JP5111410B2

JP5111410B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP5111410B2
Application number: JP2009029987A
Authority: JP
Inventors: 正哉井上; 敏行吉澤; 和徳田中; 健西川; 慎二西村; 寛治新川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: JP2010187476A

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特にランデル型の回転子における永久磁石の保持構造に関するものである。

ランデル型の回転子を用いる車両用交流発電機は、数十年にわたって自動車に使用されてきた。そして、近年の環境問題から車載される電装品の負荷が急増しており、ランデル型の回転子の発電量のより一層の増加が求められている。

従来、このような課題を解決するために、ランデル型の回転子の周方向に対向する爪状磁極間に永久磁石を配設する手段がとられていた（例えば、特許文献１，２参照）。

また、永久磁石をファンに一体に形成されたポケット内に保持させ、ポケットを第１ポールピースのボディの上面と第２ポールピースのポールフィンガーの下面との間に圧入してファンを第１ポールピースに取り付け、ポケットを第２ポールピースのボディの上面と第１ポールピースのポールフィンガーの下面との間に圧入してファンを第２ポールピースに取り付ける手段がとられていた（例えば、特許文献３参照）。

特開昭６１−８５０４５号公報米国特許第４８５９５７７号明細書特表２００２−５１７０１５号公報

特許文献１，２において、永久磁石を爪状磁極部間に保持するに当たっては、永久磁石を対向する爪状磁極部に対して高精度に位置決めする必要があり、磁石保持部材を付加し、或いは磁石保持用の溝を機械加工により爪状磁極部に形成することが必要となり、生産コストの高騰および量産性の低下をもたらしていた。また、高速回転時には、隣り合う爪状磁極部間の相対的な変位が生じるので、永久磁石に加わる遠心力を爪状磁極部間で保持する構造では、安定した永久磁石の保持が得られない。

特許文献３に記載のものでは、永久磁石を保持するポケットは一方のポールピースのボディと他方のポールピースのポールフィンガーとの間の嵌合空間に適合する概略矩形の断面形状に形成される。永久磁石を保持するポケットの保持を強固にするためには、ポールピースの嵌合面を高精度に加工する必要がある。しかし、ポールピースのポケットとの嵌合面は平面或いは緩やかな曲面であり、高性能な工作機械によるポールピースの後加工が必要となり、膨大な加工コストおよび加工時間がかかってしまう。また、高速回転時には、爪状磁極部の先端が径方向外方に変位するので、永久磁石に加わる遠心力を爪状磁極部で保持する構造では、安定した永久磁石の保持が得られない。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、遠心力に起因する爪状磁極部の先端部の変位や隣り合う爪状磁極部間の相対的な変位が磁石保持に直接影響せず、磁石保持の信頼性を高めることができるとともに、磁石保持構造を簡素化し、磁石の組み付け性を高め、生産コストの低下および量産性を高めることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えている。さらに、上記複数の爪状磁極部の先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に該継鉄部から一体に突設された永久磁石保持部と、上記永久磁石保持部のそれぞれに穴中心を軸方向に一致させて軸方向の一端から他端に貫通し、かつ軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する、穴中心に直交する断面がＣ字状の円弧形の穴形状に形成された磁石フォルダ保持穴と、上記磁石フォルダ保持穴に挿入、保持された断面がＣ字状の円弧形の外形形状に形成された嵌合部、および該嵌合部から一体に径方向外方に突設されて上記磁石フォルダ保持穴から径方向外方に突出する突出部を有する磁性材料からなる磁石フォルダと、断面が四角形の柱状体に作製されて上記磁石フォルダの上記突出部に装着され、上記界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向された永久磁石と、を備えている。

この発明によれば、永久磁石を保持した磁石フォルダが継鉄部側に保持されている。そこで、遠心力に起因する爪状磁極部の変位が永久磁石に影響しないので、永久磁石の保持が容易となり、磁石保持の信頼性が上がる。また、永久磁石が爪状磁極部の内径側に位置しているので、永久磁石に作用する遠心力が小さくなり、永久磁石の保持が容易となり、磁石保持の信頼性が上がる。

また、永久磁石を保持した磁石フォルダが、断面がＣ字状の円弧形の外形形状に形成された嵌合部と断面がＣ字状の円弧形の穴形状の磁石フォルダ保持穴との嵌め合いにより永久磁石保持部に保持されているので、磁石フォルダの保持構造が簡素化し、磁石フォルダの組み付け性が容易となる。しかも、磁石フォルダ保持穴をドリルやリーマなどの回転切削工具を用いて簡易に、高精度に作製でき、磁石フォルダの嵌合部と磁石フォルダ保持穴との嵌め合い部のがたつきを抑えることができる。さらに、磁石フォルダ保持穴の穴中心を軸方向に一致させているので、磁石フォルダの嵌合部を軸方向から磁石フォルダ保持穴に挿入することができ、磁石フォルダの組み付け性が容易となる。これらのことから、生産コストの低下および量産性の向上が図られる。

この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁石フォルダを構成する磁性薄板を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石フォルダへの実装方法を説明する斜視図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石フォルダへの実装状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における磁石アッセンブリの組立方法を説明する斜視図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の磁石アッセンブリ実装前の状態を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の磁石アッセンブリ実装後の状態を示す断面図である。この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における磁石アッセンブリの組立方法を説明する斜視図である。この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における磁石アッセンブリのポールコア体への実装方法を説明する斜視図である。この発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の磁石アッセンブリ実装状態を示す断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機を模式的に示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機に適用される回転子を示す分解斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁石フォルダを構成する磁性薄板を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石フォルダへの実装方法を説明する斜視図、図５および図６はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機における磁束の流れを説明するための模式図である。

図１乃至図４において、回転電機としての車両用交流発電機１は、それぞれ略椀形状のアルミ製のフロントブラケット２とリヤブラケット３とからなるケース４と、シャフト１６をケース４に軸受５を介して支持されて、ケース４内に回転自在に配設された回転子１３と、ケース４のフロント側に延出するシャフト１６の端部に固着されたプーリ６と、回転子１３の軸方向の両端面に固定されたファン７と、回転子１３に対して一定のエアギャップ２９を有して、回転子１３の外周を囲繞してケース４に固定された固定子１０と、シャフト１６のリヤ側に固定され、回転子１３に電流を供給する一対のスリップリング８と、各スリップリング８に摺動するようにケース４内に配設された一対のブラシ９と、を備えている。なお、図示していないが、固定子１０で生じた交流を直流に整流する整流器、固定子１０で生じた交流電圧の大きさを調整する電圧調整器などがケース４内に配設されている。

