(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流して磁束を発生する回転子コイルと、
この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着磁されるとともに交互に噛み合った爪形状の爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体及び第２のポールコア体と、
隣り合う各前記爪状磁極間の全てに蛇行周回して設けられた磁性体とを備え、
前記磁性体は、前記爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁された磁性子およびこの磁性子を覆った樹脂からなる覆い部で構成された柱状の介在部を有しており、またこの介在部と前記爪状磁極との間で隙間が形成され、
前記磁性子を長手方向に沿って切断した断面形状は、対向する前記爪状磁極の側面同士が重なる領域内に収まる形状であり、
前記断面形状は台形である回転電機の回転子。
【請求項２】
前記磁性体は、前記介在部を支持するとともに前記爪状磁極の内側に設けられた円筒形状の支持部を有している請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記支持部は弾性を有している請求項２に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記介在部と前記支持部とはインサートモールド成形により一体的に形成された請求項２または請求項３に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記支持部、および前記磁性子を覆った前記介在部の覆い部はポリアミド系樹脂で構成された請求項２ないし請求項４の何れか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記磁性子は全面が覆い部で覆われた請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
前記磁性子の一部が露出して前記爪状磁極の側面と対向した請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項８】
前記磁性子は磁石である請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項９】
前記磁性子はプラスチックマグネットで構成された請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項１０】
前記隙間には磁性体の周方向の移動を防ぐ詰め部が設けられた請求項１ないし請求項９の何れか１項に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、隣り合う爪状磁極間に爪状磁極間の磁束の漏洩を減少するために配設された磁性子を備えた回転電機の回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は従来の車両用交流発電機の側断面図、図１４は図１３の回転子の斜視図であり、この交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１及びリヤブラケット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に固定されたランデル型の回転子７と、回転子７の両側面に固定されたファン５と、ケース３の内壁面に固定されたステータ８と、シャフト６の他端部に固定され回転子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に摺動する一対のブラシ１０と、このブラシ１０を収納したブラシホルダ１１と、ステータ８に電気的に接続されステータ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１７と、このヒートシンク１７に接着されステータ８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８とを備えている。
【０００３】
回転子７は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア１４とを備えている。ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２とから構成されている。第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２３、２４をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極２３、２４には、これらの爪状磁極２３、２４間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁された断面台形状の磁石１９が接着剤により固着されている。
ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い回転子コイル１３で生じた磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
