特開 2023-161379 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023161379

(43)【公開日】2023-11-07

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 19/38 20060101AFI20231030BHJP

   H02K 16/00 20060101ALI20231030BHJP

   H02K 19/26 20060101ALI20231030BHJP

【ＦＩ】

H02K19/38

H02K16/00

H02K19/26 A

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022071732

(22)【出願日】2022-04-25

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000195959

【氏名又は名称】西芝電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174104

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 康一

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸本 勝

(72)【発明者】

【氏名】末長 良輔

【テーマコード（参考）】

5H619

【Ｆターム（参考）】

5H619AA10

5H619BB02

5H619BB13

5H619PP10

5H619PP36

5H619PP38

(57)【要約】

【課題】回転軸の振動を抑制する。
【解決手段】発電機１は、発電機フレーム４内部において、回転軸１４に固定された副励磁機回転子３４と、副励磁機回転子３４の外周側に配された副励磁機固定子３２と、副励磁機２８の外周側に配された交流励磁機固定子２０と、交流励磁機固定子２０の外周側に配された交流励磁機回転子２２とを設ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流励磁機と、励磁電源用の副励磁機とを備えたブラシレス回転電機において、
発電機フレーム内部において、回転軸に固定された副励磁機回転子鉄心と、該副励磁機回転子鉄心の外周側に設けられた永久磁石とから構成される磁極を備えた副励磁機回転子と、
前記発電機フレーム内部における、前記副励磁機回転子の外周側において、磁性鋼板が軸方向に積層され形成された副励磁機固定子鉄心と該副励磁機固定子鉄心に設けられたスロットに収められた副励磁機固定子巻線とから構成される副励磁機固定子と、
前記発電機フレーム内部における、前記副励磁機の外周側において、磁性鋼板が軸方向に積層され形成された交流励磁機固定子鉄心と該交流励磁機固定子鉄心に設けられたスロットに収められた交流励磁機固定子巻線とから構成される交流励磁機固定子と、
前記発電機フレーム内部における、前記交流励磁機固定子の外周側において、磁性鋼板が軸方向に積層され形成された交流励磁機回転子鉄心と該交流励磁機回転子鉄心に設けられたスロットに収められた交流励磁機回転子巻線とから構成される交流励磁機回転子と
を有することを特徴とする回転電機。

【請求項2】

前記副励磁機固定子の外周側と前記交流励磁機固定子の内周側との間に設けられ、前記発電機フレームに支持され、前記副励磁機固定子及び前記交流励磁機固定子を支持するブラケットと、
前記軸方向の一端側に開口部が形成され、前記軸方向の他端側に前記回転軸に固定された固定部が形成され、前記交流励磁機回転子を保持する保持環と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記回転軸に固定された整流器
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記保持環に固定された整流器
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

【請求項5】

前記保持環は、
前記固定部において、前記保持環の内部空間と外部とを連通する第１通風穴を有する
することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

【請求項6】

前記ブラケットは、
前記交流励磁機及び前記副励磁機よりも前記軸方向の一端側において前記発電機フレーム内部と外部とを連通する第２通風穴を有する
することを特徴とする請求項５に記載の回転電機。

【請求項7】

前記副励磁機固定子鉄心と前記交流励磁機固定子鉄心とは一体で形成される
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関し、例えば交流励磁機と副励磁機とを有するブラシレス回転電機に適用して好適なものである。

【背景技術】

【0002】

従来、固定子及び回転子を有するブラシレス回転電機が広く知られている。このようなブラシレス回転電機おいては、固定子が、固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周側のスロット内に収められた固定子巻線とにより構成されており、回転子が、固定子の内周側に設けられており、回転子鉄心と、回転子鉄心の外周側に設けられた永久磁石とにより構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなブラシレス回転電機においては、永久磁石によって形成される回転磁界が固定子巻線と鎖交することで電磁誘導が起こって固定子巻線に電圧が発生し、外部に設けられた自動電圧調整器へ交流電流を供給する。自動電圧調整器は、この交流電流を直流電流に変換する。

