CN100568679C - 永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种永磁发电机，能够大幅度减少信号旋转体的加工工时，另外得到内径尺寸精度高的飞轮。在本发明有关的永磁发电机中，包含具有突起伏的信号旋转体(20)的杯状飞轮(3)、多个永磁体、设置在飞轮(3)的内径一侧的定子铁心、以及将导线卷绕在该定义铁心上而构成的发电绕组，在通过飞轮(3)的旋转、利用永磁体与发电绕组的电磁感应作用进行发电的永磁发电机中，飞轮(3)利用铸造加工形成，同时信号旋转体(20)的圆周方向的两侧根部曲率半径(R1)小于信号旋转体(20)的底部一侧根部的曲率半径(R2)。

Description

永磁发电机

技术领域

本发明涉及永磁发电机，该永磁发电机利用具有沿圆周方向隔开间隔形成的多个信号旋转体(日文：リラクタ)的飞轮旋转，从与信号旋转体相对的信号发生头产生信号电压，并利用该信号电压来检测飞轮旋转。

背景技术

以往，已知一种永磁发电机，该永磁发电机在利用锻造加工形成的飞轮的外周沿圆周方向，通过成形而形成突条，在突条的规定部分，利用切削加工形成多个缺口，将相邻的缺口作为信号旋转体(例如参照专利文献1)。

另外，还知道一种永磁发电机，它是对利用铸造加工形成的飞轮的圆筒外周面进行切削加工，形成信号旋转体。

另外，还知道一种永磁发电机，它是将飞轮的圆筒部分从内侧进行压模加工，形成沿径向突出的信号旋转体(例如参照专利文献2)。

[专利文献1]特开平11-355989号公报(图1)。

[专利文献2]特开2000-166202号公报(图1)。

关于以往的永磁发电机的飞轮，是在对信号旋转体进行切削加工时，对于飞轮的圆周方向两侧的信号旋转体的部位是采用立铣床进行的，而对于飞轮的轴向的信号旋转体部位则采用车床进行，存在的问题是对于信号旋转体的加工需要很多的时间。

另外，在飞轮因小而轻而使壁减薄的情况下，当从内侧将飞轮的圆筒部分进行压模加工时，存在的问题是，不能得到飞轮规定的内径尺寸精度，难以确保转子与定子之间稳定的气隙，不能得到大的输出电流。

本发明是将解决上述那样的问题作为课题，其目的在于得到大幅度减少飞轮的加工工时、而且具有内径尺寸精度高的飞轮等的永磁发电机。

发明内容

本发明有关的永磁发电机，包含：具有圆筒部、底部及在圆筒部的外周面沿圆周方向隔开间隔形成的多个突起状的信号旋转体的杯状飞轮；固定在前述圆筒部的内周壁面的多个永磁体；设置在前述飞轮的内径一侧、而且外周面与前述永磁体相对的定子铁心；以及将导线卷绕在该定义铁心上而构成的发电绕组，以通过前述飞轮旋转并且利用前述永磁体与前述发电绕组的电磁感应作用进行发电，其中，前述飞轮利用锻造加工形成，同时前述信号旋转体的前述圆周方向两侧根部的曲率半径R1小于前述信号旋转体的前述底部一侧根部的曲率半径R2。

采用本发明的永磁发电机，则具有的效果是能够大幅度减少飞轮的加工工时，此外具有内径尺寸精度高的飞轮等。

附图说明

图1所示为本发明实施形态1的永磁发电机的主视图。

图2为图1的永磁发电机的侧面剖视图。

图3为图1所示的飞轮的主要部分放大图。

图4为从箭头B的方向来看图3的飞轮的视图。

图5为图4的侧面剖视图。

图6为本申请发明者通过实验求得曲率半径R1与信号发生头的检测精度的关系时的特性图。

图7为实施形态2的永磁发电机的飞轮的主视图。

[标号说明]

1转子，2定子，3飞轮，4永磁体，5圆筒部，6底部，20信号旋转体，21信号发生头，22换气孔。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的各实施形态，在各图中对于同一或相当的构件或部位，附加同一标号进行说明。

