤブラケット３とからなるケース４と、シャフト１６をケース４に軸受５を介して支持されて、ケース４内に回転自在に配設された回転子１３と、ケース４のフロント側に延出するシャフト１６の端部に固着されたプーリ６と、回転子１３の軸方向（以下、軸方向という）の両端面に固定されたファン７と、回転子１３に対して一定のエアギャップ２９を有して、回転子１３の外周を囲繞してケース４に固定された固定子１０と、シャフト１６のリヤ側に固定され、回転子１３に電流を供給する一対のスリップリング８と、各スリップリング８に摺動するようにケース４内に配設された一対のブラシ９と、を備えている。なお、図示していないが、固定子１０で生じた交流を直流に整流する整流器、固定子１０で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器などがケース４内に配設されている。

固定子１０は、円筒状の固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に巻装され、回転子１３の回転に伴い、後述する界磁コイル１４からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１２と、を備えている。

回転子１３は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル１４と、界磁コイル１４を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１５と、ポールコア１５の軸心位置に貫装されたシャフト１６と、を備えている。
ポールコア１５は、それぞれ例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第１および第２ポールコア体１７，２１に分割構成されている。

第１ポールコア体１７は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴１８ａが軸心位置を貫通して形成された第１ボス部１８と、第１ボス部１８の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第１継鉄部１９と、第１継鉄部１９の外周部から軸方向他端側に延設された第１爪状磁極部２０とを有している。第１爪状磁極部２０は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第１継鉄部１９の外周部に周方向に等角ピッチで例えば８つ配列されている。

第２ポールコア体２１は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴２２ａが軸心位置を貫通して形成された第２ボス部２２と、第２ボス部２２の他端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第２継鉄部２３と、第２継鉄部２３の外周部から軸方向一端側に延設された第２爪状磁極部２４とを有している。第２爪状磁極部２４は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第２継鉄部２３の外周部に周方向に等角ピッチで例えば８つ配列されている。

このように構成された第１および第２ポールコア体１７，２１は、第１および第２爪状磁極部２０，２４を交互に噛み合わせ、かつ、第１ボス部１８の他端面を第２ボス部２２の一端面に突き合わせ、シャフト挿通穴１８ａ，２２ａに貫装されたシャフト１６に固着されている。そして、ボビン（図示せず）に巻装された界磁コイル１４が、第１および第２ボス部１８，２２、第１および第２継鉄部１９，２３および第１および第２爪状磁極部２０，２４に囲まれた空間に装着されている。ここで、第１および第２ボス部１８，２２および第１および第２継鉄部１９，２３が、それぞれポールコア１５のボス部および一対の継鉄部に相当する。また、軸方向において、第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端部がそれぞれ第２および第１継鉄部２３，１９と重なっている。

第１永久磁石３０は、矩形の平坦面からなる下面と、該下面と直交し、互いに平行な平坦面からなる幅方向の両側面と、該下面と鋭角に交差し、かつ両側面と直交する平坦面からなる厚み方向の一側の端面と、該下面および両側面と直交する平坦面からなる厚み方向の他側の端面と、両側面と直交し、厚み方向の一側の端面と鋭角に交差し、かつ厚み方向の他側の端面と鈍角に交差する平坦面からなる上面と、からなる柱状体に作製されている。

第１嵌合溝３１は、第２爪状磁極部２４の先端側内周面と対向する第１継鉄部１９の部位に、径方向外方および軸方向他端側に開口し、第１永久磁石３０の下端部側を嵌着する溝形状に凹設されている。つまり、第１嵌合溝３１は、径方向と直交する断面形状が矩形であり、軸方向一端側の内壁面が径方向と直交する断面矩形の軸方向長さを径方向外方に向かって漸次短くする傾斜面に形成された楔状の溝形状に形成されている。第１磁石保持具３２は、例えばＳＳ材、ＳＵＳ材などの鉄鋼材を用いて所定厚みを有する矩形平板状に作製されている。

