(57)【要約】【課題】回転子から固定子に鎖交する磁束量を増大し、回転機出力向上効果を得る。【解決手段】ランデル型回転子５の第１および第２の爪状磁極部１７、２０のそれぞれの最径外面で、固定子鉄心１１の内周面との間の空隙長を広くする面取り部１８、２１を含まない固定子鉄心１１の軸方向端面と軸方位置での磁極幅１１ａをＬＷ１、ＬＷ２とし、固定子８の周方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯１１ａにおいて、周方向距離をＬｔ１、Ｌｔ２とした場合、Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２の関係を満たすように構成する。【選択図】図５
2019154164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、前記回転子の外周に空隙を介して設けられ、複数の磁極歯を有する固定子鉄心を備えた固定子とを含む回転電機であって、
前記回転子は、対向する一対の基部と、前記基部の一方の端縁部から径方向外側に延設された第１継鉄部と、前記基部の他方の端縁部から径方向外側に延設された第２継鉄部と、前記第１継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第１爪状磁極部と、前記第２継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第２爪状磁極部と、前記複数の第１爪状磁極部と前記複数の第２爪状磁極部を交互に噛み合わせて構成されたポールコアを備えた回転電機において、
前記第１爪状磁極部および前記第２爪状磁極部には、それぞれ前記回転子の回転方向および反回転方向端面に前記固定子鉄心の内周面との間の空隙長を広くする面取り部が設けられると共に、
前記固定子鉄心の複数の磁極歯は、径内方向に形成された鍔部と径内方向から径外方向に形成された固定子第１継鉄部と、隣り合う前記固定子第１継鉄部を繋ぐ固定子第２継鉄部を有し、
回転方向を周外方向、反回転方向を周内方向とすると、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周外面状から始まる面取り部の最周内線と、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周内面状から始まる面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向一端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ１、
前記第２爪状磁極部の最径外面かつ最周外面状から始まる面取り部の最周内線と、第２爪状磁極部の最径外面かつ最周内面状から始まる面取り部の最周外線が、固定子鉄心軸方向他端面の線上とが交差する２点間の周方向距離をＬＷ２とし、
前記固定子鉄心の任意の固定子第２継鉄部から周外方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯において、最周外に位置する磁極歯の顎部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯の顎部の最周内点の周方向距離をＬｔ２とし、最周外に位置する磁極歯の固定子第１継鉄部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯の固定子第１継鉄部の最周内点の周方向距離をＬｔ１とした場合、
Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２の関係を満たすように構成したことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記周方向距離ＬＷ１と前記周方向距離ＬＷ２とを等しく構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１爪状磁極部に設けられた面取り部は、前記第１爪状磁極部の周方向中心軸に対して対称形状であり、前記第２爪状磁極部に設けられた面取り部は、前記第２爪状磁極部の周方向中心軸に対して対称形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第１爪状磁極部の軸方向先端側端面と前記第２爪状磁極部の軸方向先端側端面との軸方向距離を、前記固定子鉄心の軸方向一端面と軸方向他端面との距離よりも小さくしたことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、車両用交流発電電動機などの回転電機に係り、詳しくは、ランデル型の回転子を備えた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に用いられる回転電機においては、車両燃費を改善するために、回転電機の出力を向上させることが有効である。そこで、固定子あるいは回転子の形状を工夫し、回転電機出力を向上させることが考えられてきた。