【0003】

このようなブラシレス回転電機は、例えば、図６に示す発電機４０１のように、回転軸４１４に、主機回転子１２、回転整流器４０、交流励磁機回転子４２２、永久磁石４３４ｂが取り付けられた副励磁機回転子４３４が同軸上に設けられているものがある。また発電機４０１は、回転軸４１４の端部に、発電機フレーム４０４の内部に対する軸受４１６の外側に向かって継ぎシャフト５６が突出する（オーバーハングする）ように取り付けられており、該継ぎシャフト５６に副励磁機回転子４３４が取り付けられている。交流励磁機固定子４２０は、例えばベアリングブラケット４０６や、発電機フレーム４０４に固定されている。副励磁機固定子４３２は、発電機フレーム４０４の内部に対し軸受４１６の外部に設けられた保持環４４２に固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３３０５００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような回転電機においては、回転軸４１４の軸方向の長さが長くなって振動してしまうと共に、回転軸４１４の端部から突出したオーバーハング部である、継ぎシャフト５６及び副励磁機回転子４３４が振動してしまうという課題があった。

【0006】

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、回転軸の振動を抑制し得る回転電機を提案しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる課題を解決するため本発明の回転電機においては、交流励磁機と、励磁電源用の副励磁機とを備えたブラシレス回転電機において、発電機フレーム内部において、回転軸に固定された副励磁機回転子鉄心と、該副励磁機回転子鉄心の外周側に設けられた永久磁石とから構成される磁極を備えた副励磁機回転子と、発電機フレーム内部における、副励磁機回転子の外周側において、磁性鋼板が軸方向に積層され形成された副励磁機固定子鉄心と該副励磁機固定子鉄心に設けられたスロットに収められた副励磁機固定子巻線とから構成される副励磁機固定子と、発電機フレーム内部における、副励磁機の外周側において、磁性鋼板が軸方向に積層され形成された交流励磁機固定子鉄心と該交流励磁機固定子鉄心に設けられたスロットに収められた交流励磁機固定子巻線とから構成される交流励磁機固定子と、発電機フレーム内部における、交流励磁機固定子の外周側において、磁性鋼板が軸方向に積層され形成された交流励磁機回転子鉄心と該交流励磁機回転子鉄心に設けられたスロットに収められた交流励磁機回転子巻線とから構成される交流励磁機回転子とを設けるようにした。

【0008】

本発明は、回転軸の軸方向の長さを短くできると共に、回転軸の端部から突出する部材をなくすことができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、回転軸の振動を抑制し得る回転電機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施の形態による発電機の構成を示す軸方向における断面図である。

【図2】第２の実施の形態による発電機の構成を示す軸方向における断面図である。

【図3】第３の実施の形態による発電機の構成を示す軸方向における断面図である。

【図4】第４の実施の形態による発電機の構成を示す軸方向における断面図である。

【図5】第４の実施の形態による副励磁機交流励磁機固定子鉄心の構成を示す横断面図である。

【図6】従来の発電機の構成を示す軸方向における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。

【0012】

［１．第１の実施の形態］
［１－１．発電機の構成］
図１に示すように、発電機１は、ブラシレス回転電機であり、主に、発電機フレーム４と、主機固定子１０と、主機回転子１２と、回転軸１４と、軸受１６と、ベアリングブラケット６と、回転整流器４０と、保持環４２と、交流励磁機１８と、副励磁機２８とにより構成されている。回転軸１４における図１中左端には、図示しない原動機が接続されている。原動機は、エンジン、タービンや水車等であり、発電機１に回転力を与えて発電機１内の各機構を回転させることにより、発電を行う。

【0013】

以下では、回転軸１４が沿う方向を軸方向Ｄａとし、主機回転子１２、交流励磁機回転子２２及び副励磁機回転子３４が回転する方向を周方向とする。また、軸方向Ｄａに関し、原動機に近接する側を駆動源近接側とも呼び、原動機から離隔する側を駆動源離隔側とも呼ぶ。さらに、軸方向Ｄａから見た際に回転軸１４の回転軸中心Ｒａへ近接する方向を内周方向とし、軸方向Ｄａから見た際に回転軸１４の回転軸中心Ｒａから離隔する方向を外周方向と呼ぶ。さらに軸方向Ｄａに直交し内周方向と外周方向とに沿う方向を径方向Ｄｄとも呼ぶ。さらに径方向Ｄｄに関し、回転軸１４の回転軸中心Ｒａに近接する側を内側又は内周側とも呼び、回転軸１４の回転軸中心Ｒａから離隔する側を外側又は外周側とも呼ぶ。

