(57)【要約】【課題】優れた効率をもつ製造が容易なランデル型ロータを提供すること。【解決手段】ランデル型ロータの各クロー形磁極の爪部は、ステータコアに面して積層鋼板部又は樹脂コアを有する。積層鋼板部又は樹脂コアは、爪部の外周面部とほぼ同じ形状をもつ。積層鋼板部又は樹脂コアは爪部の凹部と楔結合する突出部をもつ。樹脂コア１１Aはインサート成形により形成されることができる。積層鋼板部１１の突出部及び爪部５２０の凹部は、略軸方向へ直線状に形成されている。積層鋼板部１１及び爪部５２０の周方向幅は段階的に変化される。ランデル型ロータの爪部５２０とステータコアの内周面との間の小ギャップの径方向幅は、静止状態において、爪部５２０の先端部のそれが、爪部５２０の根元部のそれよりも大きい。これにより、平均励磁電流の低減が実現する。【選択図】  図１
2011087340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定された筒状コアの両端から径方向へ突出した後、軸方向へ延在するL字形状のクロー形磁極を有するロータコアと、前記筒状コアに巻かれた界磁コイルとを有し、
軸方向前側の前記クロー形磁極と軸方向後側の前記クロー形磁極とは、周方向交互に配置される軟磁性のランデル型ロータにおいて、
前記クロー形磁極は、各前記爪部の外周面部に個別に固定されて周方向及び軸方向へ延在する軟磁性の各板部を有し、
前記各板部は、前記各爪部の外周面部とほぼ等しい形状を有して、互いに分離され、
前記板部及び前記爪部の一方は、径方向へ突出する突出部を有して略軸方向へ延在し、
前記板部及び前記爪部の他方は、前記突出部と楔構造により結合されることを特徴とするランデル型ロータ。
【請求項２】
請求項１記載のランデル型ロータにおいて、
前記板部及び前記爪部の他方は、前記突出部と楔構造により結合される凹部を有するランデル型ロータ。
【請求項３】
請求項１記載のランデル型ロータにおいて、
前記板部の前記突出部は、前記爪部の周方向両側の側面に楔構造により結合するランデル型ロータ。
【請求項４】
請求項１記載のランデル型ロータにおいて、
前記板部は、軸方向に積層された多数の鋼板片からなる積層鋼板部からなり、
前記各鋼板片はそれぞれ、前記積層鋼板部の前記突出部を構成する突出部を有し、
前記積層鋼板部の前記突出部は略軸方向へ延在するランデル型ロータ。
【請求項５】
請求項４記載のランデル型ロータにおいて、
前記爪部は、一定の第１の周方向幅をもつ根元部５２１と、前記第１の周方向幅よりも小さい一定の第２の周方向幅をもつ先端部５２３と有し、
前記積層鋼板部は、一定の第１の周方向幅をもつ根元鋼板部１１１と、前記第１の周方向幅よりも小さい一定の第２の周方向幅をもつ先端鋼板部１１３とを有し、
前記根元鋼板部１１１は、前記根元部５２１の外周面に固定され、
前記先端鋼板部１１３は、前記先端部５２３の外周面に固定されるランデル型ロータ。
【請求項６】
請求項４記載のランデル型ロータにおいて、
前記爪部の外周部及び前記積層鋼板部の少なくとも一方は、周方向幅を減らす向きに塑性変形されているランデル型ロータ。
【請求項７】
請求項１記載のランデル型ロータにおいて、
前記板部は、軟磁性粉が混入された樹脂コアからなり、
前記突出部及び前記凹部の少なくとも一方をもつ前記板部は、前記クロー形磁極のインサート成形により成形されているランデル型ロータ。
【請求項８】
請求項１記載のランデル型ロータにおいて、
前記板部は、前記爪部の根元部に固定される根元部と、前記爪部の先端部に固定される先端部とを有し、
前記板部の根元部と前記ステータコアの内周面との間の小ギャップからなる根元側ギャップは、前記板部の先端部と前記ステータコアの内周面との間の先端側ギャップよりも、前記ロータが静止している時に狭いランデル型ロータ。
【請求項９】
請求項８記載のランデル型ロータにおいて、
前記ロータが所定の最大許容回転数で回転している時、前記先端側ギャップは、前記根元側ギャップにほぼ等しいランデル型ロータ。
【請求項１０】
請求項１記載のランデル型ロータにおいて、
前記界磁コイルは、蛇行しているランデル型ロータ。
【請求項１１】