車両用の交流発電機においては、例えば特許文献１に開示されているように、発電機出力の向上を目的として、対向配置された一対の磁極円板部と、この磁極円板部の周辺部に相互に隔置されて設けられた復数個の磁極歯部であって、各磁極歯部は円周方向につば部を有し交互に反対極性で歯合された前記磁極歯部とを有する回転子と、を備え交流発電機において、前記磁極歯部はそれぞれ所定の半径を有する円弧状先端部を有し、前記磁極円板部はそれぞれ前記磁極歯部の両側に隣接配置された対向異極の磁極歯部の先端部に対応する前記磁極円板部の半径方向に一対の実質的面取り部を有する交流発電機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−０９８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された交流発電機では実質的面取り部の周方向幅が大きく、固定子に対向する回転子の最径外表面積が小さくなり、固定子に鎖交する磁束量が低減されて、交流発電機出力向上効果が低下する課題がある。また、面取り部の最周内線と固定子鉄心軸方向端面の線とが交差する２点間を繋ぐ円弧長と、磁極ピッチ内に存在する複数の固定子磁極歯において、最周外に位置する磁極歯の最周外点と、最周内に位置する磁極歯の最周内点を繋ぐ円弧長との関係が不明瞭であることから、固定子の設計に依っては、所望の回転機出力向上効果が得られない可能性があった。
【０００５】
本願は、前記のような課題を解決するための技術を開示するもので、回転子から固定子に鎖交する磁束量が増大され、固定子の設計に依らず回転機出力向上効果を得ることが出来る回転電機の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される回転電機は、
回転子と、前記回転子の外周に空隙を介して設けられ、複数の磁極歯を有する固定子鉄心を備えた固定子とを含む回転電機であって、
前記回転子は、対向する一対の基部と、前記基部の一方の端縁部から径方向外側に延設された第１継鉄部と、前記基部の他方の端縁部から径方向外側に延設された第２継鉄部と、前記第１継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第１爪状磁極部と、前記第２継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第２爪状磁極部と、前記複数の第１爪状磁極部と前記複数の第２爪状磁極部を交互に噛み合わせて構成されたポールコアを備えた回転電機において、
前記第１爪状磁極部および前記第２爪状磁極部には、それぞれ前記回転子の回転方向および反回転方向端面に前記固定子鉄心の内周面との間の空隙長を広くする面取り部が設けられると共に、前記固定子鉄心の複数の磁極歯は、径内方向に形成された鍔部と径内方向から径外方向に形成された固定子第１継鉄部と、隣り合う前記固定子第１継鉄部を繋ぐ固定子第２継鉄部を有し、
回転方向を周外方向、反回転方向を周内方向とすると、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周外面状から始まる面取り部の最周内線と、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周内面状から始まる面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向一端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ１、前記第２爪状磁極部の最径外面かつ最周外面状から始まる面取り部の最周内線と、第２爪状磁極部の最径外面かつ最周内面状から始まる面取り部の最周外線が、固定子鉄心軸方向他端面の線上とが交差する２点間の周方向距離をＬＷ２とし、
前記固定子鉄心の任意の固定子第２継鉄部から周外方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯において、最周外に位置する磁極歯の顎部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯の顎部の最周内点の周方向距離をＬｔ２とし、最周外に位置する磁極歯の固定子第１継鉄部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯の固定子第１継鉄部の最周内点の周方向距離をＬｔ１とした場合、Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２の関係を満たすように構成したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示される回転電機によれば、前記構成により、回転子から固定子に鎖交する磁束量が増大され、固定子の設計に依らず回転機出力向上効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機に適用される回転子を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機に適用される回転子を構成するポールコア体を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機に適用される固定子を構成する固定子鉄心を示す軸方向上面図である。
【図５】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機に適用される回転子を構成するポールコア体の爪状磁極部を固定子側から見た正面図である。
【図６】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機の回転機出力向上効果を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る車両用交流発電電動機における回転機全体の磁気回路および固定子の軸断面磁気回路を示す模式図である。
