JP2009254160A - インナーロータ式磁石発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】発電コイルからの口出し線とリード線との接続部を確実に固定する薄型の固定手段を備えたインナーロータ式磁石発電機を提供する。
【解決手段】発電コイルの巻き始めのコイル７ｄから引き出される第１の口出し線７ｂと第１のリード線８ａを接続する第１の接続部９ａをステータ２に固定する固定手段１０と、巻き終わりのコイル７ｅから引き出される第２の口出し線７ｃと第２のリード線８ｂを接続する第２の接続部９ｂをステータ２に固定する固定手段１０とを備える。固定手段１０は、長手方向の一端に爪部が形成されているとともに、長手方向の他端にはネジ締結部が形成されており、爪部がステータ２の結合部に挿入固定され、ネジ締結部がネジにてステータ２に締め付け固定されることにより、固定手段１０は、ステータ２に固定され、固定手段１０とステータ２の間に挟まれた第１および第２の接続部９ａ、９ｂは、ステータ２に確実に固定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動二輪車等のエンジンに搭載されるインナーロータ式磁石発電機に関し、特に発電コイルからの口出し線とリード線との接続部の固定手段に関するものである。

自動二輪車等のエンジンに搭載されるインナーロータ式磁石発電機は、エンジンのケース等に固定されるステータと、エンジンのクランクシャフトに取り付けられ、ステータの内側で回転する円筒状のロータとを備えている。ステータは、円環状のステータコアとステータコアの内周面から半径方向内側に一体突出した複数の突極とを備えており、この複数の突極には、それぞれ発電コイルが巻装されている。また、ロータの外周面には、複数のマグネットが取り付けられており、クランクシャフトとともにロータが回転することにより、発電コイルにて発電される。

上記の発電コイルは、一本の導線をステータの複数の突極に円周方向に順に連続して巻装され形成されており、この発電コイルの巻き始めのコイルからは第１の口出し線が引き出され、巻き終わりのコイルからは第２の口出し線が引き出されている。第１の口出し線には第１のリード線が、第２の口出し線には第２のリード線が電気的かつ機械的的に接続され、この第１および第２のリード線により、発電コイルにて発電された電力が、レギュレート/レクチファイアを介し、バッテリへと伝送され、バッテリに充電される（例えば、特許文献１参照）。

一般に、上記の第１および第２の口出し線と第１および第２のリード線の接続部である第１および第２の接続部は、はんだ付けにて接合されており、はんだ付け部をその外側から樹脂にてモールディングし、絶縁性確保を確保している。そして、この第１および第２の接続部は、断線防止のためなんらかの固定手段により、ステータに固定される必要がある。

例えば、特許文献２に記載の磁石発電機では、ステータプレートの一部に接続部を両側からガイドする２個の凸部を設け、この２個の凸部により形成される凹部に接続部が配置される。そして、一方の凸部の上端部に、方形のプレートの一端を螺子にて取り付け、このプレートで接続部を上方から抑えることにより、接続部がステータプレートに固定される。
特開２００２−３６９４２３号公報 実開平６−７７４７８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の磁石発電機にあっては、接続部の固定手段として、２個の凸部が設けられており、この凸部の高さの分固定手段の高さが高くなっている。そのため、固定手段を設けることにより、磁石発電機の高さが高くなってしまっている。また、接続部の抑えである方形のプレートは、その一端が一方の凸部の上端に固定されているだけであり、他端は単に他方の凸部の上端に当接しているだけである。従って、接続部の抑え方が確実ではなく、ステータの振動等により接続部がステータがずれてしまうおそれがある。

