(57)【要約】【課題】製造コストの増加を抑制しつつ、当該磁極頭部に発生する渦電流を低減する。【解決手段】径方向外側に向けて突出すると共に周方向に沿って複数配置される突部２２を有する磁極鉄心１２と、前記突部２２に巻き付けられる界磁巻線１３と、固定用ボルト１５を用いて前記突部２２の径方向外側端面２２ｂに固定される磁極頭部１４とを有して成る突極形回転子１を備えた突極形回転電機において、前記磁極頭部１４は、前記固定用ボルト１５を挿通するために当該磁極頭部１４を貫通して形成される第一の穴３１と、当該磁極頭部１４の径方向外側端面１４ｂに臨んで形成される前記第一の穴３１とは異なる第二の穴３２とを備えて成る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向外側に向けて突出すると共に周方向に沿って複数配置される突部を有する磁極鉄心と、前記突部に巻き付けられる界磁巻線と、固定用ボルトを用いて前記突部の径方向外側端面に固定される磁極頭部とを有して成る突極形回転子を備えた突極形回転電機において、
前記磁極頭部は、前記固定用ボルトを挿通するために当該磁極頭部を貫通して形成される第一の穴と、当該磁極頭部の径方向外側端面に臨んで形成される前記第一の穴とは異なる第二の穴とを備えたものである
ことを特徴とする突極形回転電機。
【請求項２】
前記第一の穴は、軸方向に沿って複数並んで配置されるものであり、
前記第二の穴は、軸方向に沿って複数並んで配置されると共に、前記第一の穴と千鳥状に配置されるものである
ことを特徴とする請求項１に記載の突極形回転電機。
【請求項３】
周方向における前記第二の穴の中心と前記第一の穴の中心との間の距離は、前記第二の穴の半径と前記第一の穴の半径との和よりも小さい
ことを特徴とする請求項２に記載の突極形回転電機。
【請求項４】
軸方向における前記第二の穴の中心と前記第一の穴の中心との間の距離は、前記第二の穴の半径と前記第一の穴の半径との和よりも小さい
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の突極形回転電機。
【請求項５】
前記第一の穴は、前記固定用ボルトのネジ部を挿通するキリ穴と、前記固定用ボルトの頭部を挿通するザグリ穴とを備えたものであり、
前記第二の穴は、前記キリ穴の内径または前記ザグリ穴の内径と略同じ内径を有し、円柱形状または円環形状に形成されるものである
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の突極形回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突極形回転子を備えた突極形回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、電気の磁気作用によって固定子と回転子との間に生じる反発力および吸引力を利用し、固定子に対して回転子を回転するものであり、このような回転電機の一つとして、突極形回転子を備えた突極形回転電機がある。
【０００３】
突極形回転電機は、筒状の固定子の径方向内側に突極形回転子を回転可能に備えて成るものであり、突極形回転子は、回転軸に対して径方向外側に突出する突部を有する磁極鉄心と当該磁極鉄心の突部に巻き付けられる界磁巻線とから成る磁極を周方向に複数備えて成るものである。
【０００４】
また、突極形回転子においては、突部の頂部（径方向外側端面）に当該突部の側周面よりも外周側に張り出した形状の磁極頭部を取り付けることにより、突部に巻き付けられた界磁巻線を径方向外側から径方向内側へ向けて押さえ、突極形回転子の回転動作時における遠心力によって界磁巻線が突部から逸脱することを防止することができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２０９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような突極形回転電機においては、突極形回転子の回転動作時に、磁極頭部を通る磁束が変動することにより、当該磁極頭部に渦電流が発生してしまう。この渦電流は、突極形回転電機における電気的な損失を招来するため、突極形回転電機には、磁極頭部における渦電流の発生を抑制（低減）する構成が必要とされる。
【０００７】
そこで、例えば、磁極頭部の外周面（径方向外側の面）に周方向および軸方向に延びる深い溝を形成（加工）し、当該磁極頭部の外周面（径方向外側の面）に発生し得る渦電流の経路を断ち切ることにより、渦電流の発生を抑制（低減）し、突極形回転電機における電気的な損失を抑えることができる。
【０００８】
