(57)【要約】  この発明は、界磁コイルの引き出し線の引き出しスペースを確保して、永久磁石の配設と界磁コイルの素線の太線化を実現する回転電機を得る。  この発明による回転電機では、谷部が周方向に隣り合う爪状磁極部の間のそれぞれの継鉄部の部位に形成されている。そして、リヤ側のポールコア体には、磁石保持具が所定の谷部を除く全ての谷部に架設され、永久磁石が各磁石保持具に保持されている。そして、界磁コイルの引き出し線が、磁石保持具が架設されていない谷部内を通って回転子から引き出されている。
2010038286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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回転軸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するように配設された固定子と、
周方向に隣り合う上記爪状磁極部の間の上記継鉄部の部位に形成される爪股部の少なくとも１つを除く爪股部に配設される磁石保持具と、
上記磁石保持具に保持されて上記爪状磁極部の先端側の内周面に所定の隙間を持って対向するように配設される永久磁石と、を備え、
上記界磁コイルの引き出し線が、上記磁石保持具が配設されていない上記爪股部から引き出されていることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
上記引き出し線が引き出されている上記爪股部と上記回転軸を中心として対称な位置関係にある爪股部には、上記磁石保持具が配設されていないことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
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回転軸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するように配設された固定子と、
周方向に隣り合う上記爪状磁極部の間の上記継鉄部の部位に形成される爪股部に配設される磁石保持具と、
上記磁石保持具の少なくとも１つを除く磁石保持具に保持されて上記爪状磁極部の先端側の内周面に所定の隙間を持って対向するように配設される永久磁石と、を備え、
上記界磁コイルの引き出し線が、上記永久磁石を保持していない上記磁石保持具が配設されている上記爪股部から引き出されていることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項４】
上記引き出し線が引き出されている上記爪股部と上記回転軸を中心として対称な位置関係にある爪股部には、上記永久磁石を保持していない上記磁石保持具が配設されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
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回転軸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するように配設された固定子と、
周方向に隣り合う上記爪状磁極部の間の上記継鉄部の部位に形成される爪股部の少なくとも１つを除く爪股部に配設される磁石保持具と、
上記磁石保持具に保持されて上記爪状磁極部の先端側の内周面に所定の隙間を持って対向するように配設される永久磁石と、を備え、
上記爪股部と協働して引き出し用スペースを画成する引き出し用スペース画成部材が、上記磁石保持具が配設されていない上記爪股部に配設され、
上記界磁コイルの引き出し線が、上記引き出し用スペースから引き出されていることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項６】
上記引き出し線が引き出されている上記爪股部と上記回転軸を中心として対称な位置関係にある爪股部には、上記永久磁石を保持している上記磁石保持具が配設されており、
上記引き出し用スペース画成部材は、上記永久磁石を含む上記磁石保持具の重量と同等の重量に作製されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特に永久磁石を有するランデル型の回転子の界磁コイルの引き出し線の引き出し構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、発電量のより一層の増加が求められている。【０００３】
従来、このような課題を解決するために、ファンをランデル型の回転子の軸方向両端に配設し、永久磁石をファンに保持させて周方向に隣接する爪状磁極部の間の継鉄部の外周側に配設した車両用交流発電機が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５２７０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ランデル型の回転子においては、界磁コイルの引き出し線を回転子から引き出して給電用のスリップリングに接続する必要があるが、特許文献１には、界磁コイルの引き出し線について、何ら記載されていない。
一般に、界磁コイルの引き出し線は、回転子内部から周方向に隣接する爪状磁極部の間の継鉄部の外周面に沿って回転子の外部に引き出され、スリップリングに接続される。しかし、特許文献１に記載された従来の車両用交流発電機では、永久磁石が周方向に隣接する爪状磁極部の間の継鉄部の外周側に配設されていることから、界磁コイルの引き出し線の引き出しスペースを確保することが困難となる。【０００６】
