(57)【要約】【課題】発電装置の固定子コア内での固定子コイルの占積率を向上させ、かつ、固定子の冷却を行う。【解決手段】周方向に環状に巻回した固定子コイル１８ｂと、該固定子コイル１８ｂの周囲に設けられて回転子１２の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の爪磁極部２１ｂが形成された固定子コア１８ａとによって固定子１８を構成し、更に回転子１２の軸方向端面に外周側に送風作用を行うファン１４Ｆ，１４Ｒを設けると共に、このファン１４Ｆ，１４Ｒから送風される空気に衝突するように固定子コア１８ａの軸方向両端から夫々軸方向に延出する熱伝導性を有するフィン２０を設けた。【選択図】図１
2007228677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力を与えることにより発電を行う発電装置であって、
外周に複数の異なった磁束が交互に形成され、駆動源から回転力が伝達されて回転運動を行う回転子と、
該回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、該固定子コイルの周囲に設けられて前記回転子の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の磁極部が形成された磁性体からなる前記固定子コアとによって構成された固定子と、
前記回転子における軸方向端面に設けられて前記回転子と共に回転運動を行うことにより外周側に送風作用を行うファンと、
前記ファンから送風される空気に衝突する位置に配置され、前記固定子と一体的に設けられた熱伝導性を有するフィンと、
から構成されることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
回転力を与えることにより発電を行う発電装置であって、
外周に複数の異なった磁束が交互に形成され、駆動源から回転力が伝達されて回転運動を行う回転子と、
該回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、前記回転子の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の磁極部とを有する固定子と、
前記回転子と共に回転運動を行うことにより送風作用を行う送風機構と、
前記送風機構によって流動する空気に衝突する位置に配置され、送風により冷却されることに伴って前記固定子が冷却される冷却部材と、
から構成されることを特徴とする発電装置。
【請求項３】
回転力を与えることにより発電を行う発電装置であって、
外周に複数の異なった磁束が交互に形成され、駆動源から回転力が伝達されて回転運動を行う回転子と、
該回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを囲むように設けられ、内周側に軸方向一端側から延びる磁極部と軸方向他端側から延びる磁極部が交互に設けられた磁性体からなる前記固定子コアとによって構成された固定子と、
前記回転子の軸方向端面に設けられ、半径方向に対して傾斜する傾斜面を有する羽根と、
前記固定子の軸方向端面に一体的に設けられ、前記羽根における前記傾斜面と対向する位置まで延びる熱伝導性を有する突起と、
から構成されることを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発電装置において、
前記突起は、外周側に向かって延びる板状に形成されていることを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の発電装置において、
前記突起は、前記各磁極部の外周側に配置されていることを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項３に記載の発電装置において、
前記回転子及び前記固定子はハウジング内に収容されており、該ハウジングにおける前記突起と対向する部位には外部に開口する開口部が設けられていることを特徴とする発電装置。
【請求項７】
回転子が固定子に対して回転を行う回転電機であって、
外周に複数の異なった磁束が交互に形成され、駆動源から回転力が伝達されて回転運動を行う回転子と、
該回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、該固定子コイルの周囲に設けられて前記回転子の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の磁極部が形成された磁性体からなる前記固定子コアとによって構成された固定子と、
前記回転子における軸方向端面に設けられて前記回転子と共に回転運動を行うことにより外周側に送風作用を行うファンと、
前記ファンから送風される空気に衝突する位置に配置され、前記固定子と一体的に設けられた熱伝導性を有するフィンと、