しかし、磁極頭部の外周面に周方向および軸方向に延びる深い溝を形成するためには、突極形回転子（突極形回転電機）の製造工程に新たな加工工程を組み込まなければならないだけでなく、当該溝の加工自体が、加工時間を要するものであるので、突極形回転子（突極形回転電機）の製造コストが増加してしまう。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、製造コストの増加を抑制しつつ、当該磁極頭部に発生する渦電流を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する第一の発明に係る突極形回転電機は、径方向外側に向けて突出すると共に周方向に沿って複数配置される突部を有する磁極鉄心と、前記突部に巻き付けられる界磁巻線と、固定用ボルトを用いて前記突部の径方向外側端面に固定される磁極頭部とを有して成る突極形回転子を備えた突極形回転電機において、前記磁極頭部は、前記固定用ボルトを挿通するために当該磁極頭部を貫通して形成される第一の穴と、当該磁極頭部の径方向外側端面に臨んで形成される前記第一の穴とは異なる第二の穴とを備えたものであることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第二の発明に係る突極形回転電機は、第一の発明に係る突極形回転電機において、前記第一の穴は、軸方向に沿って複数並んで配置されるものであり、前記第二の穴は、軸方向に沿って複数並んで配置されると共に、前記第一の穴と千鳥状に配置されるものであることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第三の発明に係る突極形回転電機は、第二の発明に係る突極形回転電機において、周方向における前記第二の穴の中心と前記第一の穴の中心との間の距離は、前記第二の穴の半径と前記第一の穴の半径との和よりも小さいことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第四の発明に係る突極形回転電機は、第二または第三の発明に係る突極形回転電機において、軸方向における前記第二の穴の中心と前記第一の穴の中心との間の距離は、前記第二の穴の半径と前記第一の穴の半径との和よりも小さいことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第五の発明に係る突極形回転電機は、第一から第四のいずれか一つの発明に係る突極形回転電機において、前記第一の穴は、前記固定用ボルトのネジ部を挿通するキリ穴と、前記固定用ボルトの頭部を挿通するザグリ穴とを備えたものであり、前記第二の穴は、前記キリ穴の内径または前記ザグリ穴の内径と略同じ内径を有し、円柱形状または円環形状に形成されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第一の発明に係る突極形回転電機によれば、第一の穴（ボルト穴）を最適な数量および配置で設けて製造コストの増加を抑制しつつ、第二の穴によって磁極頭部に発生する渦電流を低減することができる。
【００１６】
第二の発明に係る突極形回転電機によれば、第二の穴によって磁極頭部に発生する渦電流をより確実に低減することができる。
【００１７】
第三の発明に係る突極形回転電機によれば、第二の穴によって磁極頭部に発生する渦電流をより確実に低減することができる。
【００１８】
第四の発明に係る突極形回転電機によれば、第二の穴によって磁極頭部に発生する渦電流をより確実に低減することができる。
【００１９】
第五の発明に係る突極形回転電機によれば、第二の穴を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子の構造を示す説明図（横断面図）である。
【図２】実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子の構造を示す説明図（図１におけるII矢視図）である。
【図３】実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子の構造を示す説明図（図１の部分拡大図であって、図２におけるIII−III矢視断面図）である。
【図４】実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子の構造を示す説明図（図２の部分拡大図）である。
【図５】実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子における渦電流低減穴（第二の穴）の形状を変更した例を示す説明図（図３に相当）である。
