JP2007312568A - 磁石発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータボス１０の取付フランジ部１４にクラッチ端部吸収凹部４０が設けられた磁石発電機１において、ロータボス１０の薄肉部４１を保護することができる磁石発電機を提供する。
【解決手段】回転軸２に固定されたロータボス１０の取付フランジ部１４がロータヨーク１１の底壁１８外面に固定され、取付フランジ部１４に、回転軸２に軸装されたワンウェイクラッチ機構３０の端部外縁部３６を受容するクラッチ端部吸収凹部４０が形成され、ロータヨーク１１内のコイル５２が巻装された固定子４と、ロータヨーク１１に取り付けた永久磁石１２とにより発電を行う磁石発電機において、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面とロータヨーク１１の底壁１８外面とが接触しない構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石発電機に関する。

図７は従来の磁石発電機の一例を示すものである。この発電機は、車両のエンジンなどの回転軸に固定されるもので、スタータモータの回転を回転軸に軸装されたクラッチ機構を介して磁石回転子３に伝えエンジンの回転軸を回転させたり、エンジンの回転時の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに充電し、付属電気機器に電力供給したりする用途に用いられる。ここで、この磁石発電機１は、ロータボス１０がリベット１５でロータヨーク１１に締結された構造をなし、具体的にはロータボス１０の一部がロータヨーク１１の底部から突出しつつ外径方向に延びて取付フランジ部１４を形成し、ここにロータヨーク１１が固定されたものである。（例えば、特許文献１参照）。
この様な従来の磁石発電機１では、エンジン側の要求仕様から、ロータボス１０の慣性マスを増加させる必要が生じる場合があるが、ロータボス１０の肉厚をエンジンとの取付方向側に増加させると、エンジンのレイアウトに制限を与えてしまう。
そこで、図８に示すように、ロータボス１０のロータヨーク１１への取付フランジ部１４をロータヨーク１１の径方向へ延設することも可能であるが、磁石回転子３とエンジンとの間に軸装されたクラッチ機構３１の端面外縁部３６をロータボス１０の取付フランジ部１４に形成されたクラッチ端部吸収凹部４０で受容する構造をとる必要性が生じる。また、ロータボス１０の取付フランジ部１４の外縁部は、ロータヨーク１１の底壁１８にリベット１５によって片持ち状に支持され、さらに取付フランジ部１４に設けられたクラッチ端部吸収凹部４０の底部４１は薄肉形状となる。
特開平９−１７２７６０号公報

しかしながら、上記従来の磁石発電機においては、片持ち状に支持された取付フランジ部１４がロータヨーク底壁１８の外面から受ける外力、たとえばロータボス１０をロータヨーク１１へ締結するときの外力によって、片持ち状の取付フランジ部１４に曲げ荷重が作用し、クラッチ端部吸収凹部４０の薄肉部４１に応力が集中するという問題があった。

