(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻回された円筒部とこの円筒部の両端部に各々周方向の全周に亘って連結され対向した第１のフランジ及び第２のフランジを有するボビンを含み、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、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のポールコア体で構成されたポールコアと、
隣り合う各前記爪状磁極間にこれらの爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに配設されているとともに前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの少なくとも一方の外周部の周方向に沿って連結された複数の磁性部と
を備えた回転電機の回転子。
【請求項２】
磁性部は、磁性部材で構成された磁性子と、この磁性子を覆っているとともにボビンと同一の樹脂材料からなる覆い部とから構成された請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
磁性部の側部には爪状磁極の側部に嵌着され径方向の磁性部の変動を防止する嵌着部が形成された請求項１または請求項２に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
磁性部の端部には爪状磁極の端部に係合し軸線方向の磁性部の変動を防止する係合部が形成された請求項１ないし請求項３の何れかに記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
第１のフランジ及び第２のフランジの一方の外周部には磁性部の先端部の被係止部と係止され磁性部を爪状磁極間で維持する係止部が形成された請求項１ないし請求項４の何れかに記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
導線が巻回された円筒部とこの円筒部の両端部に各々周方向の全周に亘って連結され対向した第１のフランジ及び第２のフランジを有するボビン並びにこのボビンに巻回された導線を含み、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のポールコア体で構成されたポールコアと、
隣り合う各前記爪状磁極間にこれらの爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに配設されているとともに前記第１のフランジ及び前記第２のフランジの少なくとも一方の外周部の周方向に沿って連結され、また磁性部材で構成された磁性子及びこの磁性子を覆っているとともにボビンと同一の樹脂材料からなる覆い部で構成された磁性部と
を備えた回転電機の回転子の製造方法であって、
前記磁性子を型内に配置した状態で樹脂を射出成形して、前記ボビンとともにボビンと一体の前記磁性部を形成する回転電機の回転子の製造方法。
【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部を備えた回転電機の回転子、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の車両用交流発電機の側断面図、図１１は図１０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で構成されたケース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、このポールコア１４に固定された磁性部である磁石１９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で構成されている。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。
磁石９は隣り合う各爪状磁極２３、２４に、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て配置されている。
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からの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極が磁化され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極が磁化される。
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、隣り合う各爪状磁極２３、２４に、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直方体形状の磁石１９が接着剤を用いて固着されている。つまり、Ｎ極に磁化された爪状磁極２３に対向する側が磁石１９のＮ極面となり、Ｓ極に磁化された爪状磁極２４に対向する側が磁石１９のＳ極面となるように磁石１９が固着され、隣り合う各爪状磁極２３、２４間で漏洩して交流発電機の発電に寄与していない無効磁束を減少することができ、交流発電機の発電効率を高めている。
しかしながら、磁石１９は爪状磁極２３、２４間の１２カ所に単品でそれぞれ不整列に配置されており、磁石１９の挿着に時間がかかり、組み立て作業性が悪いという問題点があった。
【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、製造効率が向上した回転電機の回転子、及びその製造方法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、隣り合う各爪状磁極間にこれらの爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに複数の磁性部を配設するとともに、これらの磁性部をボビンの第１のフランジ及び第２のフランジの少なくとも一方の外周部の周方向に沿って連結したものである。
【０００８】
また、磁性部を磁性部材で構成された磁性子及びこの磁性子を覆っているとともにボビンと同一の樹脂材料からなる覆い部で構成したものである。
【０００９】
