JP4186759B2 - AC generator for vehicles - Google Patents
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Description
本発明は車両用交流発電機に関する。 The present invention relates to a vehicle alternator.
車両用交流発電機では、励磁力を上げて高出力化を図るために、ランデル形鉄心の爪形磁極間に永久磁石を配置する。永久磁石の爪形磁極間への配置方法としては従来、例えば特許文献1,2に記載されたものが知られている。特許文献1に記載されたものでは、つば状突部の内径側に設けた永久磁石係合部と爪状磁極側面部に永久磁石を接着剤で係合固着している。また、特許文献2に記載されたものでは、非磁性体のステンレス鋼からなる保護カバーを永久磁石の外周に配置している。
In an automotive alternator, a permanent magnet is disposed between claw-shaped magnetic poles of a Landell-type iron core in order to increase the excitation force and increase the output. Conventionally, for example, methods disclosed in
爪形磁極間に配置される永久磁石の形状としては直方体が多い。しかも、永久磁石の長手方向と垂直な断面を考えた場合、その形状としては正方形又は対向する2辺の長さが略等しい長方形、すなわち略正方形が一般的である。このため、車両用交流発電機の製造工程において作業者が永久磁石を爪形磁極間に装着する場合、永久磁石の磁化方向を間違うことがないように作業を進めなければならない。特に爪形磁極間に装着される永久磁石が異方性を持つ場合には、略正方形の断面を有する永久磁石の磁化方向を正しく認識して作業を進めることが重要になる。 There are many rectangular parallelepiped shapes as permanent magnets arranged between the claw-shaped magnetic poles. Moreover, when a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the permanent magnet is considered, the shape is generally a square or a rectangle having substantially the same length on two opposite sides, that is, a substantially square. For this reason, when an operator installs a permanent magnet between the claw-shaped magnetic poles in the manufacturing process of the automotive alternator, the work must be performed so that the magnetization direction of the permanent magnet is not mistaken. In particular, when the permanent magnet mounted between the claw-shaped magnetic poles has anisotropy, it is important to correctly recognize the magnetization direction of the permanent magnet having a substantially square cross section and proceed with the work.
しかしながら、特許文献1,2に記載されたものは、爪形磁極間に装着された永久磁石の遠心力による飛出し防止、すなわち永久磁石の保持については考慮しているが、永久磁石の磁化方向に関する上記課題までは考慮していない。従って、今日では、爪形磁極間に装着された永久磁石の保持と共に、永久磁石の磁化方向に関する上記課題をも考慮した車両用交流発電機の出現が望まれている。
However, in
本発明は、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができる車両用交流発電機を提供する。また、本発明は、生産性を向上させることができる車両用交流発電機を提供する。 The present invention provides an AC generator for a vehicle in which the permanent magnet can be mounted between the claw-shaped magnetic poles in a state where the magnetization direction of the permanent magnet is correct. The present invention also provides a vehicle AC generator that can improve productivity.
上記車両用交流発電機を得るために本発明は、永久磁石と保持器が凹凸によって係合されていることを基本的な特徴とする。また、本発明は、永久磁石及び保持器が係合部を備えていると共に、互いの係合部が係合した状態で爪形磁極間に装着されることを基本的な他の特徴とする。 In order to obtain the above-described vehicle alternator, the present invention is basically characterized in that the permanent magnet and the cage are engaged with each other by unevenness. Further, the present invention is basically characterized in that the permanent magnet and the cage are provided with the engaging portions and are mounted between the claw-shaped magnetic poles in a state where the engaging portions are engaged with each other. .
上記車両用交流発電機において、永久磁石は異方性を有する。永久磁石の長手方向と垂直な断面は略正方形である。 In the above vehicle alternator, the permanent magnet has anisotropy. The cross section perpendicular to the longitudinal direction of the permanent magnet is substantially square.
上記車両用交流発電機において、係合部は永久磁石の磁化方向の間違いを防止するために設けられたものである。係合部の一方は突部であり、その他方は、突部が係合される受部である。 In the above vehicle alternator, the engaging portion is provided to prevent an error in the magnetization direction of the permanent magnet. One of the engaging portions is a protrusion, and the other is a receiving portion to which the protrusion is engaged.
受部は永久磁石に形成されることが好ましく、永久磁石の角部を面取りして形成した面取り部で構成されている。或いは永久磁石の平面部の一部分を切削して形成した窪みで構成されている。本発明においては、面取り部及び窪みを凹と呼称する場合もある。突部は保持器に形成されることが好ましく、保持器の内側に突出するように、保持器の一部分で永久磁石の面取り部と対応する部位に設けられた突起で構成されている。或いは永久磁石の窪みに向かって突出するように、保持器の平面で永久磁石の窪みと対向する対向面の一部分に設けられた突起で構成されている。本発明においては、突起を凸と呼称する場合もある。 The receiving part is preferably formed in a permanent magnet, and is constituted by a chamfered part formed by chamfering a corner part of the permanent magnet. Or it is comprised by the hollow formed by cutting a part of plane part of a permanent magnet. In the present invention, the chamfered portion and the recess may be referred to as a recess. The protrusion is preferably formed in the cage, and is configured by a protrusion provided in a portion corresponding to the chamfered portion of the permanent magnet in a part of the cage so as to protrude inside the cage. Or it is comprised by the protrusion provided in a part of opposing surface facing the hollow of a permanent magnet in the plane of a holder | retainer so that it may protrude toward the hollow of a permanent magnet. In the present invention, the protrusion may be referred to as a convex.
