JP2003324921A - 磁石式発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】永久磁石の高性能化に伴う磁束漏洩を低減する
と共に製造コストの低減を図ることができる磁石式発電
機を提供する。 【解決手段】この磁石式発電機は、カップ状に形成され
たロータ本体の外周壁にロータ円筒部３が形成され、ロ
ータ円筒部３の内側に永久磁石２が取り付けられたロー
タ１と、ステータコア１１の複数の突極部１２に発電コ
イル１３が巻装され、突極部１２の先端部がロータ１の
永久磁石２に対向してロータ１の内側に配置されたステ
ータ１０と、を備えている。ステータコア１１の突極部
先端の軸方向の長さが、ロータ１の永久磁石２の軸方向
の長さより長く形成され、ステータコア１１の突極部先
端が永久磁石２の対向面から外に突出する部分に対向し
たロータ円筒部３の内周壁部に、空間９が周方向に沿っ
て環状に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動二輪車、バギ
ー車、雪上車等のエンジンに装着され、搭載バッテリの
充電や電気機器への電力供給に使用される磁石式発電機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁石式発電機のロータは、一般
に、図４の断面図に示すように、カップ状に形成された
ロータ本体２１の中央にボス部２４が設けられ、ロータ
本体２１の外周壁にロータ円筒部２３が形成され、ロー
タ円筒部２３の内周に沿って、複数に分割形成された環
状の永久磁石２２が接着され、その永久磁石２２の内側
に円筒状の磁石保護カバー２５が接着されて構成され
る。また、この種の磁石式発電機は、エンジンのケーシ
ング内の限られたスペースに装着されるため、小型化の
要求が強く、特にステータの外側に位置するロータの先
端部の形状には小径化が必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
永久磁石２２として、フェライト磁石が使用されていた
が、近年、フェライト磁石より性能の優れた希土類磁石
が使用される傾向にある。希土類磁石は、フェライト磁
石に比べ単位体積当りの磁力が高いため、フェライト磁
石の場合と同じ起電力を得るように希土類磁石を用いて
ロータを設計すると、図４に示す如くフェライトの永久
磁石２２の厚さはｔ１と厚く、軸方向の長さはＬ１と長
いが、希土類磁石を使用すると、図５に示すように、永
久磁石３２の厚さはｔ２と薄く、軸方向の長さはＬ２と
短くなる。

【０００４】また、希土類磁石の永久磁石３２を使用し
た磁石式発電機であっても、フェライト磁石を使用した
発電機と同じ性能の発電機の場合、上記と同様に、図５
に示す如く、カップ状に形成されたロータ本体３１の中
央にボス部３４が設けられ、ロータ本体３１の外周壁に
ロータ円筒３３が形成され、ロータ円筒部３３の内周に
沿って、複数に分割形成された環状の永久磁石３２が固
定され、その永久磁石３２の内側に円筒状の磁石保護カ
バー３５を圧入して構成することができる。

【０００５】しかし、同じ性能のフェライト磁石を用い
たロータに比べ、希土類磁石を使用した永久磁石３２は
小型となる。つまり、図４，５に示すように、ステータ
側のステータコア２６とステータコア３６の軸方向の長
さＴは同じで、そこに巻装された発電コイル２７と発電
コイル３７のターン数及び巻き径は同じであっても、希
土類の永久磁石３２のみが形状的に小形になり、永久磁
石３２の厚さｔ２がフェライトの永久磁石２２より薄く
なり、その軸方向の長さＬ２もフェライトの永久磁石２
２より短くなる。

【０００６】したがって、図５に示すように、ステータ
コア３６の一方のエンドプレート３６ａの先端部分Ａ
が、永久磁石３２の対向位置から外側にはみ出してしま
い、永久磁石３２の底部側に配設された非磁性体製のス
ペーサ３５に対向してステータコア３６の先端部分Ａが
位置することになる。

