JP2005269765A - 磁石式発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータに複数の回転角検出用凸部を簡単に形成することができ、その回転角検出用凸部の変更も容易に行うことができる磁石式発電機を提供する。
【解決手段】ヨーク部２の内側に永久磁石４を装着したロータ１と、ロータ１の内側に静止して配設され、発電コイル２３を巻装した複数の磁極部２５を有したステータ２０と、を備える。ロータ１のボス部３がエンジンのクランク軸１０に嵌合され、固定ボルト７をクランク軸の先端にねじ込み、ロータ１を取り付ける。固定ボルト７の頭部とクランク軸１０の間にワッシャ部材８が介装され、ワッシャ部材８の外周部に対向してステータの内側に回転角検出器２８が装着される。ワッシャ部材８の外周部には回転角検出用凸部８ａが所定の角度間隔で形成される。
【選択図】図１

Description

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。

従来のこの種の磁石式発電機は、中央にボス部を有したカップ状に形成され、その外周壁を形成するヨーク部の内側に沿って、複数に分割形成された環状の永久磁石が装着され、その永久磁石の内側に円筒状の保護カバーが接着されている。また、この種の磁石式発電機には、その回転角（または回転数）を電気的に検出するために、ピックアップコイル式の回転角センサが設けられる場合があり、回転角センサが設けられる場合には、磁石式発電機のヨーク部の外周面に、１個または複数個の回転検出用凸部が、円周方向に沿った所定位置に所定の長さで設けられる。

従来の磁石式発電機のヨーク部の外周に形成される回転検出用凸部は、カップ状に成形されたロータ本体の外周部の所定箇所を、プレス機による打ち出し加工によって打ち出して形成されていた。このため、回転検出用凸部の長さ（幅）や位置或は個数が変わると、その度にプレス打出し用の型を製作する必要があり、製造コストが増大すると共に、回転検出用凸部の寸法精度を高くすることができにくい問題があった。

また、従来下記の特許文献１において、ロータ本体の外周壁のヨーク部の外周面に、回転検出用凸部を切削加工により形成する方法が提案されている。この回転検出用凸部を切削加工により形成する方法では、正確に回転検出用凸部をヨーク部の外周部に形成することができるものの、１つの回転検出用凸部を切削加工する場合でも、複数のバイトを使用して加工を行う必要があり、多くの回転検出用凸部をヨーク部の外周に形成する場合（近年の電子制御式エンジンには多数の回転検出用凸部が設けられる）には、加工工数が増大し、加工時間も長くなるという課題があった。
特開２００３−８８０６０公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ロータに複数の回転角検出用凸部を簡単に形成することができ、その回転角検出用凸部の変更も容易に行う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。

上記目的を達成するために、本発明の磁石式発電機は、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ヨーク部を形成し、ヨーク部の内側に永久磁石を装着したロータと、ロータの内側に静止して配設され、発電コイルを巻装した複数の磁極部を有したステータと、を備え、ロータのボス部がエンジンのクランク軸に嵌合され、固定ボルトを該クランク軸の先端にねじ込み、ロータを取り付ける磁石式発電機において、固定ボルトの頭部とクランク軸の間にワッシャ部材が介装され、ワッシャ部材の外周部に対向してステータの内側に回転角検出器が装着され、ワッシャ部材の外周部に回転角検出用凸部が所定の角度間隔で形成されたことを特徴とする。

ここで、上記磁石式発電機においては、そのロータのボス部の内側にキー溝を形成し、キー溝内に嵌入させるための凸部を上記ワッシャ部材に突設することが好ましい。

上記構成の磁石式発電機は、そのロータが回転すると、ロータのボス部に設けたワッシャ部材が共に回転し、ワッシャ部材の外周部に設けた回転角検出用凸部に対向してステータ側に取り付けられた回転角検出器からロータの回転角度を示す信号が出力される。このように、ロータの回転角信号はワッシャ部材と回転角検出器により発生するため、従来、ロータのヨーク部の外周に、切削加工により或いはプレス打ち出し加工により形成していた回転検出用凸部は不要となり、そのための切削加工の際の加工工数、或いはプレス型の製作費などを削減して製造コストを低減することができる。

また、回転角検出用凸部を設けたワッシャ部材は小型部品であって簡単に加工することができるため、回転角検出用凸部の角度間隔については、各種の角度間隔の凸部を有するワッシャ部材を低コストで製作することができ、近年の電子制御式エンジンに対応した小角度間隔の回転角度信号を発生させる回転角検出器を装着する場合であっても、そのための多数の回転検出用凸部を有したワッシャ部材を簡単に且つ安価に製作することができる。

さらに、ロータのボス部の内側にキー溝を形成し、そのキー溝内に嵌入する凸部をワッシャ部材に突設した構造とすれば、ワッシャ部材をロータのボス部に装着したときに、ロータに対し回転角検出用凸部の角度位置を簡単に且つ正確に設定することができる。

