JP2007215282A - 磁石発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】端板と中板との間の結合強度を高め、端板と中板との間の隙間における絶縁樹脂膜でのピンホールの発生を低減させることができる等の磁石発電機を得る。
【解決手段】この発明に係る磁石発電機では、固定子鉄心１２は、ダボを有する複数枚の中板が層間をダボかしめにより一体化して積層された積層体１８と、この積層体１８の両側面を挟むように配置された一対の端板１９，２０とを有し、積層体１８には、回転軸線方向に沿って延びた係合孔２３が形成され、この係合孔２３に端板１９，２０に設けられた折曲部２２が係合し、端板１９，２０は、積層体１８に結合されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、フライホイールの回転により、永久磁石と発電コイルとの電磁誘導作用で発電する磁石発電機に関するものである。

従来の磁石発電機として、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、このフライホイールの内周壁面に固定されフライホイールととともに回転する複数個の永久磁石と、この永久磁石の内径側に設けられ、円環部及び円環部から径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の表面に形成されたエポキシ樹脂皮膜と、前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、固定子鉄心を構成する複数枚の積層板を一体化する手段として、ダボを有する複数枚の積層板を順次積層し、その積層間をダボかしめにより一体化したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−１３５３８２号公報 特開２００１−９６３１９号公報

上記構成の磁石発電機において、ダボかしめにより一体化された固定子鉄心のうち、両側の端板と、両端板間の中板との間もダボかしめにより結合されているので、端板の中板に対する結合強度が低く、そのため端板と中板との間で隙間が生じ、例えばその隙間においてエポキシ樹脂皮膜にピンホールが生じるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、端板と中板との間の結合強度を高め、端板と中板との間の隙間における樹脂皮膜でのピンホールの発生を低減させることができる等の磁石発電機を得ることを目的とする。

この発明に係る磁石発電機は、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、このフライホイールの内周壁面に固定されフライホイールととともに回転する複数個の永久磁石と、この永久磁石の内径側に設けられ、円環部及び円環部から径方向外側に突出した複数のティースを有するとともに表面に絶縁膜が形成された固定子鉄心と、前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備え、前記固定子鉄心は、ダボを有する複数枚の中板が層間をダボかしめにより一体化して積層された積層体と、この積層体の両側面を挟むように配置された一対の端板とを有した磁石発電機において、前記積層体には、前記回転軸線方向に沿って延びた係合孔が形成されており、この係合孔に前記端板に設けられた係合部が係合し、前記端板は、前記積層体に結合されている。

この発明による磁石発電機によれば、端板と中板との間の結合強度を高め、端板と中板との間の隙間における樹脂皮膜でのピンホールの発生を低減させることができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の磁石発電機を示す側断面図、図２は図１の固定子２を示す側断面図、図３は図１の発電コイル１３の要部正断面図である。
この磁石発電機は、内燃機関と連結された回転子１と、この回転子１の外側に設けられた固定子２を備えている。
回転子１は、椀状のフライホイール３とフライホイール３に固定された永久磁石４とを有している。このフライホイール３の底部５には、複数個の通気孔６が形成されている。 回転子１は、回転軸線Ａ−Ａを中心として回転する。

永久磁石４は、フライホイール３の筒状部７の内周面に、回転軸線Ａ−Ａの周りに、互いに等角度間隔で固定されている。複数個の永久磁石４は、隣接する永久磁石４が互いに逆極性に着磁されており、永久磁石４の内側空間では、交互に方向が変化する磁界を発生するようになっている。
各永久磁石４の各内周面には、筒状の保護環８が密着して嵌め込まれている。各永久磁石４の回転軸線Ａ−Ａ方向の両端部及び隣接した各永久磁石４間の隙間には、モールド成形材９が充填されている。このモールド成形材９によって、複数個の永久磁石４と保護環８とがフライホイール３の筒状部７の内周面に固定されている。

この固定子２は、中空円柱状の固定子鉄心１２と発電コイル１３とを有している。表面全体が絶縁膜である絶縁樹脂膜１４で覆われた固定子鉄心１２は、円環部１５と、この円環部１５から周方向に等分間隔で径外側方向に放射状に突出した複数個のティース１６とを有している。
固定子鉄心１２には、周方向に間隔をおいて複数の貫通孔３０が形成されている。固定部材である取付ボルト１０は、貫通孔３０を貫通し、非回転体であるブラケット１１に螺着することで、固定子２は、ブラケット１１に固定される。