回転軸に固定された筒状コアの両端から径方向へ突出した後、軸方向へ延在するL字形状のクロー形磁極を有するロータコアと、前記筒状コアに巻かれた界磁コイルとを有し、
軸方向前側の前記クロー形磁極と軸方向後側の前記クロー形磁極とは、周方向交互に配置される軟磁性のランデル型ロータにおいて、
前記爪部の根元部と前記ステータコアの内周面との間の小ギャップからなる根元側ギャップは、前記爪部の先端部と前記ステータコアの内周面との間の先端側ギャップよりも、前記ロータが静止している時に狭いことを特徴とするランデル型ロータ。
【請求項１２】
請求項１１記載のランデル型ロータにおいて、
前記ロータが所定の最大許容回転数で回転している時、前記先端側ギャップは、前記根元側ギャップにほぼ等しいランデル型ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランデル型ロータの改良に関する。本発明はたとえば車両用交流発電機に適用されることができる。
【背景技術】
【０００２】
ランデル型ロータをもつ回転電機は磁束制御が容易であるという利点をもつ。このため、ランデル型ロータをもつ回転電機は回転数の変化が大きい車両用途に広く採用されている。ランデル型ロータコアは筒状コアの両端からそれぞれ径方向へ突出する複数のクロー形磁極を有する。L字形のクロー形磁極は筒状コアから径方向外側へ延在する柱部と柱部から軸方向へ延在する爪部とからなる。クロー形磁極は筒状コアに巻かれた界磁コイルを囲む。
【０００３】
前側の各クロー形磁極及び後側の各クロー形磁極は周方向において交互に配置されている。その結果、界磁コイルにより励磁された各クロー形磁極はステータコアの各ティースに交流界磁束を与える。
一般的に、ランデル型ロータコアは軟鉄ブロックにより構成された前コア及び後コアからなる。前コアは、半分の筒状コア及び前側のクロー形磁極を含む。後コアは、半分の筒状コア及び後側のクロー形磁極を含む。けれども、従来のランデル型ロータコアをもつ回転電機の効率は高速回転時に著しく低下する。クロー形磁極の爪部に発生する渦電流損失が回転電機の高速回転時の効率を低下させる。
【０００４】
下記の特許文献１は、互いに軸方向に隣接する一対のディスク部の外周面に固定された円筒状の積層鋼板をもつロータを提案している。円筒状の積層鋼板は、一対のディスク部の爪部の総数に等しい低磁気抵抗部をもつ。円筒状の積層鋼板は、互いに隣接する２つの低磁気抵抗部の間に位置してスリットを有する。奇数番目の低磁気抵抗部は一対のディスク部の一方の爪部に接している。
偶数番目の低磁気抵抗部は一対のディスク部の他方の爪部に接している。
けれども、このロータは、円筒状の積層鋼板の製造において鋼板ロスが発生する欠点をもつ。更に、スリットの両側の鋼板部分を通じて漏れる磁束量が大きいため、励磁損失が大きいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】U.S.Patent No.6,680,557,B2
【発明の概要】
【０００６】
（発明の目的）
本発明は、クロー形磁極の最大磁束量の減少を防止しつつ、クロー形磁極の渦電流損失を低減可能なランデル型ロータを実現することをその第１の目的としている。
本発明は、クロー形磁極の渦電流損失を低減可能なランデル型ロータを複雑な製造プロセスを用いることなく実現することをその第２の目的としている。
本発明は、励磁損失を低減可能なランデル型ロータを経済的に実現することをその第３の目的としている。
【０００７】
（第１発明の特徴）
本発明の第１の特徴において、クロー形磁極は、各爪部の外周面部に個別に固定されて周方向及び軸方向へ延在する軟磁性の各板部を有する。各板部は、各爪部の外周面部とほぼ等しい形状を有して、互いに分離している。
板部及び爪部の一方は、径方向へ突出する突出部を有して略軸方向へ延在する。板部及び爪部の他方は、突出部と楔構造により結合される。このランデル型ロータは、複雑な製造装置を必要とすることなく製造することができ、かつ、優れた効率をもつ。
【０００８】
好適な態様において、板部及び爪部の他方は、突出部と楔構造により結合される凹部を有する。すなわち、凹部及び突出部の径方向内側部分は、突出部及び凹部の径方向外側部分よりも広い周方向幅をもつ。これにより、遠心力による板部の径方向外側への離脱は、突出部と爪部との楔構造により確実に防止される。