【図８】実施の形態２に係る車両用交流発電電動機に適用される回転子を構成するポールコア体の爪状磁極部を固定子側から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本願の実施の形態に係る回転電機について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一もしくは相当部分を示している。また、各図は、この実施の形態を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を示す場合には、図面の記載を基準とし、図中に記載されている各寸法は、図中記載の座標軸を基に計算される値で定義される。符号の英文字は大文字と小文字とで別の要素を意味する。「固定する」は、対象物を固定できれば任意であり、その固定方法は問わない。「等しくなる」は、ほぼ同一であることを意味しており、寸法交差の範囲で異なるものであれば有している機能は同じと看做す。「円環状」には円筒状を含む。更に、「径外方向」は径方向における外側を、「径内方向」は径方向における内側を、「周外方向」は回転方向、「周内方向」は反回転方向を、それぞれ意味する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る車両用交流発電電動機を模式的に示す断面図、図２は実施の形態１に係る車両用交流発電電動機に適用される回転子を示す斜視図、図３は実施の形態１に係る車両用交流発電電動機に適用されるポールコア体を示す斜視図である。なお、図２においては本願に直接関連しない一部部品（ファン）が省略されている。
【００１１】
図１から図３において、回転電機としての車両用交流発電電動機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２ａおよびリヤブラケット２ｂと、シャフト３をフロントブラケット２ａおよびリヤブラケット２ｂに軸受４を介して支持され、回転自在に配設された回転子５を備えている。
また、車両用交流発電電動機１は、フロントブラケット２ａから延出するシャフト３の端部に固着されたプーリ６と、回転子５の軸方向の両端面に固定されたファン７と、回転子５に対して一定の空隙を有して回転子５の外周を囲繞し、フロントブラケット２ａおよびリヤブラケット２ｂに固定された固定子８と、シャフト３のリヤ側（反負荷側）に固定され、回転子５に電流を供給する一対のスリップリング９と、一対のスリップリング９に摺動するように設けられた一対のブラシ１０を備えている。
【００１２】
固定子８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５の回転に伴なって後述する界磁巻線１２からの磁束をうける固定子コイル１３を備えている。回転子５は、界磁電流が流れることにより磁束を発生する界磁巻線１２と、図２に詳細を示すように、界磁巻線１２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１４と、ポールコア１４の軸心位置に挿入され、固定されたシャフト３を備えている。ポールコア１４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１４ａ、１４ｂに分割構成されている。
【００１３】
第１ポールコア体１４ａは、図３に詳細を示すように、端面を正円とする円筒体に作製されると共にシャフト挿通穴が軸心位置を貫通して形成された第１基部１５と、第１基部１５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１６と、第１継鉄部１６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１７を有している。第１爪状磁極部１７は、その最径外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ている。そして、第１爪状磁極部１７は、第１継鉄部１６の外周部に周方向に等ピッチで例えば８個配列されている。ここで、第１ポールコア体１４ａは、面取り部１８を備えており、この面取り部１８は、回転あるいは反回転方向端面に形成され、固定子８の内周面と第１爪状磁極部１７の表面の間の空隙長を広くするように形成されている。
【００１４】
第２ポールコア体１４ｂは、第１ポールコア体１４ａと同様に構成されており、端面を正円とする円筒体に作製されると共に、シャフト挿通穴が軸心位置を貫通して形成され、第１基部１５と対向配置された第２基部（図示せず）と、第２基部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１９と、第２継鉄部１９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２０を有している。第２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２継鉄部１９の外周部に周方向に等ピッチで例えば８個配列されている。ここで、第２ポールコア体１４ｂは、面取り部２１を備えており、この面取り部２１は、回転あるいは反回転方向端面に形成され、固定子８の内周面と第２爪状磁極部２０の表面の間の空隙長を広くするように形成されている。また、回転子５は、第１爪状磁極部１７と第２爪状磁極部２０との間に磁石２２（図２参照）を備えている。
【００１５】
固定子８は、図４に示すように、複数の磁極歯１１ａを有する固定子鉄心１１を備えており、磁極歯１１ａは径内方向に形成された鍔部１１ｂと径内方向から径外方向に形成された固定子第１継鉄部１１ｃと、隣り合う固定子第１継鉄部１１ｃを繋ぐ固定子第２継鉄部１１ｄを有している。また、前記のように、回転子５は、複数の第１爪状磁極部１７のそれぞれに繋がる第１継鉄部１６を第１ポールコア体１４ａに有し、複数の第２爪状磁極部２０のそれぞれに繋がる第２継鉄部１９を第２ポールコア体１４ｂに有し、第１継鉄部１６と第２継鉄部１９は、それぞれ隣り合う継鉄部相互間に配置されている。
