JPS6096163A - 車両用磁石式発電機の回転子 - Google Patents
車両用磁石式発電機の回転子Info
- Publication number
- JPS6096163A JPS6096163A JP58200418A JP20041883A JPS6096163A JP S6096163 A JPS6096163 A JP S6096163A JP 58200418 A JP58200418 A JP 58200418A JP 20041883 A JP20041883 A JP 20041883A JP S6096163 A JPS6096163 A JP S6096163A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- rotor
- yoke
- pole surface
- magnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/2713—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being axial, e.g. claw-pole type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は車両に塔載してバッテリの充電用として用いる
車両用磁石式発電機の回転子構造に関し、特に回転子磁
石を複数個並列に設けた構造に関するものである。
車両用磁石式発電機の回転子構造に関し、特に回転子磁
石を複数個並列に設けた構造に関するものである。
従来例の問題点
一般に車両用発電機は回転界磁型の同期発電機が用いら
れ、励磁用の巻線を有し、さらに巻線への給電用として
ブラシ、スリップリングを有し、寿命の劣化あるいは効
率の低下を招く。また一部の車両用発電機には単一のフ
ェライト磁石を用いた製品があるが、巻線式に比べ体格
が大きくなっているのが現状である。
れ、励磁用の巻線を有し、さらに巻線への給電用として
ブラシ、スリップリングを有し、寿命の劣化あるいは効
率の低下を招く。また一部の車両用発電機には単一のフ
ェライト磁石を用いた製品があるが、巻線式に比べ体格
が大きくなっているのが現状である。
発明の目的及び代表的構成
従って、本発明はブラシレス構造の磁石式発電機の回転
子磁石を複数個並列に設けることにより磁石の動作点を
エネルギ積の高い所に設定した小型で安価な回転子構造
を提供することを目的とする。本発明の好ましい実施態
様によれば、回転軸方向に着磁されて重畳的に配置され
た複数のリング状フェライト磁石と、各磁石の一方の磁
極面及び対向磁極面にそれぞれ接した円板状の第1及び
第2の継鉄であって外周部に沿った複数の隔置された第
1凸出部及び第2凸山部を有し該凸出部が交互に整列し
て回転子外周磁極面を形成する前記第1及び第2継鉄と
を有する磁石式発電機の回転子が提供される。以下実施
例を示す図面を参照して本発明をさらに説明する。
子磁石を複数個並列に設けることにより磁石の動作点を
エネルギ積の高い所に設定した小型で安価な回転子構造
を提供することを目的とする。本発明の好ましい実施態
様によれば、回転軸方向に着磁されて重畳的に配置され
た複数のリング状フェライト磁石と、各磁石の一方の磁
極面及び対向磁極面にそれぞれ接した円板状の第1及び
第2の継鉄であって外周部に沿った複数の隔置された第
1凸出部及び第2凸山部を有し該凸出部が交互に整列し
て回転子外周磁極面を形成する前記第1及び第2継鉄と
を有する磁石式発電機の回転子が提供される。以下実施
例を示す図面を参照して本発明をさらに説明する。
実施例の説明
第1図は第1実施例の回転子の軸方向断面図を示し、第
2図は同回転子の左側側面図に相当し、主に磁石磁極面
(Nl 3)に接して設けられる円板状の第1継鉄3a
′及びその第1凸出部31a′、第2継鉄3 b/の凸
出部である第2凸出部31b′の整列状態を示す。第6
図は第1図の回転子を組込んだ発電機の軸方向断面図を
示す。参照符号1は非磁性材より成る回転軸、2.2′
は回転軸に嵌着されて軸方向に着磁された円筒状又はリ
ング状のフェライト磁石、3a、3a’は前述の如く外
周部に設って隔置されて設けられた複数の第1凸出部3
1a、31a’を有する第1継鉄、3b、3b’は同様
の第2凸出部3 l b 、 3 l b’を有する第
2継鉄、4はカラー、5はプリー、6は冷却用ファン、
7 a 、j bはステータフランジ、8は固定子鉄心
、9は固定子コイル、iQa、iobはベアリングをそ
れぞれ示す。また、図示の如く、Dl はリング状磁石
2.2′の内径、DOは外径、D火は第1継鉄、第2継
鉄の外径、Lm は磁石の着磁方向厚み、Lは空隙の軸
方向の長さをそれぞれ示す。
2図は同回転子の左側側面図に相当し、主に磁石磁極面
(Nl 3)に接して設けられる円板状の第1継鉄3a
