JP4369377B2

JP4369377B2 - 回転電機

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Publication number: JP4369377B2
Application number: JP2005029161A
Authority: JP
Inventors: 裕北村; 淑人浅尾; 裕之秋田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: US7420312B2; US20060186754A1; JP2006217752A

Description

この発明は回転子内に界磁巻線と協働して電機子鉄心に磁束を供給する永久磁石を有する回転電機に関する。

例えば車両用充電発電機（オルタネータ）において、車両に必要とされる電気負荷の増大や、軽量化による燃費の向上のために、高出力化と小型軽量化とが求められている。このような要求に対処するものとして、発電機の界磁に永久磁石による磁化力を付加することにより、磁極間の漏洩磁束を低減し、有効磁束を増大して出力を向上させるものがある。しかし、このような構成の発電機では、界磁電流を流さず永久磁石の磁束のみで発電しても、電気負荷が小さく且つ高速回転時には、電気負荷を超える発電量となり、バッテリが過充電状態となって破損したり、電気負荷に異常電圧が印加されて破損に至ることがあった。

これに対して特許文献１に示されるように、界磁に永久磁石と界磁巻線とを併用した発電機において、前記界磁巻線に流れる界磁電流値とその流れる向きを変えることによって、電機子鉄心を通る、すなわち電機子コイルと鎖交する磁束を増減させ、出力電圧を適正値に調整して過電圧の発生を防止する技術が提案されている。

特許番号第３０６３１０６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、回転子を、少なくとも界磁巻線を備えた第１の回転子と永久磁石を備えた第２の回転子の２種類の回転子から構成するものであり、構造が複雑になるとともに重量増加やコストアップの要因にもなっていた。また界磁電流の流れの向きを切り替えるためのスイッチング手段も別途追加で必要なので、さらなるコストアップ要因となっていた。
さらに、回転子が高速回転で駆動され、かつ、電気負荷が小さいときには、過電圧発生を抑えるために永久磁石の磁束を減ずる向きの電流を界磁巻線に流し続けなければならず電力消費量が増大するという問題点があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低速回転域では、永久磁石による磁束と界磁巻線による磁束で有効磁束を増加して発電電力を増加し、高速回転域では、回転子鉄心の遠心力によって磁性短絡体を変形させることで回転子鉄心の磁極間を短絡させて、電圧調整困難の要因であった永久磁石の磁束を減じて、過電圧発生を防止できる小型で安価な高出力回転電機を得ることを目的とするものである。

この発明の回転電機は、電機子巻線が巻回された電機子鉄心と、前記電機子鉄心の内径側に所定の空隙を介して回転軸に支承され、相隣る磁極が異極をなすようにクローポール型に形成された磁極部と界磁巻線を有する円筒部とからなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心の磁気回路に設けられ前記界磁巻線と共に前記電機子鉄心に磁束を供給する永久磁石と、板状の磁性短絡体からなり、上記回転子鉄心の磁極部に固定されると共に、所定回転数以上でその一部が弾性変形して上記回転子鉄心の磁極部間を短絡する磁気短絡機構とを備え、上記磁気短絡機構は、回転子鉄心の一つの磁極部に取り付けられる固定部と、この固定部から連結部を介して隣接する他の磁極部対向面へ延在すると共に、所定回転数以上で両磁極間を短絡する弾性変形部とで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体が連続してリング状に成形されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、遠心力によって磁性短絡体を変形させることで回転子鉄心の磁極間を短絡させる磁気短絡機構を設けることにより、低速回転時、高速回転時の全領域において高出力・高トルク特性が得られる小型で安価な高出力回転電機を実現することができる。