【００１６】
そして、図５に示すように、
（１）第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部１８の最周内線と、第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部１８の最周外線が、固定子鉄心１１の軸方向一端面の線とが交差する２点間の周方向距離をＬＷ１、
（２）第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部２１の最周内線と、第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部２１の最周外線が、固定子鉄心１１の軸方向他端面の線とが交差する２点間の周方向距離をＬＷ２とし、
図４に示すように、
（３）固定子鉄心１１の任意の固定子第２継鉄部１１ｄから周外方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯１１ａにおいて、最周外に位置する磁極歯１１ａの顎部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯１１ａの顎部の最周内点の周方向距離をＬｔ２、
（４）最周外に位置する磁極歯１１ａの固定子第１継鉄部１１ｃの最周外点と、最周内に位置する磁極歯１１ａの固定子第１継鉄部１１ｃの最周内点の周方向距離をＬｔ１とした場合、
Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２となるように構成されている。なお、図５に示すＬＳＣは、固定子鉄心１１の軸方向一端面と軸方向他端面との距離を表している。
【００１７】
実施の形態１に係る車両用交流発電電動機１は前記のように構成されており、次に、車両用交流発電電動機１の電動機としての動作について説明する。
エンジン始動時に、バッテリ(図示せず)から直流電力が電源端子を介してパワー回路部(図示せず)に給電される。制御回路部(図示せず)は、パワー回路部の各スイッチング素子をオン／オフ制御して、直流電力を交流電力に変換する。この交流電力が、固定子８の固定子コイル１３に供給される。
【００１８】
一方、界磁回路部(図示せず)は、制御回路部からの指令に基づいて、一対のブラシ１０および一対のスリップリング９を介して回転子５の界磁巻線１２に界磁電流を供給し、磁束が発生する。この磁束により、第１ポールコア体１４ａの第１爪状磁極部１７がＮ極に磁化され、第２ポールコア体１４ｂの第２爪状磁極部２０がＳ極に磁化される。この回転子５の磁束と固定子コイル１３に流れる電流が鎖交することで、駆動トルクが発生する。この駆動トルクにより、回転子５が回転駆動される。そして、回転子５の回転トルクが、プーリ６からベルト（図示せず）を介してエンジンのクランクシャフト（図示せず）に伝達され、エンジンを始動する。
【００１９】
次に車両用交流発電電動機１の発電機としての動作について説明する。エンジンの運転状態では、エンジンの回転トルクがクランクシャフトからベルトおよびプーリ６を介してシャフト３に伝達され、回転子５が回転される。このとき界磁巻線１２に界磁電流を供給し回転子５に発生する磁束が固定子８の固定子コイル１３と鎖交し、三相交流電圧が固定子コイル１３に誘起される。そして、制御回路部が、パワー回路部の各スイッチング素子をオン／オフ制御して、固定子コイル１３に誘起された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリを充電する。
【００２０】
実施の形態１に係る車両用交流発電電動機１は、前記のように構成され、動作するが、次にその効果について説明する。
実施の形態１に係る車両用交流発電電動機１の効果を確認するために、第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部１８の最周内線と、第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部の最周外線が、固定子鉄心１１の一端面の線と交差する２点間の周方向距離ＬＷ１と、第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部２１の最周内線と、第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部２１の最周外線が、固定子鉄心１１の他端面の線と交差する２点間の周方向距離ＬＷ２の値を変更したときの誘起電圧の値を図６に示す。
【００２１】
図６に示すように、Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２の範囲において、誘起電圧の向上効果が多く得られていることが分かる。
前記効果が得られる理由を、図７(ａ)に示す車両用交流発電電動機１の回転子５と固定子８を含めた回転電機全体の磁気回路と、図７(ｂ)に示す固定子鉄心１１における１極対分の磁気回路を示す模式図（鉄心は円環状であり、簡略化のために直線形状で示す。座標軸は、径方向および周方向である。）を基に説明する。
【００２２】
