(57)【要約】【課題】爪状磁極の剛性を低下させることなく、磁束の偏りを緩和することのできる交流回転電機を提供する。【解決手段】複数の爪状磁極２を備えた一対の回転子コア３，４を対向配置し、各回転子コア３，４のうちの一方をＳ極に着磁し、他方をＮ極に着磁し、磁極を形成する交流回転電機において、爪状磁極２の根本部に、導電性の閉ループコイル１０を備えたことを特徴とする。これにより、爪状磁極２に生じる磁束を均一化することができ、磁束の偏りに起因して生じる騒音、振動の発生を防止することができる。【選択図】      図１
2006081337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が突起する形状を有する複数の爪状磁極を備えた一対の回転子コアを互いに対向配置し、前記一対の回転子コアのうちの一方をＳ極に着磁し、他方をＮ極に着磁し、磁極を形成する交流回転電機において、
前記爪状磁極の根本部に、導電性の閉ループ回路を備えたことを特徴とする交流回転電機。
【請求項２】
前記閉ループ回路は、電線を１回以上捲回した閉ループコイルであることを特徴とする請求項１に記載の交流回転電機。
【請求項３】
前記閉ループコイルは、前記爪状磁極の根本部の２つの側面側にそれぞれ１つずつ設けられたことを特徴とする請求項２に記載の交流回転電機。
【請求項４】
前記閉ループ回路は、導電性を有する平板形状部材に１個以上の開口部を設けて形成される格子部材であることを特徴とする請求項１に記載の交流回転電機。
【請求項５】
前記爪状磁極に溝部を形成し、前記閉ループ回路を前記溝部内に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の交流回転電機。
【請求項６】
前記爪状磁極と前記閉ループ回路との間に絶縁材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の交流回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流発電機或いは交流電動機の回転子として用いられる交流回転電機に係り、特に、磁束の偏りに起因した振動、騒音を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の爪状磁極を有する２つの回転子コアを対向配置し、該回転子コアの内部に設けられた界磁巻線に電流を流すことにより、一方の回転子コアをＮ極に着磁し、他方の回転子コアをＳ極に着磁して、交流回転電機を形成する技術が知られている。
【０００３】
このような交流回転電機は、回転子に捲回された界磁巻線から発生する磁束が、エアギャップを介して固定子側に導かれる。この場合、固定子に捲回された電機子巻線に通電されると電機子巻線より磁束が発生し、界磁巻線より発生する磁束は、爪状磁極の一方の側面側で強め合い、他方の側面側で弱め合うことになる。その結果、磁束の偏りが発生し、磁気吸引力が不均一となり、振動、騒音の原因になるという問題点がある。
【０００４】
そこで、この問題点を解決するために、例えば、特開平５−３４４６６７号公報（特許文献１）に記載されているように、爪状磁極に、回転子コアの軸方向に沿ってスリットを設け、この部分での磁路を遮断することにより、磁束の偏りを緩和し、騒音、振動の発生を防止する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平５−３４４６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、爪状磁極にスリットを形成するので、爪状磁極が細分化されることになり、爪状磁極の剛性が低下するという欠点がある。また、剛性が低下することにより、振動が発生し、且つ異音が発生するという欠点がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、爪状磁極の剛性を低下させることなく、磁束の偏りを緩和することのできる交流回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、先端部が突起する形状を有する複数の爪状磁極を備えた一対の回転子コアを互いに対向配置し、前記一対の回転子コアのうちの一方をＳ極に着磁し、他方をＮ極に着磁し、磁極を形成する交流回転電機において、前記爪状磁極の根本部に、導電性の閉ループ回路を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る交流回転電機では、回転子コアの爪状磁極の根本部に閉ループ回路を備えるので、爪状磁極に生じる磁束が増加傾向にある部位において、閉ループ回路に流れる電流により発生する磁束が、爪状磁極に生じる磁束と反対の向きに発生して、この部位における磁束を低減させる。また、これとは反対に、爪状磁極に生じる磁束が減少傾向にある部位においては、閉ループコイルに流れる電流により発生する磁束が、爪状磁極に生じる磁束と同一の向きに発生して、この部位における磁束を増大させる。
