JP2007135379A

JP2007135379A - 磁石発電機

Info

Publication number: JP2007135379A
Application number: JP2005328976A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Hashiba; 光春羽柴; Nobuhiro Kihara; 伸浩木原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-05-31
Also published as: DE102006014865A1; US20070108851A1; US7531931B2

Abstract

【課題】鋳造又は熱間鍛造により椀状のフライホイールをボス部と一体に形成した磁石発電機において、回転バランス量を向上させると共に、後工程で必要とされたバランス修正加工（キリ穴加工）量を著しく低減させることを可能とした磁石発電機を得る。
【解決手段】鋳造又は熱間鍛造により製作され、周壁部と底壁部とを有し、その底壁部の中央に回転軸を支持するためのボス部１Ａを一体に形成された椀状のフライホイール１と、このフライホイール１の底壁部に複数の通気孔１０１を間隔をおいてほぼ環状に配設すると共に、前記ボス部１Ａの一部に回転軸と結合するためのキー溝１Ｂ設けた磁石発電機において、前記キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減させるように前記複数の通気孔１０１の少なくとも一部の配置を不等にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、フライホイール形の磁石発電機に関するものである。

従来のフライホイール形の磁石発電機は、周壁部内面に磁石を設けた椀状のフライホイールを回転子としているが、回転の際に磁石によって生じる交番磁界により固定子側の積層鉄心にはヒステリシス損および渦電流損が生じ、その磁力作用や回転体そのもののアンバランス量により、回転軌跡に変動が発生する。その回転変動は、回転精度（固定子と回転子のエアギャップ量）の変動となり、発電特性（出力特性）に大きな影響を及ぼしていた。
また、フライホイール形の磁石発電機は、内燃機関等の軸と直結される場合が多く、軸側からの回転変動や自分自身の回転変動が軸側に悪影響を及ぼすため、回転体のアンバランス（回転アンバランス）を少なくする必要性からバランス取り（アンバランスの修正加工）を実施していた。
さらに、フライホイール形の磁石発電機は、一般に換気効率を上げるべく可能な限り大きな通気孔を設置しており、加工ばらつき・組付部品のばらつき（複数の磁石が隙間を設けて設置される）等の影響を受け回転アンバランス量が発生するため、後工程にてキリ穴加工等のバランス修正加工が多数回必要とされた。

この対策として、板金製のフライホイールを備えた従来の磁石発電機においては、例えば特許文献１に示されるように、フライホイールの底壁部に等間隔に穿設された複数の通気孔のうち、一部の通気孔の大きさ（面積）を回転バランスを保持するように調整するようなことが行われている。

特開弊１１−１７８２９９号公報（００３１、００３２及び図４）

近年、フライホイール形の磁石発電機は高出力化の傾向にあって、フライホイールも板金製にかえて鋳造又は熱間鍛造により製作され、底壁部の中央のボス部と一体に形成される一方、鉄心、磁石（磁極）の多極化により高周波化すると共に、小型化・軽量化の観点より、薄肉化ともなってきている。
このため、回転剛性に影響を与える上記の回転アンバランス量を可能な限り少なくすることが要求されている。

しかしながら、フライホイールが鋳造又は熱間鍛造により製作されている場合には、寸法ばらつきというよりは、密度（比重）のばらつきで回転アンバランスが発生するため、
上記のように単に一部の通気孔の大きさ（面積）を調整するだけでは、要求されるレベルまで回転アンバランス量の低減を図ることが困難になってきている。

さらに、加工ばらつき・組付部品のばらつき精度を向上させた場合であっても、ボス部中央に設置したキー溝の影響を受け回転アンバランス量を皆無とすることが困難であった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、鋳造又は熱間鍛造により椀状のフライホイールをボス部と一体に形成した磁石発電機において、回転バランス量を向上させると共に、後工程で必要とされたバランス修正加工（キリ穴加工）量を著しく低減させることを可能とした磁石発電機を得ることを目的とする。

この発明は、鋳造又は熱間鍛造により製作され、周壁部と底壁部とを有し、その底壁部の中央に回転軸を支持するためのボス部を一体に形成された椀状のフライホイールと、このフライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、これらの磁石に対向して配置された積層鉄心に巻線された発電コイルとを備え、前記フライホイールの底壁部に複数の通気孔を間隔をおいてほぼ環状に配設すると共に、前記ボス部の一部に回転軸と結合するためのキー溝を設けた磁石発電機において、前記キー溝を含めた回転アンバランス量を低減させるように前記複数の通気孔の少なくとも一部の配置を不等にしたものである。

この発明は、フライホイールとボス部が鋳造又は鍛造により一体に製作された磁石発電機において、フライホイールの底壁部に配設された複数の通気孔少なくとも一部の配置を不等にすることにより、ボス部に形成されたキー溝を含めた回転アンバランス量を的確に低減させ、後工程で必要とされたバランス修正加工（キリ穴加工）量をも低減させることができる。

