(57)【要約】【課題】コンパクトでかつ重量の軽減された高効率な回転電機を提供する。【解決手段】軸方向に伸びたダブテール溝を外周に有するロートルスパイダーと、前記ダブテール溝に嵌合されるダブテール凸部を有する磁極と、前記ダブテール溝に前記ダブテール凸部を有する磁極を嵌合し、これら両者の壁面にコッタを圧入してなる回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝と嵌合された前記ダブテール凸部の磁極との間に形成される隙間に磁性体が保持される構成であるので、磁極とステータ間における磁束密度が増加することにより出力も増加するので、コンパクトで重量の軽減された高効率な回転電機を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に伸びたダブテール溝を外周に有するロートルスパイダーと、前記ダブテール溝に嵌合されるダブテール凸部を有する磁極と、前記ダブテール溝に前記ダブテール凸部を有する磁極を嵌合し、これら両者の壁面にコッタを圧入してなる回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝と嵌合された前記ダブテール凸部の磁極との間に形成される隙間に磁性体が保持されていることを特徴とする回転電機の突極形回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝底部とダブテール凸部の磁極との隙間にテーパをつけたことを特徴とする回転電機の突極形回転子。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝底部またはダブテール凸部の磁極あるいはその両方に小さな軸方向溝をつけたことを特徴とする回転電機の突極形回転子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝と嵌合された前記ダブテール凸部の磁極との間に形成される隙間内に保持される磁性体は、強磁性体金属粉末と硬化性樹脂の混合材料であることを特徴とする回転電機の突極形回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の突極形回転子に係り、特に突極磁極とロートルスパイターの結合を改良した回転電機の突極形回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に採用されている回転電機の突極形回転子を図６および図７を参照して説明する。
図６に示すように、従来の回転電機の突極形回転子は、ロートルスパイダー１の外周に複数の磁極２が周方向に間隔をおいて並設されて形成されている。このロートルスパイダー１と磁極２の結合は、ロートルスパイダー１の外周に設けられたダブテール溝３と、磁極２の根本部、すなわち磁極２の回転中心側に設けられたダブテール凸部４との嵌合により行われ、かつその締結は、ダブテール溝３とダブテール凸部４の壁面間に圧入介在されたコッタ５により行われている。ロートルスパイダー１と、磁極２およびコッタ５は強磁性体で形成されており、その比透磁率は約２０００〜７０００である。
【０００３】
図７は突極磁性部全体の構成図であり、同図に示すようにコイル６が捲回された磁極２の一端はステータ７と間隙をもつて対峙しており、磁極２の他端に形成されたダブテール凸部４は、図６に示したようにロートルスパイダー１の外周に設けられたダブテール溝３と嵌合され、コッタ５により締結されている。９は磁極２側のダブテール凸部４とロートルスパイダー１のダブテール溝３およびコッタ５との間に形成される隙間である。そして、コイル６に電流を流すと磁極２はステータ７との間に磁束８が発生し、またダブテール凸部４とロートルスパイダー１の嵌合部分にも磁束１０が発生する。なお、この種の突極形回転子に関連する文献としては、例えば特許文献1あるいは特許文献２などが挙げられる。
【特許文献１】特公平４−５２６９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１２８３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の突極形回転子は、磁極２側のダブテール凸部４とロートルスパイダー１のダブテール溝３およびコッタ５との間に形成される隙間９は、構造上必ず形成される隙間である。通常、この隙間９には比透磁率１の空気が存在し、コイル６に電流を流した時に磁束１０は隙間９を避けるように形成されるため、磁束密度にアンバランスが生じて密度の高い部分が飽和し、最も重要な磁極２とステータ７間における磁束８の磁束密度が低下する恐れが生じる。そのため、電圧不足や出力不足が発生し、それを補うために鉄心長を長くするなどの対策が必要となる。これにより重量増や機械損の増加などにより回転電機の効率を下げる要因となっていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その課題は、コンパクトでかつ重量が軽減された高効率な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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１は、軸方向に伸びたダブテール溝を外周に有するロートルスパイダーと、前記ダブテール溝に嵌合されるダブテール凸部を有する磁極と、前記ダブテール溝に前記ダブテール凸部を有する磁極を嵌合し、これら両者の壁面にコッタを圧入してなる回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝と嵌合された前記ダブテール凸部の磁極との間に形成される隙間に磁性体が保持されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝底部とダブテール凸部の磁極との隙間にテーパをつけたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３は、請求項１に記載の回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝底部またはダブテール凸部の磁極あるいはその両方に小さな軸方向溝をつけたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項４は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転電機の突極形回転子において、前記ダブテール溝と嵌合された前記ダブテール凸部の磁極との間に形成される隙間内に保持される磁性体は、強磁性体金属粉末と硬化性樹脂の混合材料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転電機の突極形回転子によると、ダブテール溝と嵌合されたダブテール凸部の磁極との間に形成される隙間に磁性体が保持される構成であるので、磁極とステータ間における磁束密度が増加することにより出力も増加するので、コンパクトで重量の軽減された高効率な回転電機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である回転電機の突極形回転子のダブテール嵌合部の詳細図、図２は図１の突極形回転子の突極磁極部全体の構成図であり、既に説明した図６および図７の従来の回転電機の突極形回転子と同一構成部分は同一符号を付して、その重複説明を省略する。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本実施形態が従来の回転電機の突極形回転子と相違する構成は、磁極２側ダブテール凸部４とロートルスパイダー１のダブテール溝３およびコッタ５との間に構造上形成される隙間に磁性体１１を保持していることである。この磁性体１１は、磁性流体や強磁性体粉末など磁界中で磁化するものである。
