专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆用交流发电机等的旋转电机，尤其是涉及爪极式的转子中的永久 磁铁的保持结构。
背景技术：
使用爪极式的转子的车辆用交流发电机在机动车中使用了几十年。并且，由于近 年的环境问题而导致车载的电气安装件的负载急增，从而要求爪极式的转子的发电量进一 步增加。以往，为了解决此种课题，采用在与爪极式的转子的周向相对向的爪状磁极部之 间配设永久磁铁的方法(例如，参照专利文献1)。专利文献1 美国专利第4959577号说明书在爪极式的转子中，通过冷锻法成型爪状磁极部相当部从磁轭部向径向外方延伸 的形状的芯体，然后，将从磁轭部向径向外方延伸的爪状磁极部相当部折弯成大致直角而 形成爪状磁极部。此时，为了提高爪状磁极部相当部的折弯工序中的成品率，在位于磁轭部 的相邻的爪状磁极部之间的部位设置谷部。如此，在爪极式的转子中，爪状磁极部为悬臂结构，并且由于谷部设置在位于磁轭 部的相邻的爪状磁极部之间的部位上，因此在高速旋转时，产生相邻的爪状磁极部之间的 相对位移。因此，在将永久磁铁保持在相邻的爪状磁极部之间的现有的永久磁铁的保持结 构中，存在无法稳定地保持永久磁铁的课题。
发明内容
本发明是为了解决此种课题而做出的，其目的在于得到一种能够将永久磁铁稳定 地保持在如下的谷部的旋转电机，所述谷部形成在位于磁轭部的相邻的爪状磁极部之间的 部位。本发明的旋转电机具备转子，其具有磁极铁心和励磁线圈，该磁极铁心具有轴毂 部、从该轴毂部的轴向两端缘部向径向外方延伸的一对磁轭部、以及分别从该一对磁轭部 交替地沿轴向延伸设置并啮合而沿周向排列的多个爪状磁极部，谷部形成于在周向相邻的 所述爪状磁极部之间的各自的所述磁轭部的部位上，并且该磁极铁心固定在插通所述轴毂 部的轴心位置的旋转轴上，该励磁线圈收纳在由所述轴毂部、所述一对磁轭部、以及所述多 个爪状磁极部包围的空间内；定子，其隔着规定的空气隙围绕所述转子的外周进行配设。并 且，磁铁保持件架设在所述谷部，并且永久磁铁以具有规定的间隙与所述爪状磁极部的前 端侧的内周面相对向的方式由所述磁铁保持件保持。发明效果根据本发明，由于磁铁保持件架设在如下的谷部的上方，所述谷部形成于在周向 相邻的爪状磁极部之间的磁轭部的部位上，因此高速旋转时的爪状磁极部的位移对磁铁保 持件的保持机构没有影响。而且，能够减小爪状磁极部的磁铁保持件的容积，并减小作用于磁铁保持件的离心力。因此，能够以简单的保持结构将磁铁保持件稳定地保持在磁轭部。由 此，能够使用磁铁保持件将所需最小限度磁铁量的永久磁铁稳定地保持在磁轭部。
图1是示意性 地示出本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的剖视图。图2是示出适用于本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的转子的端面图。图3是示出构成适用于本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的转子的第一磁 极铁心体的永久磁铁安装状态的剖视图。图4是示出构成适用于本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的转子的第一磁 极铁心体的永久磁铁未安装状态的立体图。图5是说明本发明的实施方式1的车辆用交流发电机中的永久磁铁向磁铁保持件 的安装方法的立体图。图6是示出适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的端面图。图7是示出构成适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的第一磁 极铁心体的永久磁铁安装状态的剖视图。图8是示出构成适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的第一磁 极铁心体的保持槽加工前的状态的立体图。图9是示出构成适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的第一磁 极铁心体的保持槽加工后的状态的立体图。图10是示出适用于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的端面图。图11是示出构成适用于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的第一 磁极铁心体的永久磁铁安装状态的剖视图。图12是示出构成适用于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的第一 磁极铁心体的保持槽加工前的状态的立体图。图13是示出构成适用于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的第一 磁极铁心体的保持槽加工后的状态的立体图。图14是示出本发明的实施方式4的车辆用交流发电机中的磁铁保持件的立体图。图15是示出本发明的实施方式5的车辆用交流发电机中的磁铁保持件的立体图。
