(57)【要約】【課題】この発明は、風切り音を低減しつつ、磁極部の強度を高めて、磁極部の分解や変形を防止するとともに、鉄心内部の空気層に起因する磁気抵抗の増大を抑えることができ回転電機の回転子を得る。【解決手段】回転子鉄心２０の円筒磁極部が塊状体で作製された第１および第２円筒磁極部３３、３４から構成されている。そして、第１および第２爪状磁極２４、２５が第１および第２円筒磁極部３３、３４の内周面に凹設された第１および第２凹溝によりその内周側を互いに分離され、かつ、第１および第２凹溝の底部により構成される第１および第２薄皮部３７、４７によりその外周側を互いに連結されて周方向に配列して形成されている。【選択図】        図２
2005027415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルと、この界磁コイルが巻回された円筒部、この円筒部の軸方向両端部から径方向に延設された継鉄部およびこの継鉄部に連結されて上記界磁コイルを覆うように形成された円筒磁極部を有する回転子鉄心とを備え、
上記円筒磁極部は塊状体で作製され、複数の磁極が上記円筒磁極部の内周面に凹設された凹溝によりその内周側を互いに分離され、かつ、該凹溝の底部により構成される薄皮部によりその外周側を互いに連結されて周方向に配列して形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
上記凹溝のそれぞれは、上記回転子鉄心の軸方向の一端から他端に貫通するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
上記凹溝のそれぞれは、溝方向が上記回転子鉄心の軸方向と平行に形成されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
上記凹溝のそれぞれは、上記複数の磁極のそれぞれが先細り形状となるように形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
上記凹溝のそれぞれは、軸方向に複数の分割凹溝に分割され、該複数の分割凹溝が互いに周方向にシフトして階段状に連結されて構成されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
上記継鉄部と上記円筒磁極部とが分割形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
上記円筒磁極部が軸方向に複数に分割形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項８】
上記円筒磁極部が軸方向の中央位置で２分割形成されていることを特徴とする請求項７記載の回転電機の回転子。
【請求項９】
磁石が上記凹溝のそれぞれに装着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項１０】
上記磁石は、起磁力が周方向を向くように構成されていることを特徴とする請求項９記載の回転電機の回転子。
【請求項１１】
上記磁石は、起磁力が径方向を向くように構成されていることを特徴とする請求項９記載の回転電機の回転子。
【請求項１２】
磁気抵抗増加部が周方向に隣接する上記磁極間の磁気抵抗を増加させるように上記薄皮部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項１３】
切り欠きが上記薄皮部の外周面および内周面の少なくとも一方の面に軸方向に延設されて上記磁気抵抗増加部を構成していることを特徴とする請求項１２記載の回転電機の回転子。
【請求項１４】
ビードが上記薄皮部の外周面に軸方向に延設されて上記磁気抵抗増加部を構成していることを特徴とする請求項１２記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両や船舶等に搭載される電動機や発電機等の回転電機の回転子に関し、特に回転子鉄心構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機の回転子鉄心は、複数の鉄板を回転軸に対して積層して構成され、各鉄板には界磁コイル挿入部および磁極を分離するための穴を設け、かつ、薄皮部が穴を覆うように設けられており、その外周表面を滑らかに形成し、風切り音の発生を抑制している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４７８１７号公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の回転電機の回転子においては、回転子鉄心が鉄板を積層して構成されているので、磁極自体の強度が小さくなってしまう。そこで、回転子の高速回転時に、磁極が分解したり、回転子鉄心に回転軸を圧入する組み立て工程時に、磁極部に応力が発生して、磁極自体が変形したりする。そして、この磁極自体の変形は寸法精度の悪化をもたらし、回転子の出力のバラツキの増大につながる。