また、永久磁石の配設に加え、回転子磁極に界磁起磁力を与えることにより、さらなる高出力化が可能となる。ここで、界磁起磁力を増やすためには、界磁コイルの巻き数を減らし、界磁コイルの素線を太くして、界磁コイルに通電する界磁電流を大きくする必要がある。特に、自動車用電源は電圧が１２Ｖ程度と低いことから、直径が１ｍｍ程度の太い電線が界磁コイルの素線に用いられる。同時に、界磁コイルの引き出し線も、直径が１ｍｍ程度の太い電線が用いられる。【０００７】
特許文献１に記載された従来の車両用交流発電機においては、界磁コイルの引き出し線の太線化は、引き出し線の引き出しスペースの確保を一層困難なものとする。そこで、界磁コイルの引き出し線を永久磁石と相対する爪状磁極部を避けて永久磁石の外周側を通して回転子から外部に引き出すことが考えられる。
しかし、回転子が２０，０００ｒｐｍ近くまで高速回転する車両用交流発電機では、引き出し線に作用する遠心力が、引き出し線の太線化にともない増大するので、引き出し線の支持構造が大掛かりなものとなる。また、引き出し線を永久磁石の外周側を通した場合、引き出し線の位置が外径側にシフトし、引き出し線に作用する遠心力が一層大きくなるので、引き出し線の支持構造が一層大掛かりなものとなる。【０００８】
このように、従来の車両用交流発電機においては、永久磁石を配設することに加え、界磁コイルの素線を太線化して界磁起磁力を増加させることにより、高出力化を図ることができるという反面、永久磁石を配設することが、引き出し線の引き出しスペースをなくし、界磁コイルの素線の太線化を困難とし、界磁起磁力が増加できなくなるという、矛盾する問題を抱えている。【０００９】
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、界磁コイルの引き出し線の引き出しスペースを確保して、永久磁石の配設と界磁コイルの素線の太線化を実現する回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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回転軸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するように配設された固定子と、を備えている。さらに、本回転電機は、周方向に隣り合う上記爪状磁極部の間の上記継鉄部の部位に形成される爪股部の少なくとも１つを除く爪股部に配設される磁石保持具と、上記磁石保持具に保持されて上記爪状磁極部の先端側の内周面に所定の隙間を持って対向するように配設される永久磁石と、を備えている。そして、上記界磁コイルの引き出し線が、上記磁石保持具が配設されていない上記爪股部から引き出されている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、界磁コイルの引き出し線が引き出される爪股部には、磁石保持具が配設されていない。そこで、広い引き出し用スペースが確保できるので、永久磁石の配設と界磁コイルの引き出し線、つまり界磁コイルの素線の太線化とが実現でき、回転電機の高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子を構成するポールコア体に永久磁石を実装する方法を説明する斜視図である。
【図５】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回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図６】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回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図９】この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図１１】この発明の実施の形態８に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図１２】この発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【図１３】この発明の実施の形態１０に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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適用される回転子を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子を構成するポールコア体に永久磁石を実装する方法を説明する斜視図である。【００１４】
図１乃至図４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、回転軸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回転軸１６の端部に固着されたプーリ６と、回転子１３の回転軸１６の軸方向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、回転軸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。以下、回転軸１６の軸方向と平行な方向を軸方向とする。【００１５】
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。【００１６】
