(57)【要約】【課題】遠心力性を改善するとともに出力低下を防止することができる。【解決手段】回転子１は、界磁巻線１４と、界磁巻線１４が巻装される２つのボス部１１Ａ、１２Ａと、２つのボス部１１Ａ、１２Ａのそれぞれと一体形成され、それぞれのボス部１１Ａ、１２Ａの軸方向端部から径方向外側に延在する２つのディスク部１１Ｂ、１２Ｂと、２つのディスク部１１Ｂ、１２Ｂの外径側に固定される環状積層鉄心１５とが備わっている。２つのボス部１１Ａ、１２Ａを突き合わせる第１の合わせ面と、一方のディスク部１１Ｂと環状積層鉄心１５を突き合わせる第２の合わせ面と、他方のディスク部１２Ｂと環状積層鉄心１５を突き合わせる第３の合わせ面とを有し、これら第１、第２および第３の合わせ面の一部の向きを回転軸１３と垂直に、残りの向きを回転軸１３と非垂直に設定する。【選択図】図２
2009254153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相巻線が巻装された環状の固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心の内径側に配置されて界磁を発生する回転子とを備える回転電機において、
前記回転子は、
界磁巻線と、
前記界磁巻線が巻装される２つのボス部と、
前記２つのボス部のそれぞれと一体形成され、それぞれのボス部の軸方向端部から径方向外側に延在する２つのディスク部と、
前記２つのディスク部の外径側に固定される環状積層鉄心と、
を備え、前記２つのボス部を突き合わせる第１の合わせ面と、一方の前記ディスク部と前記環状積層鉄心を突き合わせる第２の合わせ面と、他方の前記ディスク部と前記環状積層鉄心を突き合わせる第３の合わせ面とを有し、前記第１、第２および第３の合わせ面の一部の向きを前記回転子の回転軸と垂直に、残りの向きを前記回転軸と非垂直に設定することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の合わせ面の向きは、前記回転軸に対して垂直であり、
前記第２および第３の合わせ面の向きは、前記回転軸に対して平行あるいは平行な向きに対して傾斜していることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２および第３の合わせ面は、異なる径に設定されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
多相巻線が巻装された環状の固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心の内径側に配置されて界磁を発生する回転子とを備える回転電機において、
前記回転子は、
界磁巻線と、
前記界磁巻線が巻装される２つのボス部と、
前記２つのボス部のそれぞれと一体形成され、それぞれのボス部の軸方向端部から径方向外側に延在する２つのディスク部と、
前記回転子の回転軸に沿って前記２つのディスク部の間に固定される環状積層鉄心と、
を備え、前記２つのボス部を突き合わせる第１の合わせ面と、一方の前記ディスク部と前記環状積層鉄心を突き合わせる第２の合わせ面と、他方の前記ディスク部と前記環状積層鉄心を突き合わせる第３の合わせ面とを有し、
前記第１の合わせ面の向きは、前記回転軸に平行な向きに対して傾斜しており、
前記第２および第３の合わせ面の向きは、前記回転軸に対して垂直である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、自動車やトラック等に搭載される回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高出力化のためにポールコア爪部に磁石を挿入・保持するようにした車両用交流発電機の回転子が知られている。しかしながら、ポールコア爪部に磁石を保持した場合には、重量の増加に伴って耐遠心力性が悪化する欠点がある。これに対し、ポールコア爪部を積層のリングコアにし、耐遠心力性を改善した構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１５０９０２号公報（第３−５頁、図１−１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１の構造（特に図７に示される構造）を採用した場合に、積層のリングコアで製作した回転子は、ボス部と積層部の間で軸方向に沿って３箇所の合わせ面が存在することになるため、２つのポールコアを爪部側を対向させて組み合わせる場合（この場合の合わせ面は１箇所）に比べて合わせ面の数が増加する。