(57)【要約】【課題】磁界の漏れをなくして着磁の効率を向上させることができる着磁装置を提供すること。【解決手段】着磁装置１０は、回転電機の回転子の爪部の形状に合わせて内径側端部が台形形状を有する複数の突起部２２を有する着磁ヨーク２０と、着磁ヨーク２０に巻回された着磁コイル３０とを備える。着磁ヨーク２０は、複数の突起部２２の外周側に配置された円環部２４を有し、着磁コイル３０は、周方向に並んだ複数の突起部２２の間であって、この円環部２４に巻回されている。着磁コイル３０に電流を流すことで、回転子の爪部の間に装着された磁石が着磁される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の回転子の爪部の形状に合わせて内径側端部が台形形状を有する複数の突起部を有する着磁ヨークと、
前記着磁ヨークに巻回された着磁コイルと、
を備え、前記着磁コイルに電流を流すことで、前記爪部の間に装着された磁石を着磁することを特徴とする着磁装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の突起部は、内径側端部が台形形状を有し、内径側端部より外径側が長方形断面形状を有することを特徴とする着磁装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記着磁ヨークは、複数の突起部の外周側に配置された円環部を有し、
前記着磁コイルは、周方向に並んだ前記複数の突起部の間であって、前記円環部に巻回されていることを特徴とする着磁装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記着磁コイルとして矩形断面を有する角線を用いることを特徴とする着磁装置。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記着磁コイルの周囲に配置されて前記着磁コイルを冷却する冷却部材をさらに備えることを特徴とする着磁装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記冷却部材は、前記円環部の外径側および軸方向両端面に位置する前記着磁コイルの三方に対向していることを特徴とする着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車やトラックに搭載される車両用交流発電機の回転子に組み込まれる磁石を着磁する着磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、着磁ヨークの内径側に突出している長方形の部分（図５）に巻線し（図６）、高い電流を一瞬流すことにより磁界を発生させ、この磁界を磁石材料に流すことで着磁を行う着磁装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２７５８２５号公報（第３−４頁、図１−７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図７に示すように、車両用交流発電機の回転子の爪部１００の形状は台形形状を有しており、隣接する爪部１００の間にネオジウム等の磁石１０２を装着することにより、爪部１００間の漏れ磁束の発生を防止し、車両用発電機の発電性能を向上させることができる。このような磁石１０２は、回転子に組み付け前に着磁すると組み付け性が悪くなるため、組み付け後に着磁する必要がある。図８には、従来の着磁ヨーク１１０が爪部１００に対向するように配置された状態が示されている。
【０００４】
ところで、従来の着磁ヨーク１１０は長方形形状を有しているため、爪部１００に対向するように配置された着磁ヨーク１１０の磁界が、隣接する爪部１００に漏れやすく、着磁の効率が悪いという問題があった。図９は、図８に示すＡ領域を回転軸方向から見た図である。爪部１００Ａ、１００Ｂが台形形状であるため、Ｎ極の着磁ヨーク１１０によって発生した磁界の一部が、このＮ極の着磁ヨーク１１０に対向する爪部１００Ａに隣接する爪部１００Ｂに部分的に接近して漏れが発生する。
【０００５】
また、周方向に隣接する長方形の着磁ヨークに巻回する各巻線は、隣接する着磁ヨークの間隔が狭いため直接着磁ヨークに巻き付けることができず、外部で巻線を形成した後に着磁ヨークに径方向に挿入することになる。挿入を容易にするためには、巻線と着磁ヨークとの間に所定の隙間を形成した状態で挿入を行うとともに、この隙間に樹脂を充填して通電時に巻線が動かないようにする必要があり、充填する樹脂の量が多くなって冷却性が低下するという問題もあった。
【０００６】