【０００９】
好適な態様において、板部の突出部は、爪部の周方向両側の側面に楔構造により結合する。すなわち、爪部の外周部の周方向幅は、周方向両側の突出部の先端部の間の周方向幅よりも大きい状態を言う。これにより、遠心力による板部の径方向外側への離脱は、突出部と爪部との楔構造により確実に防止される。更に、爪部の側面に入るステータの交流磁束による渦電流損失を低減することができる。
【００１０】
好適な態様において、板部は、軸方向に積層された多数の鋼板片からなる積層鋼板部からなる。積層鋼板部の突出部は略径向へ突出する。積層鋼板部の突出部は略方向へ直線状に延在する。各鋼板片はそれぞれ、板部の突出部を構成する突出部を有する。これにより、遠心力による各鋼板片の径方向外側への離脱は、各鋼板片と爪部との楔構造により確実に防止される。
【００１１】
積層鋼板部の突出部が略軸方向へ延在するので、積層鋼板部を爪部に対して軸方向へ相対変位させることにより、積層鋼板部を爪部へエンゲージすることができる。すなわち、積層鋼板部と爪部との楔結合を容易に実現することができる。
【００１２】
好適な態様において、爪部は、一定の第１の周方向幅をもつ根元部５２１と、第１の周方向幅よりも小さい一定の第２の周方向幅をもつ先端部５２３と有する。積層鋼板部は、一定の第１の周方向幅をもつ根元鋼板部１１１と、第１の周方向幅よりも小さい一定の第２の周方向幅をもつ先端鋼板部１１３とを有する。根元鋼板部１１１は根元部５２１の外周面に固定される。先端鋼板部１１３は先端部５２３の外周面に固定される。
【００１３】
すなわち、爪部の周方向幅は、先端に向けて段階的に縮小される。これにより、積層鋼板部を構成する各鋼板の周方向幅を連続的に変更する必要がないため、積層鋼板部の製造が非常に容易となる。
【００１４】
好適な態様において、爪部の外周部及び積層鋼板部の少なくとも一方は、周方向幅を減らす向きに塑性変形されている。これにより、積層鋼板部の耐遠心力性能を更に改善することができる。更に、積層鋼板部の振動を防止することができる。
【００１５】
好適な態様において、板部は、軟磁性粉が混入された樹脂コアからなる。突出部及び前記凹部の少なくとも一方をもつ板部は、クロー形磁極のインサート成形により成形されている。すなわち、底が広い凹部及び先端が広い突出部の少なくとも一方をもつクロー形磁極が金型にセットされた後、軟磁性粉が混入された樹脂コア液が金型に注入される。これにより、遠心力による板部の径方向外側への離脱は、突出部と爪部との楔構造により確実に防止される。
【００１６】
好適な態様において、静止状態において、板部の根元部とステータコアの内周面との間の根元側ギャップは、板部の先端部とステータコアの内周面との間の先端側ギャップよりも狭く形成されている。これにより、低速回転時における界磁電流損失を低減することができる。
【００１７】
更に詳しく説明すると、インナーロータ構造を有するランデル型ロータの爪部の先端は、その遠心力により径方向外側へ弾性変位する。ロータの最大許容回転数における爪部の先端の変位量をΔLとし、爪部とステータコアの内周面との間の小ギャップｇの許容最小値をｇｍｉｎとする時、静止時における小ギャップgは、ｇｍｉｎ+ΔLより大きく設定する必要がある。
【００１８】
その結果、ランデル型ロータをもつ回転電機では、比較的大きな小ギャップgを通じて界磁束を発生するために、大きな界磁電流を発生する必要がある。その結果、界磁コイルの抵抗が発生する励磁電流損失が増大する。
【００１９】
この態様では、静止状態ては、板部の先端部とステータコアとの間の小ギャップgは、ｇｍｉｎ+ΔL又はそれ以上とされる。しかし、板部の根元部とステータコアとの小ギャップgはｇｍｉｎ又はそれ以上とされる。したがって、小ギャップgの平均値が従来よりも減るため、励磁電流損失を減らすことができる。板部の根元部とステータコアとの間の小ギャップgは、板部の先端部とステータコアとの間の小ギャップgよりも減少するが、板部の根元部の遠心力による弾性変位は、先端鋼板部のそれよりも小さいため問題は生じない。
【００２０】
好適な態様において、ロータが所定の最大許容回転数で回転している時、先端側ギャップは、根元側ギャップにほぼ等しい。これにより、励磁電流損失を低減することができる。