【図６】実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子における渦電流低減穴（第二の穴）の形状を変更した例を示す説明図（図４に相当）である。
【図７】従来の突極形回転電機に備えられる磁極頭部の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る突極形回転電機の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１に係る突極形回転電機は、略円筒形状から成る固定子（不図示）と、この固定子に対して回転自在に保持される突極形回転子（図１における符号１）とから成る。そして、この突極形回転電機においては、給電部（不図示）から所定の電流を突極形回転子に供給することによって磁界が発生され、この磁界と固定子において発生される回転磁界との間における反発力および吸引力を利用することにより、突極形回転子が固定子に対して回転駆動されるようになっている。
【００２３】
本発明の実施例１に係る突極形回転電機に備えられる突極形回転子の構造について、図１から図４を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、突極形回転子１は、図示しないフレーム等に支持される回転軸１１と、この回転軸１１に組み付けられる磁極鉄心１２と、この磁極鉄心１２に組み付けられる界磁巻線１３および磁極頭部１４とから概略構成されている。
【００２５】
回転軸１１は、図示しないフレーム等に図示しない軸受等を介して回転自在に支持されており、磁極鉄心１２の中心に形成された挿通穴２１に嵌入されている。磁極鉄心１２は、その横断面が挿通穴２１を中心とした略十字形状を成しており、当該略十字形状を構成する複数（本実施例においては、四つ）の突部２２は、径方向外側に向けて突出すると共に、周方向において等角度（本実施例においては、９０°）間隔で配置されている。
【００２６】
界磁巻線１３は、突部２２の外周部（側周面２２ａ）に巻き付けられており、磁極頭部１４は、界磁巻線１３を径方向外側から径方向内側に向けて押さえ付けるように、固定用ボルト１５（図２および図３参照）によって突部２２の頂部（径方向外側端面２２ｂ）に固定されている。
【００２７】
ここで、磁極頭部１４の側周部（径方向内側端面１４ａ）は、突部２２の側周面２２ａよりも外側に向けて張り出しており、この張り出した側周部は、界磁巻線１３を径方向外側から覆うように、当該界磁巻線１３の径方向外側端面１３ａと接触している。
【００２８】
よって、突極形回転子１においては、突部２２に固定された磁極頭部１４（張り出した側周部）により、突極形回転子１の回転動作時における遠心力によって界磁巻線１３が突部２２から径方向外側に向けて逸脱することが防止されるようになっている。
【００２９】
図３に示すように、磁極頭部１４には、固定用ボルト１５を挿通するためのボルト穴（第一の穴）３１が設けられており、突部２２には、固定用ボルト１５をねじ込むためのネジ穴４１が設けられている。ボルト穴３１は、磁極頭部１４を略径方向（突部２２の径方向外側端面２２ｂ、すなわち、磁極頭部１４の径方向内側端面１４ａと直交する方向であって、図３においては上下方向）に貫通して形成される貫通孔であり、固定用ボルト１５のネジ部１５ａのみを挿通可能な小径部（キリ穴）３１ａと、固定用ボルト１５のネジ部１５ａおよび頭部１５ｂを挿通可能な大径部（ザグリ穴）３１ｂとから概略構成されている。
【００３０】
よって、固定用ボルト１５を、磁極頭部１４におけるボルト穴３１に挿通し、突部２２におけるネジ穴４１にねじ込むことにより、固定用ボルト１５の頭部１５ｂがキリ穴３１ａとザグリ穴３１ｂとの段差部（ザグリ面）に当接され、磁極頭部１４が突部２２（磁極鉄心１２）に固定されるようになっている。
【００３１】
突極形回転子１において、固定用ボルト１５（すなわち、ボルト穴３１およびネジ穴４１）は、突極形回転子１の回転動作時における遠心力等によって磁極頭部１４に作用する力を考慮した数量および配置で設定されており、図２に示すように、磁極頭部１４（突部２２）の略中央部において軸方向（図２においては、上下方向）に並べて配置されると共に、長方形を成す突部２２の径方向外側端面２２ｂの両長辺および両短辺（側周面２２ａ）に沿って略長方形状に並べて配置されている。
【００３２】
また、略長方形状に並べて配置される固定用ボルト１５（すなわち、ボルト穴３１およびネジ穴４１）は、突部２２の側周面２２ａの近傍に位置すると共に、互いに近接して配置されている。具体的には、図４に示すように、隣接配置されるボルト穴３１（ザグリ穴３１ｂ）間の隙間距離Ｓ31は、当該ボルト穴３１の直径（ザグリ穴３１ｂの内径）Ｄ31bよりも小さくなるように設定されている（Ｓ31＜Ｄ31b）。言い換えると、隣接配置されるボルト穴３１の中心間の距離ＬA31は、当該ボルト穴３１の直径（ザグリ穴３１ｂの内径）Ｄ31bの二倍よりも小さくなるように設定されている（ＬA31＜２×Ｄ31b）。