固定子１０は、円筒状の固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に巻装され、回転子１３の回転に伴い、後述する界磁コイル１４からの磁束の変化で交流が生じる固定子コイル１２と、を備えている。

回転子１３は、励磁電流が流されて磁束を発生する界磁コイル１４と、界磁コイル１４を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成されるポールコア１５と、ポールコア１５の軸心位置に貫装されたシャフト１６と、を備えている。
ポールコア１５は、それぞれ例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により作製された第１および第２ポールコア体１７，２１に分割構成されている。

第１ポールコア体１７は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴１８ａが軸心位置を貫通して形成された第１ボス部１８と、第１ボス部１８の一端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第１継鉄部１９と、第１継鉄部１９の外周部から軸方向他端側に延設された第１爪状磁極部２０とを有している。第１爪状磁極部２０は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第１継鉄部１９の外周部に周方向に等角ピッチで例えば８つ配列されている。

第２ポールコア体２１は、外周面を円筒形状とし、シャフト挿通穴２２ａが軸心位置を貫通して形成された第２ボス部２２と、第２ボス部２２の他端縁部から径方向外側に延設された厚肉リング状の第２継鉄部２３と、第２継鉄部２３の外周部から軸方向一端側に延設された第２爪状磁極部２４とを有している。第２爪状磁極部２４は、その最外径面形状を略台形形状とし、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、第２継鉄部２３の外周部に周方向に等角ピッチで例えば８つ配列されている。

このように構成された第１および第２ポールコア体１７，２１は、第１および第２爪状磁極部２０，２４を交互に噛み合わせ、かつ、第１ボス部１８の他端面を第２ボス部２２の一端面に突き合わせ、シャフト挿通穴１８ａ，２２ａに貫装されたシャフト１６に固着されている。そして、ボビン（図示せず）に巻装された界磁コイル１４が、第１および第２ボス部１８，２２、第１および第２継鉄部１９，２３および第１および第２爪状磁極部２０，２４に囲まれた空間に装着されている。ここで、第１および第２ボス部１８，２２および第１および第２継鉄部１９，２３が、それぞれポールコア１５のボス部および一対の継鉄部に相当する。

永久磁石保持部としての第１磁石保持台座３０は第１ポールコア体１７に一体成形される。この第１磁石保持台座３０が、各第２爪状磁極部２４の先端側内周面と対向する第１継鉄部１９の外周面上に一体に突設されている。第１磁石フォルダ保持穴３１が、第１磁石保持台座３０に、穴中心を軸方向に一致させて軸方向一端から他端に貫通し、かつ軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する、穴中心に直交する断面がＣ字状の円弧形の穴形状に形成されている。第１磁石フォルダ保持穴３１を軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する第１軸方向開口３２は、第２爪状磁極部２４の先端側内周面と対向している。

第１磁石フォルダ３３は、第１磁石フォルダ保持穴３１の内形形状に適合する断面がＣ字状の円弧形の外形形状に形成された嵌合部３４と、嵌合部３４の断面円弧形の弦部から一体に径方向外方に突設された断面台形の突出部３５と、を有する所定厚みの柱状体に作製されている。この断面台形の突出部３５は、周方向幅が嵌合部３４の断面Ｃ字状の円弧形の弦部から径方向外方に向かって漸次広くなる外形形状を有している。さらに、磁石嵌合溝３６が、突出部３５の突出方向の先端面に、溝方向を厚み方向とし、かつ溝幅が突出部３５の突出方向の先端面に向かって漸次狭くなる溝形状に凹設されている。

磁性薄板４８は、図３に示されるように、台形の溝部４８ａが底辺に形成された台形とＣ字状の円弧形とを、台形の上辺を円弧形の弦部とするように一体化した外形形状を有し、炭素鋼板や電磁鋼板をプレス成型して作製される。第１磁石フォルダ３３は、このような外形形状にプレス成型された所定枚数の磁性薄板４８を積層一体化して作製されている。そして、溝部４８ａが積層方向に連なって磁石嵌合溝３６を構成している。

第１永久磁石３７は、磁石嵌合溝３６の内形形状に適合する外形形状、つまり断面台形の柱状体に作製されている。そして、第１永久磁石３７は、図４に示されるように、第１磁石フォルダ３３の厚み方向外方から磁石嵌合溝３６に嵌め込まれる。これにより、第１永久磁石３７は、その底面が磁石嵌合溝３６の底面に接して、あるいは微小な隙間をもって相対して、底面側を磁石嵌合溝３６に嵌着されて第１磁石フォルダ３３に装着される。なお、第１永久磁石３７は磁石嵌合溝３６との間の嵌着力により第１磁石フォルダ３３に保持されるが、必要に応じ接着剤を塗布してもよい。

第１永久磁石３７が装着された第１磁石フォルダ３３は、嵌合部３４を第１磁石フォルダ保持穴３１に軸方向から挿入、保持される。この時、突出部３５が、第１軸方向開口３２から径方向外方に突出し、第２爪状磁極部２４の先端側内周面に対向している。そして、第１永久磁石３７が、その断面台形の上辺側を第２爪状磁極部２４の先端側内周面に近接させて配置されている。なお、第１磁石フォルダ３３の厚み方向および磁石嵌合溝３６の溝方向が回転子１３の軸方向に一致している。また、第１磁石フォルダ３３は第１磁石フォルダ保持穴３１との間の嵌着力により第１磁石保持台座３０に保持されるが、必要に応じ接着剤を塗布してもよい。

永久磁石保持部としての第２磁石保持台座４０は第２ポールコア体２１に一体成形される。この第２磁石保持台座４０が、各第１爪状磁極部２０の先端側内周面と対向する第２継鉄部２３の外周面上に一体に突設されている。第２磁石フォルダ保持穴４１が、第２磁石保持台座４０に、穴中心を軸方向に一致させて軸方向一端から他端に貫通し、かつ軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する、穴中心に直交する断面がＣ字状の円弧形の穴形状に形成されている。第２磁石フォルダ保持穴４１を軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する第２軸方向開口４２は、第１爪状磁極部２０の先端側内周面と対向している。