界磁巻線１２の発生する磁束は第１爪状磁極部１７の最径外面から流出し、空隙を介して固定子鉄心１１に流入し、固定子鉄心１１を通った後、空隙を介して回転子５の第２爪状磁極部２０の最径内面に流入する。固定子鉄心１１の中では、第１爪状磁極部１７の最径外面から発生する磁束が流入する磁極歯１１ａが１極分（図７(ｂ)では６個）存在し、該磁束を第２爪状磁極部２０に流出する磁束の経路となる磁極歯１１ａが１極分（図７では６個）存在する。つまり、第１爪状磁極部１７から空隙を介し固定子鉄心１１に流入する磁束は第１爪状磁極部１７の最径外面から流出することから、周方向距離ＬＷ１は固定子鉄心１１の１極分の磁極歯１１ａにおける最周内および最周外に位置する顎部がなす周方向幅以内、即ち、Ｌｔ２になることが磁気的に理想状態であるといえる。
【００２３】
第１爪状磁極部１７の最径外面をＬｔ２以上とした場合、第１爪状磁極部１７の最径外面において、前記Ｌｔ２を超えた位置から出力される磁束は固定子鉄心１１と対向しないため出力に寄与しない。また、固定子鉄心１１に流入した磁束は固定子鉄心１１の磁極歯１１ａにおける固定子第１継鉄部１１ｃを通るため、周方向距離ＬＷ１は固定子鉄心１１の１極分の磁極歯１１ａにおける最周内および最周外方向に位置する固定子第１継鉄部１１ｃがなす周方向幅以上、即ち、Ｌｔ１以上であることが磁束最大になる必要条件である。
以上より、本実施の形態が示すように、Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２と成る範囲で固定子８に鎖交する磁束量が最大化されることが理解される。
【００２４】
このように、車両用交流発電電動機１では、固定子コイル１３に鎖交する磁束量が最大化されていることから、回転機出力を最大化することが出来る。また、回転子５に対向する固定子鉄心１１の磁極歯位置との関係を明確にしていることから、固定子８の設計に依らず、車両用交流発電電動機１の回転機出力最大化機能を得ることが出来る。
【００２５】
前記において、周方向距離ＬＷ１と周方向距離ＬＷ２を等しく構成することにより、第１爪状磁極部１７と第２爪状磁極部２０における非対称性が低減されるため、回転子５から固定子鉄心１１に出力される磁束の高調波成分が低減され、高調波鉄損低減効果が得られる。
【００２６】
また、第１爪状磁極部１７において、周外方向および周内方向の面取り部１８を第１爪状磁極部１７の周方向中心軸に対して対称形状にし、第２爪状磁極部２０において、周外方向および周内方向の面取り部２１を第２爪状磁極部２０の周方向中心軸に対して対称形状にすることにより、回転子５から固定子鉄心１１に出力される磁束の高調波成分が低減され、高調波鉄損低減効果が得られる。
【００２７】
実施の形態２． 
図８は、実施の形態２に係る車両用交流発電電動機に適用されるポールコア体の爪状磁極部を固定子側から見た正面図で、実施の形態１の図５に相当する図である。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
実施の形態２に係るポールコア体は、第１爪状磁極部１７の軸方向先端側端面と第２爪状磁極部２０の軸方向先端側端面との距離ＬＤが、固定子鉄心１１の軸方向一端面と軸方向他端面との距離ＬＳＣよりも小さく構成されている。
【００２８】
実施の形態２に係る車両用交流発電電動機によれば、第１爪状磁極部１７と第２爪状磁極部２０の最径外面が、全て固定子鉄心１１と径方向に対抗する面となるため、回転機出力向上効果を最大限得ることが出来る。
【００２９】
本開示は、例示的な実施の形態が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
一例を挙げれば、実施の形態１で第１爪状磁極部１７と第２爪状磁極部２０との間に磁石２２を備えているとして説明したが、出力最大化の機能は回転子５の最径外面と固定子鉄心１１の磁極歯位置の関係によるものであるため、磁石２２の有無によらず同様の効果が得られ、磁石２２がない場合も同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両用交流発電電動機、２ａ  フロントブラケット、２ｂ  リヤブラケット、３  シャフト、４  軸受、５  回転子、６  プーリ、７  ファン、８  固定子、９  スリップリング、１０  ブラシ、１１  固定子鉄心、１１ａ  磁極歯、１１ｂ  鍔部、１１ｃ  固定子第１継鉄部、１１ｄ  固定子第２継鉄部、１２  界磁巻線、１３  固定子コイル、１４  ポールコア、１４ａ  第１ポールコア体、１４ｂ  第２ポールコア体、１５  第１基部、１６  第１継鉄部、１７  第１爪状磁極部、１８、２１  面取り部、１９  第２継鉄部、２０  第２爪状磁極部、２２  磁石、ＬＷ１、ＬＷ２、Ｌｔ１、Ｌｔ２  周方向距離。
【図１】
2019154164.tif 000003
【図２】
2019154164.tif 000004
【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】
2019154164.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月11日(2018.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、前記回転子の外周に空隙を介して設けられ、複数の磁極歯を有する固定子鉄心を備えた固定子とを含む回転電機であって、
前記回転子は、対向する一対の基部と、前記基部の一方の端縁部から径方向外側に延設された第１継鉄部と、前記基部の他方の端縁部から径方向外側に延設された第２継鉄部と、前記第１継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第１爪状磁極部と、前記第２継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第２爪状磁極部と、前記複数の第１爪状磁極部と前記複数の第２爪状磁極部を交互に噛み合わせて構成されたポールコアを備えた回転電機において、