この発明は、この様な事情を考慮してなされたもので、その目的は、ロータボスの取付フランジ部にクラッチ端部吸収凹部が設けられた磁石発電機において、ロータボスの薄肉部を保護することができる磁石発電機を提供することにある。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、回転軸に固定されたロータボスの取付フランジ部がロータヨークの底壁外面に固定され、前記取付フランジ部に、前記回転軸に軸装されたワンウェイクラッチ機構の端部外縁部を受容するクラッチ端部吸収凹部が形成され、前記ロータヨーク内の、コイルが巻装された固定子と、前記ロータヨークに取り付けた永久磁石とにより発電を行う磁石発電機において、前記取付フランジ部の前記クラッチ端部吸収凹部の裏面と前記ロータヨークの底壁外面とが接触しない構造をなしていることを特徴とする磁石発電機とした。
この発明に係る磁石発電機によれば、取付フランジ部のクラッチ端部吸収凹部の裏面と前記ロータヨークの底壁外面とが接触しないため、ロータボスの取付フランジ部の片持ち状に支持された外縁部に、ロータヨーク底壁外面から及ぼされる外力が作用することがない。したがって、取付フランジ部に延設され片持ち状に支持された外縁部が、ロータヨーク底壁外面から及ぼされる外力による曲げ荷重から保護され、薄肉部への応力集中を避けることが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の磁石発電機において、前記取付フランジ部と前記ロータヨークの底壁外面との間に隙間が設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係る磁石発電機によれば、ロータボスの取付フランジ部の片持ち状に支持されたクラッチ端部吸収凹部の裏面とロータヨーク底壁外面との間の相対的な変位がこの隙間によって許容され、互いに接触しない構造となっている。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の磁石発電機において、前記隙間が、前記ロータヨークの底壁外面に形成された段部によって設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係る磁石発電機によれば、ロータヨークの底壁外面に形成された段部によって、ロータボスの取付フランジ部のクラッチ端部吸収凹部の裏面とロータヨーク底壁外面との間に隙間が設けられ、ロータボスの取付フランジ部の片持ち状に支持されたクラッチ端部吸収凹部の裏面とロータヨーク底壁外面との間の相対的な変位がこの隙間によって許容され、互いに接触しない構造となっている。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の磁石発電機において、前記隙間が、前記取付フランジ部の前記クラッチ端部吸収凹部の裏面に形成された段部によって設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係る磁石発電機によれば、取付フランジ部のロータヨーク対抗面に形成された段部によって、ロータボスの取付フランジ部のクラッチ端部吸収凹部の裏面とロータヨーク底壁外面との間に隙間が設けられ、ロータボスの取付フランジ部の片持ち状に支持されたクラッチ端部吸収凹部の裏面とロータヨーク底壁外面との間の相対的な変位がこの隙間によって許容され、互いに接触しない構造となっている。

本発明によれば、特に、締結時の応力集中によるクラッチ端部吸収凹部の形成部位における破損が防止できるだけでなく、ロータボスの耐久性を向上させることができる効果がある。

以下、本発明の第一の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に第一の実施の形態に係る磁石発電機の断面図を示す。磁石発電機１は、たとえば自動二輪車に用いられるアウタロータ型の発電機であって、エンジンの回転軸２に磁石回転子３が固定され、エンジンのケース（不図示）などに固定される固定子４が磁石回転子３に内装されている。

磁石回転子３は、回転軸２に固定されたロータボス１０に、永久磁石１２が内周に固定されたロータヨーク１１が、リベット１５により固定された構造をなしている。永久磁石１２は周方向に磁極が交互に並ぶように着磁されている。ロータボス１０は、中央に貫通孔１３を有し、貫通孔１３の先端側は、回転軸２の先端の形状に合わせて傾斜させたテーパ孔になっている。ロータボス１０の基端部は、径方向外側に取付フランジ部１４が延設されており、この取付フランジ部１４はリベット１５によりロータヨーク１１に固定されている。なお、ロータボス１０と回転軸２とは、軸線回りに共回りするようにナット１６で固定されている。

図１に示すように、ロータヨーク１１は、有底円筒形状を有している。なお、周壁１７には、磁石回転子３及び回転軸２の回転位置を検出するための突起１９がプレス加工によって径方向外側に突設されている。ロータヨーク１１の底壁１８中央にはロータボス１０を挿入可能な孔２２が形成され、この孔２２の周囲には貫通孔２１，２３が周方向に複数穿設されている。これら貫通孔２１，２３にはそれぞれワンウェイクラッチ機構３０のアウタレース３１を固定するネジ３２、ロータボス１０を固定するリベット１５が挿入される。

ワンウェイクラッチ機構３０は、環状のアウタレース３１の内周側に、ベアリング３３を介してインナレース３４を軸線回りに回転可能に支持されており、インナレース３４の内周側はベアリング３５を介して回転軸２に回転可能に支持されている。インナレース３４の基端側は、アウタレース３１から軸線方向に引き出されると共に径方向外側に拡径されている。この拡径部３４Ａの外周は、歯車になっており、不図示のスタータモータの歯車に噛み合わされている。

図１、図２に示すように、取付フランジ部１４にはアウタレース３１の端部３６を受容する凹部４０が形成され、その底部４１が薄肉形状をなしている。ロータヨーク１１の底壁１８の外面には段部４２が取付フランジ部１４に沿って底壁１８の外縁まで連続的に形成され、この段部４２によって取付フランジ１４の凹部４０の裏面とロータヨーク１１の底壁１８の外面との間に隙間Ｃが設けられている。このとき、段部４２の側面４４はリベット１５が挿入される貫通孔２３よりも外側に配置され、凹部４０の内側の側面４３と同一か、それよりも内側に位置していることが望ましい。ここでは、段部４２の側面４４と凹部４０の内側の側面４３とが略同一面上に形成されている。