そして、第１永久磁石３０は、厚み方向を軸方向に一致させて、その下端部側を軸方向他端側から第１嵌合溝３１内に挿入されている。さらに、第１磁石保持具３２が第１継鉄部１９の軸方向他端面に溶着、接着などにより固着され、第１嵌合溝３１の軸方向他端側の開口を塞口している。これにより、第１永久磁石３０は、下面が第１嵌合溝３１の底面に、両側面が第１嵌合溝３１の周方向の両内壁面に、厚み方向の一側の端面が第１嵌合溝３１の軸方向一端側の内壁面に、厚み方向の他側の端面が第１磁石保持具３２の表面に、それぞれ密接して、第１嵌合溝３１に嵌着保持されている。そこで、第１永久磁石３０は、第１嵌合溝３１の周方向の両内壁面により周方向の移動が規制され、第１嵌合溝３１の軸方向の一端側の内壁面と第１磁石保持具３２とにより軸方向および径方向の移動が規制されている。そして、第１永久磁石３０の上面が第２爪状磁極部２４の先端側内周面と所定の隙間を有して略平行となって相対している。

第２永久磁石３５は、矩形の平坦面からなる下面と、該下面と直交し、互いに平行な平坦面からなる幅方向の両側面と、該下面と鋭角に交差し、かつ両側面と直交する平坦面からなる厚み方向の他側の端面と、該下面および両側面と直交する平坦面からなる厚み方向の一側の端面と、両側面と直交し、厚み方向の他側の端面と鋭角に交差し、かつ厚み方向の一側の端面と鈍角に交差する平坦面からなる上面と、からなる柱状体に作製されている。

第２嵌合溝３６は、第１爪状磁極部２０の先端側内周面と対向する第２継鉄部２３の部位に、径方向外方および軸方向一端側に開口し、第２永久磁石３５の下端部側を嵌着する溝形状に凹設されている。つまり、第２嵌合溝３６は、径方向と直交する断面形状が矩形であり、軸方向他端側の内壁面が径方向と直交する断面矩形の軸方向長さを径方向外方に向かって漸次短くする傾斜面に形成された楔状の溝形状に形成されている。第２磁石保持具３７は、例えばＳＳ材、ＳＵＳ材などの鉄鋼材を用いて所定厚みを有する矩形平板状に作製されている。

そして、第２永久磁石３５は、厚み方向を軸方向に一致させて、その下端部側を軸方向一端側から第２嵌合溝３６内に挿入されている。さらに、第２磁石保持具３７が第２継鉄部２３の軸方向一端面に溶着、接着などにより固着され、第２嵌合溝３６の軸方向一端側の開口を塞口している。これにより、第２永久磁石３５は、下面が第２嵌合溝３６の底面に、両側面が第２嵌合溝３６の周方向の両内壁面に、厚み方向の他側の端面が第２嵌合溝３６の軸方向他端側の内壁面に、厚み方向の一側の端面が第２磁石保持具３７の表面に、それぞれ密接して、第２嵌合溝３６に嵌着保持されている。そこで、第２永久磁石３５は、第２嵌合溝３６の周方向の両内壁面により周方向の移動が規制され、第２嵌合溝３６の軸方向の他端側の内壁面と第２磁石保持具３７とにより軸方向および径方向の移動が規制されている。そして、第２永久磁石３５の上面が第１爪状磁極部２０の先端側内周面と所定の隙間を有して略平行となって相対している。

このように第１および第２継鉄部１９，２３に保持された第１および第２永久磁石３０，３５は、径方向外方から第２および第１爪状磁極部２４，２０を第１および第２継鉄部１９，２３上に投影して得られる投影領域内に位置している。また、第１および第２永久磁石３０，３５は、図１に示されるように、界磁コイル１４に通電されて発生する磁界４０の向きと逆向きに着磁配向される。即ち、第１永久磁石３０は、着磁方向４１が径方向外方を向くように着磁配向され、第２永久磁石３５は、着磁方向４１が径方向内方を向くように着磁配向されている。なお、界磁コイル１４を流れる界磁電流が作る磁界４０の向きが反転した設計の場合には、第１および第２永久磁石３０，３５も逆向きに着磁配向される。