また、積層された鉄板間に空気層が生じやすい。そして、積層された鉄板間に空気層が生じると、磁気抵抗が大きくなり、出力が悪化することになる。
【０００５】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、鉄心形状を工夫して、滑らかな外周表面を有する回転子鉄心を塊状体で作製し、風切り音を低減しつつ、磁極部の強度を高めて、磁極部の分解や変形を防止するとともに、鉄心内部の空気層に起因する磁気抵抗の増大を抑えることができ回転電機の回転子を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による回転電機の回転子は、界磁コイルと、この界磁コイルが巻回された円筒部、この円筒部の軸方向両端部から径方向に延設された継鉄部およびこの継鉄部に連結されて上記界磁コイルを覆うように形成された円筒磁極部を有する回転子鉄心とを備え、上記円筒磁極部は塊状体で作製され、複数の磁極が上記円筒磁極部の内周面に凹設された凹溝によりその内周側を互いに分離され、かつ、該凹溝の底部により構成される薄皮部によりその外周側を互いに連結されて周方向に配列して形成されているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子の分割鉄心を分割面側から見た正面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。なお、図４では、説明の便宜上、第１分割鉄心を点線で示している。
【０００８】
図１において、回転電機としての車両用交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３と、このケース３内に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定された回転子７と、この回転子７の軸方向両端部に固定されたファン５と、回転子７を包囲するようにケース３に固定された固定子８と、シャフト６の他端部に固定されて回転子７に電流を供給するスリップリング９と、スリップリング９の表面に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納するブラシホルダ１１と、固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する整流器１２と、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１６に取り付けられて、固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１５とを備えている。
【０００９】
そして、固定子８は、円筒状の固定子鉄心１３と、固定子鉄心１３に巻装された固定子コイル１４とから構成されている。
また、回転子７は、回転子鉄心２０と、回転子鉄心２０に巻装された界磁コイル１９とから構成されている。この回転子鉄心２０は、界磁コイル１９が巻回される円筒部２１と、円筒部２１の軸方向両端の外周縁部から径方向に延設された径鉄部２２、２３と、円筒部２１を覆うように各径鉄部２２、２３の外周部から軸方向に延設された第１および第２爪状磁極２４、２５とから構成されている。第１および第２爪状磁極２４、２５は、周方向幅が根元側から先端に向かって漸次狭くなり、かつ、径方向厚みが根元側から先端に向かって漸次薄くなる先細り形状に形成されている。第１爪状磁極２４は、円筒部２１の軸方向一端の外周縁部から径方向に延設された径鉄部２２の外周部から軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチで８つ配設されている。一方、第２爪状磁極２５は、円筒部２１の軸方向他端の外周縁部から径方向に延設された径鉄部２３の外周部から軸方向に延設されて、周方向に等角ピッチで８つ配設されている。これらの第１および第２爪状磁極２４、２５が外周面側を後述する薄皮部で連結されて交互に並んで周方向に配列されて円筒磁極部を構成している。そして、界磁コイル１９が円筒部２１、径鉄部２２、２３および円筒磁極部により囲まれた空間に装着されている。この回転子７は、円筒部２１の軸心位置に挿通固着されたシャフト６を介してケース３内に回転自在に取り付けられている。
【００１０】