具体实施例方式实施方式1图1是示意性地示出本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的剖视图，图2是 示出适用于本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的转子的端面图，图3是示出构成适 用于本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的转子的第一磁极铁心体的永久磁铁安装 状态的剖视图，图4是示出构成适用于本发明的实施方式1的车辆用交流发电机的转子的 第一磁极铁心体的永久磁铁未安装状态的立体图，图5是说明本发明的实施方式1的车辆 用交流发电机中的永久磁铁向磁铁保持件的安装方法的立体图。在图1至图5中，车辆用交流发电机1具备壳体4，其包括分别为大致碗形状的铝 制的前托架2和后托架3 ；转子13，其经由轴承5将旋转轴16支承在壳体4上，该转子13旋转自如地配设在壳体4内；带轮6，其固定在向壳体4的前侧延伸的旋转轴16的端部；风扇7，其固定在转子13的轴向的两端面；定子10，其相对于转子13具有一定的空气隙29，以 围绕转子13的外周的方式固定在壳体4上；一对集电环8，它们固定在旋转轴16的后侧， 向转子13供给电流；一对电刷9，它们以在各集电环8上滑动的方式配设在壳体4内。此 夕卜，虽然未图示，但是在壳体4内配设有将定子10产生的交流整流成直流的整流器、调整定 子10产生的交流电压的大小的电压调整器等。定子10具备圆筒状的定子铁心11 ；定子线圈12，其缠绕在定子铁心11上，伴随 着转子13的旋转而通过来自下述的励磁线圈14的磁通的变化产生交流。转子13具备励磁线圈14，其流动励磁电流而产生磁通；磁极铁心15，其设置成 覆盖励磁线圈14，通过其磁通而形成磁极；旋转轴16，其贯通安装在磁极铁心15的轴心位置。磁极铁心15分割构成为第一及第二磁极铁心体17、21，该第一及第二磁极铁心体 17,21分别利用例如SlOC等的低碳钢通过冷锻法制成。第一磁极铁心体17具有第一轴毂部18，其将外周面形成为圆筒形状，并贯通轴 心位置而形成有旋转轴插通孔18a ；厚壁环状的第一磁轭部19，其从第一轴毂部18的一端 缘部向径向外侧延伸设置；第一爪状磁极部20，其从第一磁轭部19的外周部向轴向另一端 侧延伸设置。第一爪状磁极部20形成为如下的锥形形状，即，其最外径面形状形成为大致 梯形形状，周向宽度朝前端侧逐渐变窄，且径向厚度朝前端侧逐渐变薄，第一爪状磁极部20 在第一磁轭部19的外周部沿周向以等角间距排列例如8个。此外，第一谷部25在位于第 一磁轭部19的各相邻的第一爪状磁极部20之间的部位上凹陷设置成U字状。第二磁极铁心体21具有第二轴毂部22，其将外周面形成为圆筒形状，并贯通轴 心位置而形成有旋转轴插通孔22a ；厚壁环状的第二磁轭部23，其从第二轴毂部22的另一 端缘部向径向外侧延伸设置；第二爪状磁极部24，其从第二磁轭部23的外周部向轴向一端 侧延伸设置。第二爪状磁极部24形成为如下的锥形形状，即，其最外径面形状为大致梯形 形状，周向宽度朝前端侧逐渐变窄，且径向厚度朝前端侧逐渐变薄，第二爪状磁极部24在 第二磁轭部23的外周部沿周向以等角间距排列例如8个。此外，第二谷部26在位于第二 磁轭部23的各相邻的第一爪状磁极部24之间的部位上凹陷设置成U字状。使第一及第二爪状磁极部20、24交替啮合且使第一轴毂部18的另一端面与第二 轴毂部22的一端面抵接，以此将如上构成的第一及第二磁极铁心体17、21固定在旋转轴16 上，所述旋转轴16贯通安装在旋转轴插通孔18a、22a中。并且，卷装在绕线管(未图示) 上的励磁线圈14安装在由第一及第二轴毂部18、22、第一及第二磁轭部19、23、以及第一及 第二爪状磁极部20、24包围的空间内。在此，第一及第二轴毂部18、22以及第一及第二磁 轭部19、23分别相当于磁极铁心15的轴毂部及一对磁轭部。第一磁铁保持件30使用铁、铁系磁性合金等磁性材料通过冷锻法或拉拔加工等 制成。该第一磁铁保持件30制成为如下的与长度方向正交的截面为梯形的柱状体，S卩，上 下表面为相互平行的平坦面，两侧面为其间隔朝上表面逐渐变宽的倾斜面，两端面为与长 度方向正交的平坦面。并且，槽方向为第一磁铁保持件30的长度方向的第一嵌合槽31以在 第一磁铁保持件30的上表面开口的方式凹陷设置。该第一嵌合槽31形成为如下的楔状， 艮口，其底面为与第一磁铁保持件30的上下表面平行的平坦面，其槽宽度朝开口逐渐变窄。