好適な態様において、界磁コイルは蛇行している。これにより、クロー形磁極の爪部の実質的な軸方向長を減らすことができるので、爪部の耐遠心力性能を改善することができる。
【００２１】
（第２発明の特徴）
このランデル型ロータは、爪部の根元部とステータコアの内周面との間の小ギャップからなる根元側ギャップは、爪部の先端部とステータコアの内周面との間の先端側ギャップよりも、ロータが静止している時に狭い。これにより、低速回転時における界磁電流損失を低減することができる。
【００２２】
更に詳しく説明すると、インナーロータ構造を有するランデル型ロータの爪部の先端は、その遠心力により径方向外側へ弾性変位する。ロータの最大許容回転数における爪部の先端の変位量をΔLとし、爪部とステータコアの内周面との間の小ギャップｇの許容最小値をｇｍｉｎとする時、静止時における小ギャップgは、ｇｍｉｎ+ΔLより大きく設定する必要がある。
【００２３】
その結果、ランデル型ロータをもつ回転電機では、比較的大きな小ギャップgを通じて界磁束を発生するために、大きな界磁電流を発生する必要がある。その結果、界磁コイルの抵抗が発生する励磁電流損失が増大する。
【００２４】
この態様では、静止状態ては、爪部の先端部とステータコアとの間の小ギャップgは、ｇｍｉｎ+ΔL又はそれ以上とされる。しかし、爪部の根元部とステータコアとの小ギャップgは、ｇｍｉｎ又はそれ以上とされる。したがって、小ギャップgの平均値が従来よりも減るため、励磁電流損失を減らすことができる。根元部とステータコアとの間の小ギャップgは、先端部とステータコアとの間の小ギャップgよりも減少するが、根元部の遠心力による弾性変位は、先端部のそれよりも小さいため問題は生じない。
【００２５】
好適な態様において、ロータが所定の最大許容回転数で回転している時、先端側ギャップは、根元側ギャップにほぼ等しい。これにより、励磁電流損失を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１のランデル型ロータをもつ車両用交流発電機の模式軸方向断面図である。
【図２】隣接する２つの爪部を示す周方向展開図である。
【図３】ロータの一部を示す側面図である。
【図４】一つの爪部の拡大側面図である。
【図５】変形態様の爪部の模式側面図である。
【図６】積層鋼板部を爪部に取り付けるためのシリンダ装置の側面図である。
【図７】積層鋼板部の根元鋼板部及び先端鋼板部とステータコアとの間の小ギャップに差を設けた状態を示す模式軸方向断面図である。
【図８】蛇行コイルを示す模式断面図である。
【図９】実施例２の一対の爪部の周方向展開図である。
【図１０】一つの爪部の模式側面図である。
【図１１】一つの爪部の模式正面図である。
【図１２】磁束状態を説明するための爪部の模式側面図である。
【図１３】変形態様の爪部を示す模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の好適な実施形態が図面を参照して説明される。’AX’は軸方向を示す。’RA’は径方向を示す。’PH’は周方向を示す。
【００２８】
（実施例１）
図１は、車両用交流発電機の模式軸方向断面図を示す。モータハウジングは前フレーム１及び後フレーム２により構成されている。ステータコア３は前フレーム１及び後フレーム２により挟まれている。ステータコイル４はステータコア３に巻かれている。ランデル型ロータコア５は回転軸６に固定されている。回転軸６は軸受けを介して前フレーム１及び後フレーム２に支持されている。
【００２９】
ランデル型ロータコア５は前コア５Aと後コア５Bとにより構成されている。前コア５A及び後コア５Bは、所定形状をもつ軟鉄製のブロックにより構成されている。前コア５Aは回転軸６が貫通する筒状コア５１と、L字形に形成された複数のクロー形磁極５２とをもつ。前コア５Aの各クロー形磁極５は、前コア５Aの前端から径方向外側に突出した後、後方へ延在している。すなわち、クロー形磁極５は、筒状コア５１から軸方向外側へ延在する柱部と、柱部の先端から軸方向へ延在する爪部５２０とからなる。
【００３０】