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は磁石式発電機の中央縦断面図を示し、図２はそのロータ１とステータ２０のII-II線矢視図（正面図）を示している。

ロータ１は、中央にボス部３を設け、その外周部を囲うようにヨーク部２を設けてカップ状に形成され、磁性体金属を材料にして例えば熱間鍛造と切削加工によって製作される。ロータ１の中央のボス部３には、エンジンのクランク軸１０に嵌着されるテーパ孔３ａが形成され、ボス部３の先端には平坦な締付座面３ｃが形成される。さらに、ロータ１のヨーク部２の内側には、複数に分割形成された永久磁石４が環状に配設されている。

複数の永久磁石４は、ヨーク部２の内側にスペーサを介して所定の位置に保持され、その内側に円筒状の保護カバー５が嵌着され、ヨーク部２の端部に形成したかしめ部６（薄肉部）を内側にかしめて所定位置に固定される。

すなわち、永久磁石４は、複数に分割された円弧状の磁石であり、ヨーク部２の内側に円環状に配置される。ヨーク部２の内側で永久磁石４は、その両端をスペーサで保持され、更に、永久磁石４の内側に保護カバー５が嵌挿される。保護カバー５は、例えばステンレス板をプレス加工して円筒状に形成され、円環状の先端縁部が外側に曲折されて曲折部が形成される。このような保護カバー５は、その先端の曲折部を永久磁石４の先端部にスペーサを介して係止され、永久磁石４の内側に嵌着されている。そして、その周縁部がヨーク部２のかしめ部６をかしめて固定される。

さらに、ロータ１のボス部３のテーパ孔３ａにはクランク軸１０の先端部が嵌着されるが、そのテーパ孔３ａ内には、ロータの角度を位置決めして固定するためのキー溝３ｂが形成され、これに伴い、エンジンのクランク軸１０のテーパ先端部には、キー１１が嵌着されている。クランク軸１０の先端部には、ねじ孔１０ａが穿設され、このねじ孔１０ａにロータ固定用の固定ボルト７をねじ込み可能である。

ロータ１をエンジンのクランク軸１０の先端に固定する場合、先ず、ボス部３内のキー溝３ｂにキー１１をはめ込むように、ボス部３をクランク軸先端に嵌合させ、次にワッシャ部材８をボス部３の締付座面３ｃの定位置に当接させた状態で、固定ボルト７をワッシャ部材８からボス部３内のクランク軸１０の先端部のねじ孔１０ａにねじ込む。

このようなロータ１のクランク軸１０への固定に使用される固定ボルト用のワッシャ部材８は、図３、図４のように、その周縁部に回転角検出用凸部８ａを突設して形成されている。

すなわち、ワッシャ部材８の外周部には、回転角検出用凸部８ａが、所望の回転角信号を発生させるために、所定の角度間隔で（ここでは３０度の角度間隔）で形成される。さらに、その内孔には円筒部８ｃが形成され、その円筒部８ｃの所定箇所に、つまり、上記のキー溝３ｂに対応した箇所に、凸部８ｂが円筒部８ｃの外側に突出するように形成されている。この凸部８ｂは、円筒部８ｃの一部を外側に切り起こすことにより、簡単に形成することができる。そして、ワッシャ部材８のボス部３に締付座面３ｃに当接させる際には、その凸部８ｂをキー溝３ｂにはめ込み、装着する。

クランク軸１０の先端にロータ１を固定する場合、先ず、ロータ１のボス部３のテーパ孔３ａをクランク軸１０の先端にはめ込む。このとき、クランク軸１０のテーパ部の外周に取り付けたキー１１がロータ側のキー溝３ｂに嵌入するため、ロータ１はエンジンのクランク軸１０に対し所定の角度関係を保持して嵌合されることになる。次に、ワッシャ部材８をボス部３の締付座面３ｃの定位置に当接させ、つまりワッシャ部材８の内側の凸部８ｂをボス部側のキー溝３ｂに嵌合させた状態で、固定ボルト７をワッシャ部材８からボス部３内のクランク軸１０の先端部のねじ孔１０ａに挿通し、ねじ込む。これにより、ワッシャ部材８の外周部に設けた回転角検出用凸部８ａは、キー溝３ｂとキー１１を介してロータ１及びクランク軸１０に対し、所定の角度関係を保持して装着されることになる。

一方、磁石式発電機のステータ２０は、図１、図２に示すように、ステータコア２１の外周部に突設された複数の突極部２２に、各々発電コイル２を巻装して構成される。ステータコア２１は、所定の形状、つまり環状の継鉄部２４の外周部に複数の突極部２２を設けた形状に打ち抜いた複数の鋼板を積層し、それをリベットにより固定して形成される。最前面の鋼板と背面の鋼板における突極部２２の先端は外側にフランジ状に曲折され、その部分に巻装する発電コイル２３の保持機能を持たせている。各突極部２２には発電コイル２３が巻線機により順に所定のターン数巻回され、その口出し線には図示しないワイヤハーネスが接続される。