第２磁石フォルダ４３は、第２磁石フォルダ保持穴４１の内形形状に適合する断面がＣ字状の円弧形の外形形状に形成された嵌合部４４と、嵌合部４４の断面円弧形の弦部から一体に径方向外方に突設された断面台形の突出部４５と、を有する所定厚みの柱状体に作製されている。この断面台形の突出部４５は、周方向幅が嵌合部４４の断面Ｃ字状の円弧形の弦部から径方向外方に向かって漸次広くなる外形形状を有している。さらに、磁石嵌合溝４６が、突出部４５の突出方向の先端面に、溝方向を厚み方向とし、かつ溝幅が突出部４５の突出方向の先端面に向かって漸次狭くなる溝形状に凹設されている。

磁性薄板４９は、図３に示されるように、台形の溝部４９ａが底辺に形成された台形とＣ字状の円弧形とを、台形の上辺を円弧形の弦部とするように一体化した外形形状を有し、炭素鋼板や電磁鋼板をプレス成型して作製される。第２磁石フォルダ４３は、このような外形形状にプレス成型された所定枚数の磁性薄板４９を積層一体化して作製されている。そして、溝部４９ａが積層方向に連なって磁石嵌合溝４６を構成している。

第２永久磁石４７は、磁石嵌合溝４６の内形形状に適合する外形形状、つまり断面台形の柱状体に作製されている。そして、第２永久磁石４７は、図４に示されるように、第２磁石フォルダ４３の厚み方向外方から磁石嵌合溝４６に嵌め込まれる。これにより、第２永久磁石４７は、その底面が磁石嵌合溝４６の底面に接して、あるいは微小な隙間をもって相対して、底面側を磁石嵌合溝４６に嵌着されて第２磁石フォルダ４３に装着される。なお、第２永久磁石４７は磁石嵌合溝４６との間の嵌着力により第２磁石フォルダ４３に保持されるが、必要に応じ接着剤を塗布してもよい。

第２永久磁石４７が装着された第２磁石フォルダ４３は、嵌合部４４を第２磁石フォルダ保持穴４１に軸方向から挿入、保持される。この時、突出部４５が、第１軸方向開口４２から径方向外方に突出し、第１爪状磁極部２０の先端側内周面に対向している。そして、第２永久磁石４７が、その断面台形の上辺側を第１爪状磁極部２０の先端側内周面に近接させて配置されている。なお、第２磁石フォルダ４３の厚み方向および磁石嵌合溝４６の溝方向が回転子１３の軸方向に一致している。また、第２磁石フォルダ４３は第２磁石フォルダ保持穴４１との間の嵌着力により第２磁石保持台座４０に保持されるが、必要に応じ接着剤を塗布してもよい。

また、第１および第２永久磁石３７，４７は、着磁方向５０が、界磁コイル１４を流れる界磁電流が回転子１３の軸心と直交する平面において作る磁界５１の向きと反対となるように着磁配向されている。つまり、図１に示されるように、界磁コイル１４に通電され、磁界５１が矢印方向に発生された場合、第１および第２永久磁石３７，４７は、磁界５１と逆向きに着磁配向される。ここでは、第１および第２永久磁石３７，４７の着磁方向５０は、径方向に一致しており、その着磁方向５０の延長線が対向する第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端側の内周面に向かっている。なお、界磁コイル１４を流れる界磁電流が作る磁界５１の向きが反転した設計の場合には、第１および第２永久磁石３７，４７も逆向きに着磁配向される。

つぎに、このように構成された車両用交流発電機１の動作について説明する。
まず、電流がバッテリ（図示せず）からブラシ９およびスリップリング８を介して回転子１３の界磁コイル１４に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第１ポールコア体１７の第１爪状磁極部２０がＮ極に着磁され、第２ポールコア体２１の第２爪状磁極部２４がＳ極に着磁される。
一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ６を介してシャフト１６に伝達され、回転子１３が回転される。そこで、回転磁界が固定子１０の固定子コイル１２に与えられ、起電力が固定子コイル１２に発生する。この交流の起電力が、整流器で直流電流に整流され、バッテリが充電され、或いは電気負荷に供給される。

つぎに、磁束の動作について図５および図６を参照しつつ説明する。
まず、界磁コイル１４に通電されると、磁束５１ａが発生される。この磁束５１ａは、第１爪状磁極部２０からエアギャップ２９を通って固定子鉄心１１のティース部に入る。そして、磁束５０ａは、固定子鉄心１１のティース部からコアバック部を通って周方向に移動し、隣の第２爪状磁極部２４に対向するティース部からエアギャップ２９を通ってその第２爪状磁極部２４に入る。ついで、第２爪状磁極部２４に入った磁束５０ａは、第２継鉄部２３、第２ボス部２２、第１ボス部１８、第１継鉄部１９を通って第１爪状磁極部２０に至る。ここで、従来のランデル型回転子では、第１および第２ポールコア体は限界設計されているので、界磁コイルの発生する磁界により磁気飽和し、回転子で発生する磁束が減少してしまう。

この実施の形態１では、第１および第２永久磁石３７，４７は、界磁コイル１４の発生する磁界５１の向きと反対となるように着磁配向されている。そこで、第１および第２永久磁石３７，４７の発生する磁界の向きは、界磁コイル１４の発生する磁界５１と逆向きである。この第１および第２永久磁石３７，４７から発生した磁束５２が固定子鉄心１１に鎖交するには、大きな磁気抵抗をもつエアギャップ２９を往復する必要がある。また、第１および第２永久磁石３７，４７は、第２および第１爪状磁極部２４，２０の内径側に配設されており、第１および第２爪状磁極部２０，２４の内周面側に対してより短い磁路長で周回するように配設されている。そこで、磁束５２の大部分が、固定子鉄心１１に迂回することなく、回転子１３内部で閉じた磁気回路を形成する。

つまり、第１永久磁石３７から発生する磁束５２は、第１磁石保持台座３０から第１継鉄部１９、第１ボス部１８、第２ボス部２２、第２継鉄部２３および第２爪状磁極部２４を通り、第１永久磁石３７に戻る。また、第２永久磁石４７から発生する磁束５１は、隙間を介して第１爪状磁極部２０に入り、第１継鉄部１９、第１ボス部１８、第２ボス部２２、第２継鉄部２３および第２磁石保持台座４０を通り、第２永久磁石４７に戻る。
そこで、第１および第２永久磁石３７，４７の発生する磁束５１は、界磁コイル１４の発生する磁束５１ａと逆向きとなり、第１および第２ポールコア体１７，２１を構成する磁性体の磁束密度を大幅に低減することができ、磁気飽和を解消することができる。