上記車両用交流発電機によれば、永久磁石及び保持器が係合部を備えているので、それが作業者にとって目印となり、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を保持器に組み込み、永久磁石の係合部と保持器の係合部とを係合させ、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を保持器に包持させることができる。これにより、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができると共に、作業者の作業効率を向上させて車両用交流発電機の生産性を向上させることができる。また、永久磁石の磁化方向が間違った状態で永久磁石を保持器に組み込もうとしても、永久磁石及び保持器の係合部によって永久磁石が保持器に組み込めなかったり、組み込めたとしても永久磁石が不完全な状態で包持(永久磁石の一部分が保持器からはみでた状態で保持器に包持)されて爪形磁極間に装着できなかったりするので、永久磁石の磁化方向が間違った状態で永久磁石が爪形磁極間に装着されることを阻止することができる。 According to the vehicle alternator, since the permanent magnet and the cage are provided with the engaging portion, it becomes a mark for the operator, and the permanent magnet is incorporated in the cage with the magnetization direction of the permanent magnet being correct. By engaging the engaging part of the permanent magnet and the engaging part of the cage, the permanent magnet can be held in the cage in a state where the magnetization direction of the permanent magnet is correct. Accordingly, the permanent magnet can be mounted between the claw-shaped magnetic poles in a state where the magnetization direction of the permanent magnet is correct, and the work efficiency of the worker can be improved and the productivity of the AC generator for the vehicle can be improved. . In addition, even if the permanent magnet is to be assembled in the cage when the magnetization direction of the permanent magnet is wrong, even if the permanent magnet cannot be assembled in the cage due to the engaging part of the permanent magnet and the cage, Is incompletely encased (a part of the permanent magnet is encased in the cage while protruding from the cage) and cannot be mounted between the claw-shaped magnetic poles. Thus, it is possible to prevent the permanent magnet from being mounted between the claw-shaped magnetic poles.
本発明によれば、永久磁石の磁化方向が正しい状態で永久磁石を爪形磁極間に装着することができるので、信頼性の高い車両用交流発電機を提供することができる。また、本発明によれば、生産性を向上させることができるので、量産性に適した車両用交流発電機を提供することができる。 According to the present invention, since the permanent magnet can be mounted between the claw-shaped magnetic poles in a state where the magnetization direction of the permanent magnet is correct, a highly reliable AC generator for a vehicle can be provided. In addition, according to the present invention, since productivity can be improved, an automotive alternator suitable for mass production can be provided.
本発明の代表的な最良の実施形態は、異なる向きの爪形磁極が回転方向に交互に対向して配置されると共に、中心部に円筒状の界磁巻線が巻装されたランデル形鉄心と、増磁に供すると共に、前記爪形磁極間に係合配置された永久磁石とを備えた回転子を有し、前記永久磁石は保持器によって包持されており、前記永久磁石と前記保持器は凹凸により係合されている車両用交流発電機にある。 A typical best embodiment of the present invention is a Landell-type iron core in which claw-shaped magnetic poles of different orientations are alternately arranged opposite to each other in the rotation direction, and a cylindrical field winding is wound at the center. And a rotor having a permanent magnet engaged with and arranged between the claw-shaped magnetic poles, the permanent magnet being held by a cage, and the permanent magnet and the holding The vessel is in a vehicle alternator engaged by irregularities.
本発明の代表的な他の最良の実施形態は、固定子と、該固定子に空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、前記回転子は、極性が交互に異なるように回転方向に配置された複数の爪形磁極を有すると共に、巻線が巻装された鉄心と、保持器によって包持された状態で前記爪形磁極間に配置された永久磁石とを有し、前記永久磁石及び前記保持器は係合部を備えていると共に、互いの係合部が係合した状態で前記爪形磁極間に配置されている車両用交流発電機にある。 Another exemplary embodiment of the present invention includes a stator and a rotor that is rotatably provided in the stator via a gap, and the rotors have alternately different polarities. A plurality of claw-shaped magnetic poles arranged in the rotation direction, and an iron core around which the winding is wound, and a permanent magnet arranged between the claw-shaped magnetic poles while being held by a cage In addition, the permanent magnet and the cage are provided with an engagement portion, and the vehicle alternator is disposed between the claw-shaped magnetic poles with the engagement portions engaged with each other.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1実施例を図1乃至7に基づいて説明する。図7は本実施例の車両用交流発電機の全体構成を示す。車両用交流発電機は、界磁電流の供給を受けながら、自動車の内燃機関であるエンジンの回転駆動力を受けて回転子を回転させて固定子に交流電力を発生させ、発生した交流電力を整流器で整流して直流電力(自動車に搭載された電気的負荷の駆動用電力及び蓄電池の充電用電力)を得る。また、車両用交流発電機は、冷却水を機内循環させて発熱体、例えば固定子,整流器などを冷却する、いわゆる水冷方式の同期発電機であり、オルタネータ或いは車両用充電発電機と呼ばれる場合もある。冷却水は、自動車のエンジンを冷却すると共に、エンジンに付属されたラジェータによって冷却される冷却水(不凍液)の一部を分岐して用いる。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the overall configuration of the vehicle alternator of this embodiment. An AC generator for a vehicle receives a rotational current of an engine that is an internal combustion engine of an automobile while receiving supply of a field current, rotates the rotor to generate AC power in the stator, and generates the generated AC power. Rectified by a rectifier to obtain DC power (power for driving an electrical load mounted on a vehicle and power for charging a storage battery). The AC generator for vehicles is a so-called water-cooled synchronous generator in which cooling water is circulated in the machine to cool a heating element such as a stator and a rectifier, and is sometimes called an alternator or a charging generator for vehicles. is there. The cooling water cools an automobile engine and branches and uses a part of the cooling water (antifreeze) cooled by a radiator attached to the engine.