また、磁性部の側部に爪状磁極の側部に嵌着され径方向の磁性部の変動を防止する嵌着部を形成したものである。
【００１０】
また、磁性部の端部に爪状磁極の端部に係合し軸線方向の磁性部の変動を防止する係合部を形成したものである。
【００１１】
また、第１のフランジ及び第２のフランジの一方の外周部に磁性部の先端部の被係止部と係止され磁性部を爪状磁極間で維持するための係止部を形成したものである。
【００１２】
また、この発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、磁性子を型内に配置した状態で樹脂を射出成形して、ボビンとともにボビンと一体の磁性部を形成するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の回転電機の回転子について説明するが、図１０及び図１１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３０の断面図、図２は図１に組み込まれるボビン３２及び径方向に展開した磁性部の側面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図１の要部平面図である。
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３１と、この回転子コイル３１を覆って設けられその磁束によって磁極を形成するポールコア１４と、ポールコア１４に固定された直方体形状の磁性部３８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で構成されている。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。
【００１４】
回転子コイル３１は、ボビン３２と、このボビン３２に巻回された導線３３とを備えている。
ボビン３２は、第１のフランジ３４と、この第１のフランジ３４に対向した第２のフランジ３５と、この第１のフランジ３４と第２のフランジ３５とに連結された円筒部３６と、第１のフランジ３４及び第２のフランジ３５のそれぞれに回転子コイル３１の軸線方向に突出して形成され爪状磁極２３、２４間の根元部に嵌着された回転止め部３７とを備えている。
磁性部３８は第２のフランジ３５と連結されており、またその両側部にはテーパ状の嵌着部３９が形成され、先端部には係合部４０が形成されている。また、磁性部３８は第１の爪状磁極２３と第２の爪状磁極２４との間の磁束の漏洩を減少するように配置されている。つまり、Ｎ極に磁化される爪状磁極２３に磁性部３８のＮ極面が対面し、Ｓ極に磁化される爪状磁極２４に磁性部３８のＳ極面が対面するように配置されている。
【００１５】
上記ボビン３２及びボビン３２に連結された磁性部３８は次の手順で製造される。先ず、ポリアミド系樹脂にフェライト系鉄粉が混入された磁性樹脂を射出成形して、第１のフランジ３４、第２のフランジ３５、円筒部３６、回転止め部３７、及び爪状磁極間に配置されるべき磁極間部材を一体的に形成する。その後、磁極間部材のみに磁界を印加して着磁して、磁性部材で構成された磁性部３８を形成する。磁性部３８以外のボビン３２を構成する第１のフランジ３４、第２のフランジ３５、円筒部３６及び回転止め部３７は着磁されてなく、本来の絶縁性機能を有している。
【００１６】
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３０の回転に伴い回転子コイル３１からの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。
【００１７】
次に、上記構成の車両用交流発電機の動作について説明する。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３１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極の磁極が形成され、第２のポールコア体２２の爪状磁極２４にはＳ極の磁極が形成される。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。
【００１８】
なお、回転子３０の高速回転に伴い、磁性部３８には遠心力等が作用するが、磁性部３８の嵌着部３９が爪状磁極２３、２４の側部と嵌着され、また係合部４０が磁性部３８の端部と係合している。そのため、磁性部３８は回転子３０の径方向及び軸線方向に変動せず、爪状磁極２３、２４から離脱するのが防止される。また、爪状磁極２３、２４間の根元部に回転止め部３７が嵌着されているので、回転子コイル３１がポールコア１４に対して相対移動するようなことはない。
【００１９】
実施の形態２．
図５は実施の形態２の車両用交流発電機の回転子に組み込まれるボビン４２及び径方向に展開された磁性部４８の側面図である。
この磁性部４８は、ポリアミド系樹脂にフェライト系鉄粉が混入した磁性樹脂が磁化された磁性部材からなる磁性子４３と、この磁性子４３を覆いポリアミド系樹脂からなる覆い部４７とから構成されている点、及びこの覆い部４７及びボビン４２を構成する第１のフランジ、第２のフランジ４４、円筒部４５、回転止め部４６が同一のポリアミド系樹脂で形成されている点が実施の形態１と異なる。
【００２０】
この実施の形態では、磁性樹脂を射出成形して爪状磁極間に配置されるべき磁極間部材を形成し、次にこの磁極間部材を磁化し、磁性子４３を形成する。その後、磁性子４３を型内に配置した状態でポリアミド系樹脂を射出成形してボビン４２とともにボビン４２と一体の磁性部４８を形成する。  なお、磁性樹脂を磁化して磁性子４３を形成する工程は、ボビンを形成した後であってもよい。
【００２１】
実施の形態１では、材料コストの高い磁性樹脂がボビン３２及び磁性部３８の全体に用いられているのに対して、この実施の形態では磁性部４８に内蔵された磁性子４３のみに限られており、回転子コイルの製造コストが低減される。
【００２２】
実施の形態３．
図６は実施の形態３の車両用交流発電機の回転子に組み込まれる回転子コイル５１の要部平面図、図７は図６のボビン５２及び径方向に展開した磁性部の側面図である。