【００３３】
このように多数の固定用ボルト１５（ボルト穴３１およびネジ穴４１）を、磁極頭部１４（突部２２）の略中央部に配置すると共に、突部２２の側周面２２ａの近傍で当該側周面２２ａに沿って互いに近接して配置することにより、突極形回転子１の回転動作時に、磁極頭部１４に作用する径方向外側に向けた力を効率的に押さえることができる。つまり、磁極頭部１４の磁極鉄心１２に対する組み付け強度が十分に確保され、突極形回転子１の回転時の遠心力による磁極鉄心１２からの磁極頭部１４の脱落、および、突部２２からの界磁巻線１３の逸脱が確実に防止されることとなる（図１および図３参照）。
【００３４】
そして、図２および図３に示すように、突極形回転子１においては、磁極頭部１４に発生する渦電流を抑制（低減）する構造として、上述したボルト穴３１の他に、磁極頭部１４の径方向外側端面１４ｂに臨む渦電流低減穴（第二の穴）３２が設けられている。
【００３５】
図３に示すように、渦電流低減穴３２は、磁極頭部１４の径方向外側端面１４ｂから、ボルト穴３１と同方向、すなわち、略径方向（突部２２の径方向外側端面２２ｂ、すなわち、磁極頭部１４の径方向内側端面１４ａと直交する方向）に延びて形成される窪みである。
【００３６】
図２に示すように、突極形回転子１において、渦電流低減穴３２は、長方形を成す突部２２の径方向外側端面２２ｂの両長辺に沿って二列に並べられ、ボルト穴３１と千鳥状に配置されている。つまり、ボルト穴３１と渦電流低減穴３２とは、周方向（突部２２の径方向外側端面２２ｂの短辺方向であって、図２においては左右方向）において互いにずれて配置されると共に、軸方向（突部２２の径方向外側端面２２ｂの長辺方向であって、図２においては上下方向）において互いにずれて交互に配置されている。
【００３７】
図４に示すように、渦電流低減穴３２を周方向（図４においては、左右方向）においてボルト穴３１とずらして（千鳥状に）配置することにより、磁極頭部１４において軸方向（図４においては、上下方向）に流れる渦電流（図４における矢印参照）を抑制（低減）することができる。なお、図７に示すように、磁極頭部２１４にボルト穴２３１のみを設けた従来技術においては、多くの（大きな）渦電流が軸方向（図７においては、上下方向）に流れてしまうため、電気的な損失が大きくなってしまう。
【００３８】
また、図２および図４に示すように、ボルト穴３１と千鳥状に配置される渦電流低減穴３２は、突部２２の径方向外側端面２２ｂの両長辺に沿って並べて配置されるボルト穴３１の内側（磁極頭部１４の中央部側）に位置すると共に、ボルト穴３１と近接して配置されている。具体的には、隣接配置されるボルト穴３１と渦電流低減穴３２との中心間の軸方向における距離ＬA31-32は、ボルト穴３１の半径（ザグリ穴３１ｂの内径の半分）Ｄ31b／２と、渦電流低減穴３２の半径（内径の半分）Ｄ32／２との和よりも小さくなるように設定されている（ＬA31-32＜Ｄ31b／２＋Ｄ32／２）。
【００３９】
さらに、隣接配置されるボルト穴３１と渦電流低減穴３２との中心間の周方向における距離ＬR31-32は、ボルト穴３１の半径（ザグリ穴３１ｂの内径の半分）Ｄ31b／２と、渦電流低減穴３２の半径（内径の半分）Ｄ32／２との和よりも小さくなるように設定されている（ＬR31-32＜Ｄ31b／２＋Ｄ32／２）。
【００４０】
言い換えると、渦電流低減穴３２の直径（内径）Ｄ32は、隣接配置されるボルト穴３１（ザグリ穴３１ｂ）間の隙間距離Ｓ31よりも大きく設定されており（Ｄ32＞Ｓ31）、隣接配置される渦電流低減穴３２間の隙間距離Ｓ32は、ボルト穴３１の直径（ザグリ穴３１ｂの内径）Ｄ31bよりも小さくなるように設定されている（Ｓ32＜Ｄ31b）。
【００４１】
すなわち、隣接配置される渦電流低減穴３２の中心間の距離ＬA32は、ボルト穴３１の直径（ザグリ穴３１ｂの内径）Ｄ31bと渦電流低減穴３２の直径（内径）Ｄ32との和よりも小さくなるように（ＬA32＜Ｄ31b＋Ｄ32）設定されている。
【００４２】
このように、渦電流低減穴３２を、ボルト穴３１と近接して（千鳥状に）配置することにより、磁極頭部１４において渦電流が渦電流低減穴３２とボルト穴３１との間を流れることを防止し、磁極頭部１４において軸方向に流れる渦電流をより確実に抑制（低減）することができる。
【００４３】