図において1は、車両用交流発電機(以下、単に「発電機」と呼ぶ)のハウジングを構成するフレームである。フレーム1は、その中心軸の一方端側が開口(開放)した器状の収納体であり、ほぼ円筒状の周壁及び周壁の中心軸の一方端側(フレーム1の中心軸の他方端側)を塞ぐ側壁から構成されている。フレーム1の周壁の内部には、フレーム1の側壁側(フレーム1の中心軸の他方端側)が開口した冷却媒体通路2が形成されている。フレーム1の周壁の外周面の一部分には、冷却媒体通路2と連通した冷却媒体供給口3及び冷却媒体排出口4が並設されている。また、フレーム1の周壁の外周面の一部分には、発電機をエンジン或いは自動車のエンジンルーム内に搭載するための取付部7が設けられている。
In the figure,
冷却媒体通路2は、フレーム1の中心軸に沿って連続すると共に、フレーム1の周方向にわたって連続するように、環状(或いは帯状)に形成されている。冷却媒体通路2の冷却媒体供給口3との連通部分(冷却媒体通路2の上流側にあたる部分)と、冷却媒体通路2の冷却媒体排出口4との連通部分(冷却媒体通路2の下流側にあたる部分)との間は仕切りによって仕切られている。
The
冷却媒体供給口3は自動車のエンジンの冷却系統の上流側(エンジンを冷却する前の冷却水が流れる部分)と接続されている。これにより、エンジンを冷却する冷却水の一部が分岐して発電機に供給され、冷却媒体通路2を循環して発電機を冷却する。冷却媒体排出口4は自動車のエンジンの冷却系統の下流側(エンジンを冷却し終えた冷却水が流れる部分)と接続されている。これにより、発電機を冷却し終えて発電機から排出された冷却水が、エンジンを冷却した冷却水と合流し、エンジンに付属されているラジェータ(或いは冷却器という)によって冷却される。
The cooling
フレーム1の中心軸の一方端側には、フレーム1の中心軸の一方端側(フレーム1の周壁の側壁側とは反対側)に形成された開口部を閉蓋するように、エンドブラケット8が固定されている。エンドブラケット8は環状の部材であり、その内周側に軸受装置10を保持している。フレーム1の中心軸の他方端側には、フレーム1の側壁の外面に接するようにエンドブラケット9が固定されている。エンドブラケット9は環状の部材であり、フレーム1の中心軸の他方端側(フレーム1の周壁の側壁側)に形成された冷却媒体通路2の開口端を閉蓋している。
On one end side of the central axis of the
フレーム1の側壁の外面には、フレーム1の中心軸の他方端側(フレーム1の周壁の側壁側)に形成された冷却媒体通路2の開口端の外縁及び内縁に沿って環状の溝11が設られている。環状の溝11には、封止部材(或いはパッキンという)であるOリング12が挿入されている。Oリング12は、弾性を有するゴム製の環状シール部材であり、フレーム1の側壁の外面とエンドブラケット9との間を気密に封止し、冷却媒体通路2からの漏水を防止する。
An annular groove 11 is formed on the outer surface of the side wall of the
フレーム1の側壁の外面とエンドブラケット9との間には、空気よりも熱伝導率の良いシリコン樹脂(或いは珪素樹脂という)が設けられている。尚、本実施例では、フレーム1の側壁の外面とエンドブラケット9との間にシリコン樹脂を設けた例について説明したが、シリコン樹脂と同様の熱伝導性を有するものであれば、シリコン樹脂以外のものを用いても構わない。
Between the outer surface of the side wall of the
フレーム1の側壁の中央部分(フレーム1の中心軸近傍)はエンドブラケット9の内周側からエンドブラケット8側とは反対側に向かって突出している。この突出部分の先端内周側には軸受装置11が保持されている。
The central portion of the side wall of the frame 1 (near the central axis of the frame 1) protrudes from the inner peripheral side of the
フレーム1の周壁の内周面には、固定子鉄心5及び固定子巻線6を有する固定子が固定されている。固定子鉄心5は、その中心軸が延びる方向(以下の説明においては、軸が延びる方向を単に「軸方向」という)に、円環状の薄い珪素鋼板を複数積層した積層鋼板であり、その内周部に複数のスロットが形成されている。固定子巻線6は、スター結線方式で結線されて構成された3相(u相,v相,w相)巻線であり、各相の巻線が固定子鉄心5の対応するスロットに挿入されいる。
A stator having a
固定子鉄心5の内周側には、空隙を介して固定子鉄心5と対向する界磁鉄心13(或いは回転子鉄心という)が回転可能に設けられている。界磁鉄心13は、回転方向(或いは周方向)に複数の爪形磁極14aを有する鉄心14と、回転方向(或いは周方向)に複数の爪形磁極15aを有する鉄心15が回転軸17の軸線が延びる方向(以下の説明においては、軸線が延びる方向を単に「軸方向」という)対向し、鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aが回転方向(或いは周方向)に交互に対向して配置されるように構成されたランデル形のものであり、回転軸17に嵌合されている。鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aはそれぞれの鉄心の側壁部から径方向に延びて鉄心14,15の対向方向に直角に折れ曲がったものであり、互いに極性が異なると共に、直角に折れ曲がって軸方向に延びる向きも互いに異なる。界磁鉄心13の中心部で鉄心14の爪形磁極14a及び鉄心15の爪形磁極15aの内周面と対向する部分には、ボビンに巻かれた界磁巻線16(或いは回転子巻線という)が設けられている。界磁巻線16の最外周には絶縁部材36が設けられている。
On the inner peripheral side of the
回転軸17はフレーム1の中心軸に沿って両方向に延びている。回転軸17の一方端側は軸受装置10よって軸支されていると共に、軸受装置10よりも外側に延びている。回転軸17の一方端側の先端部にはプーリ18(或いはベルト円板という)が取り付けられている。プーリ18は、駆動力伝達手段であるチェーン或いはベルトを介して自動車のエンジンのクランク軸に設けられたプーリと機械的に連結されており、エンジンの回転駆動力が伝達される。
The rotating