【０００４】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト６によって回転子７が回転するため、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ１８によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用交流発電機の回転子７では、爪状磁極２３、２４に接着剤で磁石１９が固着されているが、次のような問題点があった。
イ．回転子７の回転に伴い、各磁石１９には大きな遠心力を受け、この遠心力に対しては図１５に示すように爪状磁極２３、２４のテーパ面２３ａ、２４ａで支えられているが、磁石１９には均一な荷重を受けず、磁石１９が破損しやすい。つまり、磁石１９に均一な荷重を受けないのは、磁石１９は回転子７の軸線Ｚに沿って平行に配設されてなく、図１６に示すように磁石１９の箇所によって軸線Ｚとの間の距離（ｒ1、ｒ2）が異なり、遠心力が異なるからである。
ロ．爪状磁極２３と爪状磁極２４との間には磁石１９が接着剤を介して密着して固定されているので、それだけ爪状磁極２３、２４には加工精度が要求され、そのため素材から鍛造で爪状磁極２３、２４を形成した後、切削加工が必要となり、製造工程が複雑で、製造コストが高くなる。また、爪状磁極２３、２４と磁石１９との間には隙間がないので、爪状磁極２３と爪状磁極２４との間に磁石１９を圧入する際に脆弱な磁石１９が破損するおそれがある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、遠心力による荷重または組立途中で磁性子が破損することなく、また製造コストが低減された回転電機の回転子を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の回転子は、電流を流して磁束を発生する回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着磁されるとともに交互に噛み合った爪形状の爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体及び第２のポールコア体と、隣り合う各前記爪状磁極間全てに蛇行周回して設けられた磁性体とを備え、前記磁性体は、前記爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁された磁性子およびこの磁性子を覆った樹脂からなる覆い部で構成された柱状の介在部を有しており、またこの介在部と前記爪状磁極との間で隙間が形成され、前記磁性子を長手方向に沿って切断した断面形状は、対向する前記爪状磁極の側面同士が重なる領域内に収まる形状であり、前記断面形状は台形である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の車両用交流発電機の回転子について説明するが、図１３および図１４と同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の車両用交流発電機の回転子の斜視図、図２は図１の磁性体の斜視図、図３は図１の図ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は爪状磁極の部分斜視図、図６は図１の磁性体の正面図、図７は図１の磁性体に埋設された磁性子の斜視図である。
【００２０】
この回転子３０は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル１３と、この回転子コイル１３を覆って設けられその磁束によって磁極が形成されるポールコア１４と、回転子コイル１３を覆った磁性体３１とを備えている。
ポールコア１４は一対の交互に噛み合った第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２とから構成されている。第１のポールコア体２１及び第２のポールコア体２２は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極２３、２４をそれぞれ有している。
【００２１】
磁性体３１は、爪状磁極２３の裏面に形成された段部２３ａに当接する段部３２ａを有しかつ半径方向に変位可能な弾性を有する円筒状の支持部３２と、この支持部３２上に蛇行周回した磁性部３３とを有している。磁性部３３は隣り合う各爪状磁極２３、２４間に設けられた柱状の介在部３４と、介在部３４同士を接続したつなぎ部３５とを有している。介在部３４は、図７に示した磁石３６と、この磁石３６を覆った覆い部３７とから構成されている。覆い部３７内の磁石３６はＮ極に着磁される爪状磁極２３に磁石３６のＮ極面が対面し、Ｓ極に着磁される爪状磁極２４に磁石３６のＳ極面が対面するように配設されている。この介在部３４は隣接した爪状磁極２３、２４との間で隙間ａが形成されている。
この磁性体３１は、磁石３６を金型内に配置した状態で金型内にポリアミド系樹脂を射出したインサートモールド成形により、支持部３２と磁性部３３とが一体化されて形成されている。
【００２２】
ステータ８は、ステータコア１５と、このステータコア１５に導線が巻回され回転子７の回転に伴い回転子コイル１３で生じた磁束の変化で交流が生じるステータコイル１６とを備えている。
【００２３】