実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１による充電発電機の構成を示す断面図であり、図２は、図１の回転子の詳細構造を示す斜視図である。
図１に示すように、この充電発電機は、ボルト１により一体化されたフロントブラケット２、リアブラケット３から構成されたケースと、このケース内に軸受４および５を介して支承され、一端部にプーリ６が固定された回転軸７と、この回転軸７に固定されたクローポール型の回転子８と、回転軸７の他端部に固定され回転子８に電流を供給するスリップリング９と、回転子８の両側面に固定された冷却ファン１０、１１と、ブラケット２、３に固定された電機子１２と、スリップリング９に摺動する一対のブラシを収納したブラシホルダ１３と、電機子１２に電気的に接続され電機子１２の出力電流を整流する整流装置１４と、ブラシホルダ１３に嵌着され、電機子１２の出力電圧を制御する電圧制御ユニット１５とを備えている。

回転子８は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１６と、この界磁巻線１６を覆って設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対の回転子鉄心１７、１８とを備えている。この回転子鉄心１７、１８は、ボビン１６ａを介して界磁巻線１６が設けられた円筒部１７ａ、１８ａと、爪状の磁極部１７ｂ、１８ｂとから構成されている。また、上記磁極部１７ｂ、１８ｂは、それぞれ所定の極数だけ形成されるとともに、界磁巻線１６の外径側を覆うように交互に交差している。隣接する磁極部１７ｂと１８ｂとは周方向に所定の間隔を介して一定のピッチで配列され、界磁巻線１６により交互に異極となるように磁化されている。この間隔には永久磁石２２が介挿され、磁極部１７ｂと磁極部１８ｂと間の漏洩磁束を低減するようになっている。

上記回転子８の磁極部１７ｂ、１８ｂ間にこの発明になる磁気短絡機構５０が配設されている。上記磁気短絡機構５０は詳細について後述するように磁性材から成り、その一端が磁極部１７ｂの内周面に接合固定され、他端は磁極部１８ｂの内周面と所定の空隙を隔てて対向している。
電機子１２は、回転子８による回転磁界が通る電機子鉄心２０と、この電機子鉄心２０に導線が巻回されて構成され出力電流が流れる電機子巻線２１とから構成されている。

図３（ａ）は図１、２に示した充電発電機の回転子８の要部断面を示す図であり、図３（ｂ）は、回転子８の磁極部１７ｂ、１８ｂと永久磁石２２、及び磁気短絡機構５０の構成状態を理解し易くするため、回転子鉄心１７側から見た形状を直線的に展開した模式図である。
図３（ｂ）に示すように、磁気短絡機構５０は、固定部５０ａ、連結部５０ｂ、弾性変形部５０ｃで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体が連続して連なることによって構成されている。固定部５０ａは、磁極部１７ｂの内周面に、例えばレーザ溶接等により固定され、弾性変形部５０ｃは、連結部５０ｂを介して磁極部１８ｂの内周面にその外周面５００cが所定の空隙gを隔てて対向するように成形されている。

次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による回転電機の動作について説明する。前記磁気短絡機構５０の弾性変形部５０ｃは、遠心力のような外力が加わらない場合には、図３（ａ）実線で示すような磁極部１８ｂの内周面と所定の空隙gを隔てた位置に在り、磁極部１８ｂとは磁気抵抗の大きい状態に保たれているので、磁極部１７ｂと磁極部１８ｂ間での磁束の漏れは少ない。

次に回転子８が回転し始め、その回転が上昇し、加わる遠心力の大きさが大きくなってくると、弾性変形部５０ｃは磁極部１８ｂの内周面側に向かって弾性変形するようになり、第１の所定回転速度Ｎ１以上の高速回転で、図３（ａ）の一点鎖線で示すように、磁極部１８ｂの内周面に接して押圧され、磁極部１７ｂと磁極部１８ｂ間は、磁気短絡機構５０の固定部５０ａ、連結部５０ｂ、弾性変形部５０ｃを介して磁気回路上、短絡した状態となる。

すると、永久磁石２２の磁化力による磁束は、磁気抵抗の小さい、磁極部１７ｂから磁気短絡機構５０を介して磁極部１８ｂ、そして元の永久磁石２２へ戻る磁気回路を通るため、永久磁石２２の磁化力によって電機子鉄心２０を通る磁束は減少する。そして、次に回転速度が低下してくると、遠心力が小さくなってきて、第２の所定回転速度Ｎ２以下まで低下したときに、弾性変形部５０ｃの弾性力及び連結部５０ｂのねじり弾性力によって、元のように磁極部１８ｂの内周面と所定の空隙を隔てた位置に戻る。