回転軸17の他方端側の先端部は軸受装置11によって軸支されている。回転軸17の他方端側で軸受装置11よりも内側の部分にはスリップリング19(或いは集電環という)が取り付けられている。スリップリング19は導電性の環状部材であり、界磁巻線16に電気的に接続されている。スリップリング19にはブラシ20が摺動接触している。ブラシ20は、界磁巻線16に供給される電力(界磁電流)をスリップリングに供給するものであり、エンドブラケット9のエンドブラケット8側とは反対側の面に固定されたブラシホルダ21によって保持されている。ブラシホルダ21内には、弾性体であるバネ22が設けられている。バネ22はブラシ20がスリップリング19に摺動接触するようにブラシ20を押圧している。
The tip of the other end side of the
エンドブラケット9のエンドブラケット8側とは反対側の面には整流器25及びICレギュレータ26(或いは電圧調整器という)が設けられている。整流器25は、固定子巻線6の出力である3相交流を全波整流して直流の出力を得る半導体装置であり、6個のダイオードでブリッジ回路を構成している。ICレギュレータ26は、ブラシ20を介して界磁巻線16に供給される界磁電流を制御して、固定子巻線6から出力される3相交流を調整する半導体装置である。エンドブラケット9のエンドブラケット8側とは反対側(整流器25,ICレギュレータ26及びブラシホルダ21が固定された側)はカバー27によって覆われている。カバー27からは端子28が外部に露出している。端子28は整流器25に電気的に接続されている。端子27には、整流器25によって整流された直流の出力を外部、すなわち車両側(バッテリや電気的負荷など)に供給するために、車両側配線の端子(図示省略)が電気的に接続されている。
A
整流器25は、負極側冷却板を兼ねるエンドブラケット9,絶縁部材29,正極側冷却板30及び端子台31の順に積層された積層体で構成されている。エンドブラケット9は板状部材であり、フレーム1及びエンドブラケット8と同様にアルミニウム製のものである。エンドブラケット9の冷却媒体通路2との対向部位よりも径方向内側(冷却媒体通路2との非対向部位)には、円弧形状に配列された3つの貫通孔33が形成されている。貫通孔33のそれぞれには、負極側整流素子である整流ダイオード32のカソード側(負極側)が圧入によって埋設されている。貫通孔33のフレーム1側の開口部(開放部)はフレーム1の側壁によって閉蓋されている。
The
正極側冷却板30は円弧形状(或いは馬蹄形状)の冷却フィンであり、エンドブラケット9と同様にアルミニウム製の部材から形成されたものである。正極側冷却板30は、その内径がエンドブラケット9の貫通孔33よりも径方向外側の部分に位置するように、絶縁部材29を介してエンドブラケット9のエンドブラケット8側とは反対側の面に固定されている。正極側冷却板30には、円弧形状に配列された3つの貫通孔35が形成されている。貫通孔35のそれぞれには、正極側整流素子である整流ダイオード34のアノード側(正極側)が圧入によって埋設されている。これにより、整流ダイオード34は、整流ダイオード32よりも半径方向外側で、冷却媒体通路2に近い位置、とりわけ本実施例では、エンドブラケット9の冷却媒体通路2と対向する部位上に配置される。貫通孔35のエンドブラケット9側の開口部(開放部)は絶縁部材29を介してエンドブラケット9によって閉蓋されている。
The positive-
絶縁部材29は、正極側冷却板30の形状に沿って円弧形状(或いは馬蹄形状)に形成されたシート状の部材であり、その面積が正極側冷却板30よりも若干大きい。絶縁部材29のエンドブラケット9との対向面及び正極側冷却板30との対向面にはペースト状のシリコンパウンドが塗布されている。本実施例では、絶縁部材29の両面にシリコンコンパウンドを塗布することにより、絶縁部材29の熱伝導性を向上させている。端子台31は、整流ダイオード32,34をブリッジ接続する金具を絶縁性の樹脂によって一体成形した接続部材であり、正極側冷却板30の形状に沿って円弧形状(或いは馬蹄形状)に形成された板状の部材である。端子台31の金具には整流ダイオード32のアノード側(正極側)と整流ダイオード34のカソード側(負極側)が溶接或いは半田付けによって電気的,機械的に接続されている。また、端子台31の金具には、固定子巻線6の各相の巻線に接続された端子が加締められていると共に、溶接或いは半田付けによって電気的,機械的に接続されている。
The insulating member 29 is a sheet-like member formed in an arc shape (or horseshoe shape) along the shape of the positive electrode
次に、本実施例の発電機の構成、特に回転子の構成を図1乃至3に基づいてさらに詳細に説明する。図1は、永久磁石が保持器によって包持された状態を示す。図2は、永久磁石を保持器に組み込む状態を示す。図3は、永久磁石が保持器によって包持された状態で爪形磁極間に挿入される状態及び永久磁石が保持器によって包持された状態で爪形磁極間に装着された状態を示す。本実施例の発電機では、発電機の出力を増加させるために永久磁石23を備えている。永久磁石23は保持器24によって包持されていると共に、保持器24に包持された状態で鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間のそれぞれに装着されている。これにより、永久磁石23は爪形磁極間に係合配置されて回転子の増磁に供される。
Next, the configuration of the generator of this embodiment, particularly the configuration of the rotor, will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a state in which a permanent magnet is held by a cage. FIG. 2 shows a state in which the permanent magnet is assembled in the cage. FIG. 3 shows a state where the permanent magnet is inserted between the claw-shaped magnetic poles while being held by the cage, and a state where the permanent magnet is held between the claw-shaped magnetic poles while being held by the cage. The generator according to this embodiment includes a