【０００９】
従って、爪状磁極に生じる磁束を均一化することができ、磁束の偏りに起因して生じる騒音、振動の発生を防止することができる。また、爪状磁極にスリットを刻むことが無いので、剛性が低下するという問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る交流回転電機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、この交流回転電機１は、複数の爪状磁極２を有する一対の回転子コア３，４を有しており、各回転子コア３，４が有する爪状磁極２が所定の間隔を持って噛み合うように対向配置されている。
【００１１】
図２は、回転子コア３，４の構成を示す斜視図であり、回転子コア３，４は、中央部に透孔６が形成され、その周囲にセンターコア７が設けられている。そして、このセンターコア７には、界磁巻線８（図１参照）が捲回される。
【００１２】
また、図１に示すように、２つの回転子コア３，４が対向配置された状態で、透孔６内に回転シャフト５が挿通されており、該回転シャフト５と連動して回転子コア３，４が回転する。更に、各回転子コア３，４が有する各爪状磁極２どうしの間の隙間部分には、それぞれ直方体形状をなす永久磁石９が配設されている。なお、永久磁石９は磁束を増加させる為に設けられるものであり、無くても良い。
【００１３】
更に、各爪状磁極２の根本部分には、２つの側面側にそれぞれ閉ループコイル（閉ループ回路）１０が設けられており、接着剤等により固定されている。
【００１４】
図３は、回転子コア３側に設けられる爪状磁極２ａと、回転子コア４側に設けられる爪状磁極２ｂの相対的な位置関係を模式的に示す説明図であり、各爪状磁極２ａ，２ｂの根本部の、２つの側面側にそれぞれ閉ループコイル１０が設けられている。
【００１５】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る交流回転電機の作用について説明する。図４は、図３に示すＡ−Ａ′断面を模式的に示す説明図である。図１に示したように、各回転子コア３，４の内部には界磁巻線８が捲回されており、該界磁巻線８に電流を流すことにより、回転子コア３がＮ極に着磁され、回転子コア４がＳ極に着磁される。従って、図４に示すように、回転子コア３側の爪状磁極２ａはＮ極となり、回転子コア４側の爪状磁極２ｂはＳ極となる。そして、Ｎ極からＳ極に向けて磁束が発生することになる。
【００１６】
また、各爪状磁極２ａ，２ｂの外周側には、若干の隙間（エアギャップ）を空けて固定子１１が配設されており、爪状磁極２ａ，２ｂと、固定子１１に形成されたティース１２とが対向するようになされている。
【００１７】
これにより、Ｎ極となる爪状磁極２ａより発生する磁束φは、エアギャップを介して固定子１１のティース１２側へ導かれ、更に、固定子１１を通過した後、再度エアギャップを介してＳ極となる爪状磁極２ｂへ導かれる。この状態で、交流回転電機１が図中矢印Ｙの方向に回転すると、Ｎ極となる爪状磁極２ａにて生じる磁束、及びＳ極となる爪状磁極２ｂに導入される磁束は、図中右側に偏る。
【００１８】
即ち、爪状磁極２ａにて発生する磁束は、該爪状磁極２ａの符号ｐ側に偏って磁路を形成し、爪状磁極２ｂに導かれる磁束は、該爪状磁極２ｂの符号ｑ側に偏って磁路を形成することになる。
【００１９】
ここで、磁束φが閉ループコイル１０を鎖交すると、この鎖交磁束数の変化に応じた電流が閉ループコイル１０に流れることになり、この電流により、鎖交磁束数の変化を軽減する方向に向かう磁束が発生する。そして、磁束が集中する図４の符号ｐ，ｑ側では、閉ループコイル１０に鎖交する磁束数が増加し、反対に磁束が少なくなる符号ｐ′，ｑ′側では、閉ループコイル１０に鎖交する磁束数が減少する。
【００２０】
その結果、磁束φが集中する側、即ち、爪状磁極２ａの符号ｐ側、及び爪状磁極２ｂの符号ｑ側では、磁束φを弱める方向に、閉ループコイル１０に流れる電流による磁束Φが発生し、他方、磁束φが減少する符号ｐ′、ｑ′側では、磁束φを強める方向に、閉ループコイル１０に流れる電流による磁束Φが発生する。
【００２１】
従って、各爪状磁極２ａ，２ｂにおいて、磁束が均一となる方向に、閉ループコイル１０に流れる電流による磁束Φが発生するので、磁束φの偏りを低減させることができる。
【００２２】
このようにして、本実施形態に係る交流回転電機１では、各爪状磁極２の根本部分の２つの側面側にそれぞれ閉ループコイル１０を配設したので、交流回転電機１が固定子１１に対して回転駆動した場合に、各爪状磁極２に生じる磁束を略均一に保持することができる。従って、磁束の偏りに起因して生じる騒音、振動の発生を防止することができる。
【００２３】
また従来例のように、爪状磁極２にスリットを刻むことが無いので、剛性が低下するという問題を解消することができる。
【００２４】