後コア５Bは回転軸６が貫通する筒状コア５１と、L字形に形成されたクロー形磁極５２とをもつ。前コア５Aは回転軸６が貫通する筒状コア５１と、L字形に形成された複数のクロー形磁極５２とをもつ。後コア５Bの各クロー形磁極５は、後コア５Bの後端から径方向外側に突出した後、前方へ延在している。すなわち、クロー形磁極５は、筒状コア５１から軸方向外側へ延在する柱部と、柱部の先端から軸方向へ延在する爪部５２０とからなる。
【００３１】
前コア５Aの筒状コア５１の後端面は後コア５Bの筒状コア５１の前端面に密着している。前コア５A及び後コア５Bの筒状コア５１に界磁コイル７が巻かれている。各クロー形磁極５２は、界磁コイル７を囲んでいる。前コア５Aのクロー形磁極５２と後コア５Bのクロー形磁極５２とは周方向において交互に配置されている。
【００３２】
冷却翼８が前コア５Aの前端面及び後コア５Bの後端面に固定されている。冷却翼８はモータハウジングの吸気孔９から吸入した冷却風を径方向外側へ送る。冷却風はステータコイル４のコイルエンドを冷却した後、モータハウジングの排気孔１０から排出される。以上説明されたランデル型ロータをもつ車両用交流発電機の構造は従来のそれと同じであるので、更なる説明は省略される。
【００３３】
爪部５２０が図１及び図２を参照して説明される。図２は隣接する２つの爪部５２０を示す周方向展開図である。この実施例の爪部５２０は３種類の周方向幅をもつ。すなわち、爪部５２０は根元部５２１と、中間部５２２と、先端部５２３とをからなる。根元部５２１は等しい周方向長さをもつ。中間部５２２も等しい周方向長さをもつ。先端部５２３も等しい周方向長さをもつ。根元部５２１は、中間部５２２よりも広い周方向幅をもつ。先端部５２３は中間部５２２よりも狭い周方向幅をもつ。根元部５２１、中間部５２２及び先端部５２３はほぼ等しい周方向中心位置をもつ。
【００３４】
本発明で言う板部を構成する積層鋼板部１１が爪部５２０の外周部に固定されている。積層鋼板部１１は、爪部５２０の外周部とほぼ等しい形状をもつ。積層鋼板部１１は所定形状の軟鋼板片又は電磁鋼板片を軸方向に積層することにより構成されている。積層鋼板部１１の周方向幅は径方向内側に隣接する爪部５２０の周方向幅にほぼ等しい。積層鋼板部１１の軸方向長はその内側の爪部５２０の軸方向長にほぼ等しい。図２において、周方向幅’Wｐ’は１爪部ピッチ（電気角１８０度）を示す。軸方向幅’Wa’はステータコアの軸方向幅を示す。
【００３５】
すなわち、積層鋼板部１１は根元鋼板部１１１と、中間鋼板部１１２と、先端鋼板部１１３とからなる。根元鋼板部１１１は爪部５２０の根元部５２１の外周面に密着している。中間鋼板部１１２は、爪部５２０の中間部５２２の外周面に密着している。先端鋼板部１１３は
爪部５２０の先端部５２３の外周面に密着している。
【００３６】
爪部５２０の根元部５２１の一部は先端鋼板部１１３に密着していない（図１参照）。すなわち、露出する根元部５２１の一部はストッパ部５２４を構成している。ストッパ部５２４は、積層鋼板部１１が軸方向に変位するのを防止する。ストッパリング５２５がかしめにより爪部５２０の先端部５２３の先端に固定されている。結局、積層鋼板部１１の軸方向への移動はストッパ部５２４とストッパリング５２５とにより防止される。
【００３７】
積層鋼板部１１の形状が図２、図３及び図４を参照して説明される。図３はロータの一部を示す側面図である。図４は一つの爪部５２０の拡大側面図である。ただし、図３及び図４は、ストッパ部５２４を図示しない。
【００３８】
先端鋼板部１１３は３つの突出部２０をもつ（図３及び図４参照）。３つの突出部２０は周方向にほぼ等しい間隔で配置されている。中間鋼板部１１２は５つの突出部２０をもつ。中間鋼板部１１２の３つの突出部２０は、先端鋼板部１１３の３つの突出部２０と周方向において等しい位置に配置されている。根元鋼板部１１１は７つの突出部２０をもつ。根元鋼板部１１１の５つの突出部２０は、中間鋼板部１１２の５つの突出部２０と周方向において等しい位置に配置されている。
【００３９】
爪部５２０の先端部５２３は先端鋼板部１１３の３つの突出部２０が別々に挿入される凹部３０をもつ。爪部５２０の中間部５２２は中間鋼板部１１２の５つの突出部２０が別々に挿入される凹部３０をもつ。爪部５２０の根元部５２１は根元鋼板部１１１の７つの突出部２０が別々に挿入される凹部３０をもつ。