固定子鉄心１２は、冷間圧延鋼板であるドーナツ円板状の磁性薄板鋼板（例えばＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板）からなる中板１７を回転軸線Ａ−Ａの方向に沿って多数枚積層して構成された積層体１８と、この積層体１８の両側面にそれぞれ密着して重ねられた第１の端板１９、第２の端板２０とを有している。なお、第１の端板１９及び第２の端板２０と面接触する両中板１７のそれぞれの外側表面は平面であり、第１の端板１９及び第２の端板２０と、中板１７との間では隙間は生じるようなことはない。
積層体１８は、図２のＢの箇所を拡大した図４に示すように、ダボ（凹凸部）を有する複数枚の中板１７を互いにダボかしめして一体化されている。
発電コイル１３は、各ティース１６の周側面にそれぞれ導線である銅線が巻回されて構成されている。

第１の端板１９及び第２の端板２０は、図５に示すように、端板本体３１及びこの端板本体３１から周方向に等分間隔で径外側方向に放射状に突出した複数個のティース部３２を有している。第１の端板１９及び第２の端板２０のそれぞれの外周縁部は、発電コイル１３が径外側方向へ崩れるのを防止するため、及びティース１６に磁束を誘導するために発電コイル１３側にほぼ９０°折曲されている。
端板本体３１の貫通孔３０の径方向外側でティース部３２の根元部には、係合部である、断面Ｌ字形状の折曲部２２が周方向に間隔をおいて複数形成されている。切り曲げて形成されたこの折曲部２２の内径側には、窓部２４が形成されている。
図６に示すように、折曲部２２の先端部は、円弧状であり、この先端部が円弧状の折曲部２２が図７に示すように断面Ｌ字状に折曲される。
積層体１８は、両側面から回転軸線方向Ａ−Ａ線に沿ってそれぞれ対向して延びて係合孔２３が形成されており、折曲部２２は、この係合孔２３に係合され、第１の端板１９及び第２の端体２０は、積層体１８に結合されている。なお、係合孔２３の深さ寸法は、折曲部２２の先端面が中板１７に当接する長さか、それよりも長い。

図９は、図８に示した中板１７に第１の端板１９が重ねた状態のときを示す図であり、折曲部２２の周方向の両側部は、係合孔２３に対して締め代を有しており、折曲部２２は、係合孔２３に圧入して係合されている。

上記構成の磁石発電機では、内燃機関により回転駆動される回転軸３３に連動してフライホイ−ル３が回転し、その際に永久磁石４により生じる交番磁界により、発電コイル１３には電力が生じる。この際の交流出力は、図示しない整流用ダイオードにより整流され、車載バッテリ等の負荷に給電される。

以上説明したように、この実施の形態の磁石発電機によれば、積層体１８に回転軸線Ａ−Ａ線の方向に沿って延びた係合孔２３を形成し、この係合孔２３に第１の端板１９及び第２の端板２０を切り曲げて形成された折曲部２２を係合したので、ダボかしめにより端板と中板とを結合した従来のものと比較して、第１の端板１９及び第２の端板２０と、それぞれの中板１７との間における結合強度が大幅に向上する。
従って、端板１９、２０と中板１７との間の隙間は生じにくくなり、隙間における絶縁樹脂膜１４でのピンホールの発生を大幅に低減させることができる。
また、中板１７同士の結合強度も向上することで、ティース１６の強度も増大する。
従って、ティース１６に導線を巻回して発電コイル１３を製造する際にティース１６に加わる偏った力によりティース１６が偏った力の方向に傾くその量も低減され、導線巻回時の巻き崩れも低減され、生産性が向上する。
また、固定子鉄心１２の結合強度の大きさは、折曲部２２の長さを長くすることで、簡単に大きくすることができる。

また、折曲部２２は、固定子鉄心１２の貫通孔３０の径方向外側に設けられているので、固定子鉄心１２の内径部を除肉して固定子鉄心１２の軽量化を図る磁石発電機にも適用することができる。

ところで、鋼板をプレス加工して中板１７、端板１９、２０が製造される際に、固定子鉄心１２のティース１６の根元部に相当するそれぞれの部位が変形され易く、端板１９、２０と中板１７との間、及び隣接した中板１７間にも隙間が生じ易い。
この実施の形態では、特に隙間が生じやすく、絶縁不良が生じ易い、ティース１６の根元部に折曲部２２が設けられているので、隙間に起因した絶縁不良の発生を効率良く防止することができる。