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、磁界の漏れをなくして着磁の効率を向上させることができる着磁装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、冷却性を向上させることができる着磁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明の着磁装置は、回転電機の回転子の爪部の形状に合わせて内径側端部が台形形状を有する複数の突起部を有する着磁ヨークと、着磁ヨークに巻回された着磁コイルとを備え、着磁コイルに電流を流すことで、爪部の間に装着された磁石を着磁する。回転子の爪部の形状とこれに対向する着磁ヨークの形状とを合わせることにより、隣接する着磁ヨークと回転子の爪部との間で発生する磁界の漏れをなくして着磁の効率を向上させることができる。
【０００８】
また、上述した複数の突起部は、内径側端部が台形形状を有し、内径側端部より外径側が長方形断面形状を有することが望ましい。これにより、着磁ヨークについては突起部の先端形状のみを変更するだけでよいため、設計変更を最小限に抑えることができる。
【０００９】
また、上述した着磁ヨークは、複数の突起部の外周側に配置された円環部を有し、着磁コイルは、周方向に並んだ複数の突起部の間であって、円環部に巻回されていることが望ましい。円環部に直接着磁コイルを巻回することにより、着磁コイルと着磁ヨークとの間の隙間を少なくすることができるとともに着磁コイルの固定が容易になり、着磁コイルを固定するために使用する樹脂の使用量を減らして冷却性を向上させることができる。また、円環部の内周側を除く着磁コイルの三方が外部に露出することになるため、着磁コイルが放熱しやすくなり、さらに冷却性を向上させることができる。
【００１０】
また、上述した着磁コイルとして矩形断面を有する角線を用いることが望ましい。これにより、着磁コイルの占積率を上げることができ、電流の増加による着磁効率の向上が可能となる。
【００１１】
また、上述した着磁コイルの周囲に配置されて着磁コイルを冷却する冷却部材をさらに備えることが望ましい。具体的には、上述した冷却部材は、円環部の外径側および軸方向両端面に位置する着磁コイルの三方に対向していることが望ましい。着磁コイルの外部に露出する面積が増加するため、この露出する部分を冷却部材で広範囲に冷却することができ、さらに冷却性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した一実施形態の着磁装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。着磁対象となる回転電機（例えば、車両用交流発電機）の回転子１は、図７に示すように、回転方向に沿って交互にＮＳ磁極を形成する複数の爪状磁極としての爪部１００を有する一対のポールコア２００、２０２と、これら一対のポールコア２００、２０２の各爪部１００の間に装着されるネオジウム等の磁石１０２と、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻き回した励磁コイル（図示せず）と、回転軸２１０とを備えている。なお、実際には、ポールコア２００、２０２のそれぞれの軸方向端面には、回転軸２１０に沿って吸入した冷却風を径方向に吐き出すために用いられる一対の冷却ファン（図示せず）が溶接等によって取り付けられている。
【００１３】
図１は、一実施形態の着磁装置の全体構成を示す図である。本実施形態の着磁装置１０は、回転子１の爪部１００の形状に合わせて内径側端部が台形形状を有する複数の突起部２２を有する着磁ヨーク２０と、着磁ヨーク２０に巻回された着磁コイル３０と、着磁コイル３０の周囲に配置されて着磁コイル３０を冷却する冷却部材４０とを備えている。
【００１４】
図２は、着磁ヨーク２０の詳細形状を示す部分的な斜視図である。また、図３は着磁ヨーク２０に着磁コイル３０が巻回された状態を示す部分的な斜視図である。図２に示すように、着磁ヨーク２０に設けられた複数の突起部２２は、内径側端部２２Ａが台形形状を有し、内径側端部より外径側が長方形断面形状を有する。また、この着磁ヨーク２０は、複数の突起部２２の外周側に配置された円環部２４を有する。
【００１５】
図３に示すように、着磁コイル３０は、周方向に並んだ複数の突起部２２の間であって、円環部２４に巻回されている。この着磁コイル３０は、矩形断面を有する角線が用いられている。着磁コイル３０の周囲に配置されて着磁コイル３０を冷却する冷却部材４０は、円環部２４の外径側および軸方向両端面のそれぞれに位置する着磁コイル３０の三方、すなわち、突起部２２の間の空間に位置する着磁コイル３０の一部以外が対向するように、コの字型に形成されている。例えば、この冷却部材４０は内部を冷却液が流れる冷却パイプによって構成されている。冷却部材４０を着磁コイル３０の表面に当接して冷却を行うことにより、着磁コイル３０の温度を従来より低く（例えば０°Ｃ以下）に下げることができ、コイル抵抗を低くして着磁用の電流およびこの電流によって発生する磁界を増加させることができる。これにより、量産時の着磁時間を短縮するとともに、強力な磁界を用いることにより着磁品質の安定化を図ることができる。