この実施の形態１によれば、第１および第２永久磁石３７，４７を配設しているので、磁気飽和が解消され、固定子１０に鎖交する磁束が増加し、発電量が増加することができる。特に、磁気飽和が顕著な低速アイドリング域での発電量を大幅に増大できる。
また、第１および第２永久磁石３７，４７は、第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端側内周面に対向するように配設されているので、第１および第２永久磁石３７，４７は、回転子１３の最外周面に対して径方向内方に位置している。そこで、固定子スロット高調波は第１および第２爪状磁極部２０，２４の最外周面部に留まり、第１および第２永久磁石３７，４７を直接誘導加熱するように作用しない。その結果、第１および第２永久磁石３７，４７が加熱されて、熱減磁することが未然に防止される。

また、第１および第２永久磁石３７，４７が、第１および第２爪状磁極部２０，２４の先端側内周面に対向するように配設されているので、第１および第２永久磁石３７，４７の磁気回路が回転子内部で閉じた磁気回路となり、固定子１０に鎖交する磁束成分がなくなる。そこで、無負荷無励磁における第１および第２永久磁石３７，４７の誘起電圧の発生が抑制される。その結果、第１および第２永久磁石３７，４７の磁石量を増大させることができる。

また、第１および第２永久磁石３７，４７が第１および第２継鉄部１９，２３に取り付けられている。そこで、第１および第２永久磁石３７，３７が第１および第２爪状磁極部２０，２４の内径側に位置しているので、第１および第２永久磁石３７，４７にかかる遠心力が小さくなり、第１および第２永久磁石３７，４７の保持構造を簡略化できる。また、第１および第２永久磁石３７，４７は遠心力に対して大きく変位する第１および第２爪状磁極部２０，２４の影響を受けないので、第１および第２永久磁石３７，４７の保持が容易となる。これらのことから、第１および第２永久磁石３７，４７の保持の信頼性が向上される。

ここで、第１および第２ポールコア体１７，２１は冷間鍛造製法により作製されるので、高精度な磁石保持形状は得られにくい。そこで、高精度な磁石保持形状を得るには、冷間鍛造製法により作製された第１および第２ポールコア体１７，２１にＮＣ加工機等を用いて削り加工を施す必要があった。
この実施の形態１では、磁石保持のための第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１の穴形状が断面Ｃ字状の円弧形の筒状であるので、冷間鍛造製法により作製された第１および第２ポールコア体１７，２１に、ドリルやリーマなどの回転切削工具による簡便な追加工を施すことにより、高精度の穴寸法の第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１を形成できる。これにより、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１の嵌合面を回転切削工具による切削で作製でき、ＮＣ加工機などを使っての立体的な切削加工が必要ではなく、製造時間が短縮されると共に、製造コストを低減することができる。

また、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１の嵌合面の加工精度を高くすることができるので、第１および第２永久磁石３７，４７が保持された第１および第２磁石フォルダ３３，４３の嵌合部３４，４４を第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に、がたつき無く安定した状態で強固に保持することができる。そこで、回転子１３が高速回転しても、第１および第２磁石フォルダ３３，４３が第１および第２磁フォルダ石保持穴３１，４１から抜けて飛散し、第１および第２永久磁石３７，４７が損傷するような事態が回避される。

また、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１が、穴中心を軸方向に一致させて、断面Ｃ字状の円弧形の筒状に作製され、第１および第２磁石フォルダ３３，４３の嵌合部３４，４４が軸方向から第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に挿入、保持されている。そこで、磁石フォルダ３３，４３の保持構造が簡略化されると共に、組み付け性が上がり、生産コストの低下および量産性の向上が図られる。

また、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１と第１および第２磁石フォルダ３３，４３の嵌合部３４，４４との接触面が円筒面となるので、局部的な応力集中が無く、第１および第２磁石保持台座３０，４０の破損の発生が抑制される。
また、第１および第２永久磁石３７，４７が断面台形の柱状体に作製されているので、砥石を用いて磁石母材から第１および第２永久磁石３７，４７を効率よく切り出すことができ、材料歩留まりが高められる。

また、第１および第２磁石フォルダ３３，４３がプレス加工によって打ち抜かれた磁性薄板４８，４９を積層して作製されているので、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１の穴形状に適合する嵌合部３４，４４と第１および第２軸方向開口３２，４２から延出する突出部３５，４５からなる複雑な外形形状の第１および第２磁石フォルダ３３，４３を、高精度に、かつ簡易に作製することができる。そこで、第１および第２磁石フォルダ３３，４３の嵌合部３４，４４を第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１にがたつき無く保持できる。また、磁石嵌合溝３６，４６を高精度に、かつ簡易に作製することができる。そこで、第１および第２永久磁石３７，４７を第１および第２磁石フォルダ３３，４３にがたつき無く保持できる。さらに、磁性材料からなる磁石フォルダ３３，４３が第１および第２永久磁石３７，４７と第１および第２磁石保持台座３０，４０との間に介在するので、両者間の磁気抵抗が低減される。そこで、磁石磁路の磁気抵抗が低減し、磁石磁束量が増加し、回転子の磁気飽和緩和の効果がより高くなり、発電出力を増加できる。

また、第１および第２磁石フォルダ３３，４３が、突出部３５，４５を第１および第２軸方向開口３２，４２から突出させて第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に装着されている。そこで、突出部３５、４５の径方向高さを大きくとることにより、第１および第２永久磁石３７，４７を大きくすることなく、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面との間の隙間を縮小できる。

ここで、界磁コイル１４の巻き高さを高くして巻回数を増やすことにより界磁コイル１４の起磁力を拡大し、大きな発電出力を得るランデル型の回転子では、界磁コイル１４の巻き高さが高くなる分、第１および第２爪状磁極部２０，２４の径方向位置が高くなる。このようなランデル型の回転子に本磁石保持構造を採用すれば、突出部３５，４５の径方向高さを高くすることにより、第１および第２永久磁石３７，４７を大きくすることなく、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面との間に所定の隙間を確保することができる。

