(57)【要約】【課題】可変界磁制御を行う回転電機における鉄損低減を実現する。【解決手段】インナロータ型発電機１において、ロータ３にマグネット８及び制御磁極１４を設け、固定されたボビン５と一体の環状部材６によりステータ７を支持し、ステータに電機子コイル９を巻回し、ボビンに設けたコイル保持部１１に界磁制御コイル１２を巻回する。ボビン及び環状部材を圧粉磁心材により形成する。鉄材によりボビンを形成したものに対して電気抵抗が高くなるため渦電流が生じ難くなり、鉄損の低減を促進し得るため、発電機に適用した場合には発電効率を向上し得る。【選択図】図１
2008099447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットを配設されたロータと、前記マグネットに対応する電機子コイルを配設されたステータと、前記マグネットと前記コイルとの間に生じる界磁を可変制御するための界磁制御コイルとを有する可変界磁型回転電機において、
前記界磁制御コイルを保持するボビンの少なくとも一部が圧粉磁心材により形成されていることを特徴とする可変界磁型回転電機。
【請求項２】
前記電機子コイルを保持すると共に前記ボビンに一体に結合された環状部材が設けられていると共に、
前記環状部材の少なくとも一部が圧粉磁心材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変界磁型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁を可変制御するための界磁コイルを有する可変界磁型回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機としての発電機において、出力可変とするためにロータとステータとの間の閉磁路中に界磁制御コイルを配設したものがある。そのような可変界磁型回転電機の材質にあっては、インナロータ型の場合には磁気回路の構成上、常磁性体である鉄材（Ｓ１５Ｃ等）を選定するなどしている。また、端板状のボビンとステータコアとを連結する部材としての界磁制御リングも同様に鉄材を選定しているものがある（例えば特許文献１参照）。アウタロータ型の場合にはボビンに常磁性体を用いなくとも機能は成立するが、出力向上のために鉄材を選定する場合がある（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−３５０４１４号公報
【特許文献２】特開２００１−９５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したように磁気回路中に鉄塊が設けられているため、磁束切り換え時の交番磁界により鉄塊の部位に渦電流が発生して大きな鉄損となり、発電機の場合には発電効率が低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題を解決して、可変界磁制御を行う回転電機における鉄損低減を実現するために本発明に於いては、マグネットを配設されたロータと、前記マグネットに対応する電機子コイルを配設されたステータと、前記マグネットと前記コイルとの間に生じる界磁を可変制御するための界磁制御コイルとを有する可変界磁型回転電機において、前記界磁制御コイルを保持するボビンの少なくとも一部が圧粉磁心材により形成されているものとした。
【０００５】
特に、前記電機子コイルを保持すると共に前記ボビンに一体に結合された環状部材が設けられていると共に、前記環状部材の少なくとも一部が圧粉磁心材により形成されていると良い。
【発明の効果】
【０００６】
このように本発明によれば、可変界磁型回転電機において界磁制御コイルを保持するボビンの少なくとも一部を圧粉磁心材により形成したことから、鉄材によりボビンを形成したものに対して電気抵抗が高くなるため渦電流が生じ難くなり、鉄損の低減を促進し得るため、発電機に適用した場合には発電効率を向上し得る。なお、例えば薄肉部分がある形状の場合にはその部分に対しては圧粉磁心により形成する必要はなく、圧粉磁心材で形成することが難しい薄肉部分に対しては鉄材としても、その薄肉部分に発生する渦電流損はそれ程大きな影響を及ぼすことにはならないため、全体としての鉄損低減効果は得られる。
【０００７】
特に、電機子コイルを保持しかつボビンと一体化される環状部材を圧粉磁心材で形成することにより、より一層渦電流損の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された回転電機としての発電機１を示す側断面図である。
【０００９】
本発電機１は、例えばエンジン（図示せず）から外方に突出するクランク軸２に固着された磁性体からなるロータ３と、エンジンの端壁に取り付けられたカバー４に固設された端板状の磁性体からなるボビン５と、ボビン５に一体化されかつロータ３を外囲する円筒状の磁性体からなる環状部材６と、環状部材６の内周側に設けられたステータ７とを有する。