このように構成された車両用交流発電機においては、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を介して界磁コイル１９に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第１爪状磁極２４がＳ極に着磁され、第２爪状磁極２５がＮ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルトおよびプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、固定子コイル１４に回転磁界が与えられ、固定子コイル１４に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流されるとともに、その大きさがレギュレータ１５により調整され、バッテリに充電される。
【００１１】
ついで、回転子７の構成について図２乃至図４を参照しつつ説明する。
回転子鉄心２０は、軸方向の中央位置で第１および第２分割鉄心３０、４０に２分割されている。
第１分割鉄心３０は、鉄等の磁性材料の塊状体で作製され、第１円筒部３１、第１円筒部３１の軸方向一端の外周縁部から径方向に延設された第１径鉄部３２、および、第１径鉄部３２の外周部に連結されて第１円筒部３１と同心状に形成された第１円筒磁極部３３を備えている。そして、第１凹溝３４が第１円筒磁極部３３の内周面に凹設され、第１および第２分割磁極３５、３６が周方向に交互に配列されて形成されている。これらの第１および第２分割磁極３５、３６は、内周側が第１凹溝３４により分離され、かつ、外周側が第１凹溝３４の底部で構成される第１薄皮部３７により連結されている。
第２分割鉄心４０は、鉄等の磁性材料の塊状体で作製され、第２円筒部４１、第２円筒部４１の軸方向他端の外周縁部から径方向に延設された第２径鉄部４２、および、第２径鉄部４２の外周部に連結されて第２円筒部４１と同心状に形成された第２円筒磁極部４３を備えている。そして、第２凹溝４４が第２円筒磁極部４３の内周面に凹設され、第３および第４分割磁極４５、４６が周方向に交互に配列されて形成されている。これらの第３および第４分割磁極４５、４６は、内周側が第２凹溝４４により分離され、かつ、外周側が第２凹溝４４の底部で構成される第２薄皮部４７により連結されている。
【００１２】
そして、回転子７は、界磁コイル１９が第１および第２円筒部３１、４１に巻装され、シャフト６が第１円筒部３１および第２円筒部４１の軸心位置に穿設されたシャフト挿入孔に圧入されて、組み立てられる。そこで、第１円筒部３１と第２円筒部４１の端面同士がシャフト６の圧入力により当接して磁気的に結合され、第１および第２分割磁極３５、３６と第３および第４分割磁極４５、４６の端面同士がシャフト６の圧入力により当接して磁気的に結合される。ここで、第１円筒部３１と第２円筒部４１とが当接して円筒部２１を構成し、第１径鉄部３２が径鉄部２２を構成し、第２径鉄部４２が径鉄部２３を構成している。そして、第１分割磁極３５と第４分割磁極４６とが当接して先細り形状の第１爪状磁極２４を構成し、第２分割磁極３６と第３分割磁極４５とが当接して先細り形状の第２爪状磁極２５を構成している。さらに、第１凹溝３４と第２凹溝４４とが一直線に連結され、回転子鉄心２０の軸方向の一端から他端に貫通する凹溝を構成している。
なお、第１および第２爪状磁極２４、２５の外周側が第１および第２薄皮部３７、４７により連結されているが、第１および第２薄皮部３７、４７は少しの磁束で飽和し、飽和した後の第１および第２薄皮部３７、４７の磁気特性は空気と同等となる。
【００１３】
この実施の形態１によれば、回転子鉄心２０が鉄等の磁性材料の塊状体から作製された第１および第２分割鉄心３０、４０により構成されているので、第１および第２爪状磁極２４、２５自体の強度が大きくなる。そこで、回転子７の高速回転時に、第１および第２爪状磁極２４、２５が分解することが防止される。さらに、第１および第２分割鉄心３０、４０にシャフト６を圧入する組み立て工程時に、第１および第２爪状磁極２４、２５に発生する応力により、第１および第２爪状磁極２４、２５が変形することが防止されるので、第１および第２爪状磁極２４、２５の変形に起因する回転子７の出力のバラツキが低減される。また、鉄板を積層して構成される回転子鉄心では、積層された鉄板間に空気層が生じ、磁気抵抗が大きくなり、出力が悪化するという不具合があったが、この実施の形態１では、このような不具合も発生しない。
【００１４】
また、第１および第２爪状磁極２４、２５の外周側が第１および第２薄皮部３７、４７で連結されているので、回転子７の外周面が滑らかとなり、回転子の外周面の凹凸に起因する風切り音を低減することができる。