实施形态1

图1所示为根据本发明实施形态1的永磁发电机的主视图，图2为图1的侧面剖视图。

该永磁发电机，具有：与内燃机连接的转子、以及与该转子相对并安装在固定构件(未图示)上的定子2。

转子1具有杯状飞轮3及永磁体4。

飞轮3由圆筒部5、轮毂部7、连接轮毂部7与圆筒部5的底部6、以及在圆筒部5的外周面以等间隔形成的信号发生用信号旋转体20构成。飞轮3以旋转轴线A-A为中心进行旋转。轮毂部7固定在由内燃机驱动旋转的旋转轴(未图示)上。

在飞轮3的圆筒部5的内周壁面上，例如固定了四个永磁体4。永磁体4将按照N极、S极、以及N极的顺序磁化的永磁体与按照S极、N极、以及S极的顺序磁化的永磁体各两个，交替沿旋转轴线A-A的圆周以互相相等的角度间隔配置。多个永磁体4的相邻的永磁体4互相以相反极性磁化，使得在永磁体4的内周侧空间产生方向交替变化的磁场。

在各永磁体4的各内周内紧密嵌入筒状的保护环8。在各永磁体4的旋转轴线A-A方向的两端侧、以及相邻的各永磁体4之间，填入树脂材料9。利用该树脂材料9，将多个永磁体4及保护环8与飞轮3的圆筒部5的内周壁面固定。

定子2具有中空圆柱状的定子铁心12、以及发电绕组13。在定子铁心12的外周部形成向径向外侧方向呈放射状、而且以等间隔突出的各T形铁心。在该T形铁心的外周侧面卷绕导体，构成发电绕组13。连接引线14与该发电绕组13连接。

在外周部形成多个T形铁心的定子铁心12由叠层铁心15、以及在该叠层铁心15的两侧面分别紧密重叠的第1端板16和第2端板17构成，该叠层铁心是将冷轧钢板的中空薄磁性钢板沿旋转轴线A-A的方向多片叠层而构成的。

第1端板16及第2端板17为了保持发电绕组11，其外周边缘向发电绕组13一侧弯折，用冷轧钢板等构成。

对叠层铁心15、第1端板16及第2端板17形成三个与旋转轴线A-A平行贯通的贯通孔18。利用贯通该贯通孔18的螺栓(未图示)及在螺栓端部旋紧的螺母(未图示)，使叠层铁心15、与在叠层铁心15的两侧面一侧贴紧的第1端板16及第2端板17形成一体。

在能够与突起状的信号旋转体20相对的位置，设置固定在支架(未图示)上的信号发生头21。信号发生头21具有铁心、以及卷绕在铁心上的信号线圈。

图3为图1所示的飞轮3的主要部分放大图，图4为从箭头B的方向来看图3的飞轮3时的视图，图5为图4的侧面剖视图。

该飞轮3用铬铝钢构成，在利用热锻进行一体形成后，在室温下利用冷锻以规定的形状形成信号旋转体20。然后，利用车床加工，切削图3中涂黑所示的信号旋转体20的顶部，从而将信号旋转体20调整为规定的高度。另外，铬钼钢是一个例子，例如也可以是结构用碳钢。

这样，在通过锻造形成飞轮3，该飞轮3的圆周方向的信号旋转体20的两侧根部曲率半径R1(圆周方向倾斜θ1)小于飞轮3的底部6一侧的信号旋转体20的根部曲率半径R2(轴向倾斜θ2)。

在该实施形态中，曲率半径R1例如为1.5mm，曲率半径R2例如为6mm。

在上述构成的永磁发电机中，飞轮3与利用内燃机驱动旋转的旋转轴联动旋转，这时利用永磁体4产生的交变磁场，在发电绕组13中产生电功率。这时的交流输出利用未图示的整流二极管进行整流，对车载电池等负载供电。

另外，随着飞轮3的旋转，在信号旋转体20与信号发生头21的铁心的磁极部分相对时，利用铁心产生的磁通变化，在信号线圈中感应出信号电压，利用该信号电压来检测旋转角度或旋转速度。

图6为本申请发明者通过实验求得上述曲率半径R1与信号发生头21的检测精度的关系时的特性图。

该特性图所示为信号旋转体20的整个高度约为1.5mm、使上述曲度半径R1的值分别变为1.8mm、1.5mm、1.0mm、0.4mm、0mm时的信号发生头21的信号电压变化图。