【００１３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
通常、ロートルスパイダー１と、磁極２およびコッタ５は強磁性体で形成されており、これらの間に構造上形成される隙間に磁性体１１を保持することにより、コイル６に電流を流した時、図２に示すように磁束１２が有効に形成され、磁束密度のアンバランスが解消して密度の高い部分が減少し、磁束飽和量が減少するため、最も重要な磁極２とステータ７間における磁束１３の磁束密度が増加する。この磁束密度の増加により出力も増加する。出力を一定とすると鉄心長を短くすることができ、重量減及び機械損の低下に繋がり回転電機の効率を上げることができる。
【００１４】
従って、本実施形態によると、コンパクトで重量の軽減された高効率な回転電機を提供することができる。
【００１５】
図３は、本発明の第２の実施形態である回転電機の突極形回転子の構成図であり、同図（ａ）はダブテール嵌合部の詳細図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
図３に示すように、本実施形態が従来の回転電機の突極形回転子と相違する構成は、ダブテール溝３にテーパのついたロートルスパイダー１４を採用し、磁極２側ダブテール凸部４とロートルスパイダー１４のダブテール溝３底部の隙間にテーパがついている点であり、それ以外は図１の第１の実施形態と同様に構成されている。
【００１７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態は、磁極２側ダブテール凸部４とロートルスパイダー１４のダブテール溝３の底部の隙間に図３（ｂ）に示すようなテーパを設けており、この隙間には磁性体１１が保持されている。また、隙間にテーパがついているので、磁性体１１を隙間に充満させ易くなっている。
【００１８】
そして、コイルに電流を流した時、第１の実施形態と同じ作用を奏する。すなわち、図２に示すように磁束１２が有効に形成され、磁束密度のアンバランスが解消して密度の高い部分が減少し、磁束飽和量が減少するため、最も重要な磁極２とステータ７間における磁束１３の磁束密度が増加する。この磁束密度の増加により出力も増加する。出力を一定とすると鉄心長を短くすることができ、重量減及び機械損の低下に繋がり回転電機の効率を上げることができる。
【００１９】
従って、本実施形態は、第１の実施形態と同様にコンパクトで重量の軽減された高効率な回転電機を提供することができる。
【００２０】
図４は、本発明の第３の実施形態である回転電機の突極形回転子の構成図であり、同図（ａ）はダブテール嵌合部の詳細図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
図４に示すように、本実施形態が図１の第１の実施形態と相違する構成は、ダブテール溝に小さな軸方向の溝のついたロートルスパイダー１５と小さな軸方向の溝のついたダブテール凸部１６を採用し、ダブテール溝３の底部およびダブテール凸部１６に小さな軸方向の溝がついて点である。それ以外の構成は図１の第１の実施形態と同様に構成されている。なお、軸方向溝はダブテール溝３の底部のみまたはダブテール凸部４のみでもよい。
【００２２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態は、ダブテール溝３の底部およびダブテールの凸部１６に小さな軸方向溝が設けられており、隙間が形成されている。この隙間に同図（ｂ）に示すようなノズル１７などを用いて、液状または粉末状の磁性体１１を充満させ易くなっている。このようにして隙間には磁性体１１が保持されている。そして、コイルに電流を流した時、第１の実施形態と同じ作用を奏する。
【００２３】
従って、本実施形態は、第１の実施形態と同様にコンパクトで重量の軽減された高効率な回転電機を提供することができる。
【００２４】
図５は、本発明の第４の実施形態である回転電機の突極形回転子のダブテール嵌合部の構成図である。
【００２５】
図５に示すように、本実施形態が図１の第１の実施形態と相違する構成は、磁極２側のダブテール凸部４とロートルスパイダー１のダブテール溝３およびコッタ５との間に構造上形成される隙間に、強磁性体金属粉末と硬化性樹脂の混合材料１８を保持している点であり、それ以外は図１の第１の実施形態と同様に構成されている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態は、第１の実施形態の磁性体１１を強磁性体金属粉末と硬化性樹脂の混合材料の磁性体１８としているので、第１の実施形態の磁性体１１と同じ作用を奏する。本実施形態では、硬化性樹脂を用いているため隙間へ充填する際には液状で隙間に充満させることができる。そして、一定時間後に硬化するため保持のための特別な機構や治具を必要としないという利点がある。
【００２７】
従って、本実施形態は、第１の実施形態と同様にコンパクトで重量の軽減された高効率な回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態の回転電機の突極形回転子のダブテール嵌合部の構成図。
【図２】図１の突極磁極部全体の構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態の回転電機の突極形回転子の構成図であり、同図（ａ）はダブテール嵌合部の詳細図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態の回転電機の突極形回転子の構成図であり、同図（ａ）はダブテール嵌合部の詳細図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態の回転電機の突極形回転子のダブテール嵌合部の構成図。
【図６】従来の突極形回転子のダブテール嵌合部の構成図。
【図７】従来の突極形回転子の突極磁極部全体の構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１…ロートルスパイダー、２…磁極、３…ダブテール溝、４…ダブテール凸部、５…コッタ、６…コイル、７…ステータ、８，１０，１２，１３…磁束、９…隙間、１１…磁性体、１４…ダブテール溝にテーパのついたロートルスパイダー、１５…ダブテール溝に小さな軸方向溝のついたロートルスパイダー、１６…小さな軸方向溝のついたダブテール凸部、１７…ノズル、１８…強磁性体金属粉末と硬化性樹脂の混合材料。
【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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