このため、３箇所の合わせ面のいずれかにおいて、ポールコアおよび積層部の寸法のばらつきにより隙間が生じる可能性が高くなり、磁気抵抗の増加による出力性能が低下するおそれがあるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、遠心力性を改善するとともに出力低下を防止することができる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】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機は、多相巻線が巻装された環状の固定子鉄心を有する固定子と、固定子鉄心の内径側に配置されて界磁を発生する回転子とを備える回転電機であって、回転子は、界磁巻線と、界磁巻線が巻装される２つのボス部と、２つのボス部のそれぞれと一体形成され、それぞれのボス部の軸方向端部から径方向外側に延在する２つのディスク部と、２つのディスク部の外径側に固定される環状積層鉄心とを備え、２つのボス部を突き合わせる第１の合わせ面と、一方のディスク部と環状積層鉄心を突き合わせる第２の合わせ面と、他方のディスク部と環状積層鉄心を突き合わせる第３の合わせ面とを有し、第１、第２および第３の合わせ面の一部の向きを回転子の回転軸と垂直に、残りの向きを回転軸と非垂直に設定している。
【０００６】
３つの合わせ面の全ての向きを回転軸と垂直にすると、ボス部および環状積層鉄心の寸法のばらつきによっては突き合わせ部分に隙間が生じるおそれがあるが、合わせ面の向きとして回転軸に対して垂直なものと非垂直なものとを組み合わせることにより、ボス部や環状積層鉄心の軸方向の寸法が多少悪くても、回転軸に対して非垂直な合わせ面を突き合わせることで軸方向位置を調整することが可能であり、隙間により生じる磁気抵抗増加による出力性能の低下を防止することができる。また、回転子の外周部に環状積層鉄心を用いることにより、爪部が軸方向に突出したポールコアを用いる場合に比べて、遠心力性を改善することができる。
【０００７】
具体的には、上述した第１の合わせ面の向きは、回転軸に対して垂直であり、第２および第３の合わせ面の向きは、回転軸に対して平行あるいは平行な向きに対して傾斜していることが望ましい。これにより、ボス部と環状積層鉄心の軸方向の寸法精度にかかわらず、ボス部間を確実に突き合わせることができる。また、ディスク部と環状積層鉄心との間は、径方向に見ると１箇所の合わせ面があるだけであるため、これらの合わせ面の径方向寸法を工夫することでこれらを確実に突き合わせることができる。
【０００８】
また、上述した第２および第３の合わせ面は、異なる径に設定されていることが望ましい。これにより、２つのボス部を組み付けた後に、軸方向から環状積層鉄心を組み付ける場合の作業性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の回転電機は、多相巻線が巻装された環状の固定子鉄心を有する固定子と、固定子鉄心の内径側に配置されて界磁を発生する回転子とを備える回転電機であって、回転子は、界磁巻線と、界磁巻線が巻装される２つのボス部と、２つのボス部のそれぞれと一体形成され、それぞれのボス部の軸方向端部から径方向外側に延在する２つのディスク部と、回転子の回転軸に沿って２つのディスク部の間に固定される環状積層鉄心とを備え、２つのボス部を突き合わせる第１の合わせ面と、一方のディスク部と環状積層鉄心を突き合わせる第２の合わせ面と、他方のディスク部と環状積層鉄心を突き合わせる第３の合わせ面とを有し、第１の合わせ面の向きは、回転軸に平行な向きに対して傾斜しており、第２および第３の合わせ面の向きは、回転軸に対して垂直になっている。これにより、第２および第３の合わせ面で環状積層鉄心と各ディスク部を突き合わせる際に、ボス部同士の突き合わせの軸方向位置を調整することが可能になり、それぞれの合わせ面での突き合わせを確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の回転電機を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、一実施形態の車両用交流発電機の部分的な構成を示す断面図であり、回転子とこれに組み合わされる固定子を抜き出して示したものである。図２は、図１に示した回転子の部分的な拡大図である。
【００１１】
図１に示すように、固定子２は、環状の積層固定子鉄心２１と多相巻線２２とを含んで構成されている。積層固定子鉄心２１には、内径側に開口したスロット（図示せず）が形成されており、これらのスロットに多相巻線２２が巻装されている。多相巻線２２としては、例えばＸ相、Ｙ相、Ｚ相からなる三相巻線が用いられる。
【００１２】
また、回転子１は、積層固定子鉄心２１の内径側に配置されて界磁を発生するためのものであり、一対のポールコア１１、１２、回転軸１３、界磁巻線１４、環状積層鉄心１５を含んで構成されている。
【００１３】