永久磁石23は、コバルト,ネオジウム,ボロンなどの希土類系の材料から形成された磁性体であって、長手方向に垂直な面(長手方向側の側面)が略正方形をした直方体の構造体であり、異方性(外部から磁場がかかっていない時の磁化方向(磁化容易方向)が外部からの磁場などによりずれる性質)を有するものである。永久磁石23の短手方向の幅t1は、鉄心14の爪形磁極14aの周方向先端と鉄心15の爪形磁極15aの周方向先端との間のうち、互いに平行な部位における周方向先端間の幅t4と略同一である。永久磁石23の4つ角のうち1つの角(長手方向側の側面の一方と短手方向側の側面の一方とによって形成される直角な角)には、上面側から下面側に向かって垂直に面取りされた面取り部23a(或いは凹部という)が形成されている。面取り部23aは永久磁石23側の係合部(或いは受部という)を構成するものである。尚、永久磁石23に設けられた面取り部23aの位置は、異方性を有する永久磁石23が鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着されて磁場がかかった場合、永久磁石23による増磁という目的を充分に果たすことできる永久磁石23の磁化方向が考慮されたものとなっている。
The
保持器24は、バネ鋼,ステンレスなどの金属材料でかつ非磁性材料から形成された部材であって、包部24a(或いは覆部という),固定部24b,舌片24c,凸部24e及び突起24fが一体形成された構造体である。このように、保持器24は非磁性体から形成されているので、鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間における永久磁石23の磁束の漏洩を抑制することができる。包部24aは、永久磁石23の短手方向側の側面が外部に露出する状態で永久磁石23の上面及び長手方向側の側面を包囲する或いは覆うものであり、逆凹形状の部材である。すなわち包部24aは、上面及び上面の長手方向側に設けられた側面から構成されたものである。包部24aの長手方向の幅は永久磁石23の長手方向の幅と略同一である。包部24aの短手方向の幅t2は永久磁石23の短手方向の幅t1、及び鉄心14の爪形磁極14aの周方向先端と鉄心15の爪形磁極15aの周方向先端との間のうち、互いに平行な部位における周方向先端間の幅t4と略同一である。
The
固定部24bは、包部24aによって包囲された永久磁石23の下面を上側に押し付けて永久磁石23を包部24a内に固定・保持させる弾性部材であり、包部24aの上面に対向するように設けられている。固定部24bの一端は、包部24aの長手方向一方の側面の下端部に、そこから直角に内側に折れ曲がるように設けられた平面部で構成されている。固定部24bの平面部の中央部からは、包部24aの長手方向他方の側面側に向かって固定部24bの板ばね部が延びている。固定部24bの板ばね部は細長い波板状のものである。固定部24bの板ばね部の平面部側とは反対側(包部24aの長手方向他方の側面側)の端部は上方に折れ曲がり、その先端部が、包部24aの長手方向他方の側面に設けられた孔24dに掛止されるように構成されている。
The fixing
舌片24cは、永久磁石23を保持器24に組み込んだ状態でこれを鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着した場合、絶縁部材36との間でバネ作用によって変形して、鉄心14の爪形磁極14aの周方向先端の鍔部14bの内面と鉄心15の爪形磁極15aの周方向先端の鍔部15bの内面に保持器24を密着させる弾性部材であり、固定部24bの板ばね部の短手方向両側に並設されている。舌片24cの一端は固定部24bの平面部と兼用する構成になっている。固定部24bの平面部の両端部からは、包部24aの長手方向他方の側面側に向かって舌片24cの板ばね部が延びている。舌片24cの板ばね部は細長く、下方側(包部24a側とは反対側)に突出した湾曲状のものである。舌片24cの板ばね部の平面部側とは反対側(包部24aの長手方向他方の側面側)の端部は自由端になっている。
When the
尚、鍔部14b,15bは、回転子が回転した場合に生じる遠心力で爪形磁極間から保持器24が径方向に飛び出すのを防止するために設けられたものであり、それぞれ爪形磁極の周方向先端の外周部が爪形磁極の周方向端面よりも、隣接する爪形磁極側に突出した突起である。
The
また、絶縁部材36は、舌片24cが界磁巻線16に直接触れることを防止するために設けられたものである。但し、保持器24が絶縁部材で、保持器24を爪形磁極間に軸方向から挿入する場合に界磁巻線16の絶縁皮膜を傷つけ、絶縁不良を起こさないような材料、例えばプラスティックやゴムなどで構成されている場合には、絶縁部材36を省略することができる。
The insulating
さらに、絶縁部材36は、舌片24cと界磁巻線16との絶縁を保つという機能のみを考えた場合、単なる絶縁体であればその目的を満足することができる。しかし、界磁巻線16を構成する電線同士,界磁巻線16とボビンとの間及びボビンと鉄心14,15との間の接着及び絶縁を考えて、接着剤を前述の各部品の間に浸透させる必要がある場合には何らかの工夫が必要である。特に液体状の接着剤を回転子の製造工程においてその外周部から滴下により塗布しようとすると、爪形磁極間における保持器24と永久磁石23との存在により、界磁巻線16の軸方向中心部に接着剤が塗布し難い。そこで、絶縁部材36を、例えば綿製のテープのように、液体状の接着剤を浸透させることができるような材料で構成し、界磁巻線16の径方向最外周に巻きつけておけば、製造工程において回転子の外周部から塗布した接着剤は、絶縁部材36の軸方向端部に付着した接着剤が軸方向にも浸透し、最終的に回転子の軸方向中心部まで浸透、更には界磁巻線16の層間にも浸透することになる。これにより、信頼性が高く、かつ爪形磁極間に永久磁石を持たない回転子と同じ工程で製造することが可能になる。
Furthermore, when considering only the function of maintaining the insulation between the