実施の形態１．
図１乃至図４によりこの発明の実施の形態1について説明する。
図1は、実施の形態１を示す磁石発電機の平面図及び縦断面図で、１は周壁部と底壁部とを有する椀状のフライホイールで、鋳造又は熱間鍛造により製作され、その底壁部の中央にキー溝１Ｂが形成されたボス部１Ａを一体に形成されている。キー溝１Ｂは内燃機関などの回転軸との連結・回止め用として機能するもので、ボス部１Ａの中央に加工されている。
２はフライホイール１の周壁部に周方向に設置された複数個の磁石、３は環状に設置された磁石２の内側に密着して嵌合された筒状の保護環、４は磁石２の両側部および各磁石２の端部間に充填され磁石２および保護環３をフライホイール１に一体に固定する樹脂もしくはモールド成形材である。
５は磁石２に対向するようにフライホイール１の内側に設置された複数枚の薄板鋼板(中板)、６は薄板鋼板５の両側面に位置する端板、７は複数枚の薄板鋼板５及び端板６からなる積層鉄心で、内燃機関のケース等に固定される。８は積層鉄心７に巻線された発電コイル、９は積層鉄心７と発電コイル８との絶縁を確保するための絶縁材（例えば樹脂モールド成形材、エポキシ系パウダ塗装）をそれぞれ示す。
なお、フライホイール１と磁石２とで回転子が構成され、積層鉄心７と発電コイル８とで固定子が構成され、発電コイル８から発電出力が取り出される。

１０１は、フライホイール１の底壁部に形成された複数の通気孔で、図２に示すように、間隔をおいてほぼ環状に配設されると共に、そのうちの一部の通気孔１０１Ａは少なくともキー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減させるように不等に配置されている。
すなわち、通気孔１０１Ａは、通常設置してある通気孔１０１と組付け部品の位置偏差（重量偏り）を相殺するとともに、キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減させるように配置され、バランスの向上（バランス修正用キリ穴数の低減）や冷却性の向上に加え、軽量化の一環としての機能を果たすようになされている。
なお、１０２は最終組付け後に実施したバランス修正用のキリ穴加工部を示している。

また、通気孔１０１を不等配置する形態としては、図２に示すように、フライホイール１の底壁部に形成された複数の通気孔１０１のうち、キー溝１Ｂに対向する一部の通気孔１０１Ａがキー溝１Ｂに近接するように配置するほか、図３に示すように一部の通気孔１０１Ｂの配置間隔（ピッチ）を変えるようにすることもできる。

更に、図４に示すように、フライホイール１の周壁部の外周面に内燃機関の点火時期識別用等に用いられる回転位置検出用突起（トリガポール）１Ｃが形成されている場合には、これらの回転位置検出用突起１Ｃを含めて回転バランスを取るように通気孔１０１Ｃ，１０１Ｄの配置や大きさを調整するようにしても良い。

また、図５に示すように、複数の通気孔の間に複数のリブ１Ｄをほぼ放射状に配設し回転剛性を向上させたフライホール１を用いた場合でも、キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減するように一部の通気孔１０１Ｅに傾斜部１Ｅを形成するようにしても良い。

以上のように実施の形態１によれば、鋳造又は熱間鍛造により製作され、周壁部と底壁部とを有し、その底壁部の中央に回転軸を支持するためのボス部１Ａを一体に形成された椀状のフライホイール１と、このフライホイール１の底壁部に複数の通気孔１０１を間隔をおいてほぼ環状に配設すると共に、前記ボス部１Ａの一部に回転軸と結合するためのキー溝１Ｂ設けた磁石発電機において、前記キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減させるように前記複数の通気孔１０１の少なくとも一部の配置を不等にすることにより、キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を的確に低減させることができる。

また、フライホイール自体の回転アンバランスが向上した分、後工程でのバランス取りのためのキリ穴加工数が減り生産性も向上させることができると共に、キリ穴加工による肉厚減少を抑え、回転剛性を低下することなく回転バランスを確保できる。

なお、鋳造又は熱間鍛造により製作されたフライホイールについて、従来品と実施の形態１によりキー溝を含めた回転アンバランス量を低減させた改良品とを比較した場合の一例を示すと、従来品では、フライホイール単品でバランス修正加工（キリ穴加工）を行った後、更にフライホイールに部品を組付けた状態でのバランス修正加工を行う必要があり、合計のキリ穴数が１３乃至１４個程度になるのに対し、改良品ではフライホイール単品でのバランス修正加工を行うことなく、部品を組付けた状態でのバランス修正加工を行うのみでよく、キリ穴数も１乃至３個に減らすことができた。

実施の形態２．
図６乃至図９は実施の形態２として、小型・軽量化のために薄肉化したフライホイールに適用した場合を示すもので、通気孔に代えてフライホイール２１の底壁部の内面に複数の凹部２０１を間隔を置いてほぼ環状に配設すると共に、キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減するように複数の凹部２０１の少なくとも一部の形状または配置間隔（ピッチ）を不等にしたものである。

