JP6494827B1 - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ランデル型回転子5の第1および第2の爪状磁極部17、20のそれぞれの最径外面で、固定子鉄心11の内周面との間の空隙長を広くする面取り部18、21を含まない固定子鉄心11の軸方向端面と軸方位置での磁極幅11aをLW1、LW2とし、
固定子8の周方向360°/回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯11aにおいて、周方向距離をLt1、Lt2とした場合、Lt1<LW1<Lt2、およびLt1<LW2<Lt2の関係を満たすように構成する。
【選択図】図5
Description
車両用の交流発電機においては、例えば特許文献1に開示されているように、発電機出力の向上を目的として、対向配置された一対の磁極円板部と、この磁極円板部の周辺部に相互に隔置されて設けられた復数個の磁極歯部であって、各磁極歯部は円周方向につば部を有し交互に反対極性で歯合された前記磁極歯部とを有する回転子を備え交流発電機において、前記磁極歯部はそれぞれ所定の半径を有する円弧状先端部を有し、前記磁極円板部はそれぞれ前記磁極歯部の両側に隣接配置された対向異極の磁極歯部の先端部の方向に対応する前記磁極円板部の半径方向に一対の実質的面取り部を有する交流発電機が提案されている。
前記回転子は、対向する一対の基部と、前記基部の一方の端縁部から径方向外側に延設された第1継鉄部と、前記基部の他方の端縁部から径方向外側に延設された第2継鉄部と、前記第1継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第1爪状磁極部と、前記第2継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第2爪状磁極部と、前記複数の第1爪状磁極部と前記複数の第2爪状磁極部を交互に噛み合わせて構成されたポールコアを備えた回転電機において、
前記第1爪状磁極部および前記第2爪状磁極部には、それぞれ前記回転子の回転方向および反回転方向端面に前記固定子鉄心の内周面との間の空隙長を広くする面取り部が設けられると共に、前記固定子鉄心の複数の磁極歯は、径内方向に形成された鍔部と径内方向から径外方向に形成された固定子第1継鉄部と、隣り合う前記固定子第1継鉄部を繋ぐ固定子第2継鉄部を有し、
回転方向を周外方向、反回転方向を周内方向とすると、前記第1爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第1爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向一端面の線と交差する2点間の周方向距離をLW1、前記第2爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第2爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向他端面の線と交差する2点間の周方向距離をLW2とし、
前記固定子鉄心の任意の前記固定子第2継鉄部から周外方向360°/回転子極数の範囲に存在する複数の前記磁極歯において、最周外に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周内点との周方向距離をLt2とし、最周外に位置する前記磁極歯の前記固定子第1継鉄部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記固定子第1継鉄部の最周内点との周方向距離をLt1とした場合、Lt1<LW1<Lt2、およびLt1<LW2<Lt2の関係を満たすように構成したものである。
図1は実施の形態1に係る車両用交流発電電動機を模式的に示す断面図、図2は実施の形態1に係る車両用交流発電電動機に適用される回転子を示す斜視図、図3は実施の形態1に係る車両用交流発電電動機に適用されるポールコア体を示す斜視図である。なお、図2においては本願に直接関連しない一部部品(ファン)が省略されている。
また、車両用交流発電電動機1は、フロントブラケット2aから延出するシャフト3の端部に固着されたプーリ6と、回転子5の軸方向の両端面に固定されたファン7と、回転子5に対して一定の空隙を有して回転子5の外周を囲繞し、フロントブラケット2aおよびリヤブラケット2bに固定された固定子8と、シャフト3のリヤ側(反負荷側)に固定され、回転子5に電流を供給する一対のスリップリング9と、一対のスリップリング9に摺動するように設けられた一対のブラシ10を備えている。
(1)第1爪状磁極部17の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部18の最周内線と、第1爪状磁極部17の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部18の最周外線が、固定子鉄心11の軸方向一端面の線と交差する2点間の周方向距離をLW1、
(2)第2爪状磁極部20の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部21の最周内線と、第2爪状磁極部20の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部21の最周外線が、固定子鉄心11の軸方向他端面の線と交差する2点間の周方向距離をLW2とし、
図4に示すように、
(3)固定子鉄心11の任意の固定子第2継鉄部11dから周外方向360°/回転子極数の範囲に存在する複数の磁極歯11aにおいて、最周外に位置する磁極歯11aの鍔部の最周外点と、最周内に位置する磁極歯11aの鍔部の最周内点の周方向距離をLt2、
(4)最周外に位置する磁極歯11aの固定子第1継鉄部11cの最周外点と、最周内に位置する磁極歯11aの固定子第1継鉄部11cの最周内点の周方向距離をLt1とした場合、