また、図１に示すように、この磁石発電機１の固定子４は、ステータコア５０を有している。ステータコア５０は、磁性材料の板材を軸線方向に積層して製造されており、回転軸２の先端部に螺入されるナット１６を挿入可能な内径が形成されている。さらに、ステータコア５０には、径方向外側に延びるティース５０Ａが周方向に等間隔に複数設けられている。これらティース５０Ａのそれぞれの外周には、インシュレータ５１が装着された後にコイル５２が巻装されている。コイル５２の巻線は、不図示のバッテリや、電装部品などに電気的に接続されている。

次に、第一の実施形態の作用、効果について説明する。
磁石回転子３を製造する際には、リベット１５によりロータボス１０をロータヨーク１１に締結するが、図２に示すように段部４２を形成したことにより、ロータボス１０とロータヨーク１１との間に隙間Ｃが設けられ、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面と底壁１８の外面とが接触しない構造となっている。よって、取付フランジ部１４が底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４外縁部に曲げ作用を及ぼす外力を受けることがなくなり、リベット締結時の薄肉部４１への応力集中を避けることが可能になる。
したがって、車両のエンジンの仕様により要求される慣性マスの増大を取付フランジ部１４の延設により実現させつつ、ロータボス１０に形成されたクラッチ端部吸収凹部４０による薄肉部４１をロータヨーク１１の底壁１８の外面から受ける外力による集中応力から保護し、磁石回転子３の製造時の締結による応力によってロータボス１０の薄肉部４１が破損することを防止することが可能になる。

エンジンを始動する際には、スタータのモータの回転がワンウェイクラッチ機構３０のインナレース３４に伝達される。インナレース３４の回転は、アウタレース３１を介してロータヨーク１１に伝達され、ロータヨーク１１に固定されているロータボス１０が回転軸２を回転させる。
このようにして回転軸２を回転させることでエンジンが始動する。その後、回転軸２の回転数が所定数を越えると、回転軸２と共に回転するワンウェイクラッチ機構３０のアウタレース３１と、インナレース３４との間の係合が解除され、インナレース３４が停止する。これによって、スタータモータとエンジンとが切り離される。また、回転軸２と共にロータヨーク１１が回転すると、永久磁石１２が固定子４の回りを回転するので、各コイル５２に誘導起電力が発生し、不図示のバッテリに充電が行われたり、付属電気機器に電力供給が行われたりする。

このとき、ロータボス１０とロータヨーク１１との間に、図２に示すように段部４２を形成したことにより、ロータボス１０とロータヨーク１１との間に隙間Ｃが設けられ、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面と底壁１８の外面とが接触しない構造となっている。よって、取付フランジ部１４が底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす振動による繰り返しの外力を受けることがなく、繰り返しの集中応力による薄肉部４１の疲労破壊を防止することが可能となり、取付フランジ部１４の耐久性が向上する。
これにより、エンジンの仕様により要求される慣性マスの増大を取付フランジ部１４の延設により実現させつつ、ロータボス１０の薄肉部４１を底壁１８の外面から受ける振動に起因する繰り返しの外力による集中応力から保護することが可能となり、ロータボス１０の耐久性を向上させることが可能になる。

次に、本発明の第二の実施形態について図１を援用し、図３を用いて説明する。図３は段部４２’をロータヨーク１１の底壁１８ではなく、ロータボス１０の取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面に側面４４’を落とし込んで形成したものである。なお、その他の構成は第一の実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

この第二の実施形態によれば、ロータボス１０とロータヨーク１１との間に隙間Ｃが設けられ、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面と底壁１８の外面とが接触しない構造となっている。よって、取付フランジ部１４が、底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす外力を受けることがなくなり、リベット締結時の薄肉部４１への応力集中が避けられる。また、取付フランジ部１４が底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす振動による繰り返しの外力を受けることがなく、繰り返しの集中応力による薄肉部４１の疲労破壊を防止することが可能となる。このため、第一の実施形態と同様の効果が得られる。