前記第１爪状磁極部および前記第２爪状磁極部には、それぞれ前記回転子の回転方向および反回転方向端面に前記固定子鉄心の内周面との間の空隙長を広くする面取り部が設けられると共に、
前記固定子鉄心の複数の磁極歯は、径内方向に形成された鍔部と径内方向から径外方向に形成された固定子第１継鉄部と、隣り合う前記固定子第１継鉄部を繋ぐ固定子第２継鉄部を有し、
回転方向を周外方向、反回転方向を周内方向とすると、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向一端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ１、
前記第２爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第２爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向他端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ２とし、
前記固定子鉄心の任意の前記固定子第２継鉄部から周外方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の前記磁極歯において、最周外に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周内点との周方向距離をＬｔ２とし、最周外に位置する前記磁極歯の前記固定子第１継鉄部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記固定子第１継鉄部の最周内点との周方向距離をＬｔ１とした場合、
Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２の関係を満たすように構成したことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記周方向距離ＬＷ１と前記周方向距離ＬＷ２とを等しく構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記第１爪状磁極部に設けられた面取り部は、前記第１爪状磁極部の周方向中心軸に対して対称形状であり、前記第２爪状磁極部に設けられた面取り部は、前記第２爪状磁極部の周方向中心軸に対して対称形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第１爪状磁極部の軸方向先端側端面と前記第２爪状磁極部の軸方向先端側端面との軸方向距離を、前記固定子鉄心の軸方向一端面と軸方向他端面との距離よりも小さくしたことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
車両に用いられる回転電機においては、車両燃費を改善するために、回転電機の出力を向上させることが有効である。そこで、固定子あるいは回転子の形状を工夫し、回転電機出力を向上させることが考えられてきた。
車両用の交流発電機においては、例えば特許文献１に開示されているように、発電機出力の向上を目的として、対向配置された一対の磁極円板部と、この磁極円板部の周辺部に相互に隔置されて設けられた復数個の磁極歯部であって、各磁極歯部は円周方向につば部を有し交互に反対極性で歯合された前記磁極歯部とを有する回転子を備え交流発電機において、前記磁極歯部はそれぞれ所定の半径を有する円弧状先端部を有し、前記磁極円板部はそれぞれ前記磁極歯部の両側に隣接配置された対向異極の磁極歯部の先端部の方向に対応する前記磁極円板部の半径方向に一対の実質的面取り部を有する交流発電機が提案されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された交流発電機では実質的面取り部の周方向幅が大きく、固定子に対向する回転子の最径外表面積が小さくなり、固定子に鎖交する磁束量が低減されて、交流発電機出力向上効果が低下する課題がある。また、前記一対の面取り部の最周内線と固定子鉄心軸方向端面の線とが交差する２点間を繋ぐ円弧長と、磁極ピッチ内に存在する複数の固定子磁極歯において、最周外に位置する磁極歯の最周外点と、最周内に位置する磁極歯の最周内点を繋ぐ円弧長との関係が不明瞭であることから、固定子の設計に依っては、所望の回転機出力向上効果が得られない可能性があった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本願に開示される回転電機は、回転子と、前記回転子の外周に空隙を介して設けられ、複数の磁極歯を有する固定子鉄心を備えた固定子とを含む回転電機であって、
前記回転子は、対向する一対の基部と、前記基部の一方の端縁部から径方向外側に延設された第１継鉄部と、前記基部の他方の端縁部から径方向外側に延設された第２継鉄部と、前記第１継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第１爪状磁極部と、前記第２継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第２爪状磁極部と、前記複数の第１爪状磁極部と前記複数の第２爪状磁極部を交互に噛み合わせて構成されたポールコアを備えた回転電機において、
前記第１爪状磁極部および前記第２爪状磁極部には、それぞれ前記回転子の回転方向および反回転方向端面に前記固定子鉄心の内周面との間の空隙長を広くする面取り部が設けられると共に、前記固定子鉄心の複数の磁極歯は、径内方向に形成された鍔部と径内方向から径外方向に形成された固定子第１継鉄部と、隣り合う前記固定子第１継鉄部を繋ぐ固定子第２継鉄部を有し、
