CN103107666B - 磁体式发电机 - Google Patents

Abstract

本发明获得一种能实现永磁体及填充于磁体周围的树脂材料的防脱和止转、而不使飞轮的圆度下降的磁体式发电机。在本发明所涉及的磁体式发电机中，转子包括具有圆筒部(8)的碗状的飞轮(3)、排列设置于该飞轮(3)的圆筒部(8)的内周壁面的永磁体、以及分别填充于永磁体周围而将飞轮(3)与永磁体固定为一体的树脂材料，在飞轮(3)的内周壁面上，形成有沿轴线方向呈螺旋形延伸的槽(9)，在该槽(9)中填充有树脂材料。

Description

磁体式发电机

技术领域

本发明涉及利用飞轮的旋转、通过永磁体与发电线圈之间的电磁感应作用来产生电力的磁体式发电机。

背景技术

以往，已知有以下磁体式发电机(例如，参照专利文献1)，该磁体式发电机包括定子和设置于该定子外侧的转子，利用排列于该转子的碗状飞轮的圆筒部内周壁面上的永磁体间的空间内所填充的填充材料，来将永磁体固定于飞轮。

而且，在该磁体式发电机中，在飞轮的圆筒部上，利用冲压加工而形成有朝内侧突出的多个突起部，通过在该突起部上卡定树脂材料，来防止树脂材料和永磁体相对于飞轮发生相对移动。

专利文献1：日本专利特公平6-81437号公报(图2、图6)

发明内容

在磁体式发电机中，为了发出高输出电力，需要尽量减小转子与定子之间的气隙。

然而，在上述磁体式发电机中，虽然为了在飞轮上形成突起部而实施了冲压加工，但由于在该冲压加工的前后，飞轮的圆筒部内周壁面的圆度会下降，因此，无法减小由排列于其内周壁面的多个永磁体所形成的内周面的内径公差。

因而，需要将由永磁体所形成的内周面的内径的标称值(nominal value)设定得较大，其结果是存在以下问题：即，定子与转子之间的气隙的值增大，输出电力下降。

本发明是为了解决相关问题而完成的，其目的在于，获得一种磁体式发电机，该磁体式发电机能实现设置于飞轮内壁面的永磁体及填充于磁体周围的树脂材料的防脱和止转，而不使飞轮的圆度下降，因而减小了定子与转子之间的气隙的值，提高了输出电力。

本发明所涉及的磁体式发电机包括转子、以及设置于该转子内侧的定子，

所述转子包括：具有圆筒部的碗状的飞轮；沿周向排列设置于该飞轮的所述圆筒部的内周壁面的永磁体；以及树脂材料，该树脂材料分别填充于相邻的所述永磁体间、及永磁体的轴线方向的两侧，将所述飞轮和永磁体固定为一体，

所述定子包括：与所述永磁体相对而设置的铁心；以及在该铁心上卷绕导线而构成的发电线圈，

所述转子进行旋转，利用此时由所述永磁体所产生的交变磁场，来使所述发电线圈产生电力，

在所述飞轮的所述内周壁面上，形成有沿轴线方向呈螺旋形延伸的槽，在该槽中填充有所述树脂材料。

根据本发明的磁体式发电机，由于在飞轮的内周壁面上形成有沿轴线方向呈螺旋形延伸且填充有填充材料的槽，因此，能确保圆度地进行可实现槽加工的旋转切削加工，能减小定子与转子之间的气隙的值以提高输出电力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的磁体式发电机的侧剖视图。

图2是表示图1的转子的俯视图。

图3是沿图1的III-III线的向视剖视图。

图4是图1的飞轮的侧剖视图。

图5是图1的飞轮的立体图。

图6是表示本发明的实施方式2的磁体式发电机的飞轮的侧剖视图。

图7是表示本发明的实施方式3的磁体式发电机的飞轮的侧剖视图。

图8是表示本发明的实施方式4的磁体式发电机的飞轮的侧剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图来对本发明的各实施方式的磁体式发电机进行说明，对各图中的相同或者相当的构件、部位标注相同的标号来进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的磁体式发电机的侧剖视图，图2是表示图1的转子1的俯视图，图3是沿图1的III-III线的向视剖视图，图4是图1的飞轮3的侧剖视图，图5是图1的飞轮3的立体图。

该磁体式发电机包括与内燃机相连结的转子1、以及与该转子1相对地安装于固定构件(未图示)的定子2。

转子1包括圆筒部8、具有轴套(boss)部7且整体形状呈碗状的飞轮3、以及永磁体4。

飞轮3以转轴线A-A为中心进行旋转。将轴套部7固定于内燃机的曲柄轴(未图示)。

在飞轮3的圆筒部8的内周壁面上，固定有4个圆弧状的永磁体4。对于永磁体4，将按N极、S极、N极的顺序沿周向被磁化的磁体、以及按S极、N极、S极的顺序被磁化的磁体以各两个为一组，以互相相等的角度间隔交替配置于转轴线A-A的周围。对于多个永磁体4，相邻的永磁体4被磁化为彼此相反极性，在永磁体4的内周侧空间中，产生方向交替变化的磁场。