【００１６】
着磁装置１０を用いた磁石１０２の着磁は、着磁前の磁石１０２を回転子１に装着した後に行われる。具体的には、同形状の回転子１の爪部１００と着磁ヨーク２０の突起部２２の先端部分とが対向するように、図７に示すように組み付けられた回転子１を着磁ヨークの内周側にセットした後、着磁コイル３０に電流を流すことで各突起部２２とこれに対向配置された爪部１００とを通る磁界を発生させ、隣接する爪部１００間に装着された磁石１０２を着磁する。また、着磁の際には、周方向にＮ極の突起部２２とＳ極の突起部２２とが交互に並ぶように磁界を発生させる必要がある。このため、着磁コイル３０の巻き方向が隣接した各着磁コイル３０について互いに反対になるようにするか、あるいは、各着磁コイル３０に流す電流の向きが隣接した各着磁コイル３０について互いに反対になるようにする必要がある。
【００１７】
このように、本実施形態の着磁装置１０では、回転子１の爪部１００の形状とこれに対向する着磁ヨーク２０の形状とを合わせることにより、隣接する着磁ヨーク２０と回転子１の爪部１００との間で発生する磁界の漏れをなくして着磁の効率を向上させることができる。各突起部２２は、内径側端部が台形形状を有し、内径側端部より外径側が長方形断面形状を有しており、着磁ヨーク２０については突起部２２の先端形状のみを変更するだけでよいため、設計変更を最小限に抑えることができる。
【００１８】
また、着磁ヨーク２０の円環部２４に直接着磁コイル３０を巻回することにより、着磁コイル３０と着磁ヨーク２０との間の隙間を少なくすることができとともに着磁コイル３０の固定が容易になり、着磁コイル３０を固定するために使用する樹脂の使用量を減らして冷却性を向上させることができる。また、円環部２４の内周側を除く着磁コイル３０の三方が外部に露出することになるため、着磁コイル３０が放熱しやすくなり、さらに冷却性を向上させることができる。特に、着磁コイル３０の外部に露出する面積が増加するため、この露出する部分を冷却部材４０で広範囲に冷却することができ、さらに冷却性を向上させることができる。また、着磁コイル３０として矩形断面を有する角線を用いることにより、着磁コイル３０の占積率を上げることができ、電流の増加による着磁効率の向上が可能となる。
【００１９】
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。例えば、上述した実施形態では、磁石１０２としてネオジウム磁石を用いた場合を説明したが、磁石１０２の種類はそれ以外であってもよい。
【００２０】
また、上述した実施形態では、着磁ヨーク２０に設けられた各突起部２２は、内径側端部２２Ａが台形形状を有し、内径側端部より外径側が長方形断面形状を有していたが、図４に示すように、内径側端部の形状（台形形状）をそのまま外径側でも維持するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態の着磁装置の全体構成を示す図である。
【図２】着磁ヨークの詳細形状を示す部分的な斜視図である。
【図３】着磁ヨークに着磁コイルが巻回された状態を示す部分的な斜視図である。
【図４】変形例の着磁ヨークの形状を示す部分的な斜視図である。
【図５】従来の着磁ヨークの形状を示す部分的な斜視図である。
【図６】従来の着磁ヨークに着磁コイルが巻回された状態を示す部分的な斜視図である。
【図７】磁石が装着された回転子を示す斜視図である。
【図８】従来の着磁ヨークと回転子の爪部との対応関係を示す図である。
【図９】図８に示すＡ領域を回転軸方向から見た図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  回転子
１０  着磁装置
２０  着磁ヨーク
２２  突起部
２２Ａ  内径側端部
２４  円環部
３０  着磁コイル
４０  冷却部材
１００  爪部
１０２  磁石
２００、２０２  ポールコア
２１０  回転軸
【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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【図８】
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【図９】
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