第一永久磁铁32制成为如下的与厚度方向正交的截面为梯形的柱状体，S卩，上下 表面为相互平行的平坦面，两侧面为其间隔朝上表面逐渐变窄的倾斜面，两端面为与厚度 方向正交的平坦面。第一磁铁飞散防止罩33是对SPCC、不锈钢等的薄板实施弯曲加工或切削加工等 而制成的，具有矩形形状的基部33a ；从基部33a的相对的两边折弯成大致直角的一 对端 边33b ；—对侧边33c，其从基部33a的相对的其余两边以规定的角度折弯，且其前端折回， 并具有与第一嵌合槽31的槽长度相等的长度。并且，第一磁铁飞散防止罩33通过基部33a 覆盖第一永久磁铁32的上表面，使端边33b沿第一永久磁铁32的两端面，使侧边33c沿第 一永久磁铁32的两侧面，使侧边33c的前端的折回部靠在第一永久磁铁32的底面上，安装 在第一永久磁铁32上，将粘结剂涂敷并固定在基部33a与第一永久磁铁32的上表面之间。安装有第一磁铁飞散防止罩33的第一永久磁铁32嵌合于第一嵌合槽31，根据需 要涂敷粘结剂，与第一磁铁保持件30磁连接而被保持。此时，第一磁铁飞散防止罩33的两 侧边33c夹持在第一嵌合槽31的楔状的侧面与第一永久磁铁32的侧面之间，防止第一永 久磁铁32的脱落。第二磁铁保持件35使用与第一磁铁保持件30相同的材料制作成相同形状。第二 永久磁铁37使用与第一永久磁铁32相同的材料制作成相同形状。第二磁铁飞散防止罩38 使用与第一磁铁飞散防止罩33相同的材料制成相同形状。并且，第二永久磁铁37安装有 第二磁铁飞散防止罩38，嵌入在第二磁铁保持件35的上表面上形成的第二嵌合槽36，根据 需要涂敷粘结剂，与第二磁铁保持件35磁连接而被保持。第一保持槽27在第一磁极铁心体17的各第一爪状磁极部20的根侧，在各第一谷 部25的内壁面的上部侧的相对的各个部位开口，且以槽方向为轴向、以从第一磁轭部19的 一端侧向另一端侧贯通的方式凹陷设置。同样地，第二保持槽28在第二磁极铁心体21的 各第二爪状磁极部24的根侧，在各第二谷部26的内壁面的上部侧的相对的各个部位开口， 且以槽方向为轴向、以从第二磁轭部23的一端侧向另一端侧贯通的方式凹陷设置。在此， 第一及第二保持槽27、28形成为与第一及第二磁铁保持件30、35的嵌接部的形状相适合的 截面二字状的槽形状。即，第一及第二保持槽27、28具有由第一及第二磁铁保持件30、35 的上下表面所卡合的一对平行且平坦的侧面、和第一及第二磁铁保持件30、35的侧面所卡 合的平坦的底面构成的截面二字状的槽形状，因此通过一次拉削加工，能够在冷锻后的磁 极铁心体上制作第一及第二保持槽27、28，简化槽加工工序。第一磁铁保持件30将第一磁铁飞散防止罩33朝向上方从轴向外侧压入到相对的 第一保持槽27中，根据需要涂敷粘结剂，在架设在各第一谷部25上的状态下进行磁连接、 安装在第一磁极铁心体17上。此时，第一磁铁飞散防止罩33的基部33a、即第一永久磁铁 32的上表面隔开规定的间隙与第二爪状磁极部24的前端侧内周面相对向。在此，第一磁铁保持件30的上下表面是与第一磁极铁心体17的径向垂直且相互 平行的平坦面，其上表面是位于上下表面的径向外方的面。第一磁铁保持件30的两侧面是 其间隔朝上表面逐渐变宽的倾斜面，长度方向与第一磁极铁心体17的轴向一致。第一嵌合 槽31的两侧面是槽宽度朝向开口逐渐变窄的倾斜面。第一永久磁铁32的上下表面与第一 磁极铁心体17的径向垂直且相互平行的平坦面，其上表面是位于上下表面的径向外方的 面。第一永久磁铁32的两侧面是其间隔朝上表面逐渐变窄的倾斜面，厚度方向与第一磁极铁心体17的轴向一致同样地，第二磁铁保持件35将第二磁铁飞散防止罩38朝向上方从轴向外侧压入 到相对的第二保持槽28中，根据需要涂敷粘结剂，在架设在各第二谷部26上方的状态下进 行磁连接而安装在第二磁极铁心体21上。此时，第二永久磁铁37的上表面隔开规定的间 隙与第二爪状磁极部24的前端侧内周面相对向。在此，第二磁铁保持件35的上下表面是与第二磁极铁心体21的径向垂直且相互 平行的平坦面，其上表面是位于上下表面的径向外方的面。第二磁铁保持件35的两侧面是 其间隔朝上表面逐渐变宽的倾斜面，长度方向与第二磁极铁心体21的轴向一致。第二嵌合 槽36的两侧面是槽宽度朝开口逐渐变窄的倾斜面。