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回転軸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。【００１７】
第１ポールコア体１７は、外周面を円筒形状とし、回転軸挿通穴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。【００１８】
爪股部としての第１谷部２５が第１継鉄部１９の各隣り合う第１爪状磁極部２０の間に位置する部位に内径側に向かって凸状に湾曲したＵ字状に凹設されている。第１保持溝２７が、第１ポールコア体１７の各第１爪状磁極部２０の根元側で、各第１谷部２５の内壁面の上部側の相対する部位のそれぞれに開口し、かつ溝方向を軸方向として第１継鉄部１９の一端側から他端側に貫通するように凹設されている。ここで、第１保持溝２７は、後述する第１磁石保持具３０の幅方向両側の嵌着部の形状に適合する断面コ字状の溝形状に形成されている。つまり、第１保持溝２７は、第１磁石保持具３０の上下面が係合する一対の平行かつ平坦な側面と、第１磁石保持具３０の側面が係合する平坦な底面とからなる断面コ字状の溝形状を有する。【００１９】
第２ポールコア体２１は、外周面を円筒形状とし、回転軸挿通穴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。【００２０】
爪股部としての第２谷部２６が第２継鉄部２３の各隣り合う第２爪状磁極部２４の間に位置する部位に内径側に向かって凸状に湾曲したＵ字状に凹設されている。第２保持溝２８が、第２ポールコア体２１の各第２爪状磁極部２４の根元側で、各第２谷部２６の内壁面の上部側の相対する部位のそれぞれに開口し、かつ溝方向を軸方向として第２継鉄部２３の一端側から他端側に貫通するように凹設されている。ここで、第２保持溝２８は、後述する第２磁石保持具３５の幅方向両側の嵌着部の形状に適合する断面コ字状の溝形状に形成されている。つまり、第２保持溝２８は、第２磁石保持具３５の上下面が係合する一対の平行かつ平坦な側面と、第２磁石保持具３５の側面が係合する平坦な底面とからなる断面コ字状の溝形状を有する。【００２１】
第１磁石保持具３０は、鉄、鉄系磁性合金などの磁性材を用いて冷間鍛造法、引き抜き加工、切削加工などにより、第１継鉄部１９の軸方向厚みより薄い柱状体に作製されている。第１磁石保持具３０は、上下面を互いに平行な平坦面とし、両側面をその間隔が上面に向かって漸次広くなる傾斜面とし、両端面を厚み方向に直交する平坦面とする、厚み方向と直交する断面が台形の柱状体に作製されている。そして、溝方向を第１磁石保持具３０の厚み方向とする第１嵌合溝３１が、第１磁石保持具３０の上面に開口するように凹設されている。この第１嵌合溝３１は、その底面が第１磁石保持具３０の上下面と平行な平坦面であり、その溝幅が開口に向かって漸次狭くなる楔状に形成されている。【００２２】
第１永久磁石３２は、上下面を互いに平行な平坦面とし、両側面をその間隔が上面に向かって漸次狭くなる傾斜面とし、両端面を厚み方向に直交する平坦面とする、厚み方向と直交する断面が台形の柱状体に作製されている。第１永久磁石３２は、第１磁石保持具３０と同等の厚みを有し、その下端側が第１嵌合溝３１の溝形状と同等の外形形状に形成されている。【００２３】
第２磁石保持具３５は、第１磁石保持具３０と同じ材料を用いて同じ形状に作製されている。第１嵌合溝３１と同じ形状の第２嵌合溝３６が、第２磁石保持具３５の上面に開口するように凹設されている。第２永久磁石３７は、第１永久磁石３２と同じ材料を用いて同じ形状に作製されている。【００２４】
このように構成された回転子１３を組み立てるには、まず、第１永久磁石３２が、第１磁石保持具３０の厚み方向からその下端側を第１嵌合溝３１に嵌着され、必要に応じて接着剤を塗布されて、第１磁石保持具３０に磁気的に接続されて保持される。同様に、第２永久磁石３７が、第２磁石保持具３５の厚み方向からその下端側を第２嵌合溝３６に嵌着され、必要に応じて接着剤を塗布されて、第２磁石保持具３５に磁気的に接続されて保持される。【００２５】
ついで、第１磁石保持具３０が、図４に示されるように、第１永久磁石３２の上面を径方向外方に向けて、軸方向外側から相対する第１保持溝２７に圧入され、必要に応じて接着剤を塗布されて、各第１谷部２５に配設される。これにより、第１磁石保持具３０が、各第１谷部２５の上に架設された状態で磁気的に接続されて第１ポールコア体１７に取り付けられる。なお、第１永久磁石３２を装着した第１磁石保持具３０が、全ての第１谷部２５の上に架設されている。【００２６】
同様に、第２磁石保持具３５が、第２永久磁石３７の上面を径方向上方に向けて、軸方向外側から相対する第２保持溝２８に圧入され、必要に応じて接着剤を塗布されて、各第２谷部２６に配設される。これにより、第２磁石保持具３５が、各第２谷部２６の上に架設された状態で磁気的に接続されて第２ポールコア体２１に取り付けられる。なお、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が、５つの第２谷部２６の上に架設され、残る１つの第２谷部２６には架設されていない。【００２７】
ついで、第１および第２ポールコア体１７，２１が、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、回転軸１６を回転軸挿通穴１８ａ，２２ａに貫装して、一体に固着される。この時、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。そして、界磁コイル１４の２本の引き出し線４０が、第２磁石保持具３５が架設されていない第２谷部２６から引き出され、一対のスリップリング８のそれぞれに接続される。【００２８】