から構成されることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
回転子が固定子に対して回転を行う回転電機であって、
外周に複数の異なった磁束が交互に形成され、駆動源から回転力が伝達されて回転運動を行う回転子と、
該回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、前記回転子の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の磁極部とを有する固定子と、
前記回転子と共に回転運動を行うことにより送風作用を行う送風機構と、
前記送風機構によって流動する空気に衝突する位置に配置され、送風により冷却されることに伴って前記固定子が冷却される冷却部材と、
から構成されることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
回転子が固定子に対して回転を行う回転電機であって、
外周に複数の異なった磁束が交互に形成され、駆動源から回転力が伝達されて回転運動を行う回転子と、
該回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを囲むように設けられ、内周側に軸方向一端側から延びる磁極部と軸方向他端側から延びる磁極部が交互に設けられた磁性体からなる前記固定子コアとによって構成された固定子と、
前記回転子の軸方向端面に設けられ、半径方向に対して傾斜する傾斜面を有する羽根と、
前記固定子の軸方向端面に一体的に設けられ、前記羽根における前記傾斜面と対向する位置まで延びる熱伝導性を有する突起と、
から構成されることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項８乃至請求項９に記載の回転電機において、
前記固定子コイルに電流を通電することにより前記回転子が回転運動を行うことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動によって発電を行う発電装置及び回転電機であって、特に車両用交流発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電装置が搭載されるものとして、自動車を例にとって説明すると、近年、自動車は、車両そのものの大きさを大きくせずに車室内を広くする傾向にある。そのため、各部品は、狭い空間内に搭載しなければならず小型化が要望されている。しかしながら、発電装置としては、効率を維持、または、向上させた上で小型化しなければならない。このような小型化と高効率化の両立の要望は、自動車に限らず、他の製品においても同様である。ここで発電装置の小型化と高効率化を両立させるために、固定子コアに巻回される固定子コイルの高占積率化が求められている。
【０００３】
特許文献１に示すような車両用交流発電装置における固定子コア内には、軸方向に往復するように固定子コイルが巻回されている。しかしながら、このような方法で固定子コイルを巻回したものでは、どうしても固定子コイルと固定子コアとの間の隙間の箇所が多くなってしまい固定子コア内での固定子コイルの占積率を向上させることは困難である。
【０００４】
そこで特許文献２に示すように固定子コアの軸方向両端側から夫々軸方向に交互に延びる磁極部を設け、固定子コイルを固定子コアの外周に沿って環状に巻回した固定子を用いた同期発電機が知られている。このように固定子コイルを環状に巻回すると、特許文献１のような軸方向に往復するように固定子コイルを巻回したものより、固定子コア内での固定子コイルの占積率を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８７１２３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５１７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固定子は、発電の際に高温となると熱損失が大きくなり発電効率が劣ってしまうため、特許文献１に示されているように回転子の軸方向両端面にファンを設け、固定子側に冷却風を送風している。しかしながら、このファンを特許文献２に取り付けた場合、特許文献２の固定子には、固定子コアの軸方向端部から延びるコイルエンドがないため、冷却風が素通りしてしまい効果的な冷却ができないといった問題が生じてしまう。
【０００７】
かといって、特許文献１のように軸方向に往復するように固定子コイルを巻回すると、コイルエンドをファンによって冷却することができるものの固定子コア内での固定子コイルの占積率を向上させることはできない。
【０００８】
