JPH073807Y2 - 回転電機の回転子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、回転電機の回転子、特に、自動車等の車両に
搭載される磁石発電機に使用するのに好適な回転子に関
する。

例えば、小型自動車に搭載される磁石発電機として、回
転子内転型の磁石発電機がある。これは、複数個の永久
磁石を周方向に等しい位相差をもって固装された回転子
が固定子の内側において回転され、この回転子の磁石に
よって回転磁界が形成されるように構成されている。

このような発電機における回転子においては、高速回転
により磁石に大きな遠心力が作用するため、遠心力に抗
して磁石の飛散を防止することができる堅牢な構造が必
要となる。

従来のこの種の回転子として、例えば、コアに複数の磁
石を接着し、その上からガラス繊維やカーボン繊維等を
巻いて接着剤で固定し、全体を円柱に切削することによ
り構成されている回転子、または、コアに配した磁石の
外周に鉄片を接着して磁石をコアに鉄片ごとねじ止め
し、全体を円柱に切削することにより構成されている回
転子、がある。

しかし、前者にあっては、ガラス繊維やカーボン繊維が
エアギャップとなって出力の低下を招くという欠点があ
り、後者にあっては、ねじ止めによる力が磁石に対して
不均一に加わった場合、磁石の割れ等が発生し、また、
ねじによる回転バランスの不均衡も問題となるという欠
点がある。

そこで、前記従来技術の欠点を解決できる堅牢な回転電
機の回転子の製造方法として、例えば、特公平2-16105
号公報に記載されているものが、提案されている。

すなわち、この回転電機の回転子の製造方法は、コアの
側面に複数の磁石を周方向に配して固着し、各磁石の外
側面に磁性材料からなるポールをそれぞれ固着し、相隣
る磁石間のそれぞれに非磁性材料からなるスペーサを介
設し、全体形状を円柱形状に構成するとともに、円柱の
両端部にバンド部材をそれぞれ嵌着することにより、磁
石を遠心力から確実に保護する構造とし、ガラス繊維、
カーボン繊維の結束やねじ止めによる補強構造を省略化
したものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、このような回転電機の回転子においては、部品
点数および作業工数が多いという問題点がある。

本考案の目的は、生産性良好で、かつ、堅牢であり、し
かも、性能が良い回転電機の回転子を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る回転電機の回転子は、磁性材料が用いられ
て角柱形状に形成されているコアと、このコアの各側面
にそれぞれ当接されているマグネットと、磁性材料が用
いられて、その外側側面が円弧面の断面Ｄ字状の柱形状
に形成されているとともに、その外側側面の軸方向両端
部に段付部がそれぞれ形成されており、各マグネットの
外側側面にそれぞれ当接されているポールピースと、非
磁性材料が用いられて一体的に形成されており、円板形
状にそれぞれ形成され、同軸上において互いに離間され
て平行に配されている一対の端板間に断面扇形状に形成
されている複数本のスペーサが周方向に間隔を置かれて
配されて一体的に連結されて構成されているとともに、
その軸方向両端部に段付部がそれぞれ形成されているフ
レームと、非磁性材料が用いられて円形リング形状にそ
れぞれ形成されている一対の止めリングとを備えてお
り、 前記コアが前記フレームの中央部に配されているととも
に、前記各マグネットおよびポールピースが前記フレー
ムの隣合うスペーサ間のそれぞれに収容されており、さ
らに、フレームおよび各ポールピースの段付部に前記両
止めリングがそれぞれ嵌合されていることを特徴とす
る。

〔作用〕

前記した手段によれば、コア、マグネットおよびポール
ピースは、一体成形されたフレームに組み付けられるこ
とにより、位置決めされ、フレームおよびポールピース
の両端部にそれぞれ嵌合される止めリングにより遠心力
を支えられる状態になる。したがって、部品点数および
工数が減少されることになる。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例である磁石発電機の回転子を
示す分解斜視図、第２図はその一部切断正面図、第３図
は平面断面図、第４図は第３図のIV-IV線に沿う縦断面
図、第５図はその回転子が使用されている磁石発電機を
示す斜視図である。

本実施例において、本考案に係る回転電機の回転子は、
回転子内転型の磁石発電機10の回転子として構成されて
いる。この磁石発電機10は略円盤形状に形成されたベー
ス11を備えており、このベース11上には、起電力を発生
するための固定子12が固定されている。ベース11の中心
には、エンジン（図示せず）によって直接または間接的
に回転駆動される回転軸13が支承されており、回転軸13
の一端部には、回転界磁を形成するための本実施例に係
る回転子14が固定子12の内部において回転軸13と一体回
転するように固装されている。