以上のようにこの発明の実施の形態１によれば、たとえ磁化力の大きな永久磁石２２を装着した場合でも、高速回転時に磁気短絡機構５０が動作して磁極１７ｂと１８ｂを短絡し、永久磁石２２の磁化力によって電機子鉄心２０を通る磁束を減少させるので、従来の課題であった軽負荷高速回転時の過電圧の発生を防止できる。したがって、過電圧発生の問題なしに磁化力の大きな永久磁石２２を装着できるので、前記磁気短絡機構５０が動作していない低速回転時には、永久磁石２２の磁化力による磁束が電機子鉄心２０を通る有効磁束を増加させることによって、出力電力を大幅に増加させることができる。

図４にこの発明の実施の形態１による充電発電機と従来の充電発電機との発電出力特性の比較を示す。図において横軸に充電発電機回転速度［r/min］を取り、縦軸に出力電流[Ａ]を取って示している。なお、カーブＡは永久磁石無しの場合の従来装置を、カーブＢは永久磁石有りの場合の従来装置を、そしてカーブＣは本願の実施の形態１の場合をそれぞれ示している。この発明の実施の形態１による充電発電機は、図４に示すように、低速回転においても、高速回転においても、最も大きな発電出力を発生させていることが分る。
また、この発明によれば、従来技術のように逆励磁するために特別な界磁巻線を設けたり、界磁電流の向きを切り換える切換手段を設ける必要がなくなり、界磁巻線及びその付属装置の設計が容易となり、製造コストの低減が図れる。更に、磁気短絡機構を回転子に設け、遠心力を利用して永久磁石の界磁を減磁できるようになるので、回転子の回転速度に関連して上記磁気短絡機構を動作させることができ高速時の過電圧発生防止に効果的である。

実施の形態２.
図５（ａ）は、この発明の実施の形態２による充電発電機の回転子８の要部断面を示す図であり、図５（ｂ）は、回転子８の磁極部１７ｂ，１８ｂと永久磁石２２、及び磁気短絡機構６０の構成状態を理解し易くするため、回転子鉄心１７側から見た形状を直線的に展開した模式図であり、実施の形態１の図１、図２、図３と同一部分には同一符号を付与している。

図５（ｂ）に示すように、この発明の実施の形態２による磁気短絡機構６０は、固定部６０ａと、これを中心に両側に連結部６０ｂを介して対称的に延びた弾性変形部６０ｃとで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体が順次連続して配置されている。固定部６０ａは、磁極部１７ｂ（あるいは１８ｂ）の内周面に、例えばレーザー溶接等により固定され、弾性変形部６０ｃは、連結部６０ｂを介して磁極部１８ｂ（あるいは１７ｂ）の内周面にその外周面６００cが所定の空隙gを隔てて対向するように構成されている。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による回転電機の動作について説明する。前記磁気短絡機構６０の弾性変形部６０ｃは、遠心力のような外力が加わらない場合には、図５（ａ）実線で示すような磁極部１７ｂ、１８ｂの内周面と所定の空隙gを隔てた位置に在り、磁極部１７ｂ、１８ｂとは磁気抵抗の大きい状態に保たれているので、磁極部１７ｂと磁極部１８ｂ間での磁束の漏れは少ない。

次に回転子８が回転し始め、その回転が上昇し、加わる遠心力の大きさが大きくなってくると、弾性変形部６０ｃは磁極部１７ｂ、１８ｂの内周面側に向かって弾性変形するようになり、第１の所定回転速度Ｎ１以上の高速回転で、図５（ａ）の一点鎖線で示すように、その外周面６００cが磁極部１７ｂ、１８ｂの内周面に接して押圧され、磁極部１７ｂと磁極部１８ｂ間は、磁気短絡機構６０の固定部６０ａ、連結部６０ｂ、弾性変形部６０ｃを介して磁気回路上、短絡した状態となる。