本発明の目的は、固定子コア内での固定子コイルの占積率を向上させ、かつ、固定子の冷却が可能な発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発電装置は、固定子が回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを周囲に設けられて前記回転子の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の磁極部が形成された磁性体からなる固定子コアとによって構成され、回転子の軸方向端面に設けられたファンから送風される空気に衝突する位置に固定子と一体的に設けられたフィンを配置したことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の発電装置は、前記固定子を冷却するために、回転子と共に回転運動を行うことにより送風作用を行う送風機構と、該送風機構によって流動する空気に衝突する位置に配置され、送風により冷却されることに伴って固定子が冷却される冷却部材とを設けたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の発電装置は、前記固定子を冷却するために、回転子の軸方向端面に設けられ、半径方向に対して傾斜する傾斜面を有する羽根と、前記固定子の軸方向端面に一体的に設けられ、前記羽根における前記傾斜面と対向する位置まで延びる熱伝導性を有する突起とを設けたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、電動モータ等の回転電機に用いることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発電装置及び回転電機は、固定子コア内での固定子コイルの占積率を向上させ、かつ、固定子を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施例］
本発明の回転電機としての発電装置における１つの実施形態である自動車に搭載される車両用交流発電機の第１実施例を図１に基づいて説明する。図１は、車両用交流発電機の軸方向側面の断面図である。
【００１５】
本実施例の車両用交流発電機１は、図１中左側に配置されるフロントハウジング２と図１中左側に配置されるリアハウジング３とを有しており、夫々のハウジングは、内部に収容空間を有する有底筒状、つまり、椀形状を呈している。これらのハウジングには、空気が流通するための様々な形状の穴が多数開口している。また、フロントハウジング２及びリアハウジング３には、夫々、ボルト穴２ａ，３ａが開口する固定部２ｂ，３ｂが径方向外周側に突出して一体に設けられており、これらの固定部２ａ，３ａが図示しないボルトによって車両に取り付けられる。
【００１６】
リアハウジング３の軸方向端には、ハウジングよりも薄肉のリアカバー４が取り付けられており、このリアカバー４は、ハウジング同様、内部に収容空間を有する有底筒状、つまり、椀形状を呈している。このリアカバー４の軸方向外側端にも空気が流通するための穴が開口しており、更には、その外周側にバッテリーに接続されるターミナル５が取り付けられている。
【００１７】
フロントハウジング２及びリアハウジング３の軸方向外端部における径方向略中心位置には、夫々、軸受としてのボールベアリング６Ｆ，６Ｒが取り付けられているが、フロントハウジング２に取り付けられるボールベアリング６Ｆは、リアハウジング３に取り付けられるボールベアリング６Ｒよりも外径の大きなものが用いられている。
【００１８】
これらのボールベアリング６Ｆ，６Ｒの内輪には、シャフト７が挿通され、このシャフト７はフロントハウジング２及びリアハウジング３に対して回転自在に支持されている。
【００１９】
また、シャフト７のフロントハウジング２側端には、回転伝達部材としてのプーリ８がボルト９によって一体回転するように固定されており、このプーリ８には、図外のエンジンの回転が伝達されるクランクプーリから無端伝達帯としてのベルトによって回転が伝達される。このためシャフト７は、エンジンの回転数とプーリ８とクランクプーリのプーリ比に比例して回転する。
【００２０】
更にシャフト７のリアハウジング３側の端部には、シャフト７と一体に回転するよう２つのスリップリング１０が取り付けられており、夫々のスリップリング１０に押付けられた状態で摺動する２つのブラシ１１を介して電力が供給されるようになっている。
【００２１】
シャフト７の回転軸方向の略中央部には、磁性材料にて成形されたフロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒがシャフト７と一体に回転するよう別々にセレーション結合されており、また、フロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒは、軸方向に向かい合って当接した状態で軸方向の移動が規制されるべく、夫々のロータ部材の外側端をシャフト７に形成した環状溝１３内に塑性流動させている。このようにシャフト７に固定されたフロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒによって回転子としてのロータ１２が構成される。