本実施例において、回転子14はコア、永久磁石（以下、
マグネットという。）、ポール、フレームおよび止めリ
ングを備えており、４極構造に構成されている。コア15
はコア構成用積層板16が複数枚積層されて、中心が積層
方向と平行になる略正方形の柱形状に形成されており、
その中心には前記回転軸13が挿通される取付孔17が開設
されている。コア構成用積層板16は磁性を有する薄板と
しての薄い硅素鋼板が用いられて、打ち抜きプレス加工
により略正方形状に成形されており、この積層板16の中
心には素孔17aが開設されている。コア15はこのように
形成されている積層板16を積層されて構成されることに
より、鉄損が少なくなるように構成されている。

また、回転子14のマグネット18は、後記するマグネット
収容部と略同一形状をなす長方形の柱形状に形成されて
おり、コア15の側面の数と等しい４個が用意されてい
る。そして、４個のマグネット18はコア15の４つの側面
に配されて、後述するように接着剤により固定される。

ポールピース19はマグネット18の数と等しい４個が用意
されており、各ポールピース19は電磁軟鋼等の磁性材料
が用いられて打ち抜きプレス加工等により、第１図に示
されているような形状にそれぞれ一体成形されている。
すなわち、このポールピース19はマグネット18と等しい
幅および高さを有する略蒲鉾形状（断面がＤ字形の柱形
状）に一体成形されており、その円弧面は後述するフレ
ームの外径、すなわち、この回転子14の外径と等しい曲
率に設定されている。また、ポールピース19の円弧面に
は段付部20が一対、上下端部にそれぞれ配されて同一深
さおよび同一高さにそれぞれ形成されている。

フレーム21は一対の端板22、22と、４本のスペーサ24と
を備えており、これらはアルミニウム等の非磁性材料が
用いられて、ロストワックス法等の成形法により一体的
に成形されている。両端板22、22は略円盤形状に形成さ
れており、同軸上において互いに離間されて平行に配設
されている。両端板22、22には回転軸挿通孔23がそれぞ
れ中心に配されて肉厚方向に開設されている。そして、
両端板22、22間には４本のスペーサ24が周方向に互いに
等間隔に、かつ、互いに平行に延在するように軸心方向
に配されて一体的に連結されている。各スペーサ24はそ
の外周部が両端板22、22の外周から外側へ一定幅だけ若
干突出するように配設されており、したがって、フレー
ム21の上下端部には段付部25が一定幅および一定高さに
それぞれ形成されている。スペーサ24は扇形の柱状に形
成されている。すなわち、スペーサ24は互いに隣り合う
ポールピース19およびマグネット18の側面のそれぞれに
接する互いに直角な２枚側面と、回転子14の円弧面とに
より取り囲まれてなる略三角形の柱形状に形成されてい
る。そして、フレーム21内の中央部にはコア収容部26が
形成され、フレーム21の隣合うスペーサ24、24間にはマ
グネットおよびポールピース収容部27がそれぞれ形成さ
れている。

止めリング28は一対用意されており、この止めリング28
はアルミニウム等の非磁性材料が用いられて、フレーム
21の段付部25と同一形状の円形リング形状に一体成形さ
れている。したがって、止めリング26が段付部25に嵌合
されると、この組立体は円柱形状に形成されることにな
る。

次に、前記構成に係る各部品による組み付け作業を説明
することにより、本実施例に係る回転電機の回転子の構
成の詳細を説明する。

まず、コア16がフレーム21内の中央部のコア収容部26に
任意の隣合うスペーサ24、24間から挿入され、同心的に
配置される。

続いて、フレーム21における各スペーサ24、24間のマグ
ネットおよびポールピース収容部27それぞれに各マグネ
ット18および各ポールピース19がそれぞれ順次挿入され
る。このとき、各マグネット18の表示にはエポキシ系接
着剤等の熱硬化性を有する接着剤29が適宜塗布される。

この状態において、各マグネット18の内側側面はコア15
の側面にそれぞれ接着剤29を介して当接し、各ポールピ
ース19の内側側面はマグネット18の外側側面に接着剤29
を介してそれぞれ当接した状態になる。また、マグネッ
ト18およびポールピース19のそれぞれは各スペーサ24、
24間の収容部27により周方向および軸心方向に位置決め
かつ固定された状態になる。