曲线a、b、c、d、e分别表示曲率半径R1为1.8mm、1.5mm、1.0mm、0.4mm、0mm时的信号电压曲线。

另外，图6中的下图的标号a1、b1、c1、d1、e1分别表示与曲线a、b、c、d、e相对应的信号旋转体20的圆周方向两侧根部。

根据该实验结果可知，信号发生头21的检测精度受到信号旋转体20的根部曲率半径R1的大小的影响，根部曲率半径R1为1.5mm时为最大允许值，在R1的值比它大时，不能得到所希望的检测精度。

即，可以认为信号电压波形的面积与信号旋转体20的径向投影面积相对应，为一定值，若根部曲率半径R1增大，则信号旋转体20的下部变宽，正因为如此而信号电压的峰值降低。

当然，由于信号电压的峰值与信号旋转体高度成正比增大，因此在优先考虑生产率(设定曲率半径R1及R2)时确保检测精度，能够增大信号旋转体高度。

根据上述实施形态的永磁发电机，由于飞轮3是利用锻造加工形成的，因此飞轮3能够得到高的内径尺寸精度，确保转子1与定子2之间的稳定的气隙，输出提高。

另外，在飞轮3进行锻造加工时，同时也形成信号旋转体20，与通过切削加工形成信号旋转体的以往的飞轮相比，能够大幅度减少加工工时。

另外，飞轮3是用铬钼钢构成，与用容易产生气孔的铸铁构成的飞轮相比，旋转钢性高。

另外，飞轮3的圆周方向的信号旋转体20的根部曲率半径R1为1.5mm，飞轮3的底部6一侧的信号旋转体20的根部曲率半径R2为6mm。即，圆周方向的信号旋转体20的根部曲率半径R1小于底部6一侧的信号旋转体20的根部曲率半径R2。

在对飞轮3进行锻造加工时，在底部6一侧的信号旋转体20的根部，在曲率半径R2为6mm时，由于能够得到很好的塑性流动线，因此在底部6一侧的信号旋转体20的根部不容易引起内部缺陷。另外，能够确保很好的塑性流动线的曲率半径R2的范围是3～6mm。

另外，圆周方向的信号旋转体20的根部曲率半径R1是1.5mm，如上所述，与信号旋转体20相对的信号发生头21能够得到所希望的检测精度。

另外，1.5mm的值虽然超出3～6mm的范围，但是圆周方向的信号旋转体20的根部在进行锻造加工时的加压方向与底部一侧的信号旋转体20的根部的加压方向不同，即使曲率半径R为3mm以下，也能够得到很好的塑性流动线，在根部不容易引起内部缺陷。

因此，在这种永磁发电机中，虽然圆周方向的信号旋转体20的根部曲率半径R1小于底部6一侧的信号旋转体20的根部曲率半径R2，也能够在抑制产生内部缺陷的状态下确保所希望的检测精度。

实施形态2

图7所示为实施形态2的飞轮3的主视图。

在本实施形态中，在飞轮3的底部6形成换气孔22。该换气孔22在飞轮3进行锻造加工时，与信号旋转体20一起同时形成。

其它结构与实施形态1相同。

在本实施形态中，换气孔22是在飞轮3进行锻造加工时，与信号旋转体20一起同时形成，与利用切削加工形成换气孔的以往的飞轮相比，能够大幅度减少飞轮3的加工工时。

Claims (3)

1.一种永磁发电机，包含

具有圆筒部、底部及在圆筒部的外周面沿圆周方向隔开等间隔形成的多个突起状的信号旋转体的杯状飞轮；

固定在所述圆筒部的内周壁面的多个永磁体；

设置在所述飞轮的内径一侧、而且外周面与所述永磁体相对的定子铁心；以及

将导线卷绕在该定子铁心上而构成的发电绕组，

以通过所述飞轮旋转并且利用所述永磁体与所述发电绕组的电磁感应作用，进行发电，其特征在于，

所述飞轮利用锻造加工形成，同时所述信号旋转体的所述圆周方向的两侧根部曲率半径R1小于所述信号旋转体的所述底部一侧根部的曲率半径R2。

2.如权利要求1所述的永磁发电机，其特征在于，

所述飞轮在所述底部形成换气孔，该换气孔与所述信号旋转体同时形成。

3.如权利要求1或2所述的永磁发电机，其特征在于，

所述信号旋转体的整个高度为大于等于1.5mm，所述曲率半径R1为小于等于1.5mm。

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