在各永磁体4的各内周面上，紧贴地嵌入有筒状的保护环5，利用该保护环5，将各永磁体4配置于轴线方向的规定的位置上。

在飞轮3的圆筒部8上，在内壁面上形成有沿轴线方向呈螺旋形延伸的槽9。该槽9的飞轮3开口侧的起始端S靠近飞轮3的开口侧端面，其终止端位于圆筒部8的中间部。另外，从该槽9的起始端S来看，该槽9沿逆时针方向呈螺旋形卷绕。

在各永磁体4的转轴线A-A方向的两端侧的空间、以及相邻的各永磁体4之间的空间中，填充有树脂材料6。在槽9中也填充有该树脂材料6。

定子2具有中空圆柱形的铁心(core)10、以及在铁心10上卷绕导线而构成的发电线圈11。

在具有上述结构的磁体式发电机中，飞轮3与被内燃机旋转驱动的曲柄轴联动地进行旋转，此时，由永磁体4所产生的交变磁场导致在发电线圈11中产生电力。利用未图示的整流用二极管对此时的交流输出进行整流，以对车载电池等负载进行供电。

接着，对具有上述结构的磁体式发电机的组装步骤进行说明。

将以铁氧体、钕等为主材料的四个永磁体4、以及由钢制板材经金属薄板加工等而制成的保护环5插入对钢材实施切削加工等而制成的飞轮3中，以形成预组装状态。

之后，将预组装状态的飞轮3设置于树脂成形用模具，将热塑性的树脂材料6注入并填充于永磁体4的转轴线A-A方向的两端侧、以及相邻的各永磁体4之间。

其结果是，所注入的树脂材料6还经由相邻的永磁体4之间而填充至螺旋形的槽9，从而飞轮3、永磁体4、以及保护环5通过树脂材料6而形成为一体。

此外，使树脂材料6含有玻璃纤维，从而能提高树脂材料6的抗剪强度，能牢固地应对旋转、脱离。

根据本实施方式1的磁体式发电机，由于在飞轮3的内周壁面上形成有沿轴线方向呈螺旋形延伸且填充有树脂材料6的槽9，因此，能利用填充于槽9的树脂材料6的部位，来防止设置于飞轮3的内壁面的永磁体4、保护环5、以及填充于磁体周边4的树脂材料6相对于飞轮3发生旋转、脱离。

另外，由于槽9的飞轮3的开口侧的起始端S位于飞轮3的开口侧端面的内侧，因此，填充于槽9的树脂材料6的部位也不会从飞轮3脱出。

另外，由于可实现能对槽9进行加工并确保圆度的旋转切削加工，从而能减小定子2转子1之间的气隙D的值，因此，会提高输出电力。

另外，对于飞轮3，主要采用金属薄板冲压加工、锻造、铸造的制造方法，在采用所述制造方法之后，都需要进行旋转切削加工。

例如，在利用金属薄板冲压加工来制造飞轮3的情况下，为了使其圆筒部8的开口端面平滑，必须对开口端面进行旋转切削加工。

另外，在利用锻造和铸造来制造飞轮3的方法的情况下，为了使永磁体4紧贴，必须对圆筒部8的内壁面进行旋转切削加工。

因而，在制造飞轮3的最终工序中，可利用后续旋转切削加工来对槽9进行连续加工，从而无需改变设备、工具，就能廉价地进行加工。

实施方式2.

图6是表示本发明的实施方式2的磁体式发电机的飞轮3的侧剖视图。

在本实施方式的磁体式发电机中，在圆筒部8的内壁面上，形成有第一槽9A1和第二槽9A2。

第一槽9A1和第二槽9A2分别沿同一倾斜方向(从起始端S来看，沿逆时针方向呈螺旋形卷绕)延伸而形成，另外，第一槽9A1的倾斜角度θ1与第二槽9A2的倾斜角度θ2的值相同。

另外，第一槽9A1的起始端靠近飞轮3的开口侧端面。

其他结构与实施方式1的磁体式发电机相同。

在本实施方式中，与实施方式1相比，在飞轮3的轴套部7一侧也形成有第二槽9A2，从而能利用填充于第一槽9A1和第二槽9A2的树脂材料6的部位，来更可靠地防止永磁体4、保护环5、以及树脂材料6相对于飞轮3发生脱离、旋转。

另外，由于第一槽9A1和第二槽9A2分别处于同一倾斜方向，因此，能连续利用旋转切削加工来形成各个槽9A1和槽9A2而不改变倾斜角度，从而还具有操作性较好的效果。

此外，槽的数量也可以在三根以上。

实施方式3.