なお、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。【００２９】
このように組み立てられた回転子１３においては、第１および第２磁石保持具３０，３５が第１および第２谷部２５，２６の上に架設されている。軸方向において、第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端側がそれぞれ第２および第１継鉄部２３，１９と重なっている。そして、第１および第２永久磁石３２，３７の上面が、それぞれ第２および第１爪状磁極部２４、２０の先端側内周面と所定の隙間をあけて対向している。【００３０】
また、第１および第２磁石保持具３０，３５は、第１および第２保持溝２７，２８に嵌着され、径方向、周方向および軸方向の移動が阻止されて第１および第２ポールコア体１７，２１に保持されている。また、第１および第２永久磁石３２，３７は、第１および第２嵌合溝３１，３６に嵌着されて、径方向、周方向および軸方向の移動が阻止されて第１および第２磁石保持具３０，３５に保持されている。【００３１】
また、第１および第２永久磁石３２，３７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５１の向きと逆向きに着磁配向される。そして、第１および第２永久磁石３２，３７の着磁方向５２の延長線が、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面に向かっている。なお、界磁コイル１４を流れる界磁電流が作る磁界５１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３２，３７も逆向きに着磁配向される。【００３２】
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、スリップリング８および引き出し線４０を介して回転子１３の界磁コイル１４に供給され、磁束が発生する。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を介して回転軸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。【００３３】
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。【００３４】
第１および第２永久磁石３２，３７は、界磁コイル１４の発生する磁界５１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３２から発生する磁束は、第１磁石保持具３０に入る。ここで、第１磁石保持具３０の下方には、第１谷部２５、即ち大きな空間が存在する。そこで、第１磁石保持具３０に入った磁束は、第１磁石保持具３０内を周方向の両側に流れて第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３２に戻る。また、第２永久磁石３７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を経て、第２継鉄部２３に入る。第２継鉄部２３に入った磁束は、第２継鉄部２３の第２谷部２６の両側を径方向外方に流れ、第２磁石保持具３５の周方向両側から第２磁石保持具３５に入り、第２永久磁石３７に戻る。【００３５】
このように、第１および第２永久磁石３２，３７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る。これにより、界磁コイル１４の発生する磁界による磁気飽和が解消され、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。【００３６】
また、第１および第２永久磁石３２，３７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３２，３７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３２，３７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）が少なくなる。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３２，３７の誘起電圧の発生が抑制される。【００３７】
ここで、第１および第２ポールコア体１７，２１においては、例えば冷間鍛造法により爪状磁極部相当部が継鉄部から径方向外方に延出する形状のコア体を成型した後、継鉄部から径方向外方に延出する爪状磁極部相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部を形成している。この実施の形態１では、第１および第２谷部２５，２６を有しているので、冷間鍛造法によりコア体を成型する際に、第１および第２谷部２５，２６をコア体に一体に形成するようにすれば、爪状磁極部相当部を略直角に折り曲げやすくなり、爪状磁極部相当部の折り曲げ工程での歩留まりを高めることができる。【００３８】
この実施の形態１によれば、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が架設されていない第２谷部２６を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できる。そこで、第１および第２永久磁石３２，３７の配設と引き出し線４０の太線化、つまり界磁コイル１４の素線の太線化とを実現でき、車両用交流発電機１の高出力化が図られる。