【００２２】
このロータ１２の回転軸方向両端には、夫々、外周側に複数の羽根を有する板状のフロントファン１４Ｆとリアファン１４Ｒが取り付けられており、ロータ１２と一体的に回転する。このため、破線の矢印にて示すように外部の空気をフロントハウジング２，リアハウジング３，リアカバー４の軸方向両端側に開口した穴から流入させ、径方向外側に開口する穴から流出させる。このため、ロータ１２及び後述する整流回路１９は冷却されることとなる。
【００２３】
フロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒは、内周側に位置する軸部12ａと、外周側に位置する軸方向断面がＬ字形状の爪部１２ｂとからなり、両ロータ部材の軸部１２ａの軸方向端部同士が向かい合って当接することでランデル型鉄心が構成される。軸部１２ａ外周と爪部１２ｂ内周間には、界磁コイル１６が回転軸周りに巻装され、この界磁コイル１６の両端は、シャフト７に沿って延出して前述のスリップリング１０に夫々接続されている。このため、ブラシ１１からスリップリング１０を介して供給される直流電流は、界磁コイル１６を流れ、それに伴いロータ１２が磁化され、界磁コイル１６周りを周回するようロータ１２に磁路が形成される。尚、界磁コイル１６に供給される電流は、車両のバッテリーの状態に応じて制御されるが、発電電圧を調整するためのＩＣレギュレータ（図示せず）はリアカバー４の内部に配置され、ターミナル５の端子電圧が常に一定電圧となるように制御している。
【００２４】
また、フロントハウジング２とリアハウジング３の軸方向に向かい合う箇所には、環状の段差１７が形成されており、この段差１７には、環状に形成された３相分の固定子１８が狭持固定されている。尚、各固定子１８間は、非磁性体の連結板１５によって絶縁され、かつ、軸方向に連結される。このように固定子１８は、内周がロータ１２の爪部１２ｂの外周とわずかな隙間を介して対向するようになる。
【００２５】
また、１相の固定子１８は、磁性材料からなる固定子コア１８ａと、その内部に固定子コア１８ａに沿って周方向に環状に巻回された固定子コイル１８ｂとによって構成されており、固定子コイル１８ｂは、リアカバー４内に取り付けられた整流回路１９に接続されている。更に、この整流回路１９は、ターミナル５を介してバッテリーと接続している。
【００２６】
尚、整流回路１９は、複数のダイオードで構成されており、これらのダイオードに関しては、独立した３相２Ｙコイルを構成しているため１２個のダイオードで全波整流する構成となっている。
【００２７】
次に図２に基づいて、回転子としてのロータ及び固定子の詳細について説明する。尚、図２（ａ）は、回転子としてのロータと固定子の磁気回路部分において全周の１／３を部分的に断面としたものの斜視図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の固定子のみを取り出したものであり、更に、図２（ｃ）は、回転子の斜視図である。
【００２８】
図２（ａ）に示すようフロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒには、軸部１２ａの軸方向外側端から断面Ｌ字形状の爪部１２ｂが周方向に複数設けられており、これらの爪部１２ｂは、図２（ｃ）に示すように径方向に略同一幅に延びると共に、軸方向には先端が幅狭となるような先細り形状に延びている。また、この爪部１２ｂの先細り形状部分の周方向一端側には幅広の面取りが施されている。このように形成されたフロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒは、間に界磁コイル１６を配置して、夫々の爪部１２ｂが周方向に交互に位置するように軸部１２ａ端同士が当接した状態でシャフト７に固定される。
【００２９】
また、フロント側ロータ部材１２Ｆ，リヤ側ロータ部材１２Ｒの軸方向外側端には、夫々、フロントファン１４Ｆとリアファン１４Ｒが溶接等によって取り付けられている。このフロントファン１４Ｆ及びリアファン１４Ｒは、ロータ１２の回転により同一方向に冷却風が送風されるよう対称形状となっている。フロントファン１４Ｆを例にとって説明すると図２（ａ），図２（ｃ）に示すよう周方向に複数の突起が形成された金属板の突起部分における周方向一側をプレスにて略円弧状、かつ、略垂直に折り曲げて半径方向に対して傾斜する傾斜面を有する羽根が一体成形されている。このように成形されたフロントファン１４Ｆとリアファン１４Ｒは、フロント側ロータ部材１２Ｆとリヤ側ロータ部材12Ｒの軸方向外側端に溶接等によって一体的に固定される。以上、説明したフロントファン