第二永久磁铁37的上下表面是与第二 磁极铁心体21的径向垂直且相互平行的平坦面，其上表面是位于上下表面的径向外方的 面。第二永久磁铁37的两侧面是其间隔朝上表面逐渐变窄的倾斜面，厚度方向与第二磁极 铁心体21的轴向一致。如此组装的第一及第二磁铁保持件30、35通过第一及第二磁铁保持件30、35向第 一及第二保持槽27、28的嵌合来防止向径向及周向的移动，并通过风扇7及卷绕励磁线圈 14的绕线管来防止向轴向的移动。而且，第一及第二永久磁铁32、37以及第一及第二磁铁 飞散防止罩33、38，通过第一及第二永久磁铁32、37以及第一及第二磁铁飞散防止罩33、38 向第一及第二嵌合槽31、36的嵌合来阻止向径向及周向的移动，并通过风扇7及卷绕励磁 线圈14的绕线管来防止向轴向的移动。在此，说明永久磁铁的飞散现象。此外，由于第一及第二永久磁铁32、37的分散现 象相同，因此在此仅说明第一永久磁铁32。首先，由于第二爪状磁极部24在离心力的作用下摆动，或异物飞来、与第一永久 磁铁32碰撞，而会在第一永久磁铁32上产生裂缝或缺口。由此，会产生裂缝或缺口的磁铁 片从第一永久磁铁32飞散的情况。另外，由于从第一磁铁保持件30的第一嵌合槽31的侧面向第一永久磁铁32的侧 面施加的应力超过第一永久磁铁32的容许应力，因此会在第一永久磁铁32上产生裂缝或 缺口。由此，会产生裂缝或缺口的磁铁片从第一永久磁铁32飞散的情况。此外，离心力以使第一永久磁铁32向径向外方移动的方式进行作用。该第一永久 磁铁32向径向外方的移动以使第一嵌合槽31的上部开口扩张的方式使第一磁铁保持件30 的侧部位移。此时，弯曲应力作用于第一嵌合槽31的底面与侧面的交叉部。在该弯曲应力 超过第一磁铁保持件30的容许强度时，无法保持磁铁，从而产生第一永久磁铁32从第一磁 铁保持件30飞出的情况。在该实施方式1中，第一永久磁铁32安装有第一磁铁飞散防止罩33、与第一磁铁 保持件30嵌接，因此防止裂缝或缺口的磁铁片从第一永久磁铁32飞出。另外，由于第一磁铁保持件30与第一保持槽27嵌接，因此第一磁铁保持部30的 侧部的位移由第一保持槽27承受。由此，限制如超过第一磁铁保持件30的容许强度那样 的第一磁铁保持部30的侧部的位移，并防止第一永久磁铁32从第一磁铁保持件30飞出。接下来，说明如此构成的车辆用交流发电机1的动作。首先，电流从电池(未图示)经由电刷9及集电环8向转子13的励磁线圈14供 给、产生磁通。通过该磁通，第一磁极铁心体17的第一爪状磁极部20被磁化为N极，第二磁极铁心体21的第二爪状磁极部24被磁化为S极。另一方面，发动机的旋转转矩经由皮带(未图示)及带轮6向旋转轴16传递，使 转子13旋转。因此，旋转磁场施加给定子10的定子线圈12，从而定子线圈12产生电动势。 该交流的电动势通过整流器整流成直流电流，对电池充电或向电负载供给。如此，在该实施方式1中，由于第一及第二磁铁保持件30、35架设在第一及第二谷 部25、26上方，因此能够减少第一及第二磁铁保持件30、35的容积。因此，在高速旋转时， 作用于第一及第二磁铁保持件30、35的离心力变小，并且对于第一及第二磁铁保持件30、 35的保持结构，没有因离心力及热膨胀引起的第一及第二爪状磁极部20、24的位移的影 响。由此，能够稳定地将必要最小限度容积的第一及第二永久磁铁32、37保持在磁极铁心 15上。另外，由于使第一及第二磁铁保持件30、35与凹陷设置在第一及第二谷部25、26 的内壁面的上部侧的第一及第二保持槽27、28嵌接，因此能够以简单的保持结构将第一及 第二磁铁保持件30、35 保持在磁极铁心15上。此外，由于使第一及第二永久磁铁32、37与 凹陷设置在第一及第二磁铁保持件30、35的上表面上的第一及第二嵌合槽31、36嵌接，因 此能够以简单的保持结构将第一及第二永久磁铁32、37保持在第一及第二磁铁保持件30、 35上。另外，第一及第二磁铁保持件30、35通过与第一及第二磁极铁心体17、21不同的 部件制成，第一及第二磁铁保持件30、35加工性优良，容易确保加工精度，因此能够高精度 地制作与第一及第二保持槽27、28的嵌合面以及与第一及第二永久磁铁32、37的嵌合面。 因此，能够简单地制作与搭载的永久磁铁的形状相适合的槽形状的嵌合槽，能够保持所希 望的形状的永久磁铁。而且，能够使第一及第二磁铁保持件30、35与第一及第二磁轭部19、 23的嵌合部的间隙、以及第一及第二磁铁保持件30、35与第一及第二永久磁铁32、37的嵌 合部的间隙减小到最小限度，所述嵌合部处的磁阻变小，因此磁铁的磁通量增加，能够有效 地利用磁铁。另外，由于第一及第二磁铁保持件30、35沿周向连结第一及第二谷部25、26的上 部侧的内壁面之间，因此能够抑制磁极铁心15的变形的产生。