【0014】

回転軸１４は、略円柱形状でありほぼ水平方向に沿う軸方向Ｄａに沿って延設されており、駆動源近接側の端部が原動機に連結されている。回転軸１４は、この原動機により、中心である回転軸中心Ｒａを軸として周方向へ回転する。軸受１６は、例えば滑り軸受であり、回転軸１４を回転自在に支持する。この軸受１６は、発電機フレーム４における駆動源離隔側の端部において支持されたベアリングブラケット６により支持される。発電機フレーム４は、内部空間を有し、回転軸１４の一部分と、軸受１６と、主機固定子１０と、主機回転子１２と、交流励磁機１８と、副励磁機２８とを内部に収容し、ベアリングブラケット６を支持する。

【0015】

ベアリングブラケット６は、全体として、駆動源近接側及び駆動源離隔側の端部の中心が開口した、いわゆる椀形状となっている。このベアリングブラケット６は、支持部６Ｂ及び取付部６Ｓにより構成されており、支持部６Ｂと取付部６Ｓとにより囲まれた略円柱形状の内部空間が形成されている。すなわちベアリングブラケット６は、中実の略円柱形状の内側が、駆動源近接側から駆動源離隔側に向かって円柱形状に凹むと共に、駆動源離隔側端部の中心が開口したような形状となっている。支持部６Ｂは、略円盤形状であり、外周部が発電機フレーム４に固定され支持されていると共に、中心部が円形状に開口しその内周側に軸受１６を支持している。取付部６Ｓは、支持部６Ｂから駆動源近接側に向かって延びており、筒形状である。

【0016】

主機固定子１０は、発電機フレーム４の内周側に固定されており、環状の電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層された主機固定子鉄心１０ａと、主機固定子鉄心１０ａの内周側のスロット内に収められた主機固定子巻線１０ｂとにより構成されている。主機回転子１２は、環状の主機固定子１０の内周側に設けられた突極型磁極であり、回転軸１４に嵌合等により固定されており、電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層された主機回転子鉄心１２ａと、主機回転子鉄心１２ａに巻回する主機回転子巻線１２ｂとにより構成されている。

【0017】

回転整流器４０は、主機回転子１２よりも駆動源離隔側において回転軸１４に固定されており、交流励磁機回転子巻線２２ｂに流れた交流電流を直流電流に変換し、主機回転子巻線１２ｂに供給する。

【0018】

副励磁機２８は、副励磁機固定子３２及び副励磁機回転子３４により構成されており、発電機フレーム４の内部において、回転整流器４０よりも駆動源離隔側における回転整流器４０と軸受１６との間に設けられている。副励磁機固定子３２は、ベアリングブラケット６の取付部６Ｓの内周側に固定されており、環状の電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層された副励磁機固定子鉄心３２ａと、副励磁機固定子鉄心３２ａの内周側のスロット内に収められた副励磁機固定子巻線３２ｂとにより構成されている。副励磁機回転子３４は、環状の副励磁機固定子３２の内周側に設けられ、回転軸１４に嵌合等により固定されており、副励磁機回転子鉄心３４ａと、副励磁機回転子鉄心３４ａの外周側に設けられた永久磁石３４ｂとにより構成されている。副励磁機回転子鉄心３４ａは、環状の電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層されている。永久磁石３４ｂは、副励磁機回転子鉄心３４ａの外周側の表面に吸着しており、副励磁機回転子鉄心３４ａの外周面との間に接着剤が塗布されることにより、副励磁機回転子鉄心３４ａに対し吸着位置がずれることが防止されている。

【0019】

保持環４２は、回転整流器４０と副励磁機２８との間において回転軸１４に固定されており、全体として、駆動源近接側の端部が閉口し駆動源離隔側の端部が開口する中空の円柱形状であり、いわゆる椀形状となっている。この保持環４２は、固定部４２Ｂ及び取付部４２Ｓにより構成されており、固定部４２Ｂと取付部４２Ｓとにより囲まれた円柱形状の内部空間が形成されている。すなわち保持環４２は、中実の円柱形状の内側が、駆動源離隔側から駆動源近接側に向かって円柱形状に凹んだような形状となっている。固定部４２Ｂは、略円盤形状であり、中心部が回転軸１４に固定されている。取付部４２Ｓは、固定部４２Ｂの外周部から駆動源離隔側に向かって延びており、筒形状である。