图7是表示本发明的实施方式3的磁体式发电机的飞轮3的侧剖视图。

在本实施方式的磁体式发电机中，在圆筒部8的内壁面上，形成有第一槽9B1和第二槽9B2。

第一槽9B1和第二槽9B2分别沿同一倾斜方向(从起始端S来看，沿逆时针方向呈螺旋形卷绕)延伸而形成，另外，第一槽9B1的倾斜角度θ1比第二槽9B2的倾斜角度θ2要小。

另外，第一槽9B1的起始端S靠近飞轮3的开口侧端面。

其他结构与实施方式1的磁体式发电机相同。

在本实施方式中，第一槽9B1和第二槽9B2各自的倾斜方向相同，但它们各自的倾斜角度θ1、θ2不同。

因而，随着转子1的旋转，填充于第一槽9B1和第二槽9B2的树脂材料6的部位能抵抗主要为各不相同的方向的剪切力，与实施方式2的磁体式发电机相比，能更可靠地防止永磁体4、保护环5、以及树脂材料6相对于飞轮3发生脱离、旋转。

此外，槽的数量也可以在三根以上。

实施方式4.

图8是表示本发明的实施方式4的磁体式发电机的飞轮3的侧剖视图。

在本实施方式的磁体式发电机中，在圆筒部8的内壁面上，形成有倾斜角度从θ1减小为θ2的槽9C。

另外，槽9C的起始端S靠近飞轮3的开口侧端面。

其他结构与实施方式1的磁体式发电机相同。

在本实施方式中，由于槽9C的倾斜角度中途发生变化，因此，填充于槽9C的树脂材料6的部位能抵抗主要从中途起变得不同的方向的剪切力，与倾斜角度一定的实施方式1的磁体式发电机相比，能更可靠地防止永磁体4、保护环5、以及树脂材料6相对于飞轮3发生脱离、旋转。

此外，在上述各实施方式中，对所有槽9、9A1、9A2、9B1、9B2、9C的起始端S都位于飞轮3的开口侧端面的内侧的情况进行了说明，但起始端S也可以到达开口侧端面。

例如，也可以通过在槽的内壁面上形成凹凸来应对槽内的树脂材料的脱离，另外，在实施方式4的槽9C的例子的情况下，根据飞轮3的旋转条件，即使是起始端S到达开口侧端面也能进行应对。

另外，从起始端S来看，第一槽9A1、9B1和第二槽9A2、9B2都沿逆时针方向呈螺旋形卷绕，但例如也可以使第一槽9A1、9B1沿逆时针方向呈螺旋形卷绕而使第二槽9A2、9B2沿顺时针方向呈螺旋形卷绕，从而可按互不相同的倾斜方向形成第一槽和第二槽。

在这种情况下，在第一槽9A1、9B1和第二槽9A2、9B2中，能抵抗主要为不同方向的剪切力，能更可靠地防止永磁体4、保护环5、以及树脂材料6相对于飞轮3发生旋转、脱离。

另外，通过进一步使第一槽9A1、9B1和第二槽9A2、9B2的倾斜角度分别在各自的螺旋形的中途发生变化，能更牢固地应对旋转、脱离。

标号说明

1    转子

2    定子

3    飞轮

4    永磁体

5    保护环

6    树脂材料

7    轴套部

8    圆筒部

9、9C  槽

9A1、9B1  第一槽

9A2、9B2  第二槽

10    铁心

11    发电线圈。

Claims (8)

1.一种磁体式发电机，其特征在于，

所述磁体式发电机包括转子、以及设置于该转子内侧的定子，

所述转子包括：具有圆筒部的碗状的飞轮；沿周向排列设置于该飞轮的所述圆筒部的内周壁面的永磁体；以及树脂材料，该树脂材料分别填充于相邻的所述永磁体间、及永磁体的轴线方向的两侧，将所述飞轮和永磁体固定为一体，

所述定子包括：与所述永磁体相对而设置的铁心；以及在该铁心上卷绕导线而构成的发电线圈，

所述转子进行旋转，利用此时由所述永磁体所产生的交变磁场，来使所述发电线圈产生电力，

在所述飞轮的所述内周壁面上形成有沿轴线方向呈螺旋形延伸的槽，在该槽中填充有所述树脂材料，所述槽的所述飞轮的开口侧的起始端位于自飞轮的开口侧端面隔开距离的位置。

2.如权利要求1所述的磁体式发电机，其特征在于，

形成有多个所述槽。

3.如权利要求2所述的磁体式发电机，其特征在于，

沿相同的倾斜方向形成有各所述槽。

4.如权利要求2所述的磁体式发电机，其特征在于，

分别沿不同的倾斜方向形成有一对各所述槽。

5.如权利要求3所述的磁体式发电机，其特征在于，

各所述槽各自的倾斜角度相同。

6.如权利要求3所述的磁体式发电机，其特征在于，

各所述槽各自的倾斜角度不同。

7.如权利要求1所述的磁体式发电机，其特征在于，

所述槽的倾斜角度在该槽的螺旋形的中途发生变化。

8.如权利要求1所述的磁体式发电机，其特征在于，

所述树脂材料含有玻璃纤维。