そこで、本発明の目的は、発電コイルからの口出し線とリード線との接続部を確実に固定する薄型の固定手段を備えたインナーロータ式磁石発電機を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明のインナーロータ式磁石発電機は、第１の厚さの薄板の磁性材料からなり、略円環形状のステータコア本体部と、前記ステータコア本体部の内周面から半径方向内向きに等ピッチに一体突出した複数の第１の突極とを有する複数枚のステータコアが積層され形成されたステータ本体部を備え、前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さの薄板の磁性材料からなり、略円環形状のサイドコア本体部と、前記サイドコア本体部の内周面から半径方向内向きに等ピッチに一体突出した複数の第２の突極とを有する２枚のサイドコアが、前記ステータ本体部の両端に前記第１の突極と前記第２の突極が重なる位置にて取り付けられたステータと、円筒状のロータ本体を有し、前記ロータ本体の外周部に複数のマグネットが取り付けられ、前記ステータの内側に配置されたロータと、一本の導線を前記ステータの複数の突極に円周方向に順に連続して巻装され形成される複数の発電コイルと、前記複数の発電コイルの巻き始めのコイルから引き出された第１の口出し線と、前記複数の発電コイルの巻き終わりのコイルから引き出された第２の口出し線と、前記コイルから電力を導出する第１および第２のリード線と、前記第１の口出し線と前記第１のリード線が電気的かつ機械的に接続され、形成される第１の接続部と、前記第２の口出し線と前記第２のリード線が電気的かつ機械的に接続され、形成される第２の接続部と、前記ステータの端面に取り付けられ、前記ステータの端面との間で前記第１および第２の接続部をそれぞれ狭持し、前記第１および第２の接続部を前記ステータに固定する２つの固定手段とを備えるインナーロータ式発電機において、前記固定手段には、前記固定手段の長手方向の一端に爪部が形成されているとともに、長手方向の他端にネジ挿入用の孔部を有するネジ締結部が形成されており、前記ステータには、前記固定手段の前記爪部が結合する結合部、並びに前記固定部の前記ネジ締結部をネジにて締結するためのネジ孔が形成されている。

これにより、インナーロータ式磁石発電機の発電コイルからの口出し線とリード線との接続部を確実に固定することができる固定手段をすることができ、この固定手段を薄型にすることができる。

次に、この発明の第１の実施形態を図１から図５に基づいて説明する。図１は、自動二輪車等のエンジンに搭載される本実施の形態のインナーロータ式磁石発電機の正面図である。インナーロータ式磁石発電機１は、エンジンのケース等の固定されるステータ２と、エンジンのクランクシャフトに取り付けられ、ステータ２の内側で回転する円筒状のロータ６を備えている。

ステータ２は、円環形状のステータ本体部２ａと、ステータ本体部２ａの内周面から半径方向内側に等ピッチで一体突出した６個の突極２ｂとを備えており、この６個の突極２ｂには、それぞれ発電コイル７が集中巻きにて巻装されている。また、ロータ６の外周面には、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極に界磁した４個のマグネット（図示せず）が取り付けされている。そして、ロータ６がクランクシャフトとともに回転することにより、発電コイル７にて発電がなされ、発電された電力は、第１および第２のリード線８ａ、８ｂにより、レギュレート/レクチファイアを介し、バッテリ（図示せず）へと伝送され、バッテリに充電される。なお、ステータ本体部２ａには、６箇のボルト孔２ｃが設けられており、このボルト孔２ｃにセットボルトを挿通し、セットボルトによりステータ２は、エンジンのケース等に固定される。

発電コイル７は、一本の導線７ａをステータ２の６個の突極２ｂに円周方向に順に巻装され形成されている。この発電コイル７の巻き始めのコイル７ｄからは、第１の口出し線７ｂが引き出され、巻き終わりのコイル７ｅからは、第２の口出し線７ｃが引き出されている。第１の口出し線７ｂには第１のリード線８ａが、第２の口出し線７ｃには第２のリード線８ｂが電気的かつ機械的に接続され、第１および第２の接続部９ａ、９ｂが形成されている。第１および第２の接続部９ａ、９ｂは、はんだ付けにて接合されており、絶縁性確保を確保するため、はんだ付け部は、その外側から樹脂にてモールディングされている。この第１および第２の接続部９ａ、９ｂは、断線防止のためステータ２の端面４ｆに固定手段１０、１０にて固定されている。なお、固定手段１０、１０の構造等については、後述する。