′及びその第1凸出部31a′、第2継鉄3 b/の凸
出部である第2凸出部31b′の整列状態を示す。第6
図は第1図の回転子を組込んだ発電機の軸方向断面図を
示す。参照符号1は非磁性材より成る回転軸、2.2′
は回転軸に嵌着されて軸方向に着磁された円筒状又はリ
ング状のフェライト磁石、3a、3a’は前述の如く外
周部に設って隔置されて設けられた複数の第1凸出部3
1a、31a’を有する第1継鉄、3b、3b’は同様
の第2凸出部3 l b 、 3 l b’を有する第
2継鉄、4はカラー、5はプリー、6は冷却用ファン、
7 a 、j bはステータフランジ、8は固定子鉄心
、9は固定子コイル、iQa、iobはベアリングをそ
れぞれ示す。また、図示の如く、Dl はリング状磁石
2.2′の内径、DOは外径、D火は第1継鉄、第2継
鉄の外径、Lm は磁石の着磁方向厚み、Lは空隙の軸
方向の長さをそれぞれ示す。
本例の如く2個のリング状磁石2,2′を用いる場合は
、例えば図示の如く回転軸上に第1継鉄3aを嵌着し、
これに磁石2のN極面を重畳させS極面上に第2継鉄3
b、3b’を重畳し、さらに磁石2′のS他面を該集2
継鉄に接触重畳させ、外側のN極面上に凧1継鉄3a′
を重畳してカシ−4で固着して回転子が構成されろ。固
定子との間の空隙を形成するために各継鉄の第1凸出部
及び第2凸出部は軸方向に平行に折り曲けられて交互に
整列しており、第1継鉄は各磁石のN極面に、第2継鉄
はS極面に磁気的に接続しているので第2図の如く第1
凸出部がN極となり第2凸山部がS極となって、固定子
鉄子8に対して交互に磁極面を形成する(第6図)。本
発明は斯かる構造により、各磁石より生じる磁束を並列
に取り出して加算的に空隙に作用させ、空隙磁束密度を
高めようとするものである。すなわち磁石の動作点にお
けるエネルギ積BH(Bは発生磁束密度、Hは磁界)の
向上を図ろうとするものであるが、磁石の着磁方向の厚
みを減少すると減磁作用のため磁束密度も減少する場合
があるので磁石による空隙磁束密度Bg と磁石着磁方
向の厚みLm との関係を以下に数式を用いて吟味する
。
、例えば図示の如く回転軸上に第1継鉄3aを嵌着し、
これに磁石2のN極面を重畳させS極面上に第2継鉄3
b、3b’を重畳し、さらに磁石2′のS他面を該集2
継鉄に接触重畳させ、外側のN極面上に凧1継鉄3a′
を重畳してカシ−4で固着して回転子が構成されろ。固
定子との間の空隙を形成するために各継鉄の第1凸出部
及び第2凸出部は軸方向に平行に折り曲けられて交互に
整列しており、第1継鉄は各磁石のN極面に、第2継鉄
はS極面に磁気的に接続しているので第2図の如く第1
凸出部がN極となり第2凸山部がS極となって、固定子
鉄子8に対して交互に磁極面を形成する(第6図)。本
発明は斯かる構造により、各磁石より生じる磁束を並列
に取り出して加算的に空隙に作用させ、空隙磁束密度を
高めようとするものである。すなわち磁石の動作点にお
けるエネルギ積BH(Bは発生磁束密度、Hは磁界)の
向上を図ろうとするものであるが、磁石の着磁方向の厚
みを減少すると減磁作用のため磁束密度も減少する場合
があるので磁石による空隙磁束密度Bg と磁石着磁方
向の厚みLm との関係を以下に数式を用いて吟味する
。
一般的に磁石を用いた場合の交流発電機の空隙磁束密度
BgはBg = LmAmBr / (LmAgf +
μrAmLgr)の計算式でめられる(Lm:磁石の
着磁方向の厚み、Am:磁石主平面8’t = (Do
−Dt) π/ 4、Br:4石の残留磁束密度、Ag
:空隙断面積= (以+Lg)πLα/θ、Lg:空隙
長(径方向)、α:第1(又は第2)凸出部の角度、0
:凸出部ピンチ、f:漏洩係数、μr:#石の可逆透磁
率、r:起磁力損失係数)。
BgはBg = LmAmBr / (LmAgf +
μrAmLgr)の計算式でめられる(Lm:磁石の
着磁方向の厚み、Am:磁石主平面8’t = (Do
−Dt) π/ 4、Br:4石の残留磁束密度、Ag
:空隙断面積= (以+Lg)πLα/θ、Lg:空隙
長(径方向)、α:第1(又は第2)凸出部の角度、0
:凸出部ピンチ、f:漏洩係数、μr:#石の可逆透磁
率、r:起磁力損失係数)。
従来の技術(例えば実新公告隘昭58−7821 )に
基づいて磁石を1個用いる場合につぎ、磁石材質にフェ
ライト(JIS、MPB380H)を用いてLm =
1 +6 CmXAm = 40 cnr”、Br =
4 KGauss 。
基づいて磁石を1個用いる場合につぎ、磁石材質にフェ
ライト(JIS、MPB380H)を用いてLm =
1 +6 CmXAm = 40 cnr”、Br =
4 KGauss 。
Ag = 20 cm”、f=1.6、μr==1.0
7、Lg 〜9.1 cm、 r = 1.6の代表的
数値例に・つきBgをめると Bg=1.6x40x4000/(1,6x20x1.