１４Ｆとリアファン１４Ｒ及び回転子としてのロータ１２により送風機構が構成される。
【００３０】
次に図２（ａ），図２（ｂ）に基づいて固定子１８の詳細について説明する。前述したとおり、固定子１８は、３相に構成され、夫々は、間に非磁性体である樹脂材料の連結板１５を介して軸方向に一体化されている。また、夫々の固定子１８は、ロータ１２のピッチに合わせて電気角で１２０度ずつずれた状態で固定されている。このように連結板１５は、各相間の絶縁及び結合の両方を兼ねている。
【００３１】
また、固定子１８の１相は、固定子コア１８ａと固定子コイル１８ｂとから構成され、図２（ｂ）に示すよう固定子コア１８ａは、軸方向に２分割されている。夫々の固定子コア１８ａは、外周側に設けられた環状の外周部２１ａと、外周部２１ａの内周側に設けられた磁極部としての複数の爪磁極部２１ｂとから構成され、絶縁皮膜が施された磁粉を圧縮して成形される圧粉磁心にて成形される。この外周部２１ａと爪磁極部２１ｂは、共に径方向断面がＬ字形状となっているため、全体としては、径方向断面がコ字形状となる。また、爪磁極部２１ｂは、ロータ１２の爪部１２ｂと同様に軸方向には先端が先細り形状となるように形成されている。
【００３２】
このように構成された２つの部材からなる固定子コア１８ａは、内部に固定子コア18ａに沿って周方向に環状に巻回され、絶縁被覆が施された固定子コイル１８ｂを配置すると共に、爪磁極部２１ｂが周方向に交互になるように対向配置して密着し、外周側を樹脂等にて一体化して固定子１８の１相が構成されている。尚、固定子コア１８ａと固定子コイル１８ｂとの間には、絶縁部材である絶縁紙を配置するとよい。
【００３３】
このように構成された固定子１８の軸方向外側両端に配置された固定子１８には、夫々、軸方向端に冷却部材及び突起としてのフィン２０が設けられている。このフィン２０は、略長方形状の板によって構成され、各爪磁極部２１ｂが設けられる箇所の外周側に複数対（本実施例では２対）が所定の間隔を空けて溶接によって固定されている。尚、このフィン２０は、熱伝導性を有する金属材料によって形成され、固定子コア１８ａとほぼ同様の材料からなると共に、フロントハウジング２とリアハウジング３におけるフィン２０と対向する位置には開口部が設けられている。
【００３４】
次に本実施例の作動について説明する。
【００３５】
まず、エンジンの始動に伴ってクランクシャフトからベルトを介してプーリ８に回転が伝達されるため、シャフト７を介して回転子としてのロータ１２を回転させる。ここでロータ１２に設けられた界磁コイル１６にスリップリング１０を介してブラシ１１から直流電流を供給すると界磁コイル１６の内外周を周回する磁束が生じるため、ロータ１２における爪部１２ｂにＮ極、又は、Ｓ極を形成する。この界磁コイル１６による磁束は、フロント側ロータ部材１２ＦのＮ極の爪部１２ｂから固定子１８の一方側の爪磁極部２１ｂをとおって固定子コイル１８ｂ周りに周回し、他方側の爪磁極部２１ｂに到達する。更に、この磁束はリヤ側ロータ部材１２ＲのＳ極の爪部１２ｂに到達することでロータ１２と固定子１８を周回する磁気回路が形成される。このような磁気回路が各相毎に生じるため、固定子コイル１８ｂのそれぞれに３相の交流誘起電圧が発生する。
【００３６】
このように発電された交流電圧は、整流回路１９によって、全波整流されて直流電圧に変換される。整流された直流電圧は約１４.３Ｖ 程度の一定電圧になるようにＩＣレギュレータ（図示せず）で界磁コイル電流を制御することで達成している。
【００３７】
また、ロータ１２が回転する際には、ファン１４Ｆ，１４Ｒもロータ１２と共に回転し、図１の破線矢印にて示したように外部の空気を軸方向から取り入れ、外周方向に排出する空気の流れを形成する。このため、固定子コア１８ａに設けられたフィン２０に空気の流れが衝突する。尚、リアカバー４から流入した空気は整流回路１９を経由して外周方向に空気が排出される。
【００３８】
次に本実施例の作用効果について説明する。
【００３９】
本実施例では、固定子が回転子の外周側に環状に巻回された固定子コイルと、該固定子コイルを周囲に設けられて前記回転子の外周と対向する部位に交互に異なった磁束を生じさせる複数の磁極部が形成された磁性体からなる固定子コアとによって構成され、回転子の軸方向端面に設けられたファンから送風される空気に衝突する位置に固定子と一体的に設けられたフィンを配置したため、固定子にコイルエンドがなくても固定子から熱が伝達されるフィンに送風される空気が衝突することにより、固定子を冷却することができる。このため、固定子コア内での固定子コイルの占積率を向上させ、かつ、固定子を冷却することができる。
【００４０】