【０００７】このために、ステータコア３６の先端部分
Ａとロータ円筒部３３との間隙Ｇ２がフェライトの永久
磁石２２を用いた場合の間隙Ｇ１（図４）より短くなる
こともあって、永久磁石３２の対向位置より外れたステ
ータコア３６のエンドプレート３６ａの先端部分Ａから
発生する磁束が漏洩磁束としてスペーサ３５を通過して
ロータ円筒部３３に流れ、磁力の優れた希土類磁石を永
久磁石３２に使用した場合であっても、発電機の起電力
が設計時の起電力より低下する問題があった。このた
め、漏洩磁束分を補うために希土類磁石の大きさを大型
化する必要が生じ、高価な希土類磁石の大型化により製
造コストが増大する問題があった。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、永久磁石の高性能化に伴う磁束漏洩を低減すると共
に製造コストの低減を図ることができる磁石式発電機を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の磁石式発電機は、中央にボス部
を設けてカップ状に形成されたロータ本体の外周壁にロ
ータ円筒部が形成され、ロータ円筒部の内側に永久磁石
が取り付けられてなるロータと、ステータコアの突設さ
れた複数の突極部に発電コイルが巻装され、突極部の先
端部がロータの永久磁石に対向してロータの内側に配置
されてなるステータと、を備えた磁石式発電機におい
て、ステータコアの突極部先端の軸方向の長さが、ロー
タの永久磁石の軸方向の長さより長く形成され、ステー
タコアの突極部先端が永久磁石の対向面から外に突出す
る部分に対向したロータ円筒部の内周壁部に、空間が周
方向に沿って環状に形成されていることを特徴とする。

【００１０】ここで、上記構成の磁石式発電機において
は、請求項２の発明のように、ロータ円筒部の空間の内
周側に、永久磁石を保持するためのスペーサを配設する
ことができる。

【００１１】また、請求項３の発明のように、ロータ円
筒部の空間の外周側には、環状に突出する突出部を設け
て、ロータ円筒部の必要な強度を確保することができ
る。

【００１２】

【作用】このような構成の磁石式発電機は、ロータがエ
ンジンにより回転駆動され、ロータの回転に伴いその内
側に装着された永久磁石とステータコア間で磁束が流
れ、相対的に回転するステータの発電コイルが、その磁
束を切ることにより、発電コイルに誘導起電力が生じ、
発電が行われる。このとき、ステータコアの各突極部先
端とそれに対向するロータの永久磁石間で磁束が流れ、
永久磁石の対向面から外れて位置するステータコアの各
突極部先端のエンドプレートの先端部からも磁束がロー
タ側のロータ円筒部に漏洩する可能性が生じる。

【００１３】しかし、ステータコアの突極部先端が永久
磁石の対向面から外に突出する部分に対向したロータ円
筒部の内周壁部に、空間が周方向に沿って環状に形成さ
れているから、この永久磁石の対向面から外側に外れた
突極部先端部分とロータ円筒部間生じる漏洩磁束は、空
間によって大きく抑制され、磁束漏洩に起因した起電力
の低下を防止することができる。したがって、漏洩磁束
分を補うために希土類磁石の形状を大きくする必要はな
く、製造コストの増大する防ぐことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は磁石式発電機のロータ１と
ステータ１０の正面図を示し、図２はその断面図を示し
ている。ロータ１の本体は、磁性体金属を材料にして、
熱間鍛造及び切削加工等により略カップ状に成形され
る。

【００１５】ロータ１の本体の中央部にはボス部４が形
成され、ボス部４には、エンジンのクランクシャフトに
嵌着されるテーパ孔４ａが形成され、ボス部４の先端に
は平坦な締付座面４ｂが設けられ、ボス部４の外周部
に、ロータ１を抜く際に螺合するための抜きねじ４ｃが
設けられる。ロータ１の本体の外周壁にはロータ円筒部
３が形成され、ロータ円筒部３とボス部４との間に、ロ
ータ底部５が一体に形成されている。また、ロータ円筒
部３の底部側には円環状の突出部３ａが外周部に突き出
して形成される。

【００１６】この円環状の突出部３ａはその内側に形成
した円環状の空間９のために、ロータ円筒部３の必要な
厚さを確保するように設けられている。つまり、ロータ
円筒部３の内周面に複数に分割され全体で円環状とされ
る永久磁石２が取着されるが、その永久磁石２が取着さ
れる内周面の半径より大きい半径を持つ凹状の内周面が
ロータ円筒部３の底部寄りに形成され、それによってロ
ータ円筒部３の内側の底部寄りに、環状の空間９が内周
面に沿って形成される。