また、第１および第２磁石フォルダ３３，４３が嵌合部３４，４４を第１および第２磁石保持穴３１，４１に嵌合させて第１および第２磁石保持台座３０，４０に保持されているので、嵌合部３４，４４と第１および第２磁石保持穴３１，４１の断面における円弧は優弧となる。つまり、嵌合部３４，４４の断面円弧形の弦部の長さが短くなる。しかし、突出部３５，４５は、その周方向幅が径方向外方に向かって漸次広がる外形形状に形成されているので、突出部３５，４５の先端面の周方向幅を嵌合部３４，４４の断面円弧形の弦部の長さに対して長くできる。これにより、第１および第２磁石嵌合溝３６，４６の溝幅を広くできるので、溝内側面と溝底面とのなす角度を小さくでき、遠心力が作用することによる第１および第２永久磁石３７，４７の飛び出しを確実に防止することができる。

ここで、永久磁石は回転子１３を製造する何れかの工程で着磁する必要があり、着磁状態の永久磁石をハンドリングする際には、装置の全てを非磁性化する必要がある。

そこで、磁石母材から切り出した未着磁の永久磁石を第１および第２磁石フォルダ３３，４３の磁石嵌合溝３６，４６に挿入、保持させ、その後未着磁の永久磁石が保持された第１および第２磁石フォルダ３３，４３に磁界を印加して、未着磁の永久磁石を着磁する。ついで、着磁された永久磁石（第１および第２永久磁石３７，４７）が保持された第１および第２磁石フォルダ３３，４３を第１および第２ポールコア体１７，２１の第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に挿入、保持させることが好ましい。つまり、第１および第２永久磁石３７，４７が保持された第１および第２磁石フォルダ３３，４３には、把持できる嵌合部３４，４４が存在するので、ロボットや自動機によるハンドリングが容易となり、装置の全てを非磁性化する必要がなくなる。

また、未着磁の永久磁石が保持された第１および第２磁石フォルダ３３，４３を第１および第２ポールコア体１７，２１の第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に挿入、保持させた後、未着磁の永久磁石を着磁してもよい。
さらに、第１および第２磁石フォルダ３３，４３に保持される先だって、未着磁の永久磁石に配向処理を施して未着磁の永久磁石を配向させておいてもよい。この場合、第１および第２磁石フォルダ３３，４３が第１および第２ポールコア体１７，２１の第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に保持された状態でも、永久磁石の着磁工程が簡易となる。

なお、上記実施の形態１では、第１および第２磁石フォルダ保持穴の穴中心が、軸方向に一致するものとしているが、第１および第２磁石フォルダ保持穴の穴中心は、必ずしも軸方向に完全に一致する必要はない。第１および第２磁石フォルダ保持穴の穴中心は、例えば、第２および第１爪状磁極部の先端側内周面と平行となるように軸方向に対して傾斜させてもよい。この場合、第１および第２永久磁石を断面台形の柱状体としても、第１および第２永久磁石の上面と第２および第１爪状磁極部の先端側内周面との間の隙間を、軸方向に関して均一に確保することができる。このように、第１および第２磁石フォルダ保持穴の穴中心が軸方向に一致することは、穴中心が軸方向に対して僅かに傾斜していている場合を含むものとする。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機における永久磁石の磁石フォルダへの実装状態を示す斜視図である。

図７において、永久磁石６１は、断面方形の柱状体に作製されている。楔部材６２は、ステンレスなどの非磁性金属やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などの非磁性材料を用いて断面が直角三角形の柱状体に作製されている。そして、楔部材６２が永久磁石６１の両側に配置され、断面台形の柱状体を構成する。磁石カバー６３は、ステンレスなどの非磁性材料の平板であり、永久磁石６１と楔部材６２とからなる断面台形の柱状体の角部で折り曲げて、該柱状体の上面、底面、および両側面を覆うように巻かれ、永久磁石６１と楔部材６２とを一体化している。このように構成された磁石モジュール６０は、第１磁石フォルダ３３の厚み方向外方から磁石嵌合溝３６に嵌め込まれて、第１磁石フォルダ３３に装着される。

また、磁石モジュール６０は、図示していないが、第２磁石フォルダ４３の厚み方向外方から磁石嵌合溝４６に嵌め込まれて、第２磁石フォルダ４３に装着される。なお、第２磁石フォルダ４３に装着される磁石モジュール６０に組み込まれる永久磁石６１の着磁配向方向は、第１磁石フォルダ３３に装着される磁石モジュール６０に組み込まれた永久磁石６１と逆向きとなっている。

この実施の形態２では、永久磁石６１が断面方形の柱状体に作製されているので、磁石の形状加工がさらに簡素化し、磁石の量産性や歩留まりを向上させることができる。
また、磁石モジュール６０は、断面直角三角形の柱状体に作製された楔部材６２を永久磁石６１の両側に配置し、磁石カバー６３を巻き付けて構成され、第１および第２磁石フォルダ３３，４３の磁石嵌合溝３６，４６に嵌着されている。そこで、永久磁石６１および楔部材６２の移動が磁石カバー６３により拘束される。さらに、遠心力が作用すると、楔効果により、楔部材６２が永久磁石６１を挟み込み、永久磁石６１の移動が拘束される。そこで、遠心力に起因する永久磁石６１の飛び出しが抑えられる。

また、永久磁石６１が磁石カバー６３に覆われているので、自動車のエンジンによる振動が車両用交流発電機に加わっても、さらには異物が飛来しても、永久磁石６１の割れや欠けの発生が抑えられる。
また、非磁性の楔部材６２が永久磁石６１の両側に配置されているので、楔部材６２が磁気ギャップとなり、漏れ磁束６４を抑えることができ、固定子コイル４の鎖交磁束量が増大される。このように、永久磁石６１の起磁力を有効に活用でき、発電出力を増加することができる。

なお、上記実施の形態２では、磁石カバーが永久磁石と楔部材とからなる断面台形の柱状体の上面、底面、および両側面を覆うように装着されているものとしているが、磁石カバーは永久磁石と楔部材とからなる断面台形の柱状体に装着されて磁石嵌合溝に嵌着された際に、遠心力による永久磁石の飛び出しを阻止できる嵌着力が得られればよく、例えば磁石カバーは永久磁石と楔部材とからなる断面台形の柱状体の上面、および両側面を覆うように装着されてもてよい。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機における磁石アッセンブリの組立方法を説明する斜視図、図９はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の磁石アッセンブリ実装前の状態を示す断面図、図１０はこの発明の実施の形態３に係る車両用交流発電機の磁石アッセンブリ実装後の状態を示す断面図である。