また、本実施例では、フィンを外周側に向かって延びる板状に形成し、固定子の周方向に複数配置したのでファンから送風される空気の流速がフィンに衝突することによって落ちることは、ほとんどない。このため、空気の循環量を増加させるので冷却効率を向上することができる。
【００４１】
また、本実施例のフィンは、各磁極部の外周側に配置されているので温度が増大しやすい箇所を効果的に冷却することができる。
【００４２】
また、本実施例では、ハウジングにおけるフィンと対向する部位に外部に開口する開口部を設けたので送風される空気を容易に外部に排出することができる。このため、空気の循環量を増加させるので冷却効率を向上することができる。
【００４３】
また、本実施例では、フィンが固定子の周方向に複数配置されているので冷却効果を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施例では、フィンを固定子と同様に金属にて構成したので熱伝達を容易とし、冷却しやすくすることができる。
【００４５】
また、本実施例では、ファンに設けられた複数の羽根を一枚の板材から構成したので部品点数を削減することができ、安価なものとすることができる。
【００４６】
また、本実施例では、ファンを熱伝導性を有する金属材料にて成形し、回転子に固定したので空気を送風する作用に加えて、回転子の熱放出をも促すことができる。
【００４７】
また、本実施例では、固定子コアを圧粉磁心としたので渦電流損は、ほとんど発生せず効率向上が期待できる。また、リサイクル性向上の効果も期待できる。
【００４８】
尚、本実施例では、ファンに設けられた複数の羽根を一枚の板材から構成したが別々に設けた羽根を夫々回転子に固定することも可能である。この場合、羽根を支持する基部が無くなるため、軽量化することができる。
【００４９】
また、本実施例では、ファンを金属材料にて構成したが非磁性体の例えば、樹脂材料によってファンを構成しても構わない。この場合、回転子内に流れる磁束がフィンに流れ込むことがなく磁束を安定させることができる。
【００５０】
また、本実施例では、ファンによって内周側から外周側に空気が流れるように構成したが、外周側から空気を吸い込み内周側から排出するようにしてもよい。この場合、ファンの上流側の吸入空気によってフィンが冷却されることとなる。
【００５１】
また、本実施例では、フィンを固定子コアと別体で成形して溶接にて固定したが、始めから固定子コアと一体に成形することも可能である。この場合、部品点数を削減できる。
【００５２】
また、本実施例では、ファンをフロント側とリヤ側で対称形状としたがリヤ側には整流回路があるため、フロント側よりリヤ側の空気流量が多くなるよう構成してもよく、フィンもフロント側よりもリヤ側の冷却効果が大きくなるよう数を増やしたり、面積を拡大しても構わない。
【００５３】
また、本実施例では、フィンを単なる板形状としたが配置スペースや取り付け易さに応じて適宜変更することが可能である。
【００５４】
また、本実施例では、固定子コアを圧粉磁心としたが磁性材料であればよく、例えば、磁性材料を溶かして固定子コイルが配置された成形型内に流し込んで成形してもよい。
【００５５】
また、本実施例では、固定子コイルを３相としたが相数は自由に選択できる。尚、相数は、２の倍数，３の倍数とするとよい。
【００５６】
また、本実施例では、発電装置の一例として車両用交流発電機で説明したが、どんなものに用いられてもよく、その場合、回転子には界磁コイルの代わりに永久磁石を設けて磁束を生じさせてもよい。
【００５７】
また、本実施例では、回転電機として発電機について説明したが、固定子コイルに電流を通電することにより回転子が回転運動を行うインダクションモータ等の電動モータに用いることも可能である。更には、発電機と電動モータを切り替え制御する回転電機にも用いることができる。
【００５８】
［第２実施例］
次に本発明の第２実施例を図３及び図４（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図３は、図１に対応した軸方向側面の断面図である。また、図４（ａ）〜（ｃ）も図２（ａ）〜
（ｃ）に対応したロータ及び固定子の詳細図である。尚、第１実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００５９】
第１実施例と第２実施例の相違点は、回転子としてのロータ１２の爪部１２ｂが先細り形状とはなっておらず略同一幅に形成されている点、及び、爪部１２ｂが非磁性体の連結部材としての側板２２Ｆ，２２Ｒ間に支持固定されている点、及び、爪部１２ｂ間に永久磁石２３を配置した点である。
【００６０】