上記構成の車両用交流発電機の回転子３０は、回転子コイル１３が予め支持部３２内に収められた状態で、蛇行周回した磁性部３３を挟むようにして磁性体３１の両側から爪状磁極２３、２４を押し込むようにして組み立てられる。爪状磁極２３、２４と介在部３４との間には隙間ａが形成されているので、爪状磁極２３、２４の押し込み時に介在部３４に衝突して磁石３６が破損するようなことは防止される。
【００２４】
上記構成の車両用交流発電機では、バッテリ（図示せず）からブラシ１０、スリップリング９を通じて回転子コイル１３に電流が供給されて磁束が発生し、第１のポールコア体２１の爪状磁極２３にはＮ極が着磁され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ４は駆動され、シャフト６によって回転子３０が回転するため、ステータコイル１６には回転磁界が与えられ、ステータコイル１６には起電力が生じる。この交流の起電力は、整流器１２を通って直流に整流されるとともに、レギュレータ１８によりその大きさが調整されて、バッテリに充電される。
【００２５】
回転子３０の回転に伴い、爪状磁極２３、２４とともに、磁石３６には遠心力が作用するが、この荷重に対しては主に円筒形状の支持部３２で支持され、磁石３６には荷重が加わらず、遠心力により磁石３６が破損するようなことはない。また、回転子３０の組立時に磁性体３１の支持部３２は爪状磁極２３、２４により内側に押される結果、磁性体３１の支持部３２は半径内側方向に微小変位しているが、回転子３０の回転時には遠心力により支持部３２は半径外側方向に変位する結果、組立時に磁性体３１の支持部３２に生じた残留応力は低減される。
【００２６】
なお、上記の実施の形態１の磁性体３１では支持部３２を有しているが、磁性部の介在部と爪状磁極との間に隙間を有し、蛇行周回した弾性を有する磁性部のみで磁性体を構成してもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２の車両用交流発電機の回転子の磁性体の正面図であり、実施の形態１の回転子３０と磁石の形状が異なる。
実施の形態１の磁石３６は全体形状が楔形状であるのに対して、この磁性体４０の磁石４１は、図９に示すように磁石４１を長手方向に沿って切断した断面形状が台形形状である。
爪状磁極２３、２４間の漏洩磁束量は隣接した爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａが重なり合った領域で決定され、この領域を越えた大きさの断面形状の磁石３６の場合、領域を越えた磁石３６の部分は爪状磁極２３、２４間の磁束の漏洩を減少させる働きが少ない。
この実施の形態２の磁性体４０の磁石４１の場合、隣接した爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａが重なり合った領域内に収まった形状、つまり台形形状であり、高価な磁石４１の使用量が必要最低限に抑えられている。
また、図１０に示すように中心軸Ａを中心に磁石４１は対象形状であるので、例えば金型内に磁石４１を配置して、インサートモールド成形により磁性体４０を形成する際の配置自由度が高くなり、磁性体４０の製造作業性がよい。
【００２８】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３の車両用交流発電機の回転子の磁性体５０の正面図である。
爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａと対向する面である介在部５１の側面Ｂでは磁石４１が露出している点が実施の形態２と異なる。
この回転子では爪状磁極２３、２４の側面２３ａ、２４ａと介在部５１との間には覆い部が無く、爪状磁極２３、２４と磁石４１との間の磁気抵抗が小さくなり、磁石４１による漏れ磁束低減効果が大きくなり、発電効率が上昇する。
【００２９】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４の車両用交流発電機の回転子６０の斜視図である。
この回転子６０は実施の形態１の回転子３０の隙間ａに磁性体３１が周方向に回転するのを防ぐ詰め部６１が設けられている点を除いては実施の形態１の回転子３０と同様である。
この詰め部６１は、蛇行周回した磁性部３３を挟むようにして磁性体３１の両側から爪状磁極２３、２４を押し込むようにして組み立てた後、隙間ａにエポキシ系接着剤樹脂を注入し、固化して形成される。
詰め部６１としては、カーボン繊維にエポキシ系樹脂が含浸されたテープを用いてもよい。
【００３０】
なお、上記各実施の形態では磁性子として磁石３６、４１を用いたが、プラスチックマグネットで構成されたものであってもよく、先に磁性子部を射出成形し、その後全体を射出成形してもよい。
また、上記各実施の形態では回転電機の回転子として車両用交流発電機の回転子について説明したが、この発明は例えば電動機の回転子にも適用することができるのは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の回転電機の回転子によれば、電流を流して磁束を発生する回転子コイルと、この回転子コイルを覆って設けられ、前記磁束により着磁されるとともに交互に噛み合った爪形状の爪状磁極をそれぞれ有する第１のポールコア体及び第２のポールコア体と、隣り合う各前記爪状磁極間全てに蛇行周回して設けられた磁性体とを備え、前記磁性体は、前記爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに着磁された磁性子およびこの磁性子を覆った樹脂からなる覆い部で構成された柱状の介在部を有しており、またこの介在部と前記爪状磁極との間で隙間が形成されているので、磁性体の両側から爪状磁極を組み込む途中で介在部に爪状磁極が衝突して破損してしまうといったことを防止できる。また、爪状磁極の周方向の寸法精度は高い精度でなくてもよく、それだけ爪状磁極を簡単に形成できる。また、磁性子は爪状磁極間に蛇行周回した磁性体に設けられているので、磁性子に負荷される遠心力に対しては磁性体全体で支持され、遠心力により磁性子が破損されるといったことを防止できる。