另外，由于第一及第二永久磁铁32、37制成为具有规定的厚度的截面梯形的柱状 体，因此能够使用磨具从磁铁母体材料高效地切出第一及第二永久磁铁32、37，可提高材料 的成品率。另外，第一及第二永久磁铁32、37的上表面、两侧面、两端面由第一及第二磁铁飞 散防止罩33、38覆盖，因此即使假定第一及第二爪状磁极部20、24沿径向振动而与第一及 第二永久磁铁32、37接触，第一及第二磁铁飞散防止罩33、38也会作为缓冲层发挥作用，能 够抑制第一及第二永久磁铁32、37产生损伤。而且，第一及第二永久磁铁32、37的露出面 积减少，可抑制第一及第二永久磁铁32、37损伤、飞散的情况。另外，由于第一及第二永久磁铁32、37配设成与第一及第二爪状磁极部20、24的 前端侧的内周面相对向，因此第一及第二永久磁铁32、37相对于转子13的最外周面位于径 向内方。因此，定子槽高次谐波停留在第一及第二爪状磁极部20、24的最外周面部，未作用 成直接感应加热第一及第二永久磁铁32、37。其结果是，防止加热第一及第二永久磁铁32、 37而引起热减磁于未然。
另外，由于第一及第二永久磁铁32、37配设成与第一及第二爪状磁极部20、24的 前端侧的内周面相对向，因此第一及第二永久磁铁32、37的磁回路在转子内部成为闭合的 磁回路，与定子10交链的磁通成分消失。因此，可抑制无负载无励磁的第一及第二永久磁 铁32、37的感应电压的产生。其结果是，能够增大第一及第二永久磁铁32、37的能够有效 利用的磁通量。另外，由于第一及第二磁铁飞散防止罩33、38的侧边33c、38c具有与第一及第二 嵌合槽31、36的槽长度相等的长度，因此侧边33c、38c与卷绕有励磁线圈14的绕线管及风 扇7卡合，限制第一及第二磁铁飞散防止罩33、38的轴向移动。在此，讨论磁铁保持件的材料。磁铁保持件通常优选具有比永久磁铁大的机械强度。例如，在通过机械强度大的 不锈钢来制作磁铁保持件时，磁铁保持件可承受作用于磁铁保持件自身以及配设在磁铁保 持件上的永久磁铁上的离心力，能够稳定地保持永久磁铁。而且，在通过铁、铁系磁性合金 等磁性材料制作磁铁保持件时，从永久磁铁产生的磁通进入磁铁保持件，在磁铁保持件内 沿周向分支流动而进入磁轭部，在流经轴毂部、磁轭部及爪状磁极部后返回永久磁铁，即， 在转子内部形成闭合的磁回路。由此，能够缓和励磁线圈产生的磁场引起的磁饱和，因此从 磁观点出发，优选通过磁性材 料制作磁铁保持件。接下来，讨论磁铁飞散防止罩的材料。在通过磁性材料制作磁铁飞散防止罩时，形成磁铁产生的磁通经由磁铁飞散防止 罩进入磁铁保持件、返回永久磁铁的磁路。其结果是，进入相对向的爪状磁极部的磁通量减 少，因此需要较多的永久磁铁的磁铁量。由此，磁铁飞散防止罩优选通过例如不锈钢或合成 树脂的非磁性材料制作。此外，在上述实施方式1中，第一及第二保持槽27、28的槽方向与轴心平行，以从 第一及第二磁轭部19、23的一端侧贯通到另一端侧的方式凹陷设置，但是第一及第二保持 槽未必需要沿轴向贯通，在第一及第二磁轭部19、23的一端侧或另一端侧开口即可。在这 种情况下，将第一及第二磁铁保持件30、35插入到第一及第二保持槽27、28的方向在轴向 上被限定为单侧，塞口侧作为限定第一及第二磁铁保持件30、35的轴向移动的止动件发挥 作用，从而容易进行第一及第二磁铁保持件30、35的轴向定位。另外，第一及第二保持槽27、28的槽方向与轴心大致平行即可，例如也可以与爪 状磁极部的前端侧内周面平行地倾斜。另外，第一及第二永久磁铁32、37形成为具有规定厚度的截面梯形，但是第一及 第二永久磁铁32、37若与第一及第二磁铁保持件的嵌合槽嵌合、被保持，则其截面形状并 未特别限定。另外，在上述实施方式1中，第一及第二磁铁飞散防止罩33、38的侧边33c、38c具 有与第一及第二嵌合槽31、36的槽长度相等的长度，但是若通过粘结或与第一及第二嵌合 槽的嵌接来限制第一及第二磁铁飞散防止罩的轴向移动，则第一及第二磁铁飞散防止罩的 侧边的长度未必需要与第一及第二嵌合槽的槽长度相等。实施方式2图6是示出适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的端面图，图 7是示出构成适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的第一磁极铁心体的永久磁铁安装状态的剖视图，图8是示出构成适用于本发明的实施方式2的车辆用交流发 电机的转子的第一磁极铁心体的保持槽加工前的状态的立体图，图9是示出构成适用于本 发明的实施方式2的车辆用交流发电机的转子的第一磁极铁心体的保持槽加工后的状态 的立体图。