Lt1<LW1<Lt2、およびLt1<LW2<Lt2となるように構成されている。なお、図5に示すLSCは、固定子鉄心11の軸方向一端面と軸方向他端面との距離を表している。
エンジン始動時に、バッテリ(図示せず)から直流電力が電源端子を介してパワー回路部(図示せず)に給電される。制御回路部(図示せず)は、パワー回路部の各スイッチング素子をオン/オフ制御して、直流電力を交流電力に変換する。この交流電力が、固定子8の固定子コイル13に供給される。
実施の形態1に係る車両用交流発電電動機1の効果を確認するために、第1爪状磁極部17の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部18の最周内線と、第1爪状磁極部17の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部18の最周外線が、固定子鉄心11の一端面の線と交差する2点間の周方向距離LW1と、第2爪状磁極部20の最径外面かつ最周外面から始まる面取り部21の最周内線と、第2爪状磁極部20の最径外面かつ最周内面から始まる面取り部21の最周外線が、固定子鉄心11の他端面の線と交差する2点間の周方向距離LW2の値を変更したときの誘起電圧の値を図6に示す。
前記効果が得られる理由を、図7(a)に示す車両用交流発電電動機1の回転子5と固定子8を含めた回転電機全体の磁気回路と、図7(b)に示す固定子鉄心11における1極対分の磁気回路を示す模式図(鉄心は円環状であり、簡略化のために直線形状で示す。座標軸は、径方向および周方向である。)を基に説明する。
以上より、本実施の形態が示すように、Lt1<LW1<Lt2、およびLt1<LW2<Lt2と成る範囲で固定子8に鎖交する磁束量が最大化されることが理解される。
図8は、実施の形態2に係る車両用交流発電電動機に適用されるポールコア体の爪状磁極部を固定子側から見た正面図で、実施の形態1の図5に相当する図である。なお、その他の構成については、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
実施の形態2に係るポールコア体は、第1爪状磁極部17の軸方向先端側端面と第2爪状磁極部20の軸方向先端側端面との距離LDが、固定子鉄心11の軸方向一端面と軸方向他端面との距離LSCよりも小さく構成されている。
一例を挙げれば、実施の形態1で第1爪状磁極部17と第2爪状磁極部20との間に磁石22を備えているとして説明したが、出力最大化の機能は回転子5の最径外面と固定子鉄心11の磁極歯位置の関係によるものであるため、磁石22の有無によらず同様の効果が得られ、磁石22がない場合も同様の効果が得られる。
Claims (4)
- 回転子と、前記回転子の外周に空隙を介して設けられ、複数の磁極歯を有する固定子鉄心を備えた固定子とを含む回転電機であって、
前記回転子は、対向する一対の基部と、前記基部の一方の端縁部から径方向外側に延設された第1継鉄部と、前記基部の他方の端縁部から径方向外側に延設された第2継鉄部と、前記第1継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第1爪状磁極部と、前記第2継鉄部の軸方向に延設されて周方向に等ピッチで配列された複数の第2爪状磁極部と、前記複数の第1爪状磁極部と前記複数の第2爪状磁極部を交互に噛み合わせて構成されたポールコアを備えた回転電機において、
前記第1爪状磁極部および前記第2爪状磁極部には、それぞれ前記回転子の回転方向および反回転方向端面に前記固定子鉄心の内周面との間の空隙長を広くする面取り部が設けられると共に、
前記固定子鉄心の複数の磁極歯は、径内方向に形成された鍔部と径内方向から径外方向に形成された固定子第1継鉄部と、隣り合う前記固定子第1継鉄部を繋ぐ固定子第2継鉄部を有し、
回転方向を周外方向、反回転方向を周内方向とすると、前記第1爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第1爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向一端面の線と交差する2点間の周方向距離をLW1、
前記第2爪状磁極部の最径外面かつ最周外面から始まる前記面取り部の最周内線と、前記第2爪状磁極部の最径外面かつ最周内面から始まる前記面取り部の最周外線が、前記固定子鉄心の軸方向他端面の線と交差する2点間の周方向距離をLW2とし、
前記固定子鉄心の任意の前記固定子第2継鉄部から周外方向360°/回転子極数の範囲に存在する複数の前記磁極歯において、最周外に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記鍔部の最周内点との周方向距離をLt2とし、最周外に位置する前記磁極歯の前記固定子第1継鉄部の最周外点と、最周内に位置する前記磁極歯の前記固定子第1継鉄部の最周内点との周方向距離をLt1とした場合、
Lt1<LW1<Lt2、およびLt1<LW2<Lt2の関係を満たすように構成したことを特徴とする回転電機。 - 前記周方向距離LW1と前記周方向距離LW2とを等しく構成したことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記第1爪状磁極部に設けられた面取り部は、前記第1爪状磁極部の周方向中心軸に対して対称形状であり、前記第2爪状磁極部に設けられた面取り部は、前記第2爪状磁極部の周方向中心軸に対して対称形状であることを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機。
- 前記第1爪状磁極部の軸方向先端側端面と前記第2爪状磁極部の軸方向先端側端面との軸方向距離を、前記固定子鉄心の軸方向一端面と軸方向他端面との距離よりも小さくしたことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の回転電機。
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