6+1.07×40×θ、1 xl、5)=4510G
aussとなり巻線式発電機(r) 6000 Gau
ss 〜7000 ()aussに比べて大きく下回る
。
7、Lg 〜9.1 cm、 r = 1.6の代表的
数値例に・つきBgをめると Bg=1.6x40x4000/(1,6x20x1.
6+1.07×40×θ、1 xl、5)=4510G
aussとなり巻線式発電機(r) 6000 Gau
ss 〜7000 ()aussに比べて大きく下回る
。
しかるに回転子即ち磁石全体の体積を同一として磁石枚
数を増加して第1図および第2図の如く2枚にすれば、
前記Bg の計算式において磁石の厚みLmは1/2に
なり、また磁石を並列に使用するため1枚の磁石が負担
する空隙の軸方向の長さはL/2 となり、それによっ
て対応する等測的空隙断面積EAgは EAg = (D叉+Lg)πLα/2θとAg/2に
なる。
数を増加して第1図および第2図の如く2枚にすれば、
前記Bg の計算式において磁石の厚みLmは1/2に
なり、また磁石を並列に使用するため1枚の磁石が負担
する空隙の軸方向の長さはL/2 となり、それによっ
て対応する等測的空隙断面積EAgは EAg = (D叉+Lg)πLα/2θとAg/2に
なる。
従って磁石厚みは1.6/2=0.8cmでBA、gは
20/2−12−1Oでこれら数値を用いて等測的F、
Bgを計算すると EBg=o、8x40x4000/(0,8x10x1
.6+1、[17x40X0.1 xl、3)=697
0Gauss となり巻線式と同等の空隙磁束密度がイ
υられる。こitは磁石の動作点におけるエネルギー積
が向上していることを示している。本実施例ではフェラ
イト磁石2枚を軸方向に極性を反転させて着磁して磁気
回路的に並列使用することにより小型軽量で、しかもフ
ェライト磁石を用いることがら低コストの車両用発電気
を提供出来る。
20/2−12−1Oでこれら数値を用いて等測的F、
Bgを計算すると EBg=o、8x40x4000/(0,8x10x1
.6+1、[17x40X0.1 xl、3)=697
0Gauss となり巻線式と同等の空隙磁束密度がイ
υられる。こitは磁石の動作点におけるエネルギー積
が向上していることを示している。本実施例ではフェラ
イト磁石2枚を軸方向に極性を反転させて着磁して磁気
回路的に並列使用することにより小型軽量で、しかもフ
ェライト磁石を用いることがら低コストの車両用発電気
を提供出来る。
前記Bgをめる式に関し、n枚の磁石を設は一枚の着磁
方向の厚みを−4として重畳磁石の全体積をLmの厚み
を有する1個の磁石と同じにした場合の各磁石による等
価的。Bgは−LmAmB7〔; (LmAg t )
十n (μrAmLg r ) 〕で与えられる。
方向の厚みを−4として重畳磁石の全体積をLmの厚み
を有する1個の磁石と同じにした場合の各磁石による等
価的。Bgは−LmAmB7〔; (LmAg t )
十n (μrAmLg r ) 〕で与えられる。
分母はnの双曲線関数となっているので最不値を与える
nは n = (LmAgf/prAmLgr)” と
なりEE gは最大値をとる。従って回転子の体格から
制限されてLm 、 Am 、 Ag 、 Lg 、
f 、 rが適宜選択されると1より大きい整数値n(
n−N)が存在して磁石1個を用いる場合のBgよりも
n個用いる場合の等価的。Bgが大となり磁石のエネル
ギ鎖が向上される。nが1からNに向って増加するに従
って、Bgも増加し、Nより増加する婉Bgは減少する
ことになる。上記数値例を用いてn = 3.4.5の
場合の。Bgをめて比較すると次表の如くなり、n=3
の時にEBgが 最も犬きくなることが分る。
nは n = (LmAgf/prAmLgr)” と
なりEE gは最大値をとる。従って回転子の体格から
制限されてLm 、 Am 、 Ag 、 Lg 、
f 、 rが適宜選択されると1より大きい整数値n(
n−N)が存在して磁石1個を用いる場合のBgよりも
n個用いる場合の等価的。Bgが大となり磁石のエネル
ギ鎖が向上される。nが1からNに向って増加するに従
って、Bgも増加し、Nより増加する婉Bgは減少する
ことになる。上記数値例を用いてn = 3.4.5の
場合の。Bgをめて比較すると次表の如くなり、n=3
の時にEBgが 最も犬きくなることが分る。
第4図、第5図は第2、第3の実施例を夫れ夫れ示し、
上記関係に従ってLm、Ag等の回転子構造パラメータ
を適宜選択して使用磁石2の枚数を6枚、4枚とした構
造である。各磁石の磁束は継鉄3を通して矢印11で示
されろ磁路に従って空l!)2VC印加される。磁石間
に挾持される継鉄は各磁椿面に対し別個に設けられるよ
うに図示されているが、場合によってはこれらは一体構
成の単10円板状継鉄を磁石間に挾持するようにしても
良いことは明らかである。これら実施例では固定子鉄心
8の積厚を増加させて発電機外径りは増加させることな