次いで、フレーム21の上下両端板22、22の外周にそれぞ
れ形成されている段付部25に、一対の止めリング28がそ
れぞれ嵌合される。

前記組み付け作業終了後、その組立体が加熱されて熱架
橋反応により接着剤29が熱硬化されると、フレーム21、
コア15、各マグネット18、各ポールピース19および止め
リング28は、その硬化した接着剤29によって接着されて
互いに固定されることになる。

このようにして、第２図〜第４図に示されている構成を
有する回転子14が製造されたことになる。この回転子14
は磁石発電機10において、その中心の取付孔17および23
に駆動軸13を挿通され、これにねじ結合等のような適当
な手段により一体回転するように固装される。

前記構成にかかる磁石発電機10において、回転子14が駆
動軸13により回転されると、マグネット18の回転界磁に
より固定子12におけるコイルに鎖交する磁束が変化し、
このコイルに起電力が発生する。なお、回転子14の各マ
グネット18は、非磁性のスペーサ24により磁気的に相互
に隔絶されて相隣るもの同士が互いに異なる磁極を形成
するように構成されている。

発電時の回転に伴って回転子14には大きな遠心力が作用
するため、回転子14におけるマグネット18、ポールピー
ス19およびスペーサ24には遠心方向に分解させようとす
る遠心力がそれぞれ加わる。

本実施例においては、マグネット18の外側に当接された
ポールピース19のそれぞれは、上下端部の外周に嵌合さ
れた止めリング26、26により、遠心力を支持された状態
となっているため、大きな遠心力が加わっても飛散する
ようなことはない。

遠心力に抗して拘束する止めリング26はマグネット18お
よびポールピース19の軸心方向両脇に配されているた
め、ガラス繊維やカーボン繊維による束縛の場合のよう
なエアギャップの増大化が回避され、これにより、大出
力を得ることが可能になる。また、ねじ止めは廃止され
ているため、マグネットの割れ等の損傷、および回転不
均衡の問題等の発生が回避される。

なお、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であ
ることはいうまでもない。

例えば、回転子は４極構造に構成するに限らず、他の多
極構造に構成してもよく、それに対応してコア、マグネ
ット、ポールの数や形状を変更することができる。

前記実施例においては、内転型磁石発電機の回転子に適
用した場合につき説明したが、本考案はモータの回転子
等にも適用することができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、堅牢で高速回転
に強く、かつ、磁気特性の良い回転子が得られ、しか
も、製造原価を低減させることができるとともに、小型
化を実現させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である磁石発電機の回転子を
示す分解斜視図、第２図はその一部切断正面図、第３図
は平面断面図、第４図は第３図のIV-IV線に沿う縦断面
図、第５図はその回転子が使用されている磁石発電機を
示す斜視図である。 10……磁石発電機（回転電機）、11……ベース、12……
固定子、13……回転軸、14……回転子、15……コア、16
……コア構成用積層板、17……取付孔、18……マグネッ
ト、19……ポールピース、20……段付部、21……フレー
ム、22……端板、23……透孔、24……スペーサ、25……
段付部、26……コア収容部、27……マグネットおよびポ
ールピース収容部、28……止めリング、29……接着剤。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性材料が用いられて角柱形状に形成され
   ているコアと、このコアの各側面にそれぞれ当接されて
   いるマグネットと、磁性材料が用いられて、その外側側
   面が円弧面の断面Ｄ字状の柱形状に形成されているとと
   もに、その外側側面の軸方向両端部に段付部がそれぞれ
   形成されており、各マグネットの外側側面にそれぞれ当
   接されているポールピースと、非磁性材料が用いられて
   一体的に形成されており、円板形状にそれぞれ形成さ
   れ、同軸上において互いに離間されて平行に配されてい
   る一対の端板間に断面扇形状に形成されている複数本の
   スペーサが周方向に間隔を置かれて配されて一体的に連
   結されて構成されているとともに、その軸方向両端部に
   段付部がそれぞれ形成されているフレームと、非磁性材
   料が用いられて円形リング形状にそれぞれ形成されてい
   る一対の止めリングとを備えており、 前記コアが前記フレームの中央部に配されているととも
   に、前記各マグネットおよびポールピースが前記フレー
   ムの隣合うスペーサ間のそれぞれに収容されており、さ
   らに、フレームおよび各ポールピースの段付部に前記両
   止めリングがそれぞれ嵌合されていることを特徴とする
   回転電機の回転子。