包部24aの長手方向他方の側面の下端部には、下方側に突出するように凸部24eが設けられている。凸部24eは、永久磁石23を保持器24に組み込んでこれを鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に挿入する場合、界磁巻線16が巻装されたボビンの軸方向端部の壁部に接触させ、回転子における永久磁石23の軸方向位置を設定するために設けられている。これにより、回転子の軸方向の磁気中心位置を決定することができると共に、ボビンに巻装された界磁巻線16の端末線を固定するための突起に巻きつけられた界磁巻線端部と保持器24(導体)との絶縁を保つための空間を、確実に保つことができる。
A
包部24aの長手方向一方の側面で保持器24の短手方向一方の1辺側の中央部(保持器24に永久磁石23が組み込まれた場合、永久磁石23の面取り部23aと対応する部分)には突起24fが設けられている。突起24fは保持器24の内側(包部24aの長手方向一方の側面で保持器24の短手方向他方の1辺側)に向かって突出し、保持器24側の係合部である突部(或いは凸部という)を構成するものである。本実施例では、保持器24の係合部(突起24f)と、前述した永久磁石23の係合部(面取り部23a)とが係合するように、永久磁石23を保持器24に組み込むことにより、永久磁石23の磁化方向の間違いを防止している。
The central portion of one side in the short direction of the
永久磁石23の面取り部23aと保持器24の突起24fは作業者にとって、永久磁石23の磁化方向の間違いを防止するための目印となる。作業者は、永久磁石23の面取り部23aと保持器24の突起24fとを係合するように永久磁石23を保持器24に組み込むことにより、永久磁石23の磁化方向が正しい状態で永久磁石23を保持器24に組み込むことができる。これにより、図1に示すように、永久磁石23の対角線の短手方向成分の長さが永久磁石23の短手方向の幅t1と同一になると共に、保持器24の短手方向の幅t2と略同一になり、永久磁石23を保持器24によって完全に包囲することができる。そして、永久磁石23を包持した保持器24の短手方向の幅は鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間の幅t4とも略同一になるので、作業者は、永久磁石23を包持した保持器24を永久磁石23の磁化方向が正しい状態で鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に挿入することができる。従って、永久磁石23の磁化方向が正しい状態で永久磁石23を鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着することができる。これにより、永久磁石23の目的である回転子の増磁を充分に達成することができるので、信頼性の高い発電機を提供することができる。
The chamfered
また、本実施例では、永久磁石23の面取り部23aと保持器24の突起24fとを用いてた永久磁石23の保持器24への組み込み作業により、作業者が永久磁石23の磁化方向を簡単に識別できると共に、永久磁石23の磁化方向の間違いを減少させることができるので、作業者の作業効率を向上させて発電機の生産性を向上させることができる。これにより、量産性に適した発電機を提供することができる。
Further, in this embodiment, the operator can easily change the magnetization direction of the
さらに、本実施例では、永久磁石23の磁化方向が間違った状態、すなわち図4,図5に示すように、永久磁石23の面取り部23aと保持器24の突起24fが係合されない状態で永久磁石23を保持器24に組み込んだ場合、永久磁石23の長手方向一端側(保持器24の突起24f側)が突起24fによって保持器24の短手方向一端(保持器24の突起24f側とは反対側)から側方にはみだしてし、永久磁石23が保持器24に不完全な状態で包持される。これにより、永久磁石23の対角線の短手方向成分の長さが、図4に示すようにt3となり、保持器24の短手方向の幅t2及び鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間の幅t4よりも大きくなる。この結果、永久磁石23を不完全な状態で包持した保持器24を鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に挿入しようとしても挿入することができない。従って、本実施例では、永久磁石23の磁化方向が間違った状態で永久磁石23が鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着されることを阻止することができる。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施例では、永久磁石23を保持器24に組み込んだ状態でこれを鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着した場合、絶縁部材36との間で舌片24cがバネ作用によって変形して、鉄心14の爪形磁極14aの周方向先端の鍔部14bの内面と鉄心15の爪形磁極15aの周方向先端の鍔部15bの内面に保持器24を密着させることができる。これにより、永久磁石23を鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に確実に固定することができ、回転子に対する永久磁石23の径方向位置を安定させることができる。従って、大量に回転子を生産した場合でも、性能の安定した発電機を生産することができる。
Further, in this embodiment, when the
さらに、本実施例では、保持器24を非磁性体で構成されているので、鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間における永久磁石23の磁束の漏洩を抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
さらに、本実施例では、保持器24の長手方向他方に凸部26を設けているので、永久磁石23を保持器24に組み込んだ状態でこれを鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に挿入した場合、界磁巻線16が巻装されたボビンの軸方向端部の壁部に接触させることができる。これにより、回転子における永久磁石23の軸方向位置を設定することができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