〈従来品と同一の形状、寸法の部品を多く共用出来るの
で、発電出力増減の要求に対してもh↑量産効果上昇に
寄与して低コストの発電機を提供できる。
上記関係に従ってLm、Ag等の回転子構造パラメータ
を適宜選択して使用磁石2の枚数を6枚、4枚とした構
造である。各磁石の磁束は継鉄3を通して矢印11で示
されろ磁路に従って空l!)2VC印加される。磁石間
に挾持される継鉄は各磁椿面に対し別個に設けられるよ
うに図示されているが、場合によってはこれらは一体構
成の単10円板状継鉄を磁石間に挾持するようにしても
良いことは明らかである。これら実施例では固定子鉄心
8の積厚を増加させて発電機外径りは増加させることな
〈従来品と同一の形状、寸法の部品を多く共用出来るの
で、発電出力増減の要求に対してもh↑量産効果上昇に
寄与して低コストの発電機を提供できる。
前記実施例で磁石の枚数は差数であるが回転子構造パラ
メータによっては磁石のエネルギ積を最大とするn =
(LmAgf/ltrAmLgr )2 は必らずし
も整数値をとらない。従って前記実施例においてさらに
回転子構造パラメータの値を選択して磁石エネルギ積の
最大値に磁石動作点を設定することが考えられろ。即ち
本発明の第4実施例では磁気回路のパーミアンス係数P
cをPc=LmA、gf/AmLgrとするとき n2
=LmAgf/μrAmLgrの関係よりAg;/Am
= n2(’PcLg2r/AgLmf )なる関係
(但しnは前記Nに等しい整数)が成立するように各パ
ラメータを選択する。このとき磁石の最小体積を以って
その磁石の最大エネルギ積な達成することができ、磁石
の持つエネルギが有効に使用出来る。
メータによっては磁石のエネルギ積を最大とするn =
(LmAgf/ltrAmLgr )2 は必らずし
も整数値をとらない。従って前記実施例においてさらに
回転子構造パラメータの値を選択して磁石エネルギ積の
最大値に磁石動作点を設定することが考えられろ。即ち
本発明の第4実施例では磁気回路のパーミアンス係数P
cをPc=LmA、gf/AmLgrとするとき n2
=LmAgf/μrAmLgrの関係よりAg;/Am
= n2(’PcLg2r/AgLmf )なる関係
(但しnは前記Nに等しい整数)が成立するように各パ
ラメータを選択する。このとき磁石の最小体積を以って
その磁石の最大エネルギ積な達成することができ、磁石
の持つエネルギが有効に使用出来る。
上記従来の代表的数値例の場合Pc==1.2で与えら
れるので、磁石のエネルギ積が最大となる動作点、パー
ミアンス係数Pc=1.2になるように空隙断面iAg
と磁石新面積石の比をAg/Am=PcLgr/Lmf
= 1.2 X、Q、1x 1.3/ 0.8 X 1
.6=0.122に選定すれば磁石体積を最小限にする
ことが可能である。
れるので、磁石のエネルギ積が最大となる動作点、パー
ミアンス係数Pc=1.2になるように空隙断面iAg
と磁石新面積石の比をAg/Am=PcLgr/Lmf
= 1.2 X、Q、1x 1.3/ 0.8 X 1
.6=0.122に選定すれば磁石体積を最小限にする
ことが可能である。
発明の効果
以上の如く本発明は磁石の動作点をエネルギ積の高い点
に設定するべく、複数枚の磁石を用いて磁気エネルギを
並列使用する構造としたので種々の発電機出力に対し設
計の自由度が増し回転子の小型化を可能にし且つ部品の
共通使用も可能とするので量産効果を高め安価な発電機
の提供に寄与出来る。
に設定するべく、複数枚の磁石を用いて磁気エネルギを
並列使用する構造としたので種々の発電機出力に対し設
計の自由度が増し回転子の小型化を可能にし且つ部品の
共通使用も可能とするので量産効果を高め安価な発電機
の提供に寄与出来る。
第1図は本発明回転子の第1実施例を示す軸方向断面図
、第2図は同実廁例回転子のfi11面図、第6図は同
回転子を組込んだ発電機の軸方向断面図、第4図、第5
図は夫れ夫れ第2、第6実施例を組込んだ発電機の軸方
向断面図を示す。 1・・・回転軸、2.2′・・・磁石、3(3a、3a
’。 3 b 、 3 b’)−継鉄、31 &’ 、 ’、
31 b’−・凸出部。 牙1図 り一 牙2図 牙3図 牙4図 第5図
、第2図は同実廁例回転子のfi11面図、第6図は同
回転子を組込んだ発電機の軸方向断面図、第4図、第5
図は夫れ夫れ第2、第6実施例を組込んだ発電機の軸方
向断面図を示す。 1・・・回転軸、2.2′・・・磁石、3(3a、3a
’。 3 b 、 3 b’)−継鉄、31 &’ 、 ’、
31 b’−・凸出部。 牙1図 り一 牙2図 牙3図 牙4図 第5図
Claims (1)
- 回転子の軸方向に着磁され該軸方向に並置された複数の
リング状磁石と、各磁石の一方の磁極面(N)及び対向
磁極面(S)にそれぞれ接する第1及び第2の円板状継
鉄と、該第1及び第2の円板状継鉄の外周部にそれぞれ
隔置して設けられた第1凸出部及び第2凸出部が交互に