このボビン５２は、第１のフランジ５３と、この第１のフランジ５３に対向した第２のフランジ５４と、この第２のフランジ５４と第１のフランジ５３とに連結された円筒部５５とを備えている。第１のフランジ５３の外周部には周方向に沿って６個直方体形状の第１の磁性部５６が連結されている。第２のフランジ５４の外周部にも周方向に沿って６個直方体形状の第２の磁性部５７が連結されている。第１の磁性部５６及び第２の磁性部５７は、それぞれ両側部には嵌着部５８が形成されており、またそれぞれの両端部には突起状の係合部５９がそれぞれ形成されている。また、第１の磁性部５６及び第２の磁性部５７は、第１の爪状磁極２３と第２の爪状磁極２４との間の磁束の漏洩を減少するように第１の爪状磁極２３と第２の爪状磁極２４との間に配置されている。
これらの磁性部５６、５７は、磁性部材である酸化物磁石で構成された磁性子６０と、この磁性子６０を覆いポリアミド系樹脂からなる覆い部６１とから構成されている。
【００２３】
この実施の形態では、磁性子６０を型内に配置した状態でポリアミド系樹脂を射出成形してボビン５２とともにボビン５２と一体の第１の磁性部５６、第２の磁性部５７を形成している。
【００２４】
実施の形態４．
図８はこの発明の車両用交流発電機の回転子７０の要部断面図、図９は図８の要部拡大図であり、第１のフランジ７１の外周部に磁性部３８の先端部に対向して複数の係止部７２が形成されており、この係止部７２が磁性部３８の先端部に形成された被係止部７３と係止する点が実施の形態１と異なる。
この実施の形態では、ボビン３２の円筒部３６に導線３３を巻回した後、磁性部３８の根元部から折り曲げて爪状磁極２３、２４間に磁性部３８を接着材を用いて接着する際に、磁性部３８の先端部の被係止部７３を係止部７２に係止することで、通常放射線状に拡がった磁性部３８を接合し易い状態に維持することができ、回転子７０の組み立て作業性が向上する。
なお、回転子７０を組み立てた後に係止部７２、被係止部７３を切断、削除してもよい。この場合には、回転子７０が高速回転時に遠心力により係止部７２、被係止部７３が離脱して、発電機の構成部品が損傷するようなことは防止される。
【００２５】
なお、上記各実施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。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る回転電機の回転子によれば、隣り合う各爪状磁極間にこれらの爪状磁極間の磁束の漏洩を減少する向きに複数の磁性部を配設するとともに、これらの磁性部をボビンの第１のフランジ及び第２のフランジの少なくとも一方の外周部の周方向に沿って連結したので、組み立て作業時においてボビンと磁性部とは一体であり、爪状磁極間に磁性部を組み付ける作業能率が良くなり、回転子の製造効率が向上する。
【００２７】
また、磁性部材で構成された磁性子と、この磁性子を覆っているとともにボビンと同一の樹脂材料の覆い部とで磁性部を構成したので、磁性部の一部のみに材料コストの高い磁性部材を用いることにより、回転子の製造コストが低減される。
【００２８】
また、磁性部の側部に爪状磁極の側部に嵌着され径方向の磁性部の変動を防止する嵌着部を形成したので、回転子の回転時に磁性部が径方向に離脱することは防止される。
【００２９】
また、磁性部の端部に爪状磁極の端部に係合され軸線方向の磁性部の変動を防止する係合部を形成したので、回転子の回転時に磁性部が軸線方向に離脱することは防止される。
【００３０】
また、第１のフランジ及び第２のフランジの一方の外周部に磁性部の先端部の被係止部と係止され磁性部を爪状磁極間で維持するための係止部を形成したので、放射状の磁性部が爪状磁極間に簡単に維持され、爪状磁極間での磁性部の組みつけ作業性が向上する。
【００３１】
また、この発明に係る回転電機の回転子の製造方法によれば、磁性部材で構成された磁性子を型内に配置した状態で樹脂を射出成形して、ボビンとともにボビンと一体の磁性部を形成するようにしたので、ボビンと一体の磁性部を簡単に製造することができる。
【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断面図である。
【図２】  図１のボビン及び径方向に展開した磁性部の側面図である。
【図３】  図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】  図１の要部平面図である。
【図５】  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ボビン及び径方向に展開した磁性部の側面図である。
【図６】  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要部平面図である。
【図７】  図６のボビン及び径方向に展開した磁性部の側面図である。
【図８】  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要部断面図である。
【図９】  図８の要部拡大図である。
【図１０】  従来の車両用交流発電機の断面図である。
【図１１】  図１０の回転子の斜視図である。
【符号の説明】
１４  ポールコア、２１  第１のポールコア体、２２  第２のポールコア体、２３，２４  爪状磁極、３０，７０  回転子、３１，５１  回転子コイル、３２，４２，５２  ボビン、３３  導線、３４，５３，７１  第１のフランジ、３５，５４  第２のフランジ、３８，４８  磁性部、３９，５８  嵌着部、４０，５９  係合部、４３  磁性子、４７  覆い部、５６  第１の磁性部、５７  第２の磁性部、７２  係止部、７３  被係止部。
【図１】
0003767136.tif 000002
【図２】
0003767136.tif 000003
【図３】
0003767136.tif 000004
【図４】
0003767136.tif 000005
【図５】
0003767136.tif 000006
【図６】
0003767136.tif 000007
【図７】
0003767136.tif 000008
【図８】
0003767136.tif 000009
【図９】
0003767136.tif 000010
【図１０】
0003767136.tif 000011
【図１１】
0003767136.tif 000012