図８において、永久磁石７１は、断面台形の柱状体に作製されている。磁石フォルダ７２は、所定形状に打ち抜かれた磁性薄板を積層し、カシメなどにより一体化されて作製され、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１に嵌着される嵌合部７３、嵌合部７３から延設された突出部７４、突出部７４の先端面に凹設された磁石嵌合溝７５、および嵌合部７３を積層方向に貫通する貫通穴７６を備えている。磁石カバー７７は、ステンレスなどの非磁性金属板をプレス成型して作製され、磁石嵌合溝７５に嵌着された永久磁石７１を覆う冠部７８、冠部７８から磁石フォルダ７２の積層方向の両端面を覆うように延設された鍔部７９、および鍔部７９に穿設された貫通穴８０を備えている。

そして、図８の（ａ）に示されるように、永久磁石７１が磁石嵌合溝７５に積層方向から嵌め込まれ、磁石カバー７７が冠部７８で永久磁石７１を包み込むように磁石フォルダ７２に装着される。
ついで、図８の（ｂ）に示されるように、固定ピン８１が磁石カバー７７および磁石フォルダ７２の貫通穴８０，７６に積層方向から挿入される。そして、貫通穴８０，７６から延出する固定ピン８１の先端をカシメる。これにより、図８の（ｃ）に示されるように、磁石カバー７７の鍔部７９および磁石フォルダ７２が固定ピン８１の頭部８１ａとカシメ部８１ｂ（図示せず）との間に加圧挟持されて一体化され、磁石アッセンブリ７０が組み立てられる。

図９において、第１および第２ポールコア体１７Ａ，２１Ａは、実施の形態１における第１および第２ポールコア体１７，２１に比べ、第１および第２継鉄部１９，２３間の間隔が広げられ、第１および第２継鉄部１９，２３がその分軸方向外方に変位している。また、第１および第２磁石保持台座３０，４０が第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端面に対して軸方向外方に位置している。このように構成された回転子１３Ａは、界磁コイル１４の巻き幅が広くなり、界磁コイル１４の巻回数が多くなる。これにより、界磁コイル１４の起磁力が増え、発電出力を大きくすることができる。

図１０において、磁石アッセンブリ７０は、磁石フォルダ７２の嵌合部７３を第２磁石フォルダ保持穴４１に軸方向から挿入され、第２磁石保持台座４０から界磁コイル１４側に延出して保持される。そして、永久磁石７１が第１爪状磁極部２０の先端側内周面に近接して配置されている。なお、磁石アッセンブリ７０は、同様に、第１磁石フォルダ保持穴３１に挿入、保持される。このとき、第１磁石フォルダ保持穴３１に保持される磁石アッセンブリ７０には、着磁配向方向が逆向きの永久磁石７１が組み込まれる。

この実施の形態３では、磁石フォルダ７２は、第２磁石フォルダ保持穴４１から界磁コイル１４側に延出した状態で、嵌合部７３と第２磁石フォルダ保持穴４１との嵌着力により第２磁石保持台座４０に保持されている。そこで、磁石フォルダ７２の第２磁石フォルダ保持穴４１に嵌着されている領域では、永久磁石７１から磁石フォルダ７２および第２磁石保持台座４０を介して第２継鉄部２３に至る磁路が形成される。また、磁石フォルダ７２の第２磁石フォルダ保持穴４１から延出している領域では、永久磁石７１から磁石フォルダ７２を介して第２継鉄部２３に至る磁路が形成される。このとき、固定ピン８１が磁性材料で作製されていると、永久磁石７１から磁石フォルダ７２、固定ピン８１、磁石フォルダ７２および第２磁石保持台座４０を介して第２継鉄部２３に至る磁路が形成される。

したがって、磁路を確保する観点から、固定ピン８１を磁性材料で作製することが好ましい。そして、固定ピン８１が磁性材料で作製されていれば、磁石フォルダ７２の第２磁石フォルダ保持穴４１から延出している領域は、必ずしも第２継鉄部の外周面と磁気的に接続されている必要はない。なお、第１ポールコア体１７においても、同様である。

この実施の形態３によれば、固定ピン８１と貫通穴７６との間の嵌着力に加えて、固定ピン８１の頭部８１ａとカシメ部とによる加圧挟持力が磁石フォルダ７２に作用しているので、積層された多数枚の磁性薄板が強固に一体化される。
また、永久磁石７１が磁石カバー７７の冠部７８に内包されているので、エンジンによる振動や異物の飛来に起因する永久磁石７１の損傷の発生が抑えられるとともに、遠心力に起因する永久磁石７１の飛び出しが確実に防止される。

また、磁石フォルダ７２が、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１から界磁コイル１４側に延出して第１および第２磁石保持台座３０，４０に保持されている。そこで第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１が軸方向外方に変位している場合でも、磁石フォルダ７２の第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１からの延出長さを長くすることにより、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面との間に所定の隙間を確保することができる。

実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における磁石アッセンブリの組立方法を説明する斜視図、図１２はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機における磁石アッセンブリのポールコア体への実装方法を説明する斜視図、図１３はこの発明の実施の形態４に係る車両用交流発電機の磁石アッセンブリ実装状態を示す断面図である。

図１１において、永久磁石７１は、断面台形の柱状体に作製されている。磁石フォルダ９１は、周方向に隣り合う第１爪状磁極部２４（第１爪状磁極部２０）間の爪股部の凹形状に適合する外形形状に打ち抜かれた多数枚の磁性薄板を積層し、カシメなどにより一体化されて作製された基部９２、基部９２の上面に凹設された磁石嵌合溝９３、および基部９２を積層方向に貫通する貫通穴９４を備えている。磁石カバー９５は、ステンレスなどの非磁性金属板をプレス成型して作製され、磁石嵌合溝９３に嵌着された永久磁石７１を覆う冠部９６、冠部９６から磁石フォルダ９１の積層方向の両端面を覆うように延設された鍔部９７、および鍔部９７に穿設された貫通穴９８を備えている。

そして、図１１の（ａ）に示されるように、永久磁石７１が磁石嵌合溝９３に積層方向から嵌め込まれ、磁石カバー９５が冠部９６で永久磁石７１を包み込むように磁石フォルダ９１に装着される。これにより、図１１の（ｂ）に示されるように、磁石アッセンブリ９０が組み立てられる。

このように構成された磁石アッセンブリ９０のポールコア体への実装方法を図１２および図１３に基づいて説明する。
まず、支持ピン１００は、第２磁石フォルダ保持穴４１に嵌着される外径を有する第１軸部１０１と、第１軸部１０１の一端に同軸に連設され貫通穴９４に嵌着される第１延出部としての第２軸部１０２と、第１軸部１０１の他端に形成された鍔部としての頭部１０３と、を備えている。ここで、第１軸部１０１の外径は第２軸部１０２の外径より大径となっている。