すると、永久磁石２２の磁化力による磁束は、磁気抵抗の小さい、磁極部１７ｂから磁気短絡機構６０を介して磁極部１８ｂ、そして元の永久磁石２２へ戻る磁気回路を通るため、永久磁石２２の磁化力によって電機子鉄心２０を通る磁束は減少する。そして、次に回転速度が低下してくると、遠心力が小さくなってきて、第２の所定回転速度Ｎ２以下まで低下したときに、弾性変形部６０ｃの弾性力及び連結部６０ｂのねじり弾性力によって、元のように磁極部１８ｂの内周面と所定の空隙を隔てた位置に戻る。

以上のように、この実施の形態２の場合も実施の形態１と同様に、磁気短絡機構６０の弾性変形部６０ｃの遠心力による変形を利用して軽負荷、高速回転時の過電圧発生を抑制し、起動時等の低速回転時には高出力が得られる効果を有する。また、この実施の形態２によれば、磁気短絡機構６０を固定部６０ａと、これを中心に連結部６０ｂを介して両側に対称的に延びた弾性変形部６０ｃとで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体を順次連続して配置しているので、隣接する磁極部の一つ置きに固定部を必要としていた上記実施の形態１の場合に比較して固定部の数を少なくでき、溶接等の工数を減少して組立てコストの低減を図ることができる。

実施の形態３.
図６（ａ）は、この発明の実施の形態３による充電発電機の回転子８の要部断面を示す図であり、図６（ｂ）は、回転子８の磁極部１７ｂ，１８ｂと永久磁石２２、及び磁気短絡機構７０の構成状態を理解し易くするため、回転子鉄心１７側から見た形状を直線的に展開した模式図であり、実施の形態１の図１、図２、図３と同一部分には同一符号を付与している。図６（ｂ）に示すように、実施の形態３による磁気短絡機構７０は、弾性変形部７１ａと連結部７１ｂと弾性変形部７１ｃで成る一単位の磁性短絡体７１と、非磁性材から成るリング状の非磁性リング７２とから構成され、この一単位の磁性短絡体７１が前記非磁性リング７２に複数個連続して例えばレーザー溶接等により固定され、前記非磁性リング７２が磁極部１７ｂ及び１８ｂに嵌合固定されることにより、弾性変形部７１ａと７１ｃは、磁極部１７ｂ、１８ｂの内周面に、所定の空隙を隔てて対向するように構成されている。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態３による回転電機の動作は、上記実施の形態１及び２と同じであるため詳細説明は省略する。この実施の形態３によれば、一単位の磁性短絡体７１がサブアセンブリとして予め非磁性リング７２に連続して固定されており、この非磁性リング７２を磁極部１７ｂ及び１８ｂに嵌合固定することで取り付けされるため、磁気短絡機構の固定部５０a、６０ａを個々に磁極部１７bに溶接等により固定する上記実施の形態１及び２に比べて、磁気短絡機構の取り付けが容易となり、作業時間の短縮、組立てコストの更なる低減が図れるものである。

実施の形態４.
図７（ａ）は、この発明の実施の形態４による充電発電機の回転子８の要部断面を示す図であり、図７（ｂ）は、回転子８の磁極部１７ｂ，１８ｂと永久磁石２２、及び磁気短絡機構８０の構成状態を理解し易くするため、回転子鉄心１７側から見た形状を直線的に展開した模式図であり、実施の形態１の図１、図２、図３と同一部分には同一符号を付与している。

図７（ｂ）に示すように、実施の形態４による磁気短絡機構８０は、固定部８０ａと弾性変形部８０ｂで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体が連続して連なることによって構成されている。その一単位の磁性短絡体８０の一端８０ａは一方の回転子鉄心の磁極１７ｂあるいは１８ｂに接合固定され、前記一単位の磁性短絡体８０の他端は他方の回転子鉄心の磁極１８ｂあるいは１７ｂの内周面と所定の空隙を隔てて対向し、前記回転子８の回転上昇により前記一単位の磁性短絡体８０の他端は前記他方の回転子鉄心の磁極内周面に接して押圧され、前記回転子の回転低下により離れるように構成されている。