また、第１および第２爪状磁極２４、２５の内周側を分離する第１および第２凹溝３４、３５が直線状に連結して回転子鉄心２０の軸方向の一端から他端まで貫通するように形成されているので、車両用交流発電機の動作時に、ファン５による冷却風が第１および第２凹溝３４、３５を流通し、回転子７の温度上昇を抑えることができる。
【００１５】
また、回転子鉄心２０が軸方向の中央位置で２分割されているので、第１および第２分割鉄心３０、４０が同一形状となり、部品点数が削減され、低コスト化が図られる。
また、円筒磁極部が第１および第２円筒磁極部３３、４３に軸方向に分割されているので、第１および第２凹溝３７、４７等の加工が容易となり、工作性が向上される。
また、第１および第２爪状磁極２４、２５が先細り形状に形成されているので、第１および第２爪状磁極２４、２５での磁束密度の変化が少なくなり、高出力が得られる。
【００１６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図、図６はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の回転子の回転子鉄心を示す縦断面図である。
図５および図６において、回転子鉄心２０Ａは、それぞれ鉄等の磁性材料の塊状体で作製された円筒部５１、第１および第２径鉄部５２、５３および円筒磁極部５４に分割構成されている。そして、溝方向を軸方向とする凹溝５５が円筒磁極部５４の内周面に周方向に等角ピッチに凹設され、爪状磁極５６が周方向に等角ピッチに配列されて形成されている。これらの爪状磁極５６は、内周側が凹溝５５により分離され、かつ、外周側が凹溝５５の底部で構成される薄皮部５７により連結されている。また、爪状磁極５６は、周方向幅を一定とし、径方向厚みが根元側から先端に向かって漸次薄くなる先細り形状に形成されている。
【００１７】
そして、界磁コイル１９が円筒部５１に巻装され、円筒磁極部５４が円筒部５１を覆うように配置され、第１および第２径鉄部５２、５３が円筒部５１の軸方向両端に配置される。ついで、シャフト６が円筒部５１、第１径鉄部５２および第２径鉄部５３の軸心位置に穿設されたシャフト挿入孔に圧入されて、回転子７Ａが組み立てられる。そこで、円筒部５１と第１および第２径鉄部５２、５３の端面同士がシャフト６の圧入力により当接して磁気的に結合され、第１および第２径鉄部５２、５３と円筒磁極部５４の端面同士がシャフト６の圧入力により当接して磁気的に結合される。また、第１および第２径鉄部５２、５３と円筒磁極部５４とは、例えば軸方向に伸びる係止ピンが第１および第２径鉄部５２、５３の端面に立設され、係止穴が円筒磁極部５４の端面に凹設され、シャフト６の圧入前に係止ピンを係止穴に圧入して一体化されている。
なお、隣り合う爪状磁極５６の外周側が薄皮部５７により連結されているが、薄皮部５７は少しの磁束で飽和し、飽和した後の薄皮部５７の磁気特性は空気と同等となる。
【００１８】
従って、この実施の形態２では、回転子鉄心２０Ａの円筒磁極部５６が鉄等の磁性材料の塊状体から作製されているので、爪状磁極５６自体の強度が大きくなる。そこで、回転子７Ａの高速回転時に、爪状磁極５６が分解することが防止される。さらに、円筒部５１、第１および第２径鉄部５２、５３にシャフト６を圧入する組み立て工程時に、爪状磁極５６に発生する応力により、爪状磁極５６が変形することが防止されるので、爪状磁極５６の変形に起因する回転子７Ａの出力のバラツキが低減される。
【００１９】
また、爪状磁極５６の外周側が薄皮部５７で連結されているので、回転子７Ａの外周面が滑らかとなり、回転子７Ａの外周面の凹凸に起因する風切り音を低減することができる。
また、隣り合う爪状磁極５６の内周側を分離する凹溝５５が回転子鉄心２０Ａの軸方向の一端から他端まで直線状に貫通するように形成されているので、車両用交流発電機の動作時に、ファン５による冷却風が凹溝５５を流通し、回転子７Ａの温度上昇を抑えることができる。
また、第１および第２径鉄部５２、５３と円筒磁極部５６とが分割されているので、円筒磁極部５６を独立して作製でき、工作性が高められる。そして、凹溝５５が溝方向を軸方向としているので、溝加工が容易となる。
【００２０】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図、図８はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の回転子の分割鉄心を分割面側から見た正面図である。
図７および図８において、回転子鉄心２０Ｂは、軸方向の中央位置で第１および第２分割鉄心３０Ａ、４０Ａに２分割されている。