【0020】

交流励磁機１８は、交流励磁機固定子２０及び交流励磁機回転子２２により構成されており、発電機フレーム４の内部における、回転整流器４０よりも駆動源離隔側における回転整流器４０と軸受１６との間において、副励磁機２８の外周側に設けられている。交流励磁機固定子２０は、ベアリングブラケット６の取付部６Ｓの外周側に固定されており、環状の電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層された交流励磁機固定子鉄心２０ａと、交流励磁機固定子鉄心２０ａの外周側のスロット内に収められた交流励磁機固定子巻線２０ｂとにより構成されている。交流励磁機回転子２２は、環状の交流励磁機固定子２０の外周側に設けられ、保持環４２の取付部４２Ｓに固定されており、環状の電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層された交流励磁機回転子鉄心２２ａと、交流励磁機回転子鉄心２２ａの内周側のスロット内に収められた交流励磁機回転子巻線２２ｂとにより構成されている。

【0021】

［１－２．回転力から電力への変換］
かかる構成において、回転力を電力に変換する過程を説明する。初めに、原動機（図示せず）が用いられ回転軸１４が回転される。この時、回転軸１４に設けられた副励磁機回転子３４も同様に回転する。副励磁機回転子３４には永久磁石３４ｂが設けられているため、回転磁界が形成される。この回転磁界が副励磁機固定子巻線３２ｂと鎖交することで電磁誘導が起こり、副励磁機固定子巻線３２ｂに電圧が発生し、交流電流が発電機１外部に供給される。

【0022】

この交流電流は、外部の制御盤に内蔵された自動電圧調整器（図示せず）により直流電流に変換され、交流励磁機固定子巻線２０ｂに供給される。交流励磁機固定子巻線２０ｂに直流電流が流れることでアンペールの法則により磁界が形成される。この磁界が交流励磁機回転子巻線２２ｂと鎖交することで電磁誘導が起こり、交流励磁機回転子巻線２２ｂに電圧が発生して交流電流が流れる。

【0023】

この交流電流は、回転軸１４に設けられた回転整流器４０により直流電流に変換され、主機回転子巻線１２ｂに供給される。主機回転子巻線１２ｂに直流電流が流れることでアンペールの法則により磁界が形成される。この磁界が主機固定子巻線１０ｂと鎖交することで電磁誘導が起こり、主機固定子巻線１０ｂに電圧が発生して交流電流が外部負荷に供給される。

【0024】

［１－３．効果等］
以上の構成において発電機１は、副励磁機２８及び交流励磁機１８を発電機フレーム４の内部に配置するようにした。また発電機１は、副励磁機回転子３４を回転軸１４に固定すると共に、副励磁機回転子３４の外周側において、副励磁機固定子３２をベアリングブラケット６の支持部６Ｂの内周側に固定するようにした。すなわち発電機１は、副励磁機２８をインナーロータ型とした。さらに発電機１は、副励磁機２８の外周側において、交流励磁機固定子２０をベアリングブラケット６の支持部６Ｂの外周側に固定すると共に、交流励磁機固定子２０の外周側において、交流励磁機回転子２２を保持環４２の取付部４２Ｓに固定するようにした。すなわち発電機１は、交流励磁機１８をアウターロータ型とした。さらに発電機１は、交流励磁機固定子鉄心２０ａと副励磁機固定子鉄心３２ａとを、ベアリングブラケット６の支持部６Ｂを介し一体化するようにした。

【0025】

このため発電機１は、発電機４０１（図６）と比較して、回転軸１４の軸方向Ｄａの長さを短くできるため、小型化及び軽量化できると共に、回転軸１４の振動を抑制できる。また発電機１は、発電機４０１（図６）のように、回転軸１４の駆動源離隔側の端部から、さらに駆動源離隔側へ継ぎシャフト５６を突出させ該継ぎシャフト５６に副励磁機回転子４３４を設ける場合と比較して、回転軸１４の駆動源離隔側の端部からさらに駆動源離隔側へ突出する部材であるオーバーハング部をなくすことができ、振動を抑制できる。さらに発電機１は、発電機４０１と比較して、継ぎシャフト５６を省略できるため、構成部品を減少させ、製造性を向上できる。