ステータコア２１の中央部の継鉄部２４に固定孔が穿設され、その固定孔に固定ねじ２６が挿通され、その固定ねじ２６によってステータ２０はエンジンカバー２７の内側に固定される。さらに、図１、図２のように、ステータコア２１の継鉄部２４の一部には、凹部が形成され、その凹部内に回転角検出器２８が装着される。この回転角検出器２８としては、例えばピックアップコイル式の検出器を用いることができ、回転角検出器２８はその検出側を、その内側に配設されたロータ１のボス部３におけるワッシャ部材８の周縁部、つまり回転角検出用凸部８ａに対向させて、且つ所定の角度位置に取り付けられている。

このように構成された磁石式発電機は、上述のごとく、そのステータ２０がエンジンカバー２７内の固定部に固定され、そのロータ１がそのボス部３をエンジンのクランク軸１０の先端にはめ込み、ワッシャ部材８を嵌めた固定ボルト７をクランク軸１０のねじ孔１０ａにねじ込み、締付固定される。

エンジンのクランク軸１０の回転に伴い、磁石式発電機のロータ１が回転し、ロータ１における分割された複数の永久磁石４が、ステータ２０の外周部を回転することにより、ステータ２０の各磁極部２５に巻装された発電コイル２３に起電力が発生し、発電が行われる。

また、同時に、ロータ１の回転に伴い、ボス部３に固定されたワッシャ部材８の回転角検出用凸部８ａが、ステータ２０側に固定された回転角検出器２８の近傍を回転する。これにより、回転角検出器２８からは、ロータ１の回転角度位置を示す信号が出力される。

このように、ロータ１のボス部３に固定した回転角検出用凸部付きのワッシャ部材８を用いてロータ１の回転角度を検出させるため、従来の磁石式発電機のロータのヨーク部の外周に形成していた回転検出用凸部は不要となる。このため、ロータのヨーク部における回転検出用凸部の切削加工やプレス加工が不要となり、加工工数を削減して、製造コストを低減することができる。また、回転角検出器が発生する回転角信号の角度を変更する場合は、ワッシャ部材８を変更するだけの簡単な操作で対応することができ、そのワッシャ部材８の変更された回転角検出用凸部８ａは、プレス加工や裁断加工により比較的簡単に製作することができるため、回転検出用凸部の変更も容易に行うことができる。

以上説明したように、本発明の磁石式発電機によれば、ロータのボス部に取り付けるワッシャ部材に回転角検出用凸部が設けられるため、従来、ロータのヨーク部の外周に切削加工により或いはプレス加工により形成していた回転検出用凸部は不要となり、そのための切削加工の際の加工工数、或いはプレス型の製作費などを削減して製造コストを低減することができる。また、ワッシャ部材は小型部品で簡単に加工することができるため、各種の角度間隔の凸部を有するワッシャ部材を低コストで製作することができ、近年の電子制御式エンジンに対応した小角度間隔の回転角度信号を発生させる回転角検出器を装着する場合であっても、そのための多数の回転検出用凸部を有したワッシャ部材を簡単に且つ安価に製作することができる。さらに、ロータのボス部の内側にキー溝が形成される場合、そのキー溝内に嵌入する凸部をワッシャ部材に突設した構造とすれば、ワッシャ部材をロータのボス部に装着したときに、ロータに対し回転角検出用凸部の角度位置を簡単に且つ正確に設定することができる。

本発明の一実施形態を示す磁石式発電機本体の中央縦断面図である。 図１におけるII-II線矢視図である。 ワッシャ部材８の拡大正面図である。 ワッシャ部材８の中央縦断面図である。

符号の説明

１−ロータ
２−ヨーク部
３−ボス部
３ｂ−キー溝
４−永久磁石
７−固定ボルト
８−ワッシャ部材
８ａ−回転角検出用凸部
８ｂ−凸部
１０−クランク軸
２０−ステータ
２１−ステータコア
２３−発電コイル
２８−回転角検出器

Claims (2)

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ヨーク部を形成し、該ヨーク部の内側に永久磁石を装着したロータと、
   該ロータの内側に静止して配設され、発電コイルを巻装した複数の磁極部を有するステータと、
   を備え、該ロータのボス部がエンジンのクランク軸に嵌合され、固定ボルトを該クランク軸の先端にねじ込み、該ロータを取り付ける磁石式発電機において、
   該固定ボルトの頭部とクランク軸の間にワッシャ部材が介装され、該ワッシャ部材の外周部に対向して前記ステータの内側に回転角検出器が装着され、該ワッシャ部材の外周部に回転角検出用凸部が所定の角度間隔で形成されたことを特徴とする磁石式発電機。
2. 前記ロータのボス部の内側にキー溝が形成され、該キー溝内に嵌入させるための凸部が前記ワッシャ部材に突設されたことを特徴とする請求項１記載の磁石式発電機。

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