つぎに、このように構成された車両用交流発電機１の動作について説明する。
まず、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ９およびスリップリング８を介して回転子１３の界磁コイル１４に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第１ポールコア体１７の第１爪状磁極部２０がＮ極に磁化され、第２ポールコア体２１の第２爪状磁極部２４がＳ極に磁化される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ６を介してシャフト１６に伝達され、回転子１３が回転される。そこで、回転磁界が固定子１０の固定子コイル１２に与えられ、起電力が固定子コイル１２に発生する。この交流の起電力が、整流器で直流電流に整流され、バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給される。

界磁コイル１４に通電されて発生した磁束は、第１爪状磁極部２０からエアギャップ２９を通って固定子鉄心１１のティース部に入る。固定子鉄心１１に入った磁束は、固定子鉄心１１のティース部からコアバック部を通って周方向に移動し、隣の第２爪状磁極部２４に対向するティース部からエアギャップ２９を通ってその第２爪状磁極部２４に入る。ついで、第２爪状磁極部２４に入った磁束は、第２継鉄部２３、第２ボス部２２、第１ボス部１８、第１継鉄部１９を通って第１爪状磁極部２０に至る。ここで、従来のランデル型回転子では、第１および第２ポールコア体は限界設計されているので、界磁コイルの発生する磁界により磁気飽和し、回転子で発生する磁束が減少する。

本回転子１３では、第１および第２永久磁石３０，３５は、界磁コイル１４の発生する磁界４０の向きと反対となるように着磁配向されている。そこで、第１永久磁石３０から発生する磁束は、第１継鉄部１９に入り、第１ボス部１８、第２ボス部２２、第２継鉄部２３および第２爪状磁極部２４を通り、空隙を介して第１永久磁石３０に戻る。また、第２永久磁石３５から発生する磁束は、空隙を介して第１爪状磁極部２０に入り、第１継鉄部１９、第１ボス部１８、第２ボス部２２、第２継鉄部２３を通り、第２永久磁石３５に戻る。第１および第２永久磁石３０，３５の発生する磁束は、界磁コイル１４の発生する磁束と逆向きとなり、第１および第２ポールコア体１７，２１を構成する磁性体の磁束密度を大幅に低減することができ、磁気飽和を解消することができる。

このように、この実施の形態１によれば、本回転子１３では、第１および第２永久磁石３０，３５の配置および着磁方向４１を工夫することで、界磁コイル１４の発生する磁界による第１および第２ポールコア体１７，２１の磁気飽和を緩和している。これにより、固定子１０に鎖交する磁束が増加し、発電量を増加することができる。

また、着磁方向４１を径方向内方とする第１永久磁石３０が回転子１３の軸方向一端側に周方向に並んで配列され、着磁方向４１を径方向外方とする第２永久磁石３５が回転子１３の軸方向他端側に周方向に並んで配列されている。そこで、第１永久磁石３０の群と、第２永久磁石３５の群とが、回転子１３の軸方向に離間して配置されるので、軸方向の各端部側に周方向に配列される全ての永久磁石の着磁配向方向が径方向内方、又は径方向外方に画一化される。

また、第１および第２永久磁石３０，３５が第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面に対向するように配設されているので、第１および第２永久磁石３０，３５の磁気回路が回転子１３内部で閉じた磁気回路となる。そこで、第１および第２永久磁石３０，３５の発生する磁束のなかの固定子鉄心１１に鎖交する磁束成分（漏れ磁束）がなくなる。その結果、無負荷無励磁における第１および第２永久磁石３０，３５の誘起電圧の発生が抑制される。
また、第１および第２永久磁石３０，３５は、径方向外方から第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端部を第１および第２継鉄部１９，２３上に投影して得られる投影領域内に位置しているので、第１および第２永久磁石３０，３５は固定子１０側に露出せず、固定子スロット高調波による誘導加熱が確実に防止され、熱減磁を未然に防止できる。