次いで、本発明の第三の実施形態について、図４、図５を用いて説明する。図４、図５は、クラッチ端部吸収凹部４０を、ロータボス１０の中央部からフランジ部１４の途中まで、連続的に形成したものである。その他の構成は第一の実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

この第三の実施形態によれば、ロータボス１０とロータヨーク１１との間に隙間Ｃが設けられ、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の、リベット１５によって片持ち状に支持された部分の裏面と、底壁１８の外面とが接触しない構造となっている。よって、取付フランジ部１４が、底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす外力を受けることがなくなり、リベット締結時の薄肉部４１への応力集中が避けられる。また、取付フランジ部１４が底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす振動による繰り返しの外力を受けることがなく、繰り返しの集中応力による薄肉部４１の疲労破壊を防止することが可能となる。このため、第一の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、本発明の第四の実施形態について、図４を援用し、図６を用いて説明する。図６は段部４２’をロータヨーク１１の底壁１８ではなく、ロータボス１０の取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面に側面４４’を落とし込んで形成したものである。なお、その他の構成は第三の実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

この第四の実施形態によれば、ロータボス１０とロータヨーク１１との間に隙間Ｃが設けられ、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の、片持ち状に支持された部分の裏面と底壁１８の外面とが接触しない構造となっている。よって、取付フランジ部１４が、底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす外力を受けることがなくなり、リベット締結時の薄肉部４１への応力集中が避けられる。また、取付フランジ部１４が底壁１８の外面から、片持ち状に支持された取付フランジ部１４の外縁部に曲げ作用を及ぼす振動による繰り返しの外力を受けることがなく、繰り返しの集中応力による薄肉部４１の疲労破壊を防止することが可能となる。このため、第三の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、前記の各実施形態に限定されず、たとえば取付フランジ部１４とロータヨーク１１の一方に形成した段部４２，４２’をフランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面とロータヨーク１１の底壁１８の外面の双方に各々形成しても良い。さらに、段部４２，４２’は、取付フランジ部１４のクラッチ端部吸収凹部４０の裏面と、ロータヨーク１１の底壁１８の外面との間の相対的な変位を許容するものであれば、テーパ形状でもよい。また、回転軸２はエンジンの回転軸に限定されない。そして、クラッチ機構はワンウェイ式のものに限らない。さらにロータボス１０とロータヨーク１１の固定は、溶接で行っても良い。

本発明の第一の実施形態に係る磁石発電機の断面図である。 第一の実施形態に係る要部周辺の拡大断面図である。 第二の実施形態に係る要部周辺の拡大断面図である。 第三の実施形態に係る磁石発電機の断面図である。 第三の実施形態に係る要部周辺の拡大断面図である。 第四の実施形態に係る要部周辺の拡大断面図である。 従来の磁石発電機の断面図である。 従来の磁石発電機の取付フランジ部の拡大断面図である。

符号の説明

１ 磁石発電機
２ 回転軸
４ 固定子
１０ ロータボス
１１ ロータヨーク
１２ 永久磁石
１４ 取付フランジ部
１８ 底壁（ロータヨークの底壁）
３０ ワンウェイクラッチ機構
３６ 端部（端部外縁部）
４０ 凹部（クラッチ端部吸収凹部）
４２ 段部
４２’ 段部
５２ コイル
Ｃ 隙間

Claims (4)

1. 回転軸に固定されたロータボスの取付フランジ部がロータヨークの底壁外面に固定され、前記取付フランジ部に、前記回転軸に軸装されたワンウェイクラッチ機構の端部外縁部を受容するクラッチ端部吸収凹部が形成され、前記ロータヨーク内のコイルが巻装された固定子と、前記ロータヨークに取り付けた永久磁石とにより発電を行う磁石発電機において、
   前記取付フランジ部の前記クラッチ端部吸収凹部の裏面と前記ロータヨークの底壁外面とが接触しない構造をなしていることを特徴とする磁石発電機。
2. 前記取付フランジ部と前記ロータヨークの底壁外面との間に隙間が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. 前記隙間が、前記ロータヨークの底壁外面に形成された段部によって設けられていることを特徴とする請求項２に記載の磁石発電機。
4. 前記隙間が、前記取付フランジ部の前記クラッチ端部吸収凹部の裏面に形成された段部によって設けられていることを特徴とする請求項２に記載の磁石発電機。
   
   
   

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