【0026】

ところで、比較例の回転電機として、副励磁機２８及び交流励磁機１８を発電機フレーム４の内部に配置し、交流励磁機回転子２２を回転軸１４に固定すると共に、交流励磁機回転子２２の外周側において、交流励磁機固定子２０をベアリングブラケット６の支持部６Ｂの内周側に固定し、さらに、交流励磁機固定子２０の外周側において、副励磁機固定子３２をベアリングブラケット６の支持部６Ｂの外周側に固定すると共に、副励磁機固定子３２の外周側において、副励磁機回転子３４を保持環４２に固定することも考えられる。

【0027】

ここで、交流励磁機１８は一般的に副励磁機２８よりも容量が大きくなるが、大きな容量を得るためには、交流励磁機１８を構成する鉄心や銅線を増やす必要があるため、軸方向Ｄａ又は径方向Ｄｄの一方又は両方の方向のスペースを必要とすることとなる。

【0028】

比較例の回転電機の場合、容量の大きな交流励磁機が副励磁機よりも内周側に配置されるため、交流励磁機の容量を確保するために必要なスペースを確保するためには軸方向Ｄａに交流励磁機を長くする必要がある。この場合、回転軸の軸方向Ｄａの長さが長くなってしまうと共に、回転電機全体の軸方向Ｄａの長さも長くなってしまう。

【0029】

これに対し発電機１は、発電機フレーム４の内周側において、容量の大きい交流励磁機１８を外周側に、容量の小さい副励磁機２８を内周側に配置するようにした。このため発電機１は、交流励磁機１８の容量を確保するために必要なスペースを径方向Ｄｄに確保することができる。これにより発電機１は、比較例の発電機と比較して、回転軸の軸方向Ｄａの長さを短くできると共に、発電機１全体の軸方向Ｄａの長さを短くできる。

【0030】

以上の構成によれば発電機１は、交流励磁機１８と、励磁電源用の副励磁機２８とを備えたブラシレス回転電機であり、発電機フレーム４内部において、回転軸１４に固定された副励磁機回転子鉄心３４ａと、該副励磁機回転子鉄心３４ａの外周側に設けられた永久磁石３４ｂとから構成される磁極を備えた副励磁機回転子３４と、発電機フレーム４内部における、副励磁機回転子３４の外周側において、磁性鋼板が軸方向Ｄａに積層され形成された副励磁機固定子鉄心３２ａと該副励磁機固定子鉄心３２ａに設けられたスロットに収められた副励磁機固定子巻線３２ｂとから構成される副励磁機固定子３２と、発電機フレーム４内部における、副励磁機２８の外周側において、磁性鋼板が軸方向Ｄａに積層され形成された交流励磁機固定子鉄心２０ａと該交流励磁機固定子鉄心２０ａに設けられたスロットに収められた交流励磁機固定子巻線２０ｂとから構成される交流励磁機固定子２０と、発電機フレーム４内部における、交流励磁機固定子２０の外周側において、磁性鋼板が軸方向Ｄａに積層され形成された交流励磁機回転子鉄心２２ａと該交流励磁機回転子鉄心２２ａに設けられたスロットに収められた交流励磁機回転子巻線２２ｂとから構成される交流励磁機回転子２２とを設けるようにした。

【0031】

このため発電機１は、回転軸１４の軸方向Ｄａの長さを短くできると共に、回転軸１４の駆動源離隔側の端部からさらに駆動源離隔側へ突出する部材をなくすことができる。

【0032】

［２．第２の実施の形態］
［２－１．発電機の構成］
図１と対応する部材に同一符号を付した図２に示すように、第２の実施の形態による発電機１０１は、第１の実施の形態による発電機１と比較して、回転整流器４０に代わる回転整流器１４０と、保持環４２に代わる保持環１４２と、回転軸１４に代わる回転軸１１４とを有する点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。

【0033】

回転整流器１４０は、回転整流器４０と比較して、回転軸１４ではなく保持環１４２に固定されている点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。回転軸１１４は、回転軸１４と比較して短く形成されている。

【0034】

このように発電機１０１は、回転整流器１４０を保持環１４２と一体化させることにより、回転整流器１４０を回転軸１１４と共に回転させるようにした。このため発電機１０１は、発電機１と比較して、回転軸１４（図１）において回転整流器４０を固定するスペースを省略できるため、回転軸１４の軸方向Ｄａの長さをさらに短くできる。これにより発電機１０１は、発電機１と比較して、さらに小型化及び軽量化できると共に、回転軸１４の振動を抑制できる。