また、引き出し線４０が第２谷部２６から引き出されているので、回転子１３から引き出される引き出し線４０の径方向位置が低くなり、引き出し線４０に作用する遠心力も低減される。そこで、引き出し線４０が太線化しても、引き出し線４０を安定して保持できる。【００３９】
なお、上記実施の形態１では、第１および第２谷部を冷間鍛造法によりコア体に一体に成型するものとしているが、第１および第２谷部は爪状磁極部相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部を形成した後、ブローチ加工やエンドミル加工などの機械加工で形成してもよい。
また、第１および第２保持溝は、第１および第２谷部とともに、冷間鍛造法によりコア体に一体に成型してもよいし、爪状磁極部相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部を形成した後、第１および第２谷部とともに、ブローチ加工やエンドミル加工などの機械加工で形成してもよい。【００４０】
実施の形態２．
図５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回転子をリヤ側からみた要部端面図である。
図５において、第２ポールコア体２１Ａは、第２谷部が第２継鉄部２３の各隣り合う第２爪状磁極部２４の間に位置する第２爪股部４１に凹設されていない。そして、第２保持溝２８Ａが、第２爪股部４１のそれぞれに、径方向外側に開口し、かつ溝方向を軸方向として第２継鉄部２３の一端側から他端側に貫通するように凹設されている。ここで、第２保持溝２８Ａは、第２磁石保持具３５が嵌着される断面コ字状の溝形状に形成されている。そして、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が、第２保持溝２８Ａに嵌着されて、５つの第２爪股部４１に配設され、残る１つの第２爪股部４１には配設されていない。さらに、界磁コイル１４の２本の引き出し線４０が、第２磁石保持具３５が配設されていない第２爪股部４１から引き出されている。【００４１】
ここで、図示していないが、第１ポールコア体１９Ａも、第２ポールコア体２１Ａと同様の形状に作製されている。そして、第１永久磁石を装着した第１磁石保持具が、周方向に隣り合う第１爪状磁極部の間のそれぞれに位置する第１爪股部に凹設された第１保持溝に嵌着、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。【００４２】
この実施の形態２においても、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が配設されていない第２爪股部４１を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。【００４３】
なお、上記実施の形態２において、第１および第２保持溝は、冷間鍛造法によりコア体に一体に成型してもよいし、爪状磁極部相当部を略直角に折り曲げて爪状磁極部を形成した後、ブローチ加工やエンドミル加工などの機械加工で形成してもよい。
また、上記実施の形態１，２では、界磁コイルの２本の引き出し線が、同じ第２谷部或いは第２爪股部から引き出されているものとしているが、２本の引き出し線は、それぞれ異なる第２谷部或いは第２爪股部から引き出されてもよい。【００４４】
また、上記実施の形態１，２では、第１および第２保持溝が溝方向を軸心と平行として、第１および第２継鉄部の一端側から他端側に貫通するように凹設されているものとしているが、第１および第２保持溝は、必ずしも軸方向に貫通する必要はなく、第１および第２継鉄部の一端側若しくは他端側に開口していればよい。この場合、第１および第２磁石保持具を第１および第２保持溝に挿入する方向が軸方向の片側に限定されるが、塞口側が第１および第２磁石保持具の軸方向移動を規定するストッパとして機能し、第１および第２磁石保持具の軸方向の位置決めが容易となる。【００４５】
また、第１および第２保持溝の溝方向は軸方向と略平行であればよく、例えば爪状磁極部の先端側内周面と平行に傾斜させてもよい。この場合、回転軸の軸心を含む平面における断面形状が矩形の第１および第２永久磁石を用いても、第１および第２永久磁石の上面と第２および第１爪状磁極部の先端側内周面との間に、均一な隙間を形成できる。
また、第１および第２永久磁石が所定厚みを有する断面台形に形成されているものとしているが、第１および第２永久磁石は第１および第２磁石保持具の嵌合溝に嵌合、保持されていれば、その断面形状については特に限定されるものではない。【００４６】
実施の形態３．
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回転子をリヤ側からみた端面図である。
図６において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５は、回転軸１６を中心として対称な位置関係にある２つの第２谷部２６を除く６つの第２谷部２６の上に架設されている。そして、引き出し線４０が、第２磁石保持具３５が架設されていない一方の第２谷部２６から引き出されている。
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。【００４７】