第１分割鉄心３０Ａは、鉄等の磁性材料の塊状体で作製され、第１円筒部３１Ａ、第１円筒部３１Ａの軸方向一端の外周縁部から径方向に延設された第１径鉄部３２Ａ、および、第１径鉄部３２Ａの外周部に連結されて第１円筒部３１Ａと同心状に形成された第１円筒磁極部３３Ａを備えている。そして、溝方向を軸方向とする第１凹溝３４ＡがピッチＬ１とピッチＬ２とを交互にとるように第１円筒磁極部３３Ａの内周面に凹設され、第１および第２分割磁極３５Ａ、３６Ａが周方向に交互に配列されて形成されている。これらの第１および第２分割磁極３５Ａ、３６Ａは、内周側が第１凹溝３４Ａにより分離され、かつ、外周側が第１凹溝３４Ａの底部で構成される第１薄皮部３７Ａにより連結されている。
第２分割鉄心４０Ａは、鉄等の磁性材料の塊状体で作製され、第２円筒部４１Ａ、第２円筒部４１Ａの軸方向他端の外周縁部から径方向に延設された第２径鉄部４２Ａ、および、第２径鉄部４２Ａの外周部に連結されて第２円筒部４１Ａと同心状に形成された第２円筒磁極部４３Ａを備えている。そして、溝方向を軸方向とする第２凹溝４４ＡがピッチＬ１とピッチＬ２とを交互にとるように第２円筒磁極部４３Ａの内周面に凹設され、第３および第４分割磁極４５Ａ、４６Ａが周方向に交互に配列されて形成されている。これらの第３および第４分割磁極４５Ａ、４６Ａは、内周側が第２凹溝４４Ａにより分離され、かつ、外周側が第２凹溝４４Ａの底部で構成される第２薄皮部４７Ａにより連結されている。
ここで、ピッチＬ１＞ピッチＬ２であり、第１分割磁極３５Ａの周方向幅（＝第３分割磁極４５Ａの周方向幅）＞第２分割磁極３６Ａの周方向幅（＝第４分割磁極４６Ａの周方向幅）である。
【００２１】
そして、回転子７Ｂは、界磁コイル１９（図示せず）が第１および第２円筒部３１Ａ、４１Ａに巻装され、シャフト６が第１円筒部３１Ａおよび第２円筒部４１Ａの軸心位置に穿設されたシャフト挿入孔に圧入されて、組み立てられる。そこで、第１円筒部３１Ａと第２円筒部４１Ａの端面同士がシャフト６の圧入力により当接して磁気的に結合され、第１および第２分割磁極３５Ａ、３６Ａと第３および第４分割磁極４５Ａ、４６Ａの端面同士がシャフト６の圧入力により当接して磁気的に結合される。ここで、第１円筒部３１Ａと第２円筒部４１Ａとが当接して円筒部を構成している。そして、第１分割磁極３５Ａと第４分割磁極４６Ａとが当接して第１爪状磁極２４Ａを構成し、第２分割磁極３６Ａと第３分割磁極４５Ａとが当接して第２爪状磁極２５Ａを構成している。さらに、第１凹溝３４Ａと第２凹溝４４Ａとが互いに周方向にシフトして階段状に連結され、回転子鉄心２０Ｂの軸方向の一端から他端に貫通する凹溝を構成している。
【００２２】
ここで、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａの外周側が第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａにより連結されているが、第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａは少しの磁束で飽和し、飽和した後の第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの磁気特性は空気と同等となる。
また、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａは径方向厚みが根元側から先端に向かって漸次薄くなり、かつ、周方向幅が根元側から先端に向かって階段状に狭くなる先細り形状に形成されている。
【００２３】
この実施の形態３においても、回転子鉄心２０Ｂの第１および第２円筒磁極部３３Ａ、４３Ａが鉄等の磁性材料の塊状体から作製されているので、上記実施の形態１と同様に、回転子７Ｂの高速回転時における第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａの分解や組み立て工程時における第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａの変形の発生が抑えられる。
【００２４】
また、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａの外周側が第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａで連結されているので、回転子７Ｂの外周面の凹凸に起因する風切り音を低減することができる。
また、第１および第２凹溝３７Ａ、４７Ａが回転子鉄心２０Ｂの軸方向の一端から他端まで貫通するように形成されているので、回転子７Ｂを効率よく冷却することができる。
また、回転子鉄心２０Ｂが軸方向の中央位置で第１および第２分割鉄心３０Ａ、４０Ａに２分割されているので、第１および第２分割鉄心３０Ａ、４０Ａが同一形状となり、低コスト化が図られる。そして、円筒磁極部が第１および第２円筒磁極部３３Ａ、４３Ａに軸方向に分割されているので、第１および第２凹溝３７Ａ、４７Ａの溝加工が容易となる。さらに、第１および第２凹溝３７Ａ、４７Ａが溝方向を軸方向として形成されているので、溝加工が容易となる。