図５は上記した第１の実施形態の変形例を示す説明図である。同図に示すように、該変形例では、各爪状磁極２の２つの側面側にそれぞれ「ロ」字形状の溝部２１を形成し、該溝部２１内に、閉ループコイル１０を捲回する構成としている。
【００２５】
そして、このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、磁束を均一化することができると共に、爪状磁極２表面からの閉ループコイル１０の出っ張りを回避することができるので、交流回転電機１の回転時に生じる風損を低減することができる。
【００２６】
更に、爪状磁極２の表面にワニス等の絶縁材を設け、その上に閉ループコイル１０を配置する構成とすれば、閉ループコイル１０と爪状磁極２との間の絶縁強度が向上し、閉ループコイル１０に流れる電流を大きくすることができるので、より一層磁束の均一化を図ることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係る交流回転電機の構成を模式的に示す説明図である。
【００２８】
同図に示すように、第２の実施形態に係る交流回転電機では、上述した閉ループコイル１０の代わりに、平板形状をなす銅板にスリット（開口部）を設けて形成される格子部材（閉ループ回路）２２を設ける構成としている点で、上記した第１の実施形態と相違している。該格子部材２２は、接着剤により爪状磁極２ａ，２ｂに固定されている。
【００２９】
そして、このような構成においても、第１の実施形態と同様に、格子部材２２により、磁束が集中する部分では、格子部材２２に流れる電流により生じる磁束が、集中する磁束を低減させ、磁束が少ない部分では、格子部材２２に流れる電流により生じる磁束が、磁束を増大させるので、爪状磁極２に生じる磁束を略均一化することができる。
【００３０】
これにより、磁束の偏りに起因して発生する騒音、振動を防止することができる。また、爪状磁極２にスリットを形成する必要が無いので、強い剛性を確保することができる。
【００３１】
更に、爪状磁極２に溝部を形成し、溝部内に格子部材２２を配置する構成とすることも可能である。このような構成によれば、空気抵抗による風損を低減することができる。
【００３２】
また、爪状磁極２と格子部材２２との間に、ワニス等の絶縁材を設けるようにすれば、格子部材２２に流れる電流を増大させることができるので、より一層磁束の均一化を図ることができる。
【００３３】
以上、本発明の交流回転電機を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３４】
例えば、上記した第１の実施形態では、爪状磁極２の根本部分の２つの側面側にそれぞれ閉ループコイル１０を設ける場合を例に挙げて説明したが、閉ループコイル１０の数は２個に限定されるものではなく、１個、または３個以上とすることも可能である。例えば、爪状磁極２の一方の側面側にのみ閉ループコイル１０を配置することや、２つの側面側に閉ループコイル１０を配置し、更に中央部にもう一つの閉ループコイル１０を配置するように構成することも可能である。
【００３５】
また、閉ループコイル１０の形状が矩形状である場合を例に挙げて説明したが、本発明は矩形状に限定されるものではなく、その他の形状でも同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
交流回転電機に生じる磁束を均一化する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る交流回転電機の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る交流発電機の、回転子コアの構成を示す斜視図である。
【図３】一方の回転子コアの爪状磁極と、他方の回転子コアの爪状磁極が対向配置される様子を模式的に示す説明図である。
【図４】２つの爪状磁極と固定子との間に生じる磁束を示す説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る交流発電機の変形例を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る交流回転電機の構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  交流回転電機
２  爪状磁極
３，４  回転子コア
５  回転シャフト
６  透孔
７  センターコア
８  界磁巻線
９  永久磁石
１０  閉ループコイル（閉ループ回路）
１１  固定子
１２  ティース
２１  溝部
２２  格子部材（閉ループ回路）
【図１】
2006081337.tif 000003
【図２】
2006081337.tif 000004
【図３】
2006081337.tif 000005
【図４】
2006081337.tif 000006
【図５】
2006081337.tif 000007
【図６】
2006081337.tif 000008