この実施の形態３においても、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が架設されていない第２谷部２６を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が架設されていない２つの第２谷部２６が、回転軸１６を中心として対称な位置関係にあるので、遠心力に対して重量的なアンバランスが生じず、優れた信頼性を確保できる。【００４８】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図７において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５は、回転軸１６を中心として対称な位置関係にある２つの第２爪股部４１を除く６つの第２爪股部４１に配設されている。そして、引き出し線４０が、第２磁石保持具３５が配設されていない一方の第２爪股部４１から引き出されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。【００４９】
この実施の形態４においても、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が配設されていない第２爪股部４１を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態４によれば、第２永久磁石３７を装着した第２磁石保持具３５が配設されていない第２爪股部４１が、回転軸１６を中心として対称な位置関係にあるので、遠心力に対して重量的なアンバランスが生じず、優れた信頼性を確保できる。【００５０】
なお、上記実施の形態３，４では、界磁コイルの２本の引き出し線が同じ第２谷部或いは第２爪股部から引き出されているものとしているが、２本の引き出し線は、それぞれ異なる第２谷部或いは第２爪股部から引き出されてもよい。この場合、引き出し線が引き出された２つの第２谷部或いは第２爪股部と回転軸を中心とする対称な位置にある２つの第２谷部或いは第２爪股部には、第２磁石保持具を配設しない。また、２本の引き出し線を、回転軸を中心とする対称な位置にある第２磁石保持具が配設されていない２つの第２谷部或いは第２爪股部のそれぞれから１本ずつ引き出してもよい。これにより、第２永久磁石の配設個数の低減が抑えられる。【００５１】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図８において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５が、７つの第２谷部２６の上に架設され、第２永久磁石３７が装着されていない第２磁石保持具３５が、１つの第２谷部２６の上に架設されている。そして、引き出し線４０が、第２磁石保持具３５のみが架設されている第２谷部２６から引き出されている。つまり、引き出し線４０が、第２谷部２６に架設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６内を通って引き出されている。
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。【００５２】
この実施の形態５においても、第２谷部２６に架設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態５によれば、引き出し線４０が引き出される第２谷部２６には、第２磁石保持具３５が架設されているので、上記実施の形態１に比べて、遠心力に対する重量的なアンバランスを少なくできる。【００５３】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図９において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５が、７つの第２爪股部４１に配設され、第２永久磁石３７が装着されていない第２磁石保持具３５が、１つの第２爪股部４１に配設されている。そして、引き出し線４０が、第２磁石保持具３５のみが架設されている第２爪股部４１から引き出されている。つまり、引き出し線４０が、第２爪股部４１に配設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６内を通って引き出されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。【００５４】
この実施の形態６においても、第２爪股部４１に配設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態６によれば、引き出し線４０が引き出される第２爪股部４１には、第２磁石保持具３５が架設されているので、上記実施の形態２に比べて、遠心力に対する重量的なアンバランスを少なくできる。【００５５】
なお、上記実施の形態５，６では、界磁コイルの２本の引き出し線が、同じ第２谷部或いは第２爪股部から引き出されているものとしているが、２本の引き出し線は、それぞれ異なる第２谷部或いは第２爪股部から引き出されてもよい。【００５６】
実施の形態７．
図１０はこの発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図１０において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５は、回転軸１６を中心として対称な位置関係にある２つの第２谷部２６を除く６つの第２谷部２６の上に架設されている。そして、第２永久磁石３７が装着されていない第２磁石保持具３５が、回転軸１６を中心として対称な位置関係にある２つの第２谷部２６に架設されている。さらに、引き出し線４０が、第２磁石保持具３５のみが架設されている一方の第２谷部２６から引き出されている。つまり、引き出し線４０が、一方の第２谷部２６に架設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６内を通って引き出されている。