【００１０】
図２に示されるように、円形端板状のボビン５と環状部材６とは互いに別部品として形成され、ボビン５の外周部に環状部材６の軸線方向一端側を組み付け固着して、両部材を一体化する。また、図３に示されるようにボビン５には外周部近傍の適所（図示例では４個所）にボルト貫通孔が設けられており、図１に示されるようにステータ７と環状部材６とボビン５とが、クランク軸２の軸線方向に貫通するボルト１３によりカバー４に固定されている。なお、図１及び図２の下半分は上半分に連続する直線の破断線による断面ではなく、説明上、角度を変えて破断した断面を示している。
【００１１】
ロータ３には複数マグネット８が周方向に間隔を空けて配設されており、各マグネット８間の部分はマグネット８の磁極に対する他方の磁極となる制御磁極１４として設けられている。そして、ステータ７の一部であり半径方向内向きに突出する複数のティース７ａに電機子コイル９が巻回されており、インナロータ型の発電機１が構成されている。ロータ３のボビン５側には小径のボス部３ａが形成されて居る。ボビン５にはボス部３ａを外囲する凹状断面の円環状コイル保持部１１が一体に設けられており、コイル保持部１１にはボス部３ａを外囲する方向に巻回された界磁制御コイル１２が設けられている。
【００１２】
この発電機１にあっては、ロータ３と一体にマグネット８が回転することにより電機子コイル９に交番電流が発生して発電が行われる。界磁制御コイル１２に通電されていない状態ではロータ３の磁束量はマグネット８の磁束量に依存する。それに対して、界磁制御コイル１２に通電した場合にはその向き及び電流の大きさに応じてマグネット８〜ロータ３〜ボビン５〜環状部材６〜ステータ７による閉磁路を通る磁束が増減変化し、発電量を増減制御することができる。したがって、ボビン５は界磁制御ボビンとして、環状部材６は界磁制御リングとして作用する。
【００１３】
このようにして構成された可変界磁型発電機１において、高速回転する場合には上記閉磁路中に生じる渦電流による鉄損の影響が大きくなる。そこで、本発明ではボビン５及び環状部材６の一方または両方を圧粉磁心材により形成するものである。このようにすることにより、各部材を鉄材で形成した場合に対して圧粉磁心材により形成した部分の電気抵抗が高くなり、交番磁界による渦電流の発生を大きく低減することができ、それに伴って鉄損の発生を大きく抑制し得るため、高速回転発電効率の低下を防止することができる。
【００１４】
なお、ボビン５や環状部材６を図示例のように形成した場合にはそれぞれ薄肉部１５ａ・１５ｂがあり、その部分の剛性が低下することが考えられる場合には、それぞれ二点鎖線で示されるように薄肉の鉄材からなる別部品５ａ・６ａを形成し、それ以外の厚肉部分を圧粉磁心材で形成し、両者を一体結合するようにすると良い。
【００１５】
また、上記図示例ではインナロータ型の回転電機について示したが、本発明によればアウタロータ型の回転電機にも適用できるものである。図４にアウタロータ型の回転電機について示す。なお、上記図示例と同様の部分に対しては同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００１６】
図において、クランク軸４に、有底円筒状のアウタロータ１６の中央に設けられたボス部１６ａが例えば圧入にて固着されており、アウタロータ１６の周壁内周に複数のマグネット８が配設され、各マグネット８間にアウタロータ１６の一部からなる制御磁極１４が設けられている。カバー４の一部に図示されないボルトによりステータ７が固定され、ステータ７にボビン５がねじ止めされており、ボビン５に設けられたコイル保持部１１に界磁制御コイル１２が巻回されている。
【００１７】
このようなアウタロータ型の回転電機においても、ボビン５を圧粉磁心材で形成することにより、ボビン５に発生する渦電流が抑制され、上記と同様の効果を奏し得る。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明にかかる可変界磁型回転電機は、鉄損を低減する効果を有し、高速回転する回転電機等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用された発電機を示す側断面図である。
【図２】ボビン及び環状部材の側断面を示す分解組立図である。
【図３】図２のIII−III線に沿って見た端面図である。
【図４】第２の例を示す図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  発電機
３  ロータ
５  ボビン
６  環状部材
７  ステータ
８  マグネット
９  電機子コイル
１２  界磁制御コイル
１４  制御磁極
１６  アウタロータ
【図１】
2008099447.tif 000003
【図２】
2008099447.tif 000004
【図３】
2008099447.tif 000005
【図４】
2008099447.tif 000006