この固定部８０ａは、磁極部１７ｂ（あるいは１８ｂ）の内周面に、例えばレーザー溶接等により固定され、弾性変形部８０ｂは磁極部１８ｂ（あるいは１７ｂ）の内周面に所定の空隙を隔てて対向するように構成されている。
以上のように構成されたこの発明の実施の形態４によれば、磁気短絡機構８０を片方の回転子鉄心に固定する構造となるため、その取り付けが容易となり、工作性と組立性に優れるという効果がある。

なお、上記実施の形態１〜４はこの発明の実施例として説明したもので、要するに、遠心力により駆動される磁性短絡体により回転子鉄心の磁極間を短絡させることによって永久磁石による磁束を減磁するあらゆる変形例を包含する趣旨であり、また、上記の実施の形態１〜４では、この発明を充電発電機（オルタネータ）に適用した場合について説明したが、この発明はこれに限られず、充電発電機と始動電動機とを兼ねた電動発電機にも適用できるのは言うまでもない。この場合における発電機動作時の出力特性はもちろん電動機動作時のトルク特性も従来のものに比べ、低速度領域から高速度領域に亘って大幅に改善されるものである。

実施の形態５
図８は、この発明の実施の形態５による充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機の構成を示す断面図である。図８において、この充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機は、実施の形態１の充電発電機と比べて、特有な構成要素として、さらに、回転子８の回転位置を検出する回転位置検出器３３と、電機子巻線２１に接続された三相端子３１とを備えている以外は、磁気短絡機構５０を含め実質的に同じ構成である。

図９は、図８に示した充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機の要部を含むシステムを示す回路図である。図９において、このシステムは、電機子巻線２１の出力電圧を制御する電圧制御手段である制御装置２５と、この制御装置２５に必要な情報を入力する図示していないＥＣＵ（Engine Control Unit）と、制御装置２５の指令に応じて界磁電流を制御する界磁電流制御装置２７と、電機子巻線２１の出力電流を整流するインバータモジュール２８と、このインバータモジュール２８を介して供給される電圧により充電されるバッテリ２６とを備えている。制御装置２５は、界磁電流制御装置２７を制御して、界磁巻線１６に流れる界磁電流の大きさを制御する。インバータモジュール２８は、並列に接続されたスイッチング素子３０およびダイオード２９の組を２組直列に接続したものを並列に３つ配置して構成されている。電機子巻線２１の各Ｙ結線（スター結線）の端部が、交流配線を介して直列に接続されたスイッチング素子３０の中間接続点x、y、zにそれぞれ接続されており、制御装置２５によりスイッチング素子３０のスイッチング動作が制御される。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態５による回転電機の動作について説明する。回転電機は、充電発電機と始動電動機の両方の機能を併せ持っており、例えば、ハイブリッド自動車のアイドリングストップなどに使用される。ここでは、回転電機の動作をこのアイドリングストップにおける動作を通して説明する。

まず、アイドリングストップを開始するための条件が成立すると、図示しないエンジンが停止され、そしてエンジンを再始動する条件が揃うと、バッテリ２６から直流電力がインバータモジュール２８に給電される。そこで、制御装置２５がインバータモジュール２８の各スイッチング素子３０をＯＮ／ＯＦＦ制御し、直流電力が三相交流電力に変換され、この三相交流電力が交流配線を介して電機子１２の電機子巻線２１に供給される。
これにより、界磁電流制御装置２７により界磁電流が供給されている回転子８の界磁巻線１６の周囲に回転磁界が与えられ、回転子８が回転駆動される。そして、この回転子８の回転動力がプーリ６から図示しない動力伝達装置を介してエンジンに伝達されて、エンジンが始動される。