なお、他の構成は上記実施の形態５と同様に構成されている。【００５７】
この実施の形態７においても、第２谷部２６に配設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態５と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態７によれば、第２永久磁石３７が装着されていない第２磁石保持具３５が配設されている第２谷部２６が、回転軸１６を中心として対称な位置関係にあるので、遠心力に対して重量的なアンバランスが生じず、優れた信頼性を確保できる。【００５８】
実施の形態８．
図１１はこの発明の実施の形態８に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図１１において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５は、回転軸１６を中心として対称な位置関係にある２つの第２爪股部４１を除く６つの第２爪股部４１に配設されている。そして、第２永久磁石３７が装着されていない第２磁石保持具３５が、回転軸１６を中心として対称な位置関係にある２つの第２爪股部４１に配設されている。さらに、引き出し線４０が、第２磁石保持具３５のみが架設されている一方の第２爪股部４１から引き出されている。つまり、引き出し線４０が、一方の第２爪股部４１に配設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６内を通って引き出されている。
なお、他の構成は上記実施の形態６と同様に構成されている。【００５９】
この実施の形態８においても、第２爪股部４１に配設された第２磁石保持具３５の第２嵌合溝３６を界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態６と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態８によれば、第２磁石保持具３５のみが配設されている第２爪股部４１が、回転軸１６を中心として対称な位置関係にあるので、遠心力に対して重量的なアンバランスが生じず、優れた信頼性を確保できる。【００６０】
なお、上記実施の形態７，８では、界磁コイルの２本の引き出し線が同じ第２谷部或いは第２爪股部から引き出されているものとしているが、２本の引き出し線は、それぞれ異なる第２谷部或いは第２爪股部から引き出されてもよい。この場合、引き出し線が引き出された２つの第２谷部或いは第２爪股部と回転軸を中心とする対称な位置にある２つの第２谷部或いは第２爪股部には、第２永久磁石が装着されていない第２磁石保持具を配設する。また、２本の引き出し線を、回転軸を中心とする対称な位置にある第２磁石保持具のみが配設されている２つの第２谷部或いは第２爪股部のそれぞれから１本ずつ引き出してもよい。これにより、第２永久磁石の配設個数の低減が抑えられる。【００６１】
実施の形態９．
図１２はこの発明の実施の形態９に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図１２において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５が、７つの第２谷部２６の上に架設され、引き出し用スペース画成部材４２が、残る１つの第２谷部２６の上に架設されている。この引き出し用スペース画成部材４２は、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５と同等の重量を有し、第２保持溝２８に嵌合可能な外形形状に作製されている。さらに、引き出し用スペース画成部材４２の底面には、引き出し線４０の引き出し用切り欠き４３が凹設されている。そして、引き出し線４０が、引き出し用スペース画成部材４２の引き出し用切り欠き４３と第２谷部２６とにより囲まれた引き出し用スペースを通って引き出されている。
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。【００６２】
この実施の形態９においても、第２谷部２６に架設された引き出し用スペース画成部材４２の引き出し用切り欠き４３と第２谷部２６とにより囲まれた引き出し用スペースを界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態９によれば、引き出し線４０が引き出される第２谷部２６には、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５と同等の重量を有する引き出し用スペース画成部材４２が架設されているので、遠心力に対して重量的なアンバランスが生じず、優れた信頼性を確保できる。【００６３】
また、引き出し線４０が引き出し用スペース画成部材４２の引き出し用切り欠き４３と第２谷部２６とにより囲まれた引き出し用スペースを通って引き出されているので、引き出し線４０の径方向および周方向への移動が規制される。そこで、エンジンの振動や走行時の車両の振動が加わっても、引き出し線４０の第２谷部２６の通過位置の変位が抑えられ、引き出し線４０を安定して保持できる。これにより、引き出し線４０の第２谷部２６の通過位置の変位に起因して引き出し線４０とスリップリング８との接続部や界磁コイル１４からの引き出し線４０の引出部に集中する応力が低減される。その結果、引き出し線４０とスリップリング８との接続部や界磁コイル１４からの引き出し線４０の引出部における断線の発生が抑制される。【００６４】