在图6、图7及图9中，第一磁铁保持件30A的两侧部30a超过第一永久磁铁32 的上表面而延伸设置，突缘部30b从两侧部30a的上部向周向两侧延伸设置。第一保持槽 27A在第一磁极铁心体17A的各第一爪状磁极部20的根侧，在各第一谷部25的内壁面的上 部侧的相对的各个部位开口，并且以槽方向为轴向从第一磁轭部19的一端侧贯通到另一 端侧，并凹陷设置成嵌接第一磁铁保持件30A的截面二字状的槽形状。此外，成型面41a在 第一保持槽27A的槽方向的两端形成为开口状。并且，安装有第一磁铁飞散防止罩33的第 一永久磁铁32与第一嵌合槽31嵌接，并根据需要涂敷粘结剂，保持在第一磁铁保持件30A 上。嵌接第一永久磁铁32的第一磁铁保持件30A从轴向外方压入到相对的第一保持 槽27A中，根据需要涂敷粘结剂，架设在第一谷部25上方。此时，第一磁铁保持件30A的突 缘部30b与第一爪状磁极部20的根侧侧面相接。
此外，第二磁极铁心体包含磁铁保持结构，与第一磁极铁心体17A同样地构成，在 此省略其说明。其他的结构与上述实施方式1同样地构成。在该实施方式2中，第一磁铁保持件30A架设在第一谷部25上方，第一永久磁铁 32由架设在第一谷部25上方的第一磁铁保持件30A保持，因此能得到与上述实施方式1同 样的效果。根据该实施方式2，由于从第一磁铁保持部30A的两侧部30a的上部向周向两侧延 伸设置的突缘部30b与相邻的第一爪状磁极部20的根侧的相对的侧面相接，因此使两侧部 30a的上部侧的间隙扩张那样的力由相邻的第一爪状磁极部20阻挡，可阻止两侧部30a的 上部侧的间隙的扩张。因此，即使离心力以使第一永久磁铁32向径向外方移动的方式发挥 作用，也能防止两侧部30a的上部侧的间隙的扩张，并可靠地防止第一永久磁铁32的飞散。另外，若使两侧部30a的上部侧的间隙扩张那样的力发挥作用，且两侧部30a的上 部侧以扩张间隙的方式进行变形位移，则弯曲应力作用在第一磁铁保持件30A的第一嵌合 槽31的底面与侧面的交叉部。若该弯曲应力超过第一磁铁保持件30A的容许应力，则第一 磁铁保持件30A被破坏，有可能无法保持磁铁。在该实施方式2中，由于突缘部30b与第一 爪状磁极部20的根侧侧面相接，因此使间隙扩张的两侧部30a的上部侧的位移被相邻的第 一爪状磁极部20阻挡，弯曲应力变小，第一磁铁保持件30A所进行的磁铁的保持强度明显 提尚。在此，在上述实施方式2中，第一磁铁保持件30A的突缘部30b与第一爪状磁极部 20的根侧侧面相接，但是突缘部30b未必必须与第一爪状磁极部20的根侧侧面相接，在由 突缘部30b的变形引起的弯曲应力不超过第一磁铁保持件30A的容许应力的时刻，突缘部 30b能够与第一爪状磁极部20的根侧侧面相接、限制突缘部30在此以上的变形即可。接下来，说明该实施方式2的第一磁极铁心体的制造方法。首先，虽然未图示，但是通过冷锻法成型爪状磁极部相当部从磁轭部向径向外方 延伸的形状的铁心体40，接下来，将从磁轭部向径向外方延伸的爪状磁极部相当部弯曲成大致直角而形成爪状磁极部。如图8所示，凹部41在如此制成的芯体40的第一磁轭部19 的两端面的各第一谷部25的上部侧缘部的部位上凹陷设置成规定深度。该凹部41在芯体 40的成型时同时成型。
接下来，通过例如立铣刀加工贯通在芯体40的轴向相对的凹部41之间，得到图 9所示的第一磁极铁心体17A。在该第一磁极铁心体17A中，在各第一爪状磁极部20的根 侧，在各第一谷部25的内壁面的上部侧的相对的各个部位上，形成有以槽方向为轴向从第 一磁轭部19的一端侧贯通到另一端侧的第一保持槽27A。在此，第一保持槽27A形成为与第一磁铁保持件30A的嵌接部的形状相适合的截 面二字状的槽形状。即，第一保持槽27A具有由第一磁铁保持件30A的下表面以及突缘部 30b的与侧部30a的连结部所卡合的一对开口状的平坦的侧面、和第一磁铁保持件30A的侧 面所卡合的平坦的底面构成的截面二字状的槽形状。在如此制成的第一磁极铁心体17A中，凹部41的内周面在第一保持槽27A的槽方 向的两端形成开口状。即，不是切削面，而是成型面41a在第一保持槽27A的槽方向的两端 形成开口状。在该实施方式2中，由于凹部41在芯体40的成型时同时成型，因此保持槽加工中 的槽加工长度缩短凹部41的深度的量，保持槽加工时间缩短，从而能够减少加工成本。另外，由于第一保持槽27A具有由第一磁铁保持件30A的下表面及突缘部30b的 与侧部30a的连结部所卡合的一对开口状的平坦的侧面、和第一磁铁保持件30A的侧面所 卡合的平坦的底面构成的截面二字状的槽形状，因此通过利用立铣刀的侧面刃以相对于槽 形状描绘的方式使立铣刀移动，能够在冷锻后的芯体40上高精度地加工第一保持槽27A。