本発明の第2実施例を図8乃至10に基づいて説明する。図8は、永久磁石が保持器によって包持された状態を示す。図9は、永久磁石を保持器に組み込む状態を示す。図10は、永久磁石が保持器によって包持された状態で爪形磁極間に装着された状態を示す。本実施例は前例の変形例であって、前例とは永久磁石23及び保持器24に設けられる係合部の構成が異なっている。この他の構成は前例と同様であるので、前例と同符号を付してその説明を省略する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a state where the permanent magnet is held by the cage. FIG. 9 shows a state in which the permanent magnet is incorporated in the cage. FIG. 10 shows a state in which the permanent magnet is mounted between the claw-shaped magnetic poles while being held by the cage. This embodiment is a modification of the previous example, and the configuration of the engaging portions provided in the
永久磁石23の上面(平面)の中央部には、短手方向に連続する窪み23b(或いは凹部という)が形成されている。保持器24の包部24aの上面(平面であって、永久磁石23の上面と対向する面)の中央部(保持器24に永久磁石23が組み込まれた場合、永久磁石23の窪み23bと対応する部分)には、短手方向に連続する窪みを設けて保持器24の内側に突出させた突起24gが形成されている。窪み23bと突起24gは、永久磁石23の磁化方向が正しい状態で永久磁石23が保持器24に組み込まれた場合、係合される。
In the center of the upper surface (plane) of the
窪み23bと突起24gは作業者にとって、永久磁石23の磁化方向の間違いを防止するための目印となる。従って、作業者は、永久磁石23の窪み23bと保持器24の突起24gとを係合するように永久磁石23を保持器24に組み込むことにより、前例と同様に、永久磁石23の磁化方向が正しい状態で永久磁石23を保持器24に組み込むことができると共に、永久磁石23の磁化方向が正しい状態で永久磁石23を鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着することができる。よって、本実施例も前例と同様に、永久磁石23の目的である回転子の増磁を充分に達成することができるので、信頼性の高い発電機を提供することができる。
The
また、本実施例では、永久磁石23の磁化方向が間違った状態、すなわち永久磁石23の窪み23bと保持器24の突起24gが係合されない状態で永久磁石23を保持器24に組み込もうとしても、組み込むことができない。従って、本実施例では、永久磁石23の磁化方向が間違った状態で永久磁石23が鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に装着されることを阻止することができる。また、仮に保持器24を変形させた状態で永久磁石23を包持させた場合でも、その厚みが厚くなるので、永久磁石23を包持した保持器24を鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に挿入しようとしても挿入することができない。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施例では、回転子の製造工程において、回転子の外径に滴下する液状の接着剤を、保持器24の突起24gを形成させるために窪ました部分から、永久磁石23と鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間に浸透させ、永久磁石23及び保持器24を鉄心14の爪形磁極14aと鉄心15の爪形磁極15aとの間にさらに強固に固定することができる。
Further, in this embodiment, in the manufacturing process of the rotor, the liquid adhesive dripped onto the outer diameter of the rotor is removed from the recessed portion to form the protrusion 24g of the
5…固定子鉄心、6…固定子巻線、13…界磁鉄心、14,15…鉄心、14a,15a…爪形磁極、16…界磁巻線、23…永久磁石、23a…面取り部、23b…窪み、24…保持器、24f,24g…突起。
5 ... Stator core, 6 ... Stator winding, 13 ... Field iron core, 14, 15 ... Iron core, 14a, 15a ... Claw-shaped magnetic pole, 16 ... Field winding, 23 ... Permanent magnet, 23a ... Chamfered part, 23b ... depression, 24 ... cage, 24f, 24g ... projection.
Claims (9)
前記固定子に空隙を介して回転可能に設けられ、極性が交互に異なるように回転方向に配置された複数の爪形磁極を有する回転子と、
前記爪形磁極間に保持器によって包持された状態で装着された永久磁石とを有し、
前記永久磁石及び前記保持器は、それぞれ係合部を備えており、互いの前記係合部が係合した状態で前記爪形磁極間に装着され、
前記保持器は、前記爪形磁極の周方向先端に設けられた鍔部の内面に該保持器を押し付けて密着させる舌片を有することを特徴とする車両用交流発電機。 A stator,
A rotor having a stator rotatably arranged via a gap, a plurality of polarity are arranged in the rotational direction so as alternately different claw poles,
A permanent magnet mounted in a state of being held by a cage between the claw-shaped magnetic poles ,