また、折曲部２２は、端板１９、２０を切り曲げて形成されており、端板１９、２０の一連のプレス加工時に簡単に形成することができ、新たな部品、材料を必要とせずとも、端板１９、２０を積層体１８に結合することができる。

また、端板１９、２０は、折曲部２２の内径側に窓部２４が形成されているので、窓部２４を通じて折曲部２２をＬ字形状に変形させ、係合孔２３に簡単に係合させることができる。

また、折曲部２２の周方向の両側部は、係合孔２３に対して締め代を有しており、積層された積層体１８の軸線が傾いているときには、折曲部２２を係合孔２３に圧入する際に、その軸線を、本来の回転軸線Ａ−Ａの方向に沿うように強制的に調整される。

また、折曲部２２の先端部は、円弧状で先細形状であるので、折曲部２２を折曲して係合孔２３に係合する際に、先端部が係合孔２３の内壁面を引きかじってバリが生じるようなことが防止され、バリが固定子鉄心１２の内部に混入するのが防止される。

なお、上記実施の形態１では、ティース部３２の根元部を切り曲げて折曲部２２を形成したが、図１０に示すように、ティース部３２の中間部を切り曲げて折曲部２２を形成してもよい。
また、図１１に示すように、隣接したティース部３２間の根元部を切り曲げて折曲部２２を形成してもよい。
また、上記実施の形態１では、折曲部２２の先端部が円弧状であったが、例えば図１２に示すように先端面が円弧状の折曲部２２Ａ、図１３に示すように先端部がテーパ形状の折曲部２２Ｂであってもよい。

この発明の実施の形態１の磁石発電機を示す側断面図である。 図１の固定子を示す側断面図である。 図１の発電コイルの要部正断面図である。 図２のＢの箇所の拡大図である。 図１の第１の端板を示す正面図である。 折曲部が折曲される前の図５の要部拡大図である。 図５の要部側断面図である。 図４の中板の要部正面図である。 図８の中板に図５の端板が重なったときの様子を示す図である。 図５に示す折曲部と異なる位置に折曲部が形成された例を示す図である。 図５に示す折曲部とさらに異なる位置に折曲部が形成された例を示す図である。 図６に示す折曲部と異なる形状の折曲部を示す図である。 図６に示す折曲部とさらに異なる形状の折曲部を示す図である。

符号の説明

１ 回転子、２ 固定子、３ フライホイール、４ 永久磁石、１０ 取付ボルト（固定部材）、１１ ブラケット（非回転体）、１２ 固定子鉄心、１３ 発電コイル、１４ 絶縁樹脂膜（絶縁膜）、１５ 円環部、１６ ティース、１７ 中板、１８ 積層体、１９ 第１の端板、２０ 第２の端板、２１ ダボ、２２，２２Ａ，２２Ｂ 折曲部、２３ 係合孔、２４ 窓部、３０ 貫通孔。

Claims (7)

1. 回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、
   このフライホイールの内周壁面に固定されフライホイールととともに回転する複数個の永久磁石と、
   この永久磁石の内径側に設けられ、円環部及び円環部から径方向外側に突出した複数のティースを有するとともに表面に絶縁膜が形成された固定子鉄心と、
   前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備え、
   前記固定子鉄心は、ダボを有する複数枚の中板が層間をダボかしめにより一体化して積層された積層体と、この積層体の両側面を挟むように配置された一対の端板とを有した磁石発電機において、
   前記積層体には、前記回転軸線方向に沿って延びた係合孔が形成されており、この係合孔に前記端板に設けられた係合部が係合し、前記端板は、前記積層体に結合されていることを特徴とする磁石発電機。
2. 前記係合部は、前記固定子鉄心に形成された、非回転体に固定される固定部材が貫通する貫通孔の径方向外側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
3. 前記係合部は、前記ティースの根元部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
4. 前記係合部は、前記端板を切り曲げて形成された断面Ｌ字形状の折曲部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁石発電機。
5. 前記端板は、前記折曲部の内径側に窓部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の磁石発電機。
6. 前記折曲部の周方向の両側部は、前記係合孔に対して締め代を有していることを特徴とする請求項４または５に記載の磁石発電機。
7. 前記折曲部の先端部は、先細り形状であることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の磁石発電機。

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