また、第１および第２永久磁石３０，３５が第１および第２継鉄部１９，２３に直接保持されているので、第１および第２永久磁石３０，３５に作用する遠心力が第１および第２爪状磁極部３０，３５に付加されず、高速回転時における第１および第２爪状磁極部２０，２４の揺動の増大が抑制される。そこで、第１および第２永久磁石３０，３５の配設に起因する固定子１０と回転子１３との間のエアギャップ２９の増大がなく、界磁コイル１４による磁束を効率的に利用でき、出力の向上が図られる。また、高速回転時の第１および第２爪状磁極部２０，２４の揺動が第１および第２永久磁石３０，３５の保持構造に影響しないので、第１および第２永久磁石３０，３５の保持構造を簡易な構造で実現できる。

第１嵌合溝３１を軸方向の一端側の内壁面を傾斜面とする楔状の溝形状とし、第１磁石保持具３２を第１継鉄部１９の軸方向他端面に固着して、第１嵌合溝３１の軸方向の他端側の開口を塞口している。そこで、遠心力が第１永久磁石３０に作用した時、第１永久磁石３０は第１嵌合溝３１の軸方向の一端側の内壁面上を摺動して径方向外方に移動しつつ軸方向他端側に移動しようとする。この時、第１磁石保持具３２が第１永久磁石３０の軸方向他端側への移動を規制するので、第１永久磁石３０の飛び出しが防止される。このように、径方向外方および軸方向他端側に開口するように第１継鉄部１９に形成した楔状の溝形状の第１嵌合溝３１に第１永久磁石３０を嵌着し、第１磁石保持具３２を第１継鉄部１９の軸方向他端面に固着して第１嵌合溝３１の軸方向の他端側の開口を塞口するという簡易な保持構造で、第１永久磁石３０を安定して保持することができる。

第２嵌合溝３６を軸方向の他端側の内壁面を傾斜面とする楔状の溝形状とし、第２磁石保持具３７を第２継鉄部２３の軸方向一端面に固着して、第２嵌合溝３６の軸方向の一端側の開口を塞口している。そこで、遠心力が第２永久磁石３５に作用した時、第２永久磁石３５は第２嵌合溝３６の軸方向の他端側の内壁面上を摺動して径方向外方に移動しつつ軸方向一端側に移動しようとする。この時、第２磁石保持具３７が第２永久磁石３５の軸方向一端側への移動を規制するので、第２永久磁石３５の飛び出しが防止される。このように、径方向外方および軸方向一端側に開口するように第２継鉄部２３に形成した楔状の溝形状の第２嵌合溝３６に第２永久磁石３５を嵌着し、第２磁石保持具３７を第２継鉄部２３の軸方向一端面に固着して第２嵌合溝３６の軸方向の一端側の開口を塞口するという簡易な保持構造で、第２永久磁石３５を安定して保持することができる。

なお、第１および第２永久磁石３０，３５には、磁束密度の高いネオジウム・鉄・ボロン磁石やサマリウムコバルト磁石などの焼結された希土類磁石を用いることが好ましい。
また、第１および第２永久磁石３０，３５はその下端部側が第１および第２嵌合溝３１，３６と第１および第２磁石保持具３２，３７とにより画成される楔状の溝に嵌着、保持される形状を有していればよく、当該楔状の溝からの延出部の形状については特に限定されない。
また、第１および第２嵌合溝３１，３６が軸方向の一方の内壁面を傾斜面とする楔状の溝形状に形成されているものとしているが、第１および第２嵌合溝の溝形状はこれに限定されるものではなく、例えば、第１および第２嵌合溝は、周方向の両内壁面を傾斜面とし、あるいは周方向の一方の内壁面を傾斜面として、径方向と直交する断面の周方向幅が径方向外方に向かって漸次縮小する楔状の溝形状としてもよい。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における永久磁石の保持構造の要部を示す破断斜視図、図４はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機に適用される磁石保護カバーを示す斜視図である。なお、第２磁石保護カバーは、図示されていないが、第１磁石保護カバーと同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