【００１７】そのロータ円筒部３の内周面に希土類磁石
製の永久磁石２が取着される。希土類の永久磁石２は複
数に分割形成され、全体で円環状となってロータ円筒部
３の内側に取着されるが、各永久磁石２は、相互に一定
の間隙を持って配置され、後述の磁石保護カバー６によ
って内側から保持され、ロータ円筒部３内に嵌め込まれ
る。また、永久磁石２の位置を位置決めするために、ロ
ータ円筒部３内側の底部側に円環状の非磁性体（合成樹
脂製）のスペーサ７が永久磁石２と底部との間に配設さ
れ、ロータ円筒部３の先端側にも永久磁石２とかしめ部
３ｂとの間に同様のスペーサ８が配設される。底部側の
スペーサ７は円環状の空間９をロータの内側から閉鎖す
るように配設される。

【００１８】磁石保護カバー６は、ステンレス等の非磁
性体金属の薄板を環状に打ち出して円筒状に形成され、
永久磁石２の先端側の端面を覆うように、その先端部に
はフランジ状端部が形成されている。一方、ロータ円筒
部３の先端部には、磁石保護カバー６のフランジ状端部
をかしめて固定するためのかしめ部３ｂが肉厚を薄くし
て形成される。永久磁石２と磁石保護カバー６をスペー
サ７、８と共に本体のロータ円筒部２内に組付ける際に
は、複数の永久磁石２をスペーサ７、８と共に外周部に
装着した磁石保護カバー５を、ロータ円筒部３内の定位
置に圧入して組み付け、最後にロータ円筒部３の先端の
かしめ部３ｂを内側にかしめて固定される。

【００１９】一方、ステータ１０は、ステータコア１１
の外周部に突設された複数の突極部１２に発電コイル１
３を巻装して構成される。鋼板を所定の形状に打ち抜き
形成したコアプレート１１ａを多数枚積層して形成され
たステータコア１１は、リング状の継鉄部の外周部に複
数の突極部１２が所定の角度間隔（ここでは１８個の突
極部を２０度の角度間隔）で放射状に突設されて形成さ
れ、積層された多数のコアプレート１１ａの両側の最外
側には、エンドプレート１１ｂが重ねて配設される。

【００２０】エンドプレート１１ｂは、基本的にはコア
プレート１１ａと略同じ形状を有しているが、その先端
部は、巻装した発電コイル１３を保持するために、外側
に曲折されてフランジ状に形成されている。これらの積
層されたコアプレート１１ａとエンドプレート１１ｂ
は、そのリング状の継鉄部に穿設した孔にリベット１４
を挿入して一体にかしめ固定される。そして、各突極部
１２にはその表面をエポキシ樹脂でコーティングした
後、発電コイル１３が所定のターン数だけ巻装される。

【００２１】このように構成されたステータ１０は、図
示しないエンジンのケーシングの内側所定位置に、固定
ボルトをステータコア１１のリング状継鉄部の取付孔に
挿通して締付固定される。一方、ロータ１は、図示しな
いエンジンのクランクシャフトの先端部に、ステータ１
０の外周部を覆うと共に、ロータ円筒部３の内周部の磁
石保護カバー６の内周面とステータコアの突極部１２の
先端部との間に所定の僅かな隙間を形成した状態で、締
付固定される。

【００２２】このように、ステータ１０とロータ１をエ
ンジンの所定位置に装着した状態で、ステータ１０とロ
ータ１の位置関係は、図２に示すように、ステータコア
１１の突極部先端の軸方向の長さＴが、ロータ１の永久
磁石２の軸方向の長さＬ２より長く形成され、このため
に、ステータコア１１の突極部先端が永久磁石２の対向
面から外れて突出した先端部分Ａが生じる。この突出し
た先端部分Ａつまり突極部１２の一方のエンドプレート
１１ｂの先端部は、ロータ円筒部３の内周壁部の内側に
設けたスペーサ７に対向して位置し、スペーサ７の外側
には空間９が環状に形成されている。したがって、この
突極部１２のエンドプレート１１ｂの先端部分Ａが対向
するロータ円筒部３側の間隔Ｇ３は、空間９の厚さを含
むものとなり、図５示す従来の場合より充分に厚くな
る。