以上に説明したように、本実施例に係る突極形回転電機によれば、渦電流低減穴３２を設けたことにより、固定用ボルト１５（ボルト穴３１）を最適な数量および配置で設けて製造コストの増加を抑制しつつ、磁極頭部１４に発生する渦電流を低減することができる。
【００４４】
なお、本実施例においては、渦電流低減穴３２の直径（内径）Ｄ32を、ボルト穴３１の直径（ザグリ穴３１ｂの内径）Ｄ31bと略同じに設定している（Ｄ32≒Ｄ31b）。このように、渦電流低減穴３２とボルト穴３１（ザグリ穴３１ｂ）とを略同じ内径とすることにより、これら渦電流低減穴３２およびボルト穴３１（ザグリ穴３１ｂ）を同一の加工工具によって加工することができる。
【００４５】
よって、渦電流低減穴３２の加工工程をボルト３１（ザグリ穴３１ｂ）の加工工程に組み込む、すなわち、渦電流低減穴３２の加工とボルト穴３１（ザグリ穴３１ｂ）の加工とを同一の加工工程で行うことができる。つまり、突極形回転子１および当該突極形回転子１を備えた突極形回転電機の製造において、渦電流低減穴３２の加工工程を別途追加する必要がないので、製造コストの増加をさらに抑制することができる。
【００４６】
また、製造コストの増加の抑制、すなわち、ボルト穴３１と同一の加工工程において渦電流低減穴３２の加工を行うことを目的として、渦電流低減穴３２の直径（内径）Ｄ32を、ボルト穴３１の直径（キリ穴３１ａの内径）Ｄ31aと略同じに設定しても良い（Ｄ32≒Ｄ31a）。
【００４７】
もちろん、本発明における穴は、上述したように、ボルト穴３１におけるザグリ穴３１ｂの内径またはキリ穴３１ａの内径と略同じ内径を有するものに限定されない。本発明における穴としては、当該穴の加工をボルト穴の加工工程に組み込むことができるように、ボルト穴３１（キリ穴またはザグリ穴）を加工するための加工工具と同一の加工工具によって加工可能な穴とすることが好ましい。
【００４８】
また、本発明における穴は、磁極頭部に発生する渦電流を低減するためのものであり、本実施例のように、磁極頭部の径方向外側端面に臨む有底の渦電流低減穴（窪み）に限定されない。本発明における穴の数量および形状寸法（大きさおよび深さ等）は、磁極頭部を通って固定子に流入する磁束に影響するため、この磁束、および、渦電流を低減する度合いに応じて、適宜設定することができる。よって、本発明における穴としては、例えば、磁極頭部を略径方向（突部の径方向外側端面、すなわち、磁極頭部の径方向内側端面と直交する方向）に貫通して形成されるものであっても良い。
【００４９】
さらに、本発明における穴は、本実施例のように、略円柱形状に形成された渦電流低減穴３２に限定されず、例えば、図５および図６に示すように、略円環形状に形成された渦電流低減穴（第二の穴）１３２であっても良い。このように渦電流低減穴１３２を略円環形状の溝（窪み）に形成した場合であっても、本実施例と同様に、ボルト穴３１と近接すると共に、周方向（図５および図６においては、左右方向）にずらして千鳥状に配置することにより、磁極頭部１４において軸方向（図６においては、上下方向）に流れる渦電流を抑制（低減）することができる。
【００５０】
なお、図５および図６においては、渦電流低減穴１３２を、実施例１と同様に、ボルト穴３１と近接して（千鳥状に）配置すると共に、当該渦電流低減穴１３２の内径Ｄ132を、実施例１と同様に、ボルト穴３１の直径（ザグリ穴３１ｂの内径）Ｄ31bと略同じに設定している（Ｄ132≒Ｄ31b）。
【符号の説明】
【００５１】
１      突極形回転子
１１    回転軸
１２    磁極鉄心
１３    界磁巻線
１３ａ  界磁巻線の径方向外側端面
１４    磁極頭部
１４ａ  磁極頭部の径方向内側端面
１４ｂ  磁極頭部の径方向外側端面
１５    固定用ボルト
１５ａ  固定用ボルトのネジ部
１５ｂ  固定用ボルトの頭部
２１    挿通穴
２２    突部
２２ａ  突部の側周面
２２ｂ  突部の径方向外側端面
３１    ボルト穴（第一の穴）
３１ａ  ボルト穴の小径部（キリ穴）
３１ｂ  ボルト穴の大径部（ザグリ穴）
３２    渦電流低減穴（第二の穴）
４１    ネジ穴
【図１】
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【図２】
2019068573.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019068573.tif 000006
【図５】
2019068573.tif 000007
【図６】
2019068573.tif 000008
【図７】
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