【００３２】
また、磁性体は、介在部を支持するとともに爪状磁極の内側に設けられた円筒形状の支持部を有しているので、磁性体の耐遠心力強度が大幅に向上する。
【００３３】
また、支持部は弾性を有しているので、磁性体および爪状磁極の製作寸法誤差があっても、その誤差を吸収して磁性体の両側から爪状磁極が組み込まれる。
【００３４】
また、磁性子が内在した介在部と支持部とはインサートモールド成形により一体的に形成されているので、介在部と支持部とは簡単に一体化される。
【００３５】
また、支持部および覆い部はポリアミド系樹脂で構成されているので、低コストで弾性および絶縁性が優れた支持部および覆い部を得ることができる。
【００３６】
また、磁性子を長手方向に沿って切断した断面形状は、対向する爪状磁極の側面同士が重なる領域内に収まる形状であるので、爪状磁極間の磁束の漏洩を防止するのに必要なだけの磁性子が用いられ、高価な磁性子の使用量を節減することができる。
【００３７】
また、磁性子の断面形状は台形であり、中心軸を中心に磁性子は対象形状であるので、例えば金型内に磁性子を配置して、インサートモールド成形により磁性子を形成する際の配置自由度が高くなり、磁性体の製造作業性が向上する。
【００３８】
また、磁性子は全面が覆い部で覆われているので、磁性体に対する衝撃で磁性子が破損することを防止できる。
【００３９】
また、磁性子の一部が露出して爪状磁極の側面と対向しているので、爪状磁極と磁性子との間の磁気抵抗が小さくなり、磁性子による漏れ磁束低減効果が大きくなる。
【００４０】
また、磁性子は磁石であるので、簡単な加工で爪状磁極間の磁束の漏洩を防止する磁性子を得ることができる。
【００４１】
また、磁性子はプラスチックマグネットで構成されており、先に磁性子部を射出成形し、その後全体を射出成形して、簡易、かつ、低コストで爪状磁極間の磁束の漏洩を防止する磁性子を得ることができる。
【００４２】
また、隙間に設けられた詰め部により磁性体の周方向の移動が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の車両用交流発電機の回転子の斜視図である。
【図２】  図１の磁性体の斜視図である。
【図３】  図１の図ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】  図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】  図１の爪状磁極の部分斜視図である。
【図６】  図１の磁性体の正面図である。
【図７】  図１の磁性体に埋設された磁石の斜視図である。
【図８】  この発明の実施の形態２の車両用交流発電機の回転子の磁性体の正面図である。
【図９】  図８の磁性体に埋設された磁石の斜視図である。
【図１０】  図９の磁石の正面図である。
【図１１】  この発明の実施の形態３の車両用交流発電機の回転子の磁性体の正面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態４の車両用交流発電機の回転子の斜視図である。
【図１３】  従来の車両用交流発電機の断面図である。
【図１４】  図１３の回転子の斜視図である。
【図１５】  図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。
【図１６】  図１４の磁石に加わる遠心力が箇所により不均一であることを説明するための図である。
【符号の説明】
１３  回転子コイル、２１  第１のポールコア体、２２  第２のポールコア体、３０，６０  回転子、３１，４０，５０  磁性体、３３，磁性部、３４，５１介在部、３５  つなぎ部、３６，４１  磁石、３７  覆い部、６１  詰め部、ａ  隙間。
【図１】
0003953644.tif 000002
【図２】
0003953644.tif 000003
【図３】
0003953644.tif 000004
【図４】
0003953644.tif 000005
【図５】
0003953644.tif 000006
【図６】
0003953644.tif 000007
【図７】
0003953644.tif 000008
【図８】
0003953644.tif 000009
【図９】
0003953644.tif 000010
【図１０】
0003953644.tif 000011
【図１１】
0003953644.tif 000012
【図１２】
0003953644.tif 000013
【図１３】
0003953644.tif 000014
【図１４】
0003953644.tif 000015
【図１５】
0003953644.tif 000016
【図１６】
0003953644.tif 000017