【００４０】
すなわち、爪部５２０の外周面及び積層鋼板部１１の内周面は楔状に形成された突出部２０及び凹部３０により結合されている。ただし、図３において、突出部２０及び凹部３０は黒く塗られた領域により模式的に示されている。突出部２０及び凹部３０の楔構造が図４に拡大図示されている。すなわち、突出部２０の先端部は、突出部２０の根元部より広い周方向幅をもつ。更に、凹部３０の根元部は凹部３０の先端部より広い周方向幅をもつ。これにより、積層鋼板部１１の遠心力は爪部５２０に確実に伝達される。
【００４１】
積層鋼板部１１は円弧状の外周面と円弧状の内周面とをもつ。円弧状の外周面はステータコアのティースの内周面に小ギャップを隔てて対面している。円弧状の内周面は突出部２０を有している。図４において、先端鋼板部１１３の側面４０は先端部５２３の側面５０に一致している。中間鋼板部１１２の側面６０は中間部５２２の側面７０に一致している。根元鋼板部１１１の側面８０は根元部５２１の側面９０に一致している。
【００４２】
以下、この実施例の効果が説明される。まず、積層鋼板部１１がクロー形磁極５２の爪部５２０の外周面部に固定されているので、クロー形磁極５２の渦電流損失が大幅に低減される。その結果、効率が向上し、ロータコアの冷却風も減らすことができる。積層鋼板部１１がその下の爪部５２０に楔構造により結合されているので、積層鋼板部１１は遠心力により爪部５２０から外れることが無い。なお、爪部５２０が突出部をもち、積層鋼板部１１が凹部をもつことも可能である。
【００４３】
爪部５２０の根元部５２１は積層鋼板部１１の根元鋼板部１１１に対して軸方向に隣接するストッパ部５２４をもつので、積層鋼板部１１が軸方向へずれるのを良好に防止することができる。リング５２５が爪部５２０の先端部５２３にかしめられているので、積層鋼板部１１が軸方向へずれるのを良好に防止することができる。
【００４４】
楔構造を構成する積層鋼板部１１の突出部２０と爪部５２０の凹部３０とは軸方向に延在するので、積層鋼板部１１を爪部５２０に対して相対的に軸方向へ移動させることにより、積層鋼板部１１は爪部５２０に固定される。すなわち、積層鋼板部１１の固定作業は非常に容易となる。
【００４５】
爪部５２０の周方向幅が段階的に変更されているので、爪部５２０の先端部５２３の遠心力を減らすことができる。更に、積層鋼板部１１の周方向幅も段階的に変更されるので、積層鋼板部１１の製造が容易となる。すなわち、この実施例によれば３種類の周方向幅をもつ積層鋼板部１１を打ち抜くプレス機械を採用すればよい。
【００４６】
変形態様１が図５を参照して説明される。図５は爪部５２０の模式側面図である。積層鋼板部１１の周方向両端から径方向内側へ突出する一対の突出部２０Aは、爪部５２０の外周部の両側面に個別に固定される。この突出部２０Aは、爪部５２０の側面から入る交流磁束による渦電流損失を低減する。
【００４７】
変形態様２が説明される。この変形態様は、上記実施例で説明したインナーロータ構造をアウターロータ構造に変更した点にその特徴がある。アウターロータ構造の回転電機自体は周知である。しかし、上記説明した積層鋼板部を有する爪部５２０をもつランデル型ロータは、アウターロータ構造において特に優れた効果を奏する。
【００４８】
すなわち、アウターロータ構造のランデル型ロータをもつ回転電機では、積層鋼板部１１に作用する遠心力は、積層鋼板部１１をその径方向外側の爪部５２０に押しつける向きに働く。したがって、積層鋼板部１１がその遠心力により爪部５２０から離脱することが防止される。その結果、このアウターロータ構造のランデル型ロータをもつ回転電機では、インナーロータ構造のランデル型ロータをもつ回転電機に対して優れた高速信頼性をもつ。
【００４９】
組み立て例が図６を参照して説明される。図６は積層鋼板部１１を爪部５２０に取り付けるシリンダ装置５００の側面図である。シリンダ装置５００は積層鋼板部１１を収容する４つのシリンダ５０１を有する。各シリンダ５０１はベースプレート５０２に固定されている。各シリンダ５０１は内部に収容する積層鋼板部１１を平行に移動させる。
【００５０】