本実施の形態のステータ２は、ステータコア４とサイドコア５とを備えており、ステータ２は、ステータコア４を２０枚程度積層し、その積層されたステータコア４の両端面にそれぞれサイドコア５が重ね合わされた構造となっている。図２および図３は、それぞれ本実施の形態のステータコア４およびサイドコア５の正面図であり、以下、図２および図３に基づきステータコア４およびサイドコア５の構造について説明する。

ステータコア４は、板厚Ｌ１の電磁鋼板からなり、円環形状のステータコア本体部４ａと、ステータコア本体部４ａの内周面から半径方向内側に等ピッチで一体突出した６個の突極４ｂとを備えている。突極４ｂと突極４ｂの間のステータコア本体部４ａには、等ピッチで６個のボルト孔４ｃが設けられている。また、第１および第２の突極４ｂ１、４ｂ２の近傍右側のサイドコア本体部４ａには、ネジ孔４ｄ、４ｄが設けられているとともに、近傍左側には、第１の結合孔（結合部）４ｅ、４ｅが設けられている。ここで、第１の結合孔４ｅの内径は、内径Ｄ１に設定されている。なお、本実施の形態のステータコア４は、板厚０．５ｍｍ（Ｌ１）の電磁鋼板が用いされている。また、第１の結合孔４ｅの内径Ｄ１は、内径５ｍｍに設定されている。

一方、サイドコア４は、板厚Ｌ２の電磁鋼板からなり、円環形状のサイドコア本体部５ａと、サイドコア本体部５ａの内周面から半径方向内側に等ピッチで一体突出した６個の突極５ｂとを備えている。突極５ｂと突極５ｂの間のサイドコア本体部５ａには、等ピッチで６個のボルト孔５ｃが設けられている。また、第１および第２の突極５ｂ１、５ｂ２の近傍右側のサイドコア本体部５ａには、ネジ孔５ｄ、５ｄが設けられているとともに、近傍左側には、第２の結合孔（結合部）５ｅ、５ｅが設けられている。ここで、第２の結合孔５ｅの内径は、内径Ｄ２に設定されている。

本実施の形態のサイドコア５は、板厚１．２ｍｍ（Ｌ２）の電磁鋼板が用いられており、サイドコア５の板厚Ｌ２はステータコア４の板厚Ｌ１よりも厚く（Ｌ２＞Ｌ１）、サイドコア５は高剛性なものとなっている。また、第２の結合孔５ｅの内径Ｄ２は、内径３ｍｍに設定されており、第１の結合孔４ｅの内径Ｄ１よりも、小さくなるよう設定されている（Ｄ２＜Ｄ１）。

上述のように、本実施の形態のステータ２は、ステータコア４とサイドコア５とを備えており、ステータ２は、ステータコア４を２０枚程度積層し、その積層されたステータコア４の両端面にそれぞれサイドコア５が重ね合わされた積層構造となっている。その積層構造は、図１に示すように、それぞれのステータコア４の突極４ｂ、４ｂ、・・・が重なるとともに、サイドコア５の突極５ｂ、５ｂ、・・・がステータコアの突極４ｂ、４ｂ、・・・に重なるように積層された構造となっている。このとき、ステータコア４のボルト孔４ｃ、４ｃ、・・・とサイドコア５のボルト孔５ｃ、５ｃ、・・・、およびステータコア４のネジ孔４ｄ、４ｄ、・・・とサイドコア５のネジ孔５ｄ、５ｄ、・・・それぞれ互いに同じ位置に配置され貫通するように設定されている。そして、ステータコア４のボルト孔４ｃ、４ｃ、・・・とサイドコア５のボルト孔５ｃ、５ｃ、・・・により、ステータ２のボルト孔２ｃ、２