【0035】

その他の点においても、第２の実施の形態による発電機１０１は、第１の実施の形態による発電機１と同様の作用効果を奏し得る。

【0036】

［３．第３の実施の形態］
［３－１．発電機の構成］
図１と対応する部材に同一符号を付した図３に示すように、第３の実施の形態による発電機２０１は、第１の実施の形態による発電機１と比較して、保持環４２に代わる保持環２４２と、ベアリングブラケット６に代わるベアリングブラケット２０６とを有する点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。

【0037】

保持環２４２は、保持環４２と比較して、通風穴４４が形成されている点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。第１通風穴としての通風穴４４は、固定部４２Ｂにおいて周方向に沿って等間隔を空けて例えば８個である複数個設けられている。この通風穴４４は、軸方向Ｄａに沿った円柱形状であり、横断面が円形状となっている。また通風穴４４は、固定部４２Ｂにおける駆動源離隔側から駆動源近接側の面までを貫通しており、保持環２４２における内部空間と保持環２４２よりも駆動源近接側の外側とを連通している。

【0038】

ベアリングブラケット２０６は、ベアリングブラケット６と比較して、通風穴４６が形成されている点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。第２通風穴としての通風穴４６は、支持部６Ｂにおいて周方向に沿って等間隔を空けて例えば８個である複数個設けられている。この通風穴４６は、軸方向Ｄａに沿った円柱形状であり、横断面が円形状となっている。また通風穴４６は、支持部６Ｂにおける駆動源近接側から駆動源離隔側の面までを貫通しており、ベアリングブラケット２０６における内部空間とベアリングブラケット２０６よりも駆動源離隔側の外側とを連通している。

【0039】

このため発電機２０１は、発電機フレーム４よりも駆動源離隔側の外部から通風穴４６を介しベアリングブラケット２０６の内部空間へ空気を取り込み、副励磁機固定子３２と副励磁機回転子３４との間を通過させて通風穴４４を介し保持環２４２よりも原動機近接側の外部へ排出できる。また発電機２０１は、保持環２４２よりも外周側から空気を取り込み、交流励磁機固定子２０と交流励磁機回転子２２との間を通過させて通風穴４４を介し保持環２４２よりも原動機近接側の外部へ排出できる。このため発電機２０１は、発電機１と比較して、副励磁機２８及び交流励磁機１８を効果的に冷却し冷却性能を向上させることができる。

【0040】

その他の点においても、第３の実施の形態による発電機２０１は、第１の実施の形態による発電機１と同様の作用効果を奏し得る。

【0041】

［４．第４の実施の形態］
［４－１．発電機の構成］
図１と対応する部材に同一符号を付した図４と図５とに示すように、第４の実施の形態による発電機３０１は、第１の実施の形態による発電機１と比較して、副励磁機固定子鉄心３２ａ及び交流励磁機固定子鉄心２０ａに代わる副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８を有する点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８は、環状の電磁鋼板が軸方向Ｄａに積層されている。副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８の内周側には、副励磁機固定子巻線３２ｂが収められる副励磁機固定子スロット５０が全周に亘って形成されている。また、副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８の外周側には、交流励磁機固定子巻線２０ｂが収められる交流励磁機固定子スロット５２が全周に亘って形成されている。

【0042】

また図５に示すように、副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８には、周方向に沿って等間隔を空けて４個の取付穴５４が設けられている。この取付穴５４は、周方向に沿った形状であり、副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８における駆動源離隔側から駆動源近接側の面までを貫通している。この副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８は、取付穴５４にベアリングブラケット６の取付部６Ｓが挿入されることにより、ベアリングブラケット６に固定されている。

【0043】

このように発電機３０１は、副励磁機固定子鉄心３２ａと交流励磁機固定子鉄心２０ａとを同一抜板とし、副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８に一体化するようにした。このため発電機３０１は、副励磁機固定子鉄心３２ａと交流励磁機固定子鉄心２０ａとを別体で形成する場合と比較して、構成部品を少なくすることができる。