実施の形態１０．
図１３はこの発明の実施の形態１０に係る車両用交流発電機に適用される回転子をリヤ側からみた端面図である。
図１３において、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５が、７つの第２爪股部４１に配設され、引き出し用スペース画成部材４２が、残る１つの第２爪股部４１に配設されている。そして、引き出し線４０が、引き出し用スペース画成部材４２の引き出し用切り欠き４３と第２爪股部４１とにより囲まれた引き出し用スペースを通って引き出されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。【００６５】
この実施の形態１０においても、第２爪股部４１に配設された引き出し用スペース画成部材４２の引き出し用切り欠き４３と第２爪股部４１とにより囲まれた引き出し用スペースを界磁コイル１４の引き出し線４０の引き出しスペースとして利用できるので、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態１０によれば、引き出し線４０が引き出される第２爪股部４１には、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５と同等の重量を有する引き出し用スペース画成部材４２が配設されているので、遠心力に対して重量的なアンバランスが生じず、優れた信頼性を確保できる。【００６６】
また、引き出し線４０が引き出し用スペース画成部材４２の引き出し用切り欠き４３と第２爪股部４１とにより囲まれた引き出し用スペースを通って引き出されているので、引き出し線４０の径方向および周方向への移動が規制される。そこで、エンジンの振動や走行時の車両の振動が加わっても、引き出し線４０の第２爪股部４１の通過位置の変位が抑えられ、引き出し線４０を安定して保持できる。これにより、引き出し線４０の第２爪股部４１の通過位置の変位に起因して引き出し線４０とスリップリング８との接続部や界磁コイル１４からの引き出し線４０の引出部に集中する応力が低減される。その結果、引き出し線４０とスリップリング８との接続部や界磁コイル１４からの引き出し線４０の引出部における断線の発生が抑制される。【００６７】
なお、上記実施の形態９，１０では、界磁コイルの２本の引き出し線が、同じ第２谷部或いは第２爪股部から引き出されているものとしているが、２本の引き出し線は、それぞれ異なる第２谷部或いは第２爪股部から引き出されてもよい。この場合、引き出し用スペース画成部材を引き出し線が引き出される第２谷部或いは第２爪股部のそれぞれに配設することになる。また、引き出し用スペース画成部材を、回転軸を中心とする対称な位置にある第２谷部或いは第２爪股部に配設してもよい。この場合、引き出し用スペース画成部材は、必ずしも、第２永久磁石３７が装着された第２磁石保持具３５と同等の重量にする必要はない。【００６８】
また、上記実施の形態９，１０では、第２永久磁石が装着された第２磁石保持具を、引き出し用スペース画成部材が配設されている第２谷部或いは第２爪股部と回転軸を中心とする対称な位置にある第２谷部或いは第２爪股部に配設するものとしているが、引き出し用スペース画成部材が配設されている第２谷部或いは第２爪股部と回転軸を中心とする対称な位置にある第２谷部或いは第２爪股部には、必ずしも第２磁石保持具および第２永久磁石を配設する必要はない。この場合、引き出し用スペース画成部材の重量を小さくして、重量的なアンバランスを低減することが望ましい。【００６９】
また、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、磁石保持具を継鉄部に凹設された保持溝に嵌着、保持するものとして説明しているが、保持溝を形成することなく、磁石保持具を継鉄部に接着や溶接などにより直接保持するようにしてもよい。【００７０】
また、上記各実施の形態では、引き出し線が引き出される第２ポールコア体には、６つ、或いは７つの永久磁石が配設されているものとしているが、永久磁石の個数はこれに限定されるものではなく、車両用交流発電機に要求される出力に合わせて適宜設定される。この場合、周方向にバランスよく永久磁石を配設することが望ましい。
また、上記各実施の形態では、永久磁石が、引き出し線が引き出されない第１ポールコア体の全ての爪股部に配設されているものとして説明しているが、永久磁石の個数はこれに限定されるものではなく、車両用交流発電機に要求される出力に合わせて適宜設定される。この場合、周方向にバランスよく永久磁石を配設することが望ましい。
【図１】
2010038286.tif 000003
【図２】
2010038286.tif 000004
【図３】
2010038286.tif 000005
【図４】
2010038286.tif 000006
【図５】
2010038286.tif 000007
【図６】
2010038286.tif 000008
【図７】
2010038286.tif 000009
【図８】
2010038286.tif 000010
【図９】
2010038286.tif 000011
【図１０】
2010038286.tif 000012
【図１１】
2010038286.tif 000013
【図１２】
2010038286.tif 000014
【図１３】
2010038286.tif 000015
【国際調査報告】
2010038286.tif 000016
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