此外，说明了凹部41在芯体40的成型时同时形成的情况，但是也可以通过立铣刀 加工等的机械加工在未凹陷设置凹部而成型的芯体40上形成第一保持槽。实施方式3图10是示出适用于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的端面图，图 11是示出构成适用于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的第一磁极铁心体 的永久磁铁安装状态的剖视图，图12是示出构成适用于本发明的实施方式3的车辆用交流 发电机的转子的第一磁极铁心体的保持槽加工前的状态的立体图，图13是示出构成适用 于本发明的实施方式3的车辆用交流发电机的转子的第一磁极铁心体的保持槽加工后的 状态的立体图。在图10、图11及图13中，第一磁铁保持件30B制成为上下表面为相互平行的平 坦面、两侧面的下部为圆弧面、两端面为与长度方向正交的平坦面的柱状体。并且，以槽方 向为第一磁铁保持件30B的长度方向，第一永久磁铁32能够嵌接的截面梯形的第一嵌合槽 31B以在第一磁铁保持件30B的两端面开口的方式进行穿设。而且，突缘部30b从第一磁铁 保持件30B的两侧部30a的上部向周向两侧延伸设置。第一保持槽27B在第一磁极铁心体17B的各第一爪状磁极部20的根侧，在各第一 谷部25的内壁面的上部侧的相对的各个部位开口，且以槽方向为轴向从第一磁轭部19的 一端侧向另一端侧贯通，凹陷设置成嵌接有第一磁铁保持件30B的截面圆弧状的槽形状。 另外，成型面43a在第一保持槽27B的槽方向的两端形成为开口状。并且，第一永久磁铁32 与第一嵌合槽31B嵌接，根据需要涂敷粘结剂，由第一磁铁保持件30B保持。
嵌接有第一永久磁铁32的第一磁铁保持件30B从轴向外方压入到相对的第一保 持槽27B中，根据需要涂敷粘结剂，架设在第一谷部25上方。此时，第一磁铁保持件30B的 突缘部30b与第一爪状磁极部20的根侧侧面相接此外，第二磁极铁心体包含磁铁保持结构，与第一磁极铁心体17B同样地构成，在 此省略其说明。其他的结构与上述实施方式1同样地构成。在该实施方式3中，第一磁铁保持件30B架设在第一谷部25上方，第一永久磁铁 32由架设在第一谷部25上方的第一磁铁保持件30B保持，因此能得到与上述实施方式1同 样的效果。根据该实施方式3，由于从第一磁铁保持部30B的两侧部30a的上部向周向两侧 延伸设置的突缘部30b，与相邻的第一爪状磁极部20的根侧的相对的侧面相接，因此使两 侧部30a的上部侧的间隙扩张那样的力由相邻的第一爪状磁极部20阻挡，从而阻止两侧部 30a的上部侧的间隙的扩张。因此，即使离心力以使第一永久磁铁32向径向外方移动的方 式发挥作用，也能阻止两侧部30a的上部侧的间隙的扩张，并可靠地防止第一永久磁铁32 的飞散。另外，由于第一卡合槽31B穿设于第一磁铁保持部30B，因此第二永久磁铁32的外 周由第一磁铁保持件30B覆盖，从而能够省略磁铁飞散防止罩。接下来，说明该实施方式3的第一磁极铁心体的制造方法。首先，虽然未图示，但是通过冷锻法成型爪状磁极部相当部从磁轭部向径向外方 延伸的形状的铁心体42，接下来，从磁轭部向径向外方延伸的爪状磁极部相当部弯曲成大 致直角而形成爪状磁极部。如图12所示，凹部43在如此制作的芯体42的第一磁轭部19 的两端面的各第一谷部25的上部侧缘部的部位上凹陷设置成规定深度。该凹部43在芯体 42的成型时同时成型。接下来，通过例如立铣刀加工贯通在芯体42的轴向相对的凹部43之间，而得到图 13所示的第一磁极铁心体17B。在该第一磁极铁心体17B中，在各第一爪状磁极部20的根 侧，在各第一谷部25的内壁面的上部侧的相对的各个部位上，形成有以槽方向为轴向从第 一磁轭部19的一端侧贯通到另一端侧的第一保持槽27B。在如此制作的第一磁极铁心体17B中，凹部43的内周面在第一保持槽27B的槽方 向的两端形成为开口状。即，不是切削面，而是成型面43a在第一保持槽27B的槽方向的两 端形成开口状。在该实施方式3中，由于凹部43在芯体42的成型时同时成型，因此保持槽加工中 的槽加工长度缩短凹部43的深度的量，保持槽加工时间缩短，能够减少加工成本。另外，由于第一保持槽27B具有截面圆弧状的槽形状，因此通过立铣刀进行的一 次切入加工，能够在冷锻后的芯体42上制作第一保持槽27B，从而实现槽加工工序的简单 化。实施方式4在该实施方式4中，如图14所示，以使构成嵌合槽46的槽孔向上部开口的方式形 成的钢板47，进行层叠一体化而制作磁铁保持件45。该磁铁保持件45具有与第一磁铁保 持件30A同样的外径形状，所述第一磁铁保持件30A使用铁、铁类磁性合金等的材料通过冷 锻法或拉拔加工等制成。