【００２３】このような構成の磁石式発電機は、ロータ
１がエンジンにより回転駆動され、ロータ１の回転に伴
いその内側に装着された永久磁石２とステータ１０のス
テータコア１１の突極部先端間で磁束が流れ、相対的に
回転するステータ１０の発電コイル１３が、その磁束を
切ることにより、発電コイル１３に誘導起電力が生じ、
発電が行われる。

【００２４】このとき、ステータコア１１の各突極部先
端とそれに対向するロータ１の永久磁石２間で磁束が流
れ、永久磁石２の対向面から外れて位置するステータコ
ア１１の各突極部先端のエンドプレート１１ｂの先端部
からも磁束がロータ１側のロータ円筒部３に漏洩する可
能性が生じる。しかし、ステータコア１１の突極部先端
が永久磁石２の対向面から外に突出する部分Ａに対向し
たロータ円筒部３の内周壁部に、空間９が周方向に沿っ
て環状に形成されているから、この永久磁石２の対向面
から外側に外れた突極部の先端部分Ａとロータ円筒部３
間生じる漏洩磁束は、空間９によって大きく抑制され、
磁束漏洩に起因した起電力の低下を防止することができ
る。したがって、漏洩磁束分を補うために希土類磁石の
形状を大きくする必要はなく、製造コストの増大する防
ぐことができる。

【００２５】なお、上記実施形態では、ロータ円筒部３
の底部側外周に突出部３ａを設けたが、図３に示すよう
に、ロータ円筒部３ｃの厚さをより厚くしてロータ円筒
部３ｃに必要な強度を確保すれば、上記のような突出部
３ａは設ける必要がなく、突出部のないロータ円筒部３
ｃの内周部の底部寄りに空間９ａを設けるようにしても
良い。また、空間９ａの内壁には傾斜部９ｂを設けるこ
ともできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁石式発
電機によれば、ステータコアの突極部先端が永久磁石の
対向面から外に突出する部分に対向したロータ円筒部の
内周壁部に、空間が周方向に沿って環状に形成されるか
ら、永久磁石の対向面から外側に外れた突極部の先端部
分とロータ円筒部間生じる漏洩磁束は、空間によって大
きく抑制され、磁束漏洩に起因した起電力の低下を防止
することができ、これによって、漏洩磁束分を補うため
に希土類磁石の形状を大きくする必要はなく、製造コス
トの増大する防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す磁石式発電機のロー
タとステータの正面図である。

【図２】同発電機のロータとステータの断面図である。

【図３】他の実施例の断面図である。

【図４】従来のフェライト磁石を用いた磁石式発電機の
断面図である。

【図５】従来の希土類磁石を用いた磁石式発電機の断面
図である。

【符号の説明】

１−本体 ２−永久磁石 ３−ロータ円筒部 ３ａ―突出部 ４−ボス部 ５−ロータ底部 ６−磁石保護カバー ７−スペーサ ９−空間 １０−ステータ １１−ステータコア １１ｂ−エンドプレート １２−突極部 １３−発電コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA02 AB06 AE07 AE08 5H621 GA01 GA04 GA16 HH01 JK04 JK15 PP10 5H622 AA03 CA05 CB05 DD02 PP04 PP10 PP15 PP17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央にボス部を設けてカップ状に形成さ
   れたロータ本体の外周壁にロータ円筒部が形成され、該
   ロータ円筒部の内側に永久磁石が取り付けられてなるロ
   ータと、 ステータコアの突設された複数の該突極部に発電コイル
   が巻装され、該突極部の先端部が該ロータの永久磁石に
   対向して該ロータの内側に配置されてなるステータと、 を備えた磁石式発電機において、 該ステータコアの該突極部先端の軸方向の長さが、該ロ
   ータの永久磁石の軸方向の長さより長く形成され、該ス
   テータコアの突極部先端が該永久磁石の対向面から外に
   突出する部分に対向した該ロータ円筒部の内周壁部に、
   空間が周方向に沿って環状に形成されていることを特徴
   とする磁石式発電機。
2. 【請求項２】 前記ロータ円筒部の空間の内周側には、
   前記永久磁石を保持するためのスペーサが配設されてい
   る請求項１記載の磁石式発電機。
3. 【請求項３】 前記ロータ円筒部の空間の外周側には環
   状に突出する突出部が設けられた請求項１記載の磁石式
   発電機。