【００２５】
また、第１および第２凹溝３７Ａ、４７Ａが互いに周方向にずれて階段状に連結されているので、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａ間の磁束の漏れを抑えることができる。
【００２６】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図、図１０はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子における永久磁石の磁化方向を説明する図である。
図９において、永久磁石２６が一直線に連結された第１および第２凹溝３４、４４内に装着されている。そして、各永久磁石２６は、図１０に示されるように、起磁力が周方向を向くように着磁されている。
ここで、永久磁石２６は、着磁された状態で回転子鉄心２０に組み込まれてもよく、回転子鉄心２０に組み込まれた後着磁されてもよい。
なお、この回転子７Ｃは、永久磁石２６が装着されている点を除いて、上記実施の形態１の回転子７と同様に構成されている。
【００２７】
この実施の形態４では、第１および第２爪状磁極２４、２５間に配設された永久磁石２６はその起磁力が周方向を向くように着磁されているので、第１および第２爪状磁極２４、２５間の漏れ磁束が低減され、高出力が得られる。
【００２８】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、第１および第２凹溝３４、４４内に装着された永久磁石２６は、その起磁力が周方向を向くように着磁されているものしているが、この実施の形態５では、図１１に示されるように、永久磁石２６Ａは、その起磁力が径方向を向くように着磁されているものである。
この実施の形態５によれば、永久磁石２６Ａの起磁力が径方向を向くように着磁されているので、固定子方向に流れる主磁束が増大し、高出力が得られる。
【００２９】
なお、上記実施の形態４、５では、永久磁石２６、２６Ａを第１および第２凹溝３４、４４内に装着するものとして説明しているが、コア２８のまわりにコイル２９を巻回してなる図１２に示される電磁石２７を永久磁石２６、２６Ａに代えて用いても、同様の効果が得られる。
【００３０】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
図１３において、回転子鉄心２０Ｃは、軸方向の中央位置で第１および第２分割鉄心３０Ｂ、４０Ｂに２分割されている。
第１分割鉄心３０Ｂは、磁気抵抗増加部としての第１切り欠き６０が外周面に形成されている点を除いて、上記実施の形態３における第１分割鉄心３０Ａと同様に形成されている。この第１切り欠き６０は、第１凹溝３４Ａの底部で構成される第１薄皮部３７Ａの外周面に、溝方向を軸方向として、第１薄皮部３７Ａの軸方向の一端から他端に至るように形成されている。そして、永久磁石２６が第１凹溝３４Ａ内に装着されている。
第２分割鉄心４０Ｂは、磁気抵抗増加部としての第２切り欠き６１が外周面に形成されている点を除いて、上記実施の形態３における第２分割鉄心４０Ａと同様に形成されている。この第２切り欠き６１は、第２凹溝４４Ａの底部で構成される第２薄皮部４７Ａの外周面に、溝方向を軸方向として、第２薄皮部４７Ａの軸方向の一端から他端に至るように形成されている。そして、永久磁石２６が第２凹溝４４Ａ内に装着されている。
【００３１】
このように構成された回転子７Ｄにおいては、溝方向を軸方向とする第１および第２切り欠き６０、６１が第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの外周面に形成されているので、第１および第２切り欠き６０、６１の形成位置における軸心を含む平面に対する第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの断面積が減少する。そこで、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａ間の磁気抵抗が増大し、第１および第２爪状磁極２４Ａ、２５Ａ間の漏れ磁束が減少し、高出力が得られる。
【００３２】
なお、上記実施の形態６では、第１および第２切り欠き６０、６１が、第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの外周面に形成されているものとしているが、第１および第２切り欠き６０、６１は、第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの内周面に形成されてもよいし、第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの外周面および内周面に形成されてもよい。