図６は、キー溝１Ｂに対向する一部の凹部２０１Ａの形状を変えた例、図７は、一部の凹部２０１Ｂの配置間隔（ピッチ）を変えた例、図８は、一部の凹部２０１Ｃの面積を大きくした例、図９は、キー溝に対向する一部の凹部２０１Ｄの底部に傾斜面１Ｆを形成した例を示している。

以上のように実施の形態２によれば、鋳造又は熱間鍛造により製作され、周壁部と底壁部とを有し、その底壁部の中央に回転軸を支持するためのボス部１Ａを一体に形成された椀状のフライホイール１と、前記ボス部１Ａの一部に回転軸と結合するためのキー溝１Ｂを設けた磁石発電機において、前記フライホイール１の底壁部の内面に複数の凹部２０１を間隔を置いてほぼ環状に配設すると共に、前記キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を低減するように前記複数の凹部２０１の少なくとも一部の形状または配置間隔（ピッチ）を不等にすることにより、キー溝１Ｂを含めた回転アンバランス量を的確に低減させ、後工程で必要とされたバランス修正加工（キリ穴加工）時間をも低減可能にでき、実施の形態１とほぼ同様の効果を得られる。

この実施の形態２は、小型・軽量化の観点からフライホイールの薄肉化が進み、通気孔の加工自体を敬遠する場合でも、剛性に影響しない程度で凹部を形成することにより容易に適用可能である。

この発明の実施の形態１を示す磁石発電機の平面図及び縦断面図である。実施の形態1におけるフライホールの一例を示す平面図である。実施の形態1におけるフライホールの他の例を示す平面図である。実施の形態1におけるフライホールの他の例を示す平面図である。実施の形態1におけるフライホールの他の例を示す平面図及び縦断面図である。実施の形態２におけるフライホールの一例を示す平面図及び縦断面図である。実施の形態２におけるフライホールの他の例を示す平面図である。実施の形態２におけるフライホールの他の例を示す平面図である。実施の形態２におけるフライホールの他の例を示す平面図及び縦断面図である。

符号の説明

１フライホイール
１Ａボス
１Ｂキー溝
１Ｃ回転位置検出用突起（トリガポール）
１Ｄリブ
１Ｅ傾斜部
１Ｆ傾斜面
２磁石
７積層鉄心
８発電コイル
１０１通気孔
１０１Ａ、１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ通気孔
１０２キリ穴加工部
２０１凹部
２０１Ａ、２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ凹部

Claims

鋳造又は熱間鍛造により製作され、周壁部と底壁部とを有し、その底壁部の中央に回転軸を支持するためのボス部を一体に形成された椀状のフライホイールと、このフライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、これらの磁石に対向して配置された積層鉄心に巻線された発電コイルとを備え、
前記フライホイールの底壁部に複数の通気孔を間隔をおいてほぼ環状に配設すると共に、前記ボス部の一部に回転軸と結合するためのキー溝を設けた磁石発電機において、
前記キー溝を含めた回転アンバランス量を低減させるように前記複数の通気孔の少なくとも一部の配置を不等にしたことを特徴とする磁石発電機。
前記キー溝と対向する通気孔を他の通気孔より上記ボス側に近接させたことを特徴とする請求項１記載の磁石発電機。
前記複数の通気孔の配置間隔（ピッチ）を不等にしたことを特徴とする請求項１記載の磁石発電機。
前記フライホイールの底壁部の外周面に周方向に沿って複数個の回転位置検出用突起を有し、これらの回転位置検出用突起を含めた回転アンバランス量を低減するように前記複数の通気孔の配置を不等にしたことを特徴とする請求項１記載の磁石発電機。
前記キー溝と対向する通気孔以外の通気孔に斜面部を設けたことを特徴とする請求項１記載の磁石発電機。
前記複数の通気孔の間に複数のリブをほぼ放射状に配設すると共に、前記通気孔の一部に傾斜部を形成したことを特徴とする請求項１記載の磁石発電機。
鋳造又は熱間鍛造により製作され、周壁部と底壁部とを有し、その底壁部の中央に回転軸を支持するためのボス部を一体に形成された椀状のフライホイールと、このフライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、これらの磁石に対向して配置された積層鉄心に巻線された発電コイルとを備え、
前記ボス部の一部に回転軸と結合するためのキー溝を設けた磁石発電機において、
前記フライホイールの底壁部の内面に複数の凹部を間隔を置いてほぼ環状に配設すると共に、
少なくとも前記キー溝を含めた回転アンバランス量を低減するように前記複数の凹部少なくとも一部の形状または配置間隔（ピッチ）を不等にしたことを特徴とする磁石発電機。
前記キー溝と対向する凹部の形状を他の凹部の形状と異ならせたことを特徴とする請求項７記載の磁石発電機。
前記キー溝と対向する凹部に傾斜面を設けたことを特徴とする請求項７記載の磁石発電機。