最初に、前コア５A及び後コア５Bは互いに９０度離れた４つの爪部５２０をそれぞれ有する。図略の前コア５Aの４つの爪部５２０の先端は、４つのシリンダ５０１の先端開口に隣接する位置にセットされる。次に、各シリンダ５０１内には図略のピストンが設けられている。このピストンは各シリンダ５０１内の積層鋼板部１１を爪部５２０に向けて押し出す。これにより、４つの積層鋼板部１１が前コア５Aの４つの爪部５２０に一斉に取り付けられる。
【００５１】
その後、爪部５２０の外周部及び積層鋼板部１１は、周方向へ圧縮変形される。すなわち、爪部５２０の外周部と積層鋼板部１１とは周方向への圧縮力により塑性変形される。その後、かしめリング５２５の固定などにより、積層鋼板部１１が爪部５２０に固定される。積層鋼板部１１の固定には溶接などの他の固定方法を採用することができる。次に、積層鋼板部１１が後コア５Bに固定される。
【００５２】
この実施形態では、積層鋼板部１１の径方向幅は爪部５２０の径方向の幅の１/３以下とされる。これは、爪部５２０の耐遠心力性能の低下を抑制するためである。積層鋼板部１１の径方向幅は３ｍｍ以上更に好適には、５ｍｍ以上とされる。積層鋼板部１１の径方向幅が短いと渦電流損失低減効果が減少する。
【００５３】
変形態様３が図７を参照して説明される。静止状態において、小ギャップgは、積層鋼板部１１の外周面５２ｇとステータコア３の内周面３ｇとの間の径方向幅を意味する。積層鋼板部１１の根元鋼板部１１１とステータコア３の内周面３ｇとの間の小ギャップｇは、径方向の幅Wgiをもつ。
【００５４】
積層鋼板部１１の先端鋼板部１１３とステータコア３の内周面３ｇとの間の小ギャップｇは、径方向の幅Wgoをもつ。幅Wgoは幅Wgiよりも広く形成されている。この態様では、爪部５２０の外周面は、根元部５２１から先端部５２３へ向けて連続的に斜めに形成されている。その結果、積層鋼板部１１の外周面５２ｇは、根元鋼板部１１１から積層鋼板部１１へ向けて連続的に斜めに形成される。
【００５５】
想定される最高回転時の遠心力による先端鋼板部１１３の先端点Pの径方向外側への弾性変位量はΔLとされる。小ギャップｇの許容最小値はｇｍｉｎとされる。静止時において、先端点Pの位置における小ギャップgの幅Wgoは、ｇｍｉｎ+ΔL+ｘに設定される。ｘは製造公差である。根元鋼板部１１１とステータコア３との間の小ギャップgの幅Wgiは、ｇｍｉｎ+ｘとされる。
【００５６】
すなわち、小ギャップgの幅Wgiは幅WgoよりもΔLだけ小さく形成される。これにより、低速時における小ギャップgの平均値が従来よりも減るため、励磁電流損失を減らすことができる。なお、この小ギャップgの幅の変更は、積層鋼板部１１をもたない従来のランデル型ロータをもつ回転電機にも適用されることができる。
【００５７】
変形態様４が図８を参照して説明される。積層鋼板部１１をもつランデル型ロータの問題点は、積層鋼板部１１の遠心力を支える爪部５２０の径方向厚さが積層鋼板部１１の径方向厚さだけ減少するため、爪部５２０の耐遠心力性能が減少することである。その結果、爪部５２０の先端の径方向外側への弾性変位量が増大する。
【００５８】
この問題は、図８の示される構造により改善される。図８は、一対の爪部５２０を径方向内側から径方向外側へ見た図である。ハッチングした部分は、ロータコアの筒状コア５１から径方向外側に伸びるクロー形磁極５２の柱部を示す。
この態様では、柱部は、爪部５２０の根元部５２１及び中間部５２２のほぼすべてをロータコアの筒状コア５１に結合している。爪部５２０の先端部５２３と中間部５２２の一部だけが、軸方向へ延在する爪部を構成している。このため、爪部５２０の実質的な軸方向長さは、非常に短くなっている。これにより、積層鋼板部１１の遠心力を支える爪部５２０の径方向外側への弾性変形は大幅に減少する。クロー形磁極５２の柱部の軸方向幅を増大するために、界磁コイル７は、蛇行している。
【００５９】
（実施例２）
実施例２の爪部５２０が図９、図１０及び図１１を参照して説明される。図９は隣接する２つの爪部５２０を示す周方向展開図である。図１０は一つの爪部５２０を軸方向に見た模式側面図である。図１１は一つの爪部５２０を軸方向に見た模式正面図である。この実施例の爪部５２０の周方向幅はその根元部からその先端部へ連続的に減少している。