回転方向を周外方向、反回転方向を周内方向とすると、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第１爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向一端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ１、前記第２爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第２爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向他端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ２とし、
前記固定子鉄心の任意の前記固定子第２継鉄部から周外方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の前記磁極歯において、最周外に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周内点との周方向距離をＬｔ２とし、最周外に位置する前記磁極歯の前記固定子第１継鉄部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記固定子第１継鉄部の最周内点との周方向距離をＬｔ１とした場合、Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２の関係を満たすように構成したものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
そして、図５に示すように、
（１）第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部１８の最周内線と、第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部１８の最周外線が、固定子鉄心１１の軸方向一端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ１、
（２）第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部２１の最周内線と、第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部２１の最周外線が、固定子鉄心１１の軸方向他端面の線と交差する２点間の周方向距離をＬＷ２とし、
図４に示すように、
（３）固定子鉄心１１の任意の固定子第２継鉄部１１ｄから周外方向３６０°／回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯１１ａにおいて、最周外に位置する磁極歯１１ａの鍔部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯１１ａの鍔部の最周内点の周方向距離をＬｔ２、
（４）最周外に位置する磁極歯１１ａの固定子第１継鉄部１１ｃの最周外点と、最周内に位置する磁極歯１１ａの固定子第１継鉄部１１ｃの最周内点の周方向距離をＬｔ１とした場合、
Ｌｔ１＜ＬＷ１＜Ｌｔ２、およびＬｔ１＜ＬＷ２＜Ｌｔ２となるように構成されている。なお、図５に示すＬＳＣは、固定子鉄心１１の軸方向一端面と軸方向他端面との距離を表している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
実施の形態１に係る車両用交流発電電動機１は、前記のように構成され、動作するが、次にその効果について説明する。
実施の形態１に係る車両用交流発電電動機１の効果を確認するために、第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部１８の最周内線と、第１爪状磁極部１７の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部１８の最周外線が、固定子鉄心１１の一端面の線と交差する２点間の周方向距離ＬＷ１と、第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部２１の最周内線と、第２爪状磁極部２０の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部２１の最周外線が、固定子鉄心１１の他端面の線と交差する２点間の周方向距離ＬＷ２の値を変更したときの誘起電圧の値を図６に示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
界磁巻線１２の発生する磁束は第１爪状磁極部１７の最径外面から流出し、空隙を介して固定子鉄心１１に流入し、固定子鉄心１１を通った後、空隙を介して回転子５の第２爪状磁極部２０の最径内面に流入する。固定子鉄心１１の中では、第１爪状磁極部１７の最径外面から発生する磁束が流入する磁極歯１１ａが１極分（図７(ｂ)では６個）存在し、該磁束を第２爪状磁極部２０に流出する磁束の経路となる磁極歯１１ａが１極分（図７では６個）存在する。つまり、第１爪状磁極部１７から空隙を介し固定子鉄心１１に流入する磁束は第１爪状磁極部１７の最径外面から流出することから、周方向距離ＬＷ１は固定子鉄心１１の１極分の磁極歯１１ａにおける最周内および最周外に位置する鍔部がなす周方向幅以内、即ち、Ｌｔ２になることが磁気的に理想状態であるといえる。