一方のポールコア１１は、回転軸１３に嵌挿固定された筒状のボス部１１Ａと、このボス部１１Ａの一方の端面より径方向外側に延在するディスク部１１Ｂとを有している。同様に、他方のポールコア１２は、回転軸１３に嵌挿固定された筒状のボス部１２Ａと、このボス部１２Ａの一方の端面より径方向外側に延在するディスク部１２Ｂとを有している。これらのポールコア１１、１２には、回転軸１３を圧入固定するための貫通穴が設けられている。また、これらのポールコア１１、１２は、２個が一組となって用いられており、ディスク部１１Ｂ、１２Ｂと反対側のボス部１１Ａ、１２Ａの端面を合わせ面（第１の合わせ面）１１Ｃ、１２Ｃとして隙間なく対向させた状態で、それぞれの貫通穴に回転軸１３を圧入する。これにより、ポールコア１１、１２が相互にしかも回転軸１３に対して固定される。
【００１４】
界磁巻線１４は、回転子１のボス部１１Ａ、１２Ａの外周であって、ボス部１１Ａ、１２Ａおよびディスク部１１Ｂ、１２Ｂによって包囲された凹部に巻装されている。界磁巻線１４には、回転軸１３に設けられたスリップリング（図示せず）を介して給電が行われる。
【００１５】
環状積層鉄心１５は、磁石が内蔵されており、ポールコア１１、１２を包囲するように、ディスク部１１Ｂ、１２Ｂの外周部に圧入固定されている。環状積層鉄心１５の内周側には、その一部が一方のポールコア１１のディスク部１１Ｂの外周部に対する合わせ面１１Ｄとなってディスク部１１Ｂが圧入され、他の一部がポールコア１２のディスク部１２Ｂの外周部に対する合わせ面１２Ｄとなってディスク部１２Ｂが圧入される。
【００１６】
本実施形態では、環状積層鉄心１５の内周側の一方の合わせ面１１Ｄは、端面側に近づくにしたがって内径が大きくなるテーパ形状を有しており、その最内径部の半径Ｒ１が、他方の合わせ面１２Ｄの半径Ｒ２よりも大きな値に設定されている。また、環状積層鉄心１５の内周側の他方の合わせ面１２Ｄは、回転軸１３に平行な向きを有している。
【００１７】
図３は、環状積層鉄心１５の構造を示す概略的な斜視図である。図３に示すように、環状積層鉄心１５は、環状の部材として一体化されており、周方向の幅が一方のポールコア１１のディスク部１１Ｂ側が広く、他方のポールコア１２のディスク部１２Ｂに近づくにしたがって次第に狭くなる複数の爪状磁極１５Ａと、反対に、周方向の幅が他方のポールコア１２のディスク部１２Ｂ側が広く、一方のポールコア１１のディスク部１１Ｂに近づくにしたがって次第に狭くなる複数の爪状磁極１５Ｂと、これら爪状磁極１５Ａ、１５Ｂの間に配置された磁石ホルダ１５Ｃと、磁石ホルダ１５Ｃ内に挿入された磁石１５Ｄとを含んで構成されている。
【００１８】
図３では、爪状磁極１５Ａと爪状磁極１５Ｂは、それぞれ１つずつ図示されているが、実際には、複数の爪状磁極１５Ａと複数の爪状磁極１５Ｂのそれぞれが交互に周方向に配置されている。各爪状磁極１５Ａ、１５Ｂは、磁性材料からなる板材を積層した積層体として形成されている。また、磁石ホルダ１５Ｃと爪状磁極１５Ａあるいは爪状磁極１５Ｂは、溶接等によって強固に固定されている。
【００１９】
なお、図３に示すように、環状積層鉄心１５の内周面は、軸方向に沿った一方端側の所定領域が、一方のポールコア１１のディスク部１１Ｂの外周部に対向する合わせ面１１Ｄとなり、軸方向に沿った他方端側の所定領域が、他方のポールコア１２のディスク部１２Ｂの外周部に対向する合わせ面１２Ｄとなる。
【００２０】
このように、本実施形態の回転電機では、ボス部１１Ａ、１２Ａ同士を突き合わせる合わせ面１１Ｃ、１２Ｃ（第１の合わせ面）と、環状積層鉄心１５を一方のディスク部１１Ｂに突き合わせる合わせ面１１Ｄ（第２の合わせ面）と、環状積層鉄心１５を他方のディスク部１２Ｂに突き合わせる合わせ面１２Ｄ（第３の合わせ面）について、一部の向きを回転子１の回転軸１３と垂直に、残りの向きを回転軸１３と非垂直に設定している。
【００２１】
３つの合わせ面の全ての向きを回転軸１３と垂直にすると、ボス部１１Ａ、１２Ａおよび環状積層鉄心１５の寸法のばらつきによっては突き合わせ部分に隙間が生じるおそれがあるが、合わせ面の向きとして回転軸１３に対して垂直なものと非垂直なものとを組み合わせることにより、ボス部１１Ａ、１２Ａや環状積層鉄心１５の軸方向の寸法が多少悪くても、回転軸１３に対して非垂直な合わせ面を突き合わせることで軸方向位置を調整することが可能であり、隙間により生じる磁気抵抗増加による出力性能の低下を防止することができる。また、回転子１の外周部に環状積層鉄心１５を用いることにより、爪部が軸方向に突出したポールコアを用いる場合に比べて、遠心力性を改善することができる。
【００２２】