【００６０】
図９において、上側の爪部５２０Xの外周面部に固定される板部の図示が省略されている。下側の爪部５２０Yの外周面部は、その上の板部により覆われている。爪部５２０の外周面部には、軸方向及び周方向に対して斜めに形成された多数の直線溝からなる網状溝３０Aが凹設されている。網状溝３０Aは、並列配置された所定数の回転刃により爪部５２０の外周面部を削ることにより形成される。図９において、網状溝３０Aは実線により略示されている。
【００６１】
板部は、樹脂コア１１Aにより構成されている。この樹脂コア１１Aは、多量の鉄粉が含有する樹脂液を固化して形成されている。樹脂コア１１Aは、爪部５２０の外周面部と同一形状を有している。樹脂コア１１Aは、爪部５２０の周囲を金型により囲んで、樹脂液をモールドする方法により、又は爪部５２０を金型に入れてインサート成形することにより形成される。樹脂コア１１Aの内周面は、網状溝３０A内に成形された直線状の突出部２０Aをもつ。突出部２０Aにより、樹脂コア１１Aと爪部５２０との結合性及び両者間の磁気抵抗が改善される。軟磁性の板部を構成する樹脂コア１１Aは、大きな電気抵抗をもつので、渦電流損は大幅に低減される。
【００６２】
樹脂コア１１Aの界磁束密度が図１２を参照して説明される。ステータコア３の一つのティース３０Aは、約１．４T/平方メートルの最大磁束密度をもつ。図１２に示されるように、ティース３０Aの先端部は周方向両側に突出する鍔部３００をもつ。すなわち、小ギャップgの最大磁束密度は、ティース３０Aの先端部とティース３０Aの径方向中央部との間の周方向幅の比率だけ小さくなる。たとえば、小ギャップgは約１T/平方メートルの最大磁束密度をもつ。
【００６３】
樹脂コア１１Aは、ティース３０Aよりも樹脂量の分だけ小さい最大磁束密度をもつ。たとえば約１T/平方メートルの最大磁束密度をもつ。すなわち、ステータ３が鍔付きのティース３０Aをもつ場合、樹脂コア１１Aをランデル型ロータの爪部５２０に固定することにより、界磁束量が減少することはない。
【００６４】
（変形態様１）
変形態様が図１３を参照して説明される。網状溝３０Aの各直線溝は、径方向に対して斜めに傾斜している。このため、遠心力により、樹脂コア１１Aが爪部５２０から離脱するのが抑止される。異なる方向に形成される２種類の直線溝は異なる斜め方向へ傾斜することが望ましい。
（変形態様２）
図４又は図５に示される突出部２０をもつ積層鋼板部を樹脂コア１１Aにより形成することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
（実施例１）
１は前フレーム（モータハウジング）、２は後フレーム（モータハウジング）、３はステータコア、４はステータコイル、５はランデル型ロータコア、５Aは前コア、５Bは後コア、６は回転軸、７は界磁コイル、８は冷却翼、９は吸気孔、１０は排気孔、１１は積層鋼板部である。
２０は積層鋼板部１１の突出部、２０Aは爪部５２０の側面を覆う突出部、３０は爪部５２０の凹部、４０は積層鋼板部１１の先端鋼板部１１３の側面、５０は爪部５２０の先端部５２３の側面、５１は筒状コア、５２はクロー形磁極、６０は積層鋼板部１１の中間鋼板部１１２の側面、７０は爪部５２０の中間部５２２の側面、８０は積層鋼板部１１の根元鋼板部１１１の側面、９０は爪部５２０の根元部５２１の側面である。
１１１は積層鋼板部１１の根元鋼板部、１１２は積層鋼板部１１の中間鋼板部、１１３は積層鋼板部１１の先端鋼板部である。５０１はシリンダ装置５００に固定された積層鋼板部１１を軸方向へ移動するためのシリンダである。５２０はクロー形磁極５２の爪部、５２１は爪部５２０の根元部、５２２は爪部５２０の中間部、５２３は爪部５２０の先端部、５２４は爪部５２０の根元部５２１に形成されたストッパ部、５２５は爪部５２０の先端部５２３に固定されたかしめリングである。
（実施例２）
１１Aは樹脂コア、２０Aは突出部、３０Aは網状溝、５２０X、５２０Yは爪部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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