また、上記実施の形態６では、第１および第２切り欠き６０、６１が第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａのそれぞれの外周面に２条形成されているものとしているが、第１および第２切り欠き６０、６１の条数は１条でも、３条以上であってもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態６では、第１および第２切り欠き６０、６１が溝方向を軸方向となるように形成されているものとしているが、第１および第２切り欠き６０、６１の溝方向は軸方向に限定されるものではなく、第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａの領域に形成されていればよい。
また、上記実施の形態６では、上記実施の形態３による回転子鉄心の円筒磁極部に切り欠きを設けるものとしているが、他の実施の形態の回転子鉄心の円筒磁極部に切り欠きを設けても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態６では、磁気抵抗増加部として第１および第２切り欠き６０、６１を設けるものとしているが、ショットピーニング（ｓｈｏｔ  ｐｅｅｎｉｎｇ）等の塑性加工を第１および第２薄皮部３７Ａ、４７Ａに施し、磁気抵抗増加部を形成するようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態７．
図１４はこの発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
図１４において、回転子鉄心２０Ｄでは、円筒磁極部７０が、軸方向に、第１円筒磁極部７１、第２円筒磁極部７２および第３円筒磁極部７３に３分割構成されている。そして、溝方向を軸方向とする第１凹溝が第１円筒磁極部７１の内周面に凹設され、第１および第２分割磁極７４、７５が周方向に交互に配列されて形成されている。また、溝方向を軸方向とする第２凹溝が第２円筒磁極部７２の内周面に凹設され、第３分割磁極７６が周方向に配列されて形成されている。さらに、溝方向を軸方向とする第３凹溝が第３円筒磁極部７３の内周面に凹設され、第４および第５分割磁極７７、７８が周方向に交互に配列されて形成されている。
【００３５】
そして、第１、第２および第３凹溝が互いに周方向にシフトされ、階段状に連結されて、円筒状磁極部７０の軸方向の一端から他端に至るように構成されている。
また、第１、第３および第５分割磁極７４、７６、７８が、端面同士を当接させて磁気的に結合され、第１爪状磁極２４Ｂを構成している。この第１爪状磁極２４Ｂは、周方向幅が根元部から先端に向かって階段状に狭くなり、かつ、径方向厚みが根元部から先端に向かって漸次薄くなる先細り形状に構成されている。また、第２、第３および第４分割磁極７５、７６、７７が、端面同士を当接させて磁気的に結合され、第２爪状磁極２５Ｂを構成している。この第２爪状磁極２５Ａは、周方向幅が根元部から先端に向かって階段状に狭くなり、かつ、径方向厚みが根元部から先端に向かって漸次薄くなる先細り形状に構成されている。そして、永久磁石２６が第１、第２および第３凹溝内に装着されている。
【００３６】
また、第１円筒磁極部７１、第２円筒磁極部７２および第３円筒磁極部７３は、溶接により一体化されている。この溶接による磁気抵抗増加部としてのビード７９は、それぞれビード方向を軸方向とし、第１凹溝の底部で構成される第１薄皮部８０の外周面上に第１円筒磁極部７１の軸方向の一端から第２円筒磁極７２に延出するように形成され、第２凹溝の底部で構成される第２薄皮部８１の外周面上に両端を第１および第３円筒磁極部７１、７３に延出するように形成され、さらに、第３凹溝の底部で構成される第３薄皮部８２の外周面上に第３円筒磁極部７３の軸方向の他端から第２円筒磁極部７２に延出するように形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００３７】
このように構成された回転子７Ｅにおいては、ビード方向を軸方向とするビード７９が第１、第２および第２薄皮部８０、８１、８２の外周面に形成されている。そして、ビード７９は第１、第２および第２薄皮部８０、８１、８２の磁気特性を悪化させる。そこで、第１および第２爪状磁極２４Ｂ、２５Ｂ間の磁気抵抗が増大し、第１および第２爪状磁極２４Ｂ、２５Ｂ間の漏れ磁束が減少し、高出力が得られる。
また、第１、第２および第３円筒磁極部７１、７２、７３が溶接により一体化されているので、第１および第２爪状磁極２４Ｂ、２５Ｂの強度が大きくなり、より高い回転数まで使用できるようになる。