【0044】

また発電機３０１は、副励磁機固定子鉄心３２ａと交流励磁機固定子鉄心２０ａとが別体で形成される際に、副励磁機固定子鉄心３２ａとなる電磁鋼板に副励磁機固定子スロット５０を、交流励磁機固定子鉄心２０ａとなる電磁鋼板に交流励磁機固定子スロット５２を、それぞれ加工される場合と比較して、１つの加工工程において、副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８となる電磁鋼板に副励磁機固定子スロット５０及び交流励磁機固定子スロット５２を加工されることができ、製造性を向上させることができる。

【0045】

さらに発電機３０１は、副励磁機固定子鉄心３２ａと交流励磁機固定子鉄心２０ａとが別体で形成される際に、副励磁機固定子鉄心３２ａとなる電磁鋼板が積層され、交流励磁機固定子鉄心２０ａとなる電磁鋼板が積層される場合と比較して、１つの組立工程において、副励磁機交流励磁機固定子鉄心４８となる電磁鋼板が積層されることができ、製造性を向上させることができる。

【0046】

その他の点においても、第４の実施の形態による発電機３０１は、第１の実施の形態による発電機１と同様の作用効果を奏し得る。

【0047】

［５．他の実施の形態］
なお上述した第３の実施の形態においては、通風穴４４及び４６の両方を形成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、通風穴４４又は４６の少なくとも何れか一方を形成しても良い。

【0048】

さらに上述した第１の実施の形態においては、発電機１に本発明を適用する場合について述べた。本発明はこれに限らず、他の種々の回転電機に本発明を適用しても良い。第２乃至第４の実施の形態においても同様である。

【0049】

さらに本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施の形態と上述した他の実施の形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施の形態にも本発明の適用範囲が及ぶものである。また、本発明は、上述した各実施の形態及び上述した他の実施の形態のうち任意の実施の形態に記載された構成の一部を抽出し、上述した実施の形態及び他の実施の形態のうちの任意の実施の形態の構成の一部と置換・転用する場合や、該抽出された構成の一部を任意の実施の形態に追加する場合にも本発明の適用範囲が及ぶものである。例えば、第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせ、回転整流器１４０を保持環１４２に固定させると共に通風穴４４及び４６を形成しても良い。

【0050】

さらに上述した第１の実施の形態においては、副励磁機回転子としての副励磁機回転子３４と、副励磁機固定子としての副励磁機固定子３２と、交流励磁機固定子としての交流励磁機固定子２０と、交流励磁機回転子としての交流励磁機回転子２２とによって、回転電機としての発電機１を構成する場合について述べた。本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる副励磁機回転子と、副励磁機固定子と、交流励磁機固定子と、交流励磁機回転子とによって、回転電機を構成しても良い。第２乃至第４の実施の形態においても同様である。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、交流励磁機と副励磁機とを有するブラシレス回転電機において利用できる。

【符号の説明】

【0052】

１、１０１、２０１、３０１、４０１……発電機、４、４０４……発電機フレーム、６、２０６、４０６……ベアリングブラケット、６Ｂ……支持部、６Ｓ……取付部、１０……主機固定子、１０ａ……主機固定子鉄心、１０ｂ……主機固定子巻線、１２……主機回転子、１２ａ……主機回転子鉄心、１２ｂ……主機回転子巻線、１４、１１４、４１４……回転軸、１６、４１６……軸受、Ｒａ……回転軸中心、１８……交流励磁機、２０、４２０……交流励磁機固定子、２０ａ……交流励磁機固定子鉄心、２０ｂ……交流励磁機固定子巻線、２２、４２２……交流励磁機回転子、２２ａ……交流励磁機回転子鉄心、２２ｂ……交流励磁機回転子巻線、２８……副励磁機、３２、４３２……副励磁機固定子、３２ａ……副励磁機固定子鉄心、３２ｂ……副励磁機固定子巻線、３４、４３４……副励磁機回転子、３４ａ……副励磁機回転子鉄心、３４ｂ、４３４ｂ……永久磁石、４０、１４０……回転整流器、４２、１４２、２４２、４４２……保持環、４２Ｂ……固定部、４２Ｓ……取付部、４４、４６……通風穴、４８……副励磁機交流励磁機固定子鉄心、５０……副励磁機固定子スロット、５２……交流励磁機固定子スロット、５４……取付穴、５６……継ぎシャフト、Ｄａ……軸方向、Ｄｄ……径方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】