図３および図４において、第１磁石保護カバー３３は、ＳＵＳ材の薄板を折り曲げ加工して第１永久磁石３０の上下面および厚み方向の両端面を覆う枠状に作製されている。そして、第１永久磁石３０は、第１磁石保護カバー３３が装着された状態で、厚み方向を軸方向に一致させて、その下端部側を軸方向他端側から第１嵌合溝３１内に挿入されている。さらに、第１磁石保持具３２が第１継鉄部１９の軸方向他端面に溶着、接着などにより固着され、第１嵌合溝３１の軸方向他端側の開口を塞口している。これにより、第１永久磁石３０は、下面が第１磁石保護カバー３３を介して第１嵌合溝３１の底面に、両側面が第１嵌合溝３１の周方向の両内壁面に、厚み方向の両側の端面が第１磁石保護カバー３３を介して第１嵌合溝３１の軸方向一端側の内壁面および第１磁石保持具３２の表面に、それぞれ密接して、第１嵌合溝３１に嵌着保持されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２では、第１磁石保護カバー３３が第１永久磁石３０の上下面および軸方向の両端面を覆うように取り付けられている。そこで、第２爪状磁極部２４が遠心力により揺動して、あるいは異物が飛来して、第１永久磁石３０に衝突した時に、第１磁石保護カバー３３が緩衝材として機能し、第１永久磁石３０の割れや欠けの発生を抑制できる。仮に、第１永久磁石３０に割れや欠けが発生しても、割れた、或いは欠けた磁石片の第１永久磁石３０からの飛散が第１磁石保護カバー３３により抑制される。
また、第１磁石保護カバー３３が第１永久磁石３０の軸方向の両端面と第１継鉄部１９および第１磁石保持具３２との間に介装されているので、第１永久磁石３０の軸方向の両端面が第１継鉄部１９および第１磁石保持具３２に対して変位することに起因する摩耗の発生が抑制される。

なお、上記実施の形態２では、第１磁石保護カバー３３が、第１永久磁石３０の上下面および軸方向の両端面を覆うように作製されているものとしているが、第１磁石保護カバーは、第１永久磁石の上下面および軸方向の両端面に加えて、周方向の両側面を覆うように作製されてよい。
また、磁石保護カバーを磁性材料で作製した場合には、永久磁石で発生した磁束が磁石保護カバーを介して永久磁石に戻る磁路が形成される。その結果、対向する爪状磁極部に入る磁束量が低減するので、永久磁石の磁石量を多くする必要がある。このことから、磁石保護カバーは、ＳＵＳ材や合成樹脂などの非磁性材料で作製することが望ましい。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における永久磁石の保持構造の要部を示す破断斜視図、図６はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機に適用される磁石保護カバーを示す斜視図である。なお、第２磁石保持具は、図示されていないが、第１磁石保持具と同様に構成されているので、ここでは、第１永久磁石の固定構造についてのみ説明する。