また、円筒磁極部７０が軸方向に第１、第２および第３円筒磁極部７１、７２、７３に軸方向に３分割構成されているので、第１、第２および第３凹溝の溝加工が容易となる。また、第１、第２および第３凹溝の溝方向が軸方向となっているので、溝加工がより容易となる。
【００３８】
なお、上記各実施の形態では、車両用交流発電機の回転子に適用されるものとして説明されているが、この発明は、車両用交流発電機の回転子に限定されるものではなく、車両用交流電動機や車両用電動発電機などの車両用の回転電機の回転子に適用してもよく、さらには船舶用の回転電機の回転子に適用してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、界磁コイルと、この界磁コイルが巻回された円筒部、この円筒部の軸方向両端部から径方向に延設された継鉄部およびこの継鉄部に連結されて上記界磁コイルを覆うように形成された円筒磁極部を有する回転子鉄心とを備え、上記円筒磁極部は塊状体で作製され、複数の磁極が上記円筒磁極部の内周面に凹設された凹溝によりその内周側を互いに分離され、かつ、該凹溝の底部により構成される薄皮部によりその外周側を互いに連結されて周方向に配列して形成されているので、風切り音を低減しつつ、磁極部の強度を高めて、磁極部の分解や変形を防止するとともに、鉄心内部の空気層に起因する磁気抵抗の増大を抑えることができ回転電機の回転子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子の分割鉄心を分割面側から見た正面図である。
【図４】図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の回転子の回転子鉄心を示す縦断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の回転子の分割鉄心を分割面側から見た正面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子における永久磁石の磁化方向を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る車両用交流発電機の回転子における永久磁石の磁化方向を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の回転子に適用される磁石の実施態様を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係る車両用交流発電機の回転子を示す斜視図である。
【符号の説明】
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ  回転子、１９  界磁コイル、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ  回転子鉄心、２１  円筒部、２２、２３  径鉄部、２４、２４Ａ、２４Ｂ  第１爪状磁極、２５、２５Ａ、２５Ｂ  第２爪状磁極、２６、２６Ａ  永久磁石、２７  電磁石、３０、３０Ａ、３０Ｂ  第１分割鉄心、３１、３１Ａ  第１円筒部、３２、３２Ａ  第１径鉄部、３３、３３Ａ  第１円筒磁極部、３４、３４Ａ  第１凹溝、３７、３７Ａ  第１薄皮部、４０、４０Ａ、４０Ｂ  第２分割鉄心、４１、４１Ａ  第２円筒部、４２、４２Ａ  第２径鉄部、４３、４３Ａ  第２円筒磁極部、４４、４４Ａ  第２凹溝、４７、４７Ａ  第２薄皮部、５１  円筒部、５２  第１径鉄部、５３  第２径鉄部、５４  円筒磁極部、５５  凹溝、５６  爪状磁極、５７  薄皮部、６０  第１切り欠き（磁気抵抗増加部）、６１  第２切り欠き（磁気抵抗増加部）、７０  円筒磁極部、７１  第１円筒磁極部、７２  第２円筒磁極部、７３  第３円筒磁極部、７９  ビード（磁気抵抗増加部）、８０  第１薄皮部、８１  第２薄皮部、８２  第３薄皮部。
【図１】
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【図２】
2005027415.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】
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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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【図１４】
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