そして、エンジンが始動されると、逆にエンジンの回転動力が前記動力伝達装置を介して回転子８に伝達される。これにより、回転子８が回転駆動して電機子巻線２１に三相交流電圧が誘起される。そこで、制御装置２５が各スイッチング素子３０をＯＮ／ＯＦＦ制御し、電機子巻線２１に誘起された三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ２６を充電する。その後の充電発電機としての制御動作および機能、そして効果は、実施の形態１で説明した内容と同様である。

図１０は、この発明の実施の形態５による回転電機と従来の回転電機のトルク特性を示す特性図である。図において横軸に発電電動機回転速度［r/min］を取り、縦軸に出力トルク[Nm]を取って示している。なお、カーブＡは永久磁石無しの場合の従来装置を、カーブＢは永久磁石有りの場合の従来装置を、そしてカーブＣは本願の実施の形態５の場合をそれぞれ示している。これらの回転電機については、基底トルク（低回転時の最高トルク）が同じになるように電機子巻線の仕様を調整している。

図１０のこの発明の実施の形態５によるカーブＣから明らかなように、同じ回転速度の時は大きなトルクが得られると共に、高回転速度までトルクを発生させることができることが分る。
以上のように、この発明の実施の形態５による回転電機によれば、軽負荷高速回転時の過電圧防止のための弱め界磁を行う必要がなくなり、インバータの許容電流容量を下げることができるので、エンジンを始動する機能だけでなく、エンジン始動直後にエンジンのトルクをアシストして車両をスムーズに動かせたり、加速レスポンスを向上させたりする機能を付加することができる。

実施の形態６
図１１は、この発明の実施の形態６による充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機の構成を示す断面図である。図１１において、この充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機は、実施の形態１の充電発電機と比べて、特有な構成要素として、さらに、回転子８の回転位置を検出する回転位置検出器３３と、ブラケット３の端面に一体に結合装着したインバータユニット３４とを備えている。

図１１において、インバータユニット３４は、絶縁性樹脂からなるケース４６と、ケース４６に一体に形成されたヒートシンク４７とから構成されている。このヒートシンク４７は、銅、アルミニウム等の良熱伝導性金属を用い、Ｃ形状に形成され、軸方向に延びるフィン４７ａが周方向に等角ピッチでヒートシンク４７の内壁面に立設されている。そして、回路基板４８が電気絶縁状態にヒートシンク４７上に配設されてケース４６内に収納されている。この回路基板４８には、スイッチング素子３０、ダイオード２９およびコンデンサ３５が図９に示される回路を構成するように実装されている。

このように構成されたインバータユニット３４は、ヒートシンク４７がブラケット３のベアリングボックス３ｃを囲繞するように、ブラケット３の端面に直接取り付けられている。そして、電機子巻線２１のＹ結線端部から延びる三相線２０１、２０２、２０３がブラケット３から延出し、インバータユニット３４に電気的に接続されている。さらに、バッテリ（図示せず）が直流配線（図示せず）を介してインバータユニット３４の電源端子４９に電気的に接続されている。

以上のように構成されたこの発明の実施の形態６による回転電機の動作については上記実施の形態５と同じであるので説明は省略する。
以上のように、この発明の実施の形態６による回転電機によれば、実施の形態５で述べた効果に加えて、軽負荷高速回転時の過電圧防止のための弱め界磁を行う必要がなくなり、インバータの許容電流容量を下げることができることと相俟って、インバータユニットの設置、接続がコンパクトに達成でき、小型化とコスト低減を実現することができる効果を有する。