図４（ｃ）に示すように第２実施例のフロント側ロータ部材１２Ｆ及びリヤ側ロータ部材１２Ｒは、円板状の部材の周方向６箇所に放射状に延びる凸部が形成された部材と軸部１２ａとが一体化された基部と、該基部の外周側に固定されて軸方向に略同一幅で延びる爪部１２ｂとによって構成されており、両者は溶接によって一体化されている。また、フロント側ロータ部材１２Ｆに設けられた爪部１２ｂと、リヤ側ロータ部材１２Ｒに設けられた爪部１２ｂは、第１実施例と同様に周方向に交互に位置するように軸部１２ａ端同士が当接した状態でシャフト７に固定される。
【００６１】
また、図４（ａ）にも示すようにフロント側ロータ部材１２Ｆ及びリヤ側ロータ部材
１２Ｒの軸方向外側端には、非磁性体である樹脂にて成形された連結部材としての円板状の側板２２Ｆ，２２Ｒが接着剤等によって取り付けられている。このため、各爪部１２ｂは、軸方向両端にて支持されることとなる。この側板２２Ｆ，２２Ｒには、ファン１４Ｆ，１４Ｒを構成する羽根が取り付けられている。尚、図４（ｃ）は、フロント側ロータ部材１２Ｆに取り付けられる側板２２Ｆを省略している。
【００６２】
更に、図４（ｃ）に示すよう各爪部１２ｂの周方向両端縁には、軸方向に延びる突起からなるカギ状の固定部２４が設けられており、その内周側には永久磁石２３が取り付けられている。このため、遠心力が永久磁石２３に作用しても外周側に外れてしまうことがない。尚、永久磁石２３の極性は爪部１２ｂと同極が向かい合う（強め合う）方向に着磁されている。
【００６３】
また、本実施例における連結板１５には、各固定子１８が電気角で１２０度ずつずれた状態で正確に位置決めできるよう固定部分に切り欠きや合わせマーク等を施して位相合わせ機能も持たせている。
【００６４】
このように本実施例では、爪部を軸方向に略同一幅で延びる平行磁極としたので、回転子における軸方向の全ての長さを有効に利用できるといった効果が有り発電出力を大きくできる。
【００６５】
また、本実施例では、爪部間に永久磁石を配置したので爪部から固定子側に磁束が通過しやすくなる。このため発電効率が向上する。
【００６６】
また、本実施例では、互いの爪部の先端が側板に固定されることで軸方向両端を支持する構造となる。このため、爪部が遠心力によって起き上がることを防止することができる。このため、回転子と爪部の間を小さくすることができ、発電効率が向上する。
【００６７】
尚、本実施例では、フロント側ロータ部材及びリヤ側ロータ部材を夫々、基部と爪部とに分割形成し、その後、固定したが、始めから一体に成形することも可能である。この場合、部品点数を削減することができる。
【００６８】
また、本実施例では、側板を樹脂材料で構成したが、非磁性体であればアルミ材等の金属であっても構わない。また、側板は、接着材でロータに接着する以外にもボルトやリベットを用いて固定することもでき、溶接可能な材料同士であれば溶接でもよい。
【００６９】
また、本実施例において、側板の軸方向内側面に爪部や基部が嵌合可能な溝を設けても構わない。この場合には、遠心力による爪部の起き上がりを確実に防止できると共にロータへの固定も容易になる。
【００７０】
また、本実施例では、側板とファンを構成する羽根を別体で設け、その後、固定したが、始めから一体に成形することも可能である。この場合、部品点数を削減することができる。
【００７１】
［第３実施例］
次に本発明の第３実施例を図５，図６（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図５は、図１及び図３に対応した軸方向側面の断面図である。また、図６（ａ）（ｂ）も図２及び図４の（ａ）（ｂ）に対応したロータ及び固定子の詳細図である。尚、第１実施例及び第２実施例と共通する部位については、同一称呼，同一の符号で表す。
【００７２】
第２実施例と第３実施例の相違点は、６つの固定子１８を用いた点、及び、固定子１８の爪磁極部２１ｂが先細りでなく略同一幅に延びている点である。
【００７３】
図５，図６（ａ），図６（ｂ）に示すよう固定子１８は、６つ設けられているが、固定子１８の爪磁極部２１ｂが略同一幅に軸方向に延びている。また、爪磁極部２１ｂが２つずつ周方向に同じ位置となるように対で配置されている。図中の一番左の固定子を例えばＵ相とすると２番目の固定子は逆相であるためＵ−相になる。３番目の固定子はＷ相、４番目がＷ−相、５番目がＶ相、６番目がＶ−相となる。各相の−相の巻き方向が逆になるように巻けば同相になるがあくまでも電気角で６０度の位相差となるため固定子コイル
１８ｂは３相コイルとなる。
【００７４】
［第４実施例］
次に本発明の第３実施例を図７に基づいて説明する。図７は、固定子の斜視図である。
【００７５】
第３実施例と第４実施例の相違点は、個々の固定子１８を電気角で３０度ずつずらして構成した点が異なる。このため、固定子コイル１８は６相となり、整流後の電圧のばらつきを平準化することができる。
【００７６】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００７７】