また、具体的には、上述した第１の合わせ面の向きを回転軸１３に対して垂直に、第２および第３の合わせ面の向きを回転軸１３に対して平行あるいは平行な向きに対して傾斜するように設定している。これにより、ボス部１１Ａ、１２Ａと環状積層鉄心１５の軸方向の寸法精度にかかわらず、ボス部１１Ａ、１２Ａ間を確実に突き合わせることができる。また、ディスク部１１Ｂあるいは１２Ｂと環状積層鉄心１５との間は、径方向に見ると１箇所の合わせ面があるだけであるため、これらの合わせ面の径方向寸法を工夫することでこれらを確実に突き合わせることができる。
【００２３】
また、上述した第２および第３の合わせ面を異なる径に設定することにより、２つのボス部１１Ａ、１２Ａを組み付けた後に、軸方向から環状積層鉄心１５を組み付ける場合の作業性を向上させることができる。
【００２４】
図４は、変形例の車両用交流発電機に含まれる回転子の部分的な拡大図であり、図２に対応する部分的な構成が示されている。また、図４に示す回転子以外の構成については図１に示した構成と同じである。
【００２５】
図２に示した回転子１は、２つのポールコア１１、１２同士を回転軸１３に垂直な合わせ面１１Ｃ、１２Ｃで突き合わせるとともに、各ポールコア１１、１２と環状積層鉄心１５との間を回転軸１３とほぼ平行な合わせ面１１Ｄ、１２Ｄを介して突き合わせるようにした。これに対し、図４に示す回転子１Ａでは、ポールコア１１１、１１２および環状積層鉄心１１５を相互に突き合わせる合わせ面の向きや位置が変更されている。
【００２６】
具体的には、一方のポールコア１１１は、内径側が回転軸１３に沿って先端側の径が次第に大きくなるテーパ形状を有する筒状のボス部１１１Ａと、このボス部１１１Ａの一方の端面より半径方向に広がるディスク部１１１Ｂとを有している。他方のポールコア１１２は、外径側が回転軸１３に沿って先端側の径が次第に小さくなるテーパ形状を有する筒状のボス部１１２Ａと、このボス部１１２Ａの一方の端面より半径方向に広がるディスク部１１２Ｂとを有している。ボス部１１１Ａの内周面が合わせ面１１１Ｃに、ボス部１１２Ａの外周面が合わせ面１１２Ｃとなり、これらの合わせ面１１１Ｃ、１１２Ｃが隙間なく突き合わせられる。
【００２７】
また、この変形例では、図３に示した環状積層鉄心１５と基本構造は同じであるが軸方向長さがディスク部１１１Ｂ、１１２Ｂの各厚み分だけ短い環状積層鉄心１１５が用いられている。この環状積層鉄心１１５は、磁石が内蔵されており、ポールコア１１１、１１２の外周端部に挟み込むように、ディスク部１１１Ｂ、１１２Ｂの外周部に固定されている。環状積層鉄心１１５は、一方の軸方向端面が一方のポールコア１１１のディスク部１１１Ｂに対向する合わせ面１１１Ｄとなっており、他方の軸方向端面が他方のポールコア１１２のディスク部１１２Ｂに対向する合わせ面１１２Ｄとなっている。
【００２８】
これにより、合わせ面１１１Ｄ、１１２Ｄで環状積層鉄心１１５と各ディスク部１１１Ｂ、１１２Ｂを突き合わせる際に、ボス部１１１Ａ、１１２Ａ同士の突き合わせの軸方向位置を調整することが可能になり、それぞれの合わせ面での突き合わせを確実に行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。図１および図２に示した例では、合わせ面１１Ｄをテーパ形状にしたが、他方の合わせ面１２Ｄもテーパ形状にしたり、合わせ面１１Ｄを回転軸１３と平行に形成するようにしてもよい。また、図４に示した例では、ボス部１１１Ａ、１１２Ａの各合わせ面１１１Ｃ、１１２Ｃを傾斜させてテーパ形状にしたが、これらの合わせ面１１１Ｃ、１１２Ｃを回転軸１３と平行にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態の車両用交流発電機の部分的な構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した回転子の部分的な拡大図である。
【図３】環状積層鉄心の構造を示す概略的な斜視図である。
【図４】変形例の車両用交流発電機に含まれる回転子の部分的な拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、１Ａ  回転子
２  固定子
１１、１２  ポールコア
１３  回転軸
１４  界磁巻線
１５、１１５  環状積層鉄心
１１Ａ、１２Ａ、１１１Ａ、１１２Ａ  ボス部
１１Ｂ、１２Ｂ、１１１Ｂ、１１２Ｂ  ディスク部
１１Ｃ、１１Ｄ、１２Ｃ、１２Ｄ、１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１２Ｃ、１１２Ｄ  合わせ面
２１  積層固定子鉄心
２２  多相巻線
【図１】
2009254153.tif 000003
【図２】
2009254153.tif 000004
【図３】
2009254153.tif 000005
【図４】
2009254153.tif 000006