The permanent magnet and the cage each have an engaging portion, and are mounted between the claw-shaped magnetic poles with the engaging portions engaged with each other ,
2. The vehicle alternator according to claim 1, wherein the retainer has a tongue piece that presses the retainer against an inner surface of a collar provided at a circumferential tip of the claw-shaped magnetic pole .
前記係合部は、前記永久磁石の磁化方向の間違いを防止するために設けられたものであることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle alternator according to claim 1 ,
The vehicle alternator according to claim 1, wherein the engaging portion is provided to prevent an error in the magnetization direction of the permanent magnet.
前記係合部の一方は突部、その他方は、前記突部が係合される受部であることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle alternator according to claim 1 ,
One of the engaging portions is a projecting portion, and the other is a receiving portion with which the projecting portion is engaged.
前記突部と前記受部が係合した場合、前記永久磁石は前記保持器によって包持されることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle alternator according to claim 3 ,
When the protrusion and the receiving portion are engaged, the permanent magnet is held by the retainer.
前記突部は前記保持器に、前記受部は前記永久磁石にそれぞれ形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle alternator according to claim 3 ,
The vehicle alternator according to claim 1, wherein the protrusion is formed on the cage, and the receiving portion is formed on the permanent magnet.
前記受部は、前記永久磁石の角部に設けられた面取り部であり、
前記突部は、前記保持器の内側に向かって突出するように、前記保持器の前記面取り部と対応する部位に設けられた突起であることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle AC generator according to claim 5 ,
The receiving portion is a chamfered portion provided at a corner of the permanent magnet,
The vehicle alternator according to claim 1, wherein the protrusion is a protrusion provided at a portion corresponding to the chamfered portion of the cage so as to protrude toward the inside of the cage.
前記受部は、前記永久磁石の平面部に設けられた窪みであり、
前記突部は、前記窪みに向かって突出するように、前記保持器の平面で前記窪みと対向する対向面の一部分に設けられた突起であることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle AC generator according to claim 5 ,
The receiving part is a recess provided in a flat part of the permanent magnet,
The vehicle alternator according to claim 1, wherein the protrusion is a protrusion provided on a part of a facing surface facing the depression on the plane of the cage so as to protrude toward the depression.
前記永久磁石は異方性を有することを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle alternator according to claim 1,
The AC generator for vehicles, wherein the permanent magnet has anisotropy.
前記永久磁石は、その長手方向と垂直な断面が略正方形であることを特徴とする車両用交流発電機。 In the vehicle alternator according to claim 1,
An AC generator for vehicles, wherein the permanent magnet has a substantially square cross section perpendicular to its longitudinal direction.
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