図５および図６において、第１磁石保持具３４は、ＳＳ材やＳＵＳ材などの鉄鋼材を折り曲げ加工して周方向に隣り合う第１爪状磁極部２０の間に位置する第１継鉄部１９の部位の軸方向両端面および径方向外周面を覆う断面コ字状に作製されている。さらに、第１磁石保持具３４の底辺３４ａには、第１永久磁石３０が挿通される貫通穴３４ｄが穿設されている。そして、第１永久磁石３０は、厚み方向を軸方向に一致させて、その下端部側を軸方向他端側から第１嵌合溝３１内に挿入されている。さらに、第１磁石保持具３４が径方向上方から貫通穴３４ｄ内に第１永久磁石３０を挿通させつつ、底辺３４ａを第１継鉄部１９の径方向外周面に接するように装着される。そして、第１磁石保持具３４は、両側辺３４ｂ，３４ｃを第１継鉄部１９の軸方向両端面のそれぞれに密接させて溶着、接着などにより固着され、第１嵌合溝３１の軸方向他端側の開口を塞口している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態３では、第１磁石保持具３４が第１継鉄部１９の径方向外周面および軸方向両端面に密接して第１継鉄部１９に固着され、第１永久磁石３０が第１磁石保持具３４の底辺３４ａに穿設された貫通穴を挿通している。そこで、第１永久磁石３０に作用する遠心力に対する第１磁石保持具３４の剛性が大きくなり、第１永久磁石３０の径方向移動を確実に規制できる。これにより、第１永久磁石３０の径方向外方への変位が抑制され、第１永久磁石３０の上面と第２爪状磁極部２４の先端側内周面との間の隙間を高精度に管理することができる。

なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機や車両用発電電動機などの回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。

また、上記各実施の形態では、永久磁石を全ての爪状磁極部の先端側に対向するように継鉄部に保持させるものとしているが、永久磁石は任意の爪状磁極部の先端側に対向するように選択して継鉄部に保持させるようにしてもよい。なお、この場合、周方向にバランスよく永久磁石を配置することが望ましい。例えば、第１および第２ポールコア体の一方にのみ永久磁石を配設したり、第１および第２ポールコア体の各ポールコア体に周方向の一つおきの爪状磁極部に対向するように永久磁石を配設してもよい。このような構成をとることは、全ての爪状磁極部に対向するように永久磁石を配設した場合に比べ、出力が少し低下するものの、分品点数を削減でき、安価な構成で出力をあげることができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における永久磁石の保持構造の要部を示す破断斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における永久磁石の保持構造の要部を示す破断斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機に適用される磁石保護カバーを示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における永久磁石の保持構造の要部を示す破断斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機に適用される磁石保護カバーを示す斜視図である。

符号の説明

１０ 固定子、１３ 回転子、１４ 界磁コイル、１５ ポールコア、１６ シャフト、１７ 第１ポールコア体、１８ 第１ボス部、１９ 第１継鉄部、２０ 第１爪状磁極部、２１ 第２ポールコア体、２２ 第２ボス部、２３ 第２継鉄部、２４ 第２爪状磁極部、２９ エアギャップ、３０ 第１永久磁石、３１ 第１嵌合溝、３２、３４ 第１磁石保持具、３３ 第１磁石保護カバー、３５ 第２永久磁石、３６ 第２嵌合溝、３７ 第２磁石保持具、４０ 磁界、４１ 着磁方向。

Claims (4)

1. ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、
   上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えた回転電機において、
   上記継鉄部の上記爪状磁極部の先端側内周面に対向する部位に、径方向外方および軸方向の界磁コイル側に開口し、かつ楔状の溝形状に凹設された嵌合溝と、
   下端部側を上記嵌合溝に嵌合されて上記継鉄部に保持され、上面を上記爪状磁極部の先端側内周面に対向するように配設された永久磁石と、
   上記継鉄部に固着されて上記嵌合溝の軸方向の界磁コイル側開口を塞口し、該嵌合溝に嵌合された上記永久磁石の軸方向の移動を規制する磁石保持具と、を有し、
   上記永久磁石が、上記界磁コイルの作る磁界と逆向きに着磁配向されていることを特徴とする回転電機。
2. 磁石保護カバーが上記永久磁石を覆うように該永久磁石に装着されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 上記磁石保持具は、上記継鉄部の径方向の外周面および軸方向の両端面を覆うように装着されて該継鉄部の軸方向の両端面に固着されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
4. 上記永久磁石は、径方向外方から上記爪状磁極部の先端部を上記継鉄部上に投影して得られる投影領域内に位置するように配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。

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