整列している回転子外周磁極面とを有することを特徴と
する車両用磁石式発電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200418A JPS6096163A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 車両用磁石式発電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200418A JPS6096163A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 車両用磁石式発電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096163A true JPS6096163A (ja) | 1985-05-29 |
Family
ID=16423980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58200418A Pending JPS6096163A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 車両用磁石式発電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096163A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103095004A (zh) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 阿斯莫有限公司 | 转子及电动机 |
| JP2013223254A (ja) * | 2012-04-12 | 2013-10-28 | Asmo Co Ltd | 電動パワーステアリングシステム用モータのロータ及び電動パワーステアリングシステム用モータ |
| US9490671B2 (en) | 2011-10-31 | 2016-11-08 | Asmo Co., Ltd. | Rotor and motor |
| US9502931B2 (en) | 2012-03-23 | 2016-11-22 | Asmo Co., Ltd. | Brushless motor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831771B2 (ja) * | 1978-06-05 | 1983-07-08 | ゼネラル インスツルメント コ−ポレ−シヨン | 薄型押ボタン同調器 |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP58200418A patent/JPS6096163A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5831771B2 (ja) * | 1978-06-05 | 1983-07-08 | ゼネラル インスツルメント コ−ポレ−シヨン | 薄型押ボタン同調器 |
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| CN103095004A (zh) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 阿斯莫有限公司 | 转子及电动机 |
| CN103095004B (zh) * | 2011-10-31 | 2016-09-28 | 阿斯莫有限公司 | 转子及电动机 |
| US9490671B2 (en) | 2011-10-31 | 2016-11-08 | Asmo Co., Ltd. | Rotor and motor |
| US9502931B2 (en) | 2012-03-23 | 2016-11-22 | Asmo Co., Ltd. | Brushless motor |
| US9893576B2 (en) | 2012-03-23 | 2018-02-13 | Asmo Co., Ltd. | Brushless motor with cog-shaped rotor core having poles with auxiliary magnets and shaft-fixing portions |
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| JP2013223254A (ja) * | 2012-04-12 | 2013-10-28 | Asmo Co Ltd | 電動パワーステアリングシステム用モータのロータ及び電動パワーステアリングシステム用モータ |
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