そして、頭部１０３が第２ポールコア体２１Ａの端面に当接するまで、支持ピン１００の第１軸部１０１を、軸方向外方から第２磁石フォルダ保持穴４１内に差し込む。これにより、支持ピン１００が第１軸部１０１と第２磁石フォルダ保持穴４１との嵌着力により第２磁石保持台座４０に保持され、第２軸部１０２が第２磁石フォルダ保持穴４１から延出する。ついで、軸方向内方（界磁コイル１４側）から磁石アッセンブリ９０の貫通穴９８，９４内に第２軸部１０２を押し入れる。そして、貫通穴９８，９４から延出する第２軸部１０２の端部をカシメる。これにより、図１３に示されるように、磁石カバー９５の鍔部９７および磁石フォルダ９１が支持ピン１００の第１軸部１０１の端面とカシメ部１０４との間に加圧挟持されて一体化され、磁石アッセンブリ９０が第２ポールコア体２１Ａに実装される。

なお、磁石アッセンブリ９０は、同様に、第１ポールコア体１７Ａに実装される。このとき、第１ポールコア体１７Ａに実装される磁石アッセンブリ９０には、着磁配向方向が逆向きの永久磁石７１が組み込まれる。

この実施の形態４では、支持ピン１００が第２磁石フォルダ保持穴４１に嵌着されて第２磁石保持台座４０に保持され、磁石アッセンブリ９０が第２磁石フォルダ保持穴４１から界磁コイル１４側に延出した支持ピン１００の第２軸部１０２に嵌着されて支持されている。そこで、永久磁石７１から磁石フォルダ９１を介して第２継鉄部２３に至る磁路が形成される。このとき、支持ピン１００が磁性材料で作製されていると、永久磁石７１から磁石フォルダ９１、支持ピン１００および第２磁石保持台座４０を介して第２継鉄部２３に至る磁路が形成される。

したがって、磁路を確保する観点から、支持ピン１００を磁性材料で作製することが好ましい。そして、支持ピン１００が磁性材料で作製されていれば、磁石フォルダ９１は、必ずしも第２継鉄部２３の外周面と磁気的に接続されている必要はない。なお、第１ポールコア体１７Ａにおいても、同様である。

この実施の形態４によれば、支持ピン１００の第２軸部１０２と貫通穴９４との間の嵌着力に加えて、支持ピン１００の第１軸部１０１の端面とカシメ部１０３とによる加圧挟持力が磁石フォルダ９１に作用しているので、積層された多数枚の磁性薄板が強固に一体化される。
また、永久磁石７１が磁石カバー９５の冠部９６に内包されているので、エンジンの振動や異物の飛来に起因する永久磁石７１の損傷の発生が抑えられるとともに、遠心力に起因する永久磁石７１の飛び出しが確実に防止される。

また、磁石フォルダ９１が、第１および第２磁石保持台座３０，４０の界磁コイル１４側に配設されている。そこで、第１および第２磁石フォルダ保持穴３１，４１が軸方向外方に変位している場合でも、磁石フォルダ９１の積層厚みを厚くすることにより、対向する第２および第１爪状磁極部２４，２０の先端側内周面との間に所定の隙間を確保することができる。

また、支持ピン１００の第１軸部１０１が第２磁石フォルダ保持穴４１に嵌着され、かつ支持ピン１００の頭部１０３が第２ポールコア体２１Ａの端面に当接している。そこで、遠心力により磁石フォルダ９１に作用する径方向外方への移動力は、第１軸部１０１と第２磁石フォルダ保持穴４１との嵌合部、および頭部１０３と第２ポールコア体２１Ａとの当接部で受けられ、磁石フォルダ９１の径方向外方への変位が抑えられる。

なお、上記実施の形態３、４では、断面台形の柱状体に作製された永久磁石を磁石保持溝に嵌着するものとしているが、断面直角三角形の非磁性体の楔部材を断面方形の柱状体に作製された永久磁石の両側に配置して構成された断面台形の柱状体を磁石保持溝に嵌着させてもよい。この場合、磁石カバーが磁石保持溝に嵌着された断面台形の柱状体を覆うように装着されるので、永久磁石の飛び出しが防止される。
また、上記実施の形態４では、第１および第２磁石フォルダ保持穴が、断面がＣ字状の円弧形の穴形状に形成されているものとしているが、第１および第２磁石フォルダ保持穴は、断面円形の穴形状に形成されてもよい。

なお、上記各実施の形態では、第１永久磁石を装着した第１磁石フォルダが周方向に隣り合う第１爪状磁極部間のそれぞれに配設され、かつ第２永久磁石を装着した第２磁石フォルダが周方向に隣り合う第２爪状磁極部間にそれぞれ配設されているものとしている。しかし、第１および第２永久磁石を隣り合う第１および第２爪状磁極部間のすべてに配設する必要はなく、第１および第２永久磁石の配設個数は要求性能とコストとを勘案して適宜選択すればよい。この場合、第１および第２永久磁石の配設個数は、遠心力に対して重量的なアンバランスを生じさせないために、第１および第２爪状磁極部の個数の１を除く約数とし、かつ周方向に等角ピッチで配設することが好ましい。このとき、第１および第２永久磁石が装着された第１および第２磁石フォルダを選択された隣り合う爪状磁極部間にのみ配設してもよいし、第１および第２磁石フォルダを隣り合う爪状磁極部間の全てに配設し、第１および第２永久磁石を選択された第１および第２磁石フォルダにのみ装着するようにしてもよい。

上記各実施の形態では、第１および第２爪状磁極部の個数が８個であることから、第１および第２永久磁石のそれぞれの配設個数は、２，４，８個から要求性能とコストとを勘案して適宜選択することになる。そして、第１および第２永久磁石のそれぞれの配設個数が４個の場合には、第１および第２永久磁石はそれぞれ９０度の等角ピッチで、第２および第１爪状磁極部の先端側内周面に相対するように配設される。

また、上記各実施の形態では、第１および第２永久磁石の材料については説明していないが、ランデル型の回転子構造から永久磁石を配設するための大きなスペースは確保できない。そこで、小容積の磁石で十分な磁気飽和緩和効果を得るためには、エネルギー積ＢＨＭＡＸが３０ＭＧＯｅ以上の異方性焼結希土類磁石を用いることが好ましい。