因此，也可以代替第一磁铁保持件30A而使用磁铁保持件45构成转子。另外，在 该情况下，根据需要安装磁铁飞散防止罩。另外，由于磁铁保持件45能够通过对利用冲压加工制作的钢板47进行层叠而制 成，因此与通过冷锻或拉拔加工制作磁铁保持件的情况相比，能够缩小角的半径，可增加加 工形状的自由度、缩短加工时间。实施方式5在该实施方式5中，如图15所示，对穿设有构成嵌合槽46的槽孔的磁性钢板或不 锈钢钢板等的钢板47进行层叠一体化、制作磁铁保持件45A。该磁铁保持件45A除了嵌合 槽46的上部被封闭之外，与上述实施方式4的磁铁保持件45同样地构成。因此，也可以取代磁铁保持件45而使用磁铁保持件45A构成转子。在该实施方式 5中，在上述实施方式4的效果的基础上，由于磁铁保持件45A构成为覆盖永久磁铁的外径 侧的形状，因此能够省略磁铁飞散防止罩的安装。此外，在上述各实施方式中，说明了车辆用交流发电机，但是本发明并不局限于车 辆用交流发电机，即使用于车辆用电动机或车辆用发电电动机等的旋转电机，也能起到同 样的效果。另外，在上述各实施方式中，说明了将磁铁保持件嵌接、保持在凹设于磁轭部的保 持槽的结构，但是也可以不形成保持槽而通过粘结、焊接等将磁铁保持件直接保持在磁轭 部。另外，在上述各实施方式中，将磁铁保持件配设在全部的谷部，但是也可以选择任 意的谷部而配设磁铁保持件。此外，在这种情况下，优选沿周向平衡性良好地配置磁铁保持 件。例如，也可以不在第一磁极铁心体上配设磁铁保持件而在第二磁极铁心体的全部的谷 部配设磁铁保持件，或在第一及第二磁极铁心体的各自的周向的每隔一个的谷部配设磁铁 保持件。采用此种结构的情况与在全部的谷部配设磁铁保持件的情况相比，虽然输出稍减 少，但是能够削减部件个数，从而能够以廉价的结构来提高输出。
权利要求
一种旋转电机，具备转子，其具有磁极铁心和励磁线圈，该磁极铁心具有轴毂部、从该轴毂部的轴向两端缘部向径向外方延伸的一对磁轭部、以及分别从该一对磁轭部交替地沿轴向延伸设置并啮合而沿周向排列的多个爪状磁极部，谷部形成于在周向相邻的所述爪状磁极部之间的各自的所述磁轭部的部位上，并且该磁极铁心固定在插通所述轴毂部的轴心位置的旋转轴上，该励磁线圈收纳在由所述轴毂部、所述一对磁轭部、以及所述多个爪状磁极部包围的空间内；定子，其隔着规定的空气隙围绕所述转子的外周进行配设，所述旋转电机的特征在于，磁铁保持件架设在所述谷部，并且永久磁铁以具有规定的间隙与所述爪状磁极部的前端侧的内周面相对向的方式由所述磁铁保持件保持。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，保持槽在所述磁极铁心的所述爪状磁极部的根侧，在所述谷部的内壁面的上部侧的 相对的各个部位开口，且以槽方向为轴向以在所述磁轭部的至少一端面开口的方式凹陷设 置，所述磁铁保持件与所述保持槽嵌接而由所述磁极铁心保持。
3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于， 成型面在所述保持槽的槽方向的开口部形成为开口状。
4.根据权利要求2或3所述的旋转电机，其特征在于，周向宽度向径向外方逐渐变窄的楔状的卡合槽，以槽方向为轴向从所述磁铁保持件的 一端侧贯通到另一端侧进行设置，所述永久磁铁与所述嵌合槽嵌接而由所述磁铁保持件保持。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的旋转电机，其特征在于， 所述磁铁保持件由磁性材料制成。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的旋转电机，其特征在于， 所述磁铁保持件由钢板的层叠体制成。
全文摘要
本发明提供一种能够将永久磁铁稳定地保持在如下的谷部的旋转电机，所述谷部形成在位于磁轭部的相邻的爪状磁极部之间的部位上。在本发明的旋转电机中，第一及第二磁铁保持件(30、35)架设在第一及第二谷部(25、26)中，所述第一及第二谷部(25、26)形成在位于沿周向相邻的第一及第二爪状磁极部(20、24)之间的第一及第二磁轭部(19、23)的部位上，第一及第二永久磁铁(32、37)以具有规定的间隙与第二及第一爪状磁极部(24、20)的前端侧的内周面相对向的方式由第一及第二磁铁保持件(30、35)保持。
文档编号H02K19/22GK101946390SQ20088012677
公开日2011年1月12日 申请日期2008年2月13日 优先权日2008年2月13日
发明者下村龙一, 井上正哉, 吉泽敏行, 秋田裕之 申请人:三菱电机株式会社