この発明の実施の形態１による充電発電機の構成を示す縦断面図である。図１の回転子の詳細構造を示す斜視図である。（ａ）は図１、２の回転子の要部断面を示す図である。（ｂ）は図１，２の回転子の磁極部と永久磁石と磁気短絡機構との構成状態を説明するために、回転子鉄心側側面から見た形状を直線的に展開した模式図である。この発明の実施の形態１による充電発電機と従来の充電発電機との発電出力特性を比較して示す図である。（ａ）はこの発明の実施の形態２による充電発電機の回転子の要部断面を示す図である。（ｂ）はこの発明の実施の形態２による充電発電機の回転子の磁極部と永久磁石と磁気短絡機構との構成状態を説明するために、回転子鉄心側側面から見た形状を直線的に展開した模式図である。（ａ）はこの発明の実施の形態３による充電発電機の回転子の要部断面を示す図である。（ｂ）はこの発明の実施の形態３による充電発電機の回転子の磁極部と永久磁石と磁気短絡機構との構成状態を説明するために、回転子鉄心側側面から見た形状を直線的に展開した模式図である。（ａ）はこの発明の実施の形態４による充電発電機の回転子の要部断面を示す図である。（ｂ）はこの発明の実施の形態４による充電発電機の回転子の磁極部と永久磁石と磁気短絡機構との構成状態を説明するために、回転子鉄心側側面から見た形状を直線的に展開した模式図である。この発明の実施の形態５による充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機の構成を示す縦断面である。図８の充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機の要部を含むシステムを示す回路図である。この発明の実施の形態５による回転電機と従来の回転電機のトルク特性を示す特性図である。この発明の実施の形態６による充電発電機と始動電動機とを兼ねた回転電機の構成を示す縦断面である。

符号の説明

２、３ブラケット、４、５軸受、７回転軸、８回転子、
１２電機子、１６界磁巻線、１７、１８回転子鉄心、
１７ａ、１８ａ円筒部、１７ｂ、１８ｂ磁極部、
２０電機子鉄心、２１電機子巻線、２２永久磁石、
５０、６０、７０、８０磁気短絡機構、
５０ａ、６０ａ、８０ａ固定部、５０ｂ、６０ｂ、７１ｂ連結部、
５０ｃ、７１ａ、７１ｃ、８０ｂ弾性変形部、７２非磁性リング。

Claims

電機子巻線が巻回された電機子鉄心と、前記電機子鉄心の内径側に所定の空隙を介して回転軸に支承され、相隣る磁極が異極をなすようにクローポール型に形成された磁極部と界磁巻線を有する円筒部とからなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心の磁気回路に設けられ前記界磁巻線と共に前記電機子鉄心に磁束を供給する永久磁石と、板状の磁性短絡体からなり、上記回転子鉄心の磁極部に固定されると共に、所定回転数以上でその一部が弾性変形して上記回転子鉄心の磁極部間を短絡する磁気短絡機構とを備え、上記磁気短絡機構は、回転子鉄心の一つの磁極部に取り付けられる固定部と、この固定部から連結部を介して隣接する他の磁極部対向面へ延在すると共に、所定回転数以上で両磁極間を短絡する弾性変形部とで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体が連続してリング状に成形されていることを特徴とする回転電機。
上記磁気短絡機構は、上記固定部から両側に連結部を介して隣接する他の磁極部対向面へ延在すると共に所定回転速度以上で両磁極間を短絡する弾性変形部とで一単位の磁性短絡体を構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
電機子巻線が巻回された電機子鉄心と、前記電機子鉄心の内径側に所定の空隙を介して回転軸に支承され、相隣る磁極が異極をなすようにクローポール型に形成された磁極部と界磁巻線を有する円筒部とからなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心の磁気回路に設けられ前記界磁巻線と共に前記電機子鉄心に磁束を供給する永久磁石と、板状の磁性短絡体からなり、上記回転子鉄心の磁極部に固定されると共に、所定回転数以上でその一部が弾性変形して上記回転子鉄心の磁極部間を短絡する磁気短絡機構とを備え、上記磁気短絡機構は、連結部と、この連結部の両側に隣接する磁極部対向面へ延在すると共に所定回転速度以上で両磁極間を短絡する弾性変形部とで一単位の磁性短絡体を構成し、この一単位の磁性短絡体を非磁性材からなるリング状の非磁性リングに複数個連続して固定され、前記非磁性リングが磁極部に嵌合固定されていることを特徴とする回転電機。