また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機について説明しているが、この発明は、車両用交流発電機に限らず、車両用電動機や車両用発電電動機などの回転電機に適用しても、同様の効果を奏する。

また、上記各実施の形態では、第１および第２磁石フォルダの突出部が断面台形に形成されているものとしているが、突出部の断面は台形に限定されるものではなく、断面が正方形や長方形の四角形であってもよい。なお、断面四角形の角部に面取り或いはアール加工が施されていても、よいことは言うまでもないことである。

また、上記各実施の形態では、第１および第２磁石フォルダが所定枚の磁性薄板を積層して作製されているものとしているが、第１および第２磁石フォルダは磁性材料の塊状体で一体物として作製してもよい。

１０固定子、１３回転子、１４界磁コイル、１５ポールコア、１６シャフト、１７第１ポールコア体、１８第１ボス部、１９第１継鉄部、２０第１爪状磁極部、２１第２ポールコア体、２２第２ボス部、２３第２継鉄部、２４第２爪状磁極部、２９エアギャップ、３０第１磁石保持台座（永久磁石保持部）、３１第１磁石フォルダ保持穴、３２第１軸方向開口、３３第１磁石フォルダ、３４嵌合部、３５突出部、３６磁石嵌合溝、３７第１永久磁石、４０第２磁石保持台座（永久磁石保持部）、４１第２磁石フォルダ保持穴、４２第２軸方向開口、４３第２磁石フォルダ、４４嵌合部、４５突出部、４６磁石嵌合溝、４７第２永久磁石、４８，４９磁性薄板、６０磁石モジュール、６１永久磁石、６２楔部材、６３磁石カバー、７１永久磁石、７２磁石フォルダ、７３嵌合部、７４突出部、７５磁石嵌合溝、８１支持ピン、９１磁石フォルダ、１００支持ピン、１０１第１軸部、１０２第２軸部（第１延出部）、１０３頭部（鍔部）。

Claims

ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、
上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えた回転電機において、
上記複数の爪状磁極部の先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に該継鉄部から一体に突設された永久磁石保持部と、
上記永久磁石保持部のそれぞれに穴中心を軸方向に一致させて軸方向の一端から他端に貫通し、かつ軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する、穴中心に直交する断面がＣ字状の円弧形の穴形状に形成された磁石フォルダ保持穴と、
上記磁石フォルダ保持穴に挿入、保持された断面がＣ字状の円弧形の外形形状に形成された嵌合部、および該嵌合部から一体に径方向外方に突設されて上記磁石フォルダ保持穴から径方向外方に突出する突出部を有する磁性材料からなる磁石フォルダと、
断面が四角形の柱状体に作製されて上記磁石フォルダの上記突出部に装着され、上記界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向された永久磁石と、を備えていることを特徴とする回転電機。
上記突出部は、周方向幅が上記嵌合部の断面Ｃ字状の円弧形の弦部から径方向外方に向かって漸次広くなる外形形状に形成され、
磁石嵌合溝が、上記突出部の径方向外周面に、溝方向が軸方向に一致し、かつ溝幅が径方向外方に向かって漸次狭くなる溝形状に凹設され、
上記永久磁石は、断面が台形の柱状体であり、上記磁石嵌合溝に嵌着されて上記突出部に装着されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
上記突出部は、周方向幅が上記嵌合部の断面Ｃ字状の円弧形の弦部から径方向外方に向かって漸次広くなる外形形状に形成され、
磁石嵌合溝が、上記突出部の径方向外周面に、溝方向が軸方向に一致し、かつ溝幅が径方向外方に向かって漸次狭くなる溝形状に凹設され、
上記永久磁石は、断面が方形の柱状体に作製され、その相対する両側面に配置された断面直角三角形の柱状体からなる非磁性の楔部材とともに磁石カバーにより覆われて断面台形の柱状体の磁石モジュールに構成され、
上記磁石モジュールが上記磁石嵌合溝に嵌着されて上記突出部に装着されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
上記磁石フォルダは、多数枚の磁性薄板を積層して作製されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
上記多数枚の磁性薄板は該磁性薄板の積層方向に挿通された固定ピンにより一体化されていることを特徴とする請求項４記載の回転電機。
上記固定ピンは磁性材料で作製されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機。
ボス部、該ボス部の軸方向両端縁部から径方向外方に延設された一対の継鉄部、および該一対の継鉄部のそれぞれから交互に軸方向に延設され、噛み合って周方向に配列された複数の爪状磁極部を有し、上記ボス部の軸心位置に挿通されたシャフトに固着されたポールコアと、上記ボス部、上記一対の継鉄部、および上記複数の爪状磁極部に囲まれた空間内に収納された界磁コイルと、を有する回転子と、
上記回転子の外周を所定のエアギャップを介して囲繞して配設された固定子と、を備えた回転電機において、
上記複数の爪状磁極部の先端側の内周面に対向する上記一対の継鉄部の部位に該継鉄部から一体に突設された永久磁石保持部と、
上記永久磁石保持部のそれぞれに穴中心を軸方向に一致させて軸方向の一端から他端に貫通し、かつ軸方向の一端から他端に至る全域に亘って径方向外方に開口する、穴中心に直交する断面がＣ字状の円弧形、又は円形の穴形状に形成された磁石フォルダ保持穴と、
上記磁石フォルダ保持穴に嵌着保持されて、上記界磁コイル側に延出する支持ピンと、
上記磁石フォルダ保持穴から上記界磁コイル側に延出する上記支持ピンの第１延出部に外嵌状態に装着されて、上記爪状磁極部の先端側内周面に相対して配置された磁性材料からなる磁石フォルダと、
断面が四角形の柱状体に作製され、上記爪状磁極部の先端側内周面に相対するように上記磁石フォルダに装着され、上記界磁コイルの作る磁界の向きと逆向きに着磁配向された永久磁石と、を備えていることを特徴とする回転電機。
上記磁石フォルダは、多数枚の磁性薄板を上記支持ピンにより一体化されて構成されていることを特徴とする請求項７記載の回転電機。
上記支持ピンは、上記磁石フォルダ保持穴から上記界磁コイルと反対側に延出する第２延出部と、第２延出部の延出端に設けられた鍔部と、をさらに備え、上記鍔部が上記ポールコアの軸方向の端面に接していることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の回転電機。
上記支持ピンは磁性材料で作製されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。