（１）周方向に極の異なる複数の磁界が生じる回転子であって、軸方向両端側から他方の端部に向かって略軸方向に交互に延びるよう周方向に複数設けられた磁極部を有する磁性体にて構成されたロータと、該ロータにおける前記磁極部の内周側に周方向に環状に巻回され、必用に応じて電流が供給される界磁コイルと、前記ロータの軸方向両端に設けられ、前記ロータの軸方向端部と前記磁極部の延び方向先端とを夫々固定する非磁性体からなる連結部材とから構成されることを特徴とする回転子。爪磁極を有する従来のランデル型回転子では、高速回転時に遠心力によって爪の先端が外周側に起き上がってしまい、固定子との間を縮められなかったが、上記の構成によれば、連結部材に磁極部の先端が固定されているのでロータが高速で回転しても遠心力による磁極部の起き上がりを防止することができる。
【００７８】
（２）車両用交流発電装置あって、軸方向両端側から他方の端部に向かって略軸方向に交互に延びるよう周方向に複数設けられたロータ磁極部を有する磁性体にて構成されたロータと、該ロータにおける前記ロータ磁極部の内周側に周方向に環状に巻回され、バッテリーの状態に応じて制御された電流が供給される界磁コイルと、前記ロータの軸方向両端に設けられ、前記ロータの軸方向端部と前記ロータ磁極部の延び方向先端とを夫々固定する非磁性体からなる連結部材と、前記ロータ磁極部の外周に対向するように複数設けられたステータ磁極部を有する磁性体からなるステータと、該ステータに流れる磁束が周囲を周回するように設けられた固定子コイルとから構成された車両用交流発電装置。このように構成することにより上記（１）と同様の作用効果が得られる。
【００７９】
（３）（２）に記載の車両用交流発電装置において、前記連結部材にファンが一体成形されていることを特徴とする車両用交流発電装置。このような構成とすることにより部品点数の増大を防止することができる。
【００８０】
（４）車両用交流発電装置あって、軸方向両端側から他方の端部に向かって略同一幅のまま略軸方向に交互に延びるよう周方向に複数設けられたロータ磁極部を有し、磁性体にて構成されたロータと、該ロータにおける前記ロータ磁極部の内周側に周方向に環状に巻回され、バッテリーの状態に応じて制御された電流が供給される界磁コイルと、前記ロータ磁極部の外周に対向するように複数設けられたステータ磁極部を有する磁性体からなるステータと、該ステータに流れる磁束が周囲を周回するように設けられた固定子コイルとから構成された車両用交流発電装置。このように構成することにより、ロータ磁極部の軸方向の全ての長さを有効に利用でき、発電出力を大きくすることができる。
【００８１】
（５）（４）に記載の車両用交流発電装置において、前記ロータ磁極部間には永久磁石が配置されていることを特徴とする車両用交流発電装置。このような構成とすることにより容易に永久磁石を配置でき、磁束がロータ磁極部からステータ磁極部に流れやすくなる。このため、発電効率が向上する。
【００８２】
（６）請求項１に記載の発電装置において、前記ファンは前記回転子に一体成形されていることを特徴とする発電装置。このような構成によれば、部品点数を削減でき、安価なものとすることができる。
【００８３】
（７）請求項１に記載の発電装置において、前記フィンは前記固定子コアに一体成形されていることを特徴とする発電装置。このような構成によれば、部品点数を削減できることに加え、固定子コアからの熱伝達が向上する。
【００８４】
（８）請求項１に記載の発電装置において、前記固定子コアは、圧粉磁心にて構成されていることを特徴とする発電装置。このような構成によれば、材料の無駄がなく、渦電流損もほとんど発生せず、更にはリサイクル性の向上もできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施例としての車両用交流発電機の軸方向側面の断面図を示す。
【図２】本発明の第１実施例における回転子と固定子の詳細図を示す。
【図３】本発明の第２実施例としての車両用交流発電機の軸方向側面の断面図を示す。
【図４】本発明の第２実施例における回転子と固定子の詳細図を示す。
【図５】本発明の第３実施例としての車両用交流発電機の軸方向側面の断面図を示す。
【図６】本発明の第３実施例における回転子と固定子の詳細図を示す。
【図７】本発明の第４実施例における固定子の斜視図を示す。
【符号の説明】
【００８６】
２…フロントハウジング、３…リアハウジング、１２…ロータ（回転子）、１４Ｆ…フロントファン（羽根，送風機構）、１４Ｒ…リアファン（羽根，送風機構）、１８…固定子、１８ａ…固定子コア、１８ｂ…固定子コイル、２０…フィン（冷却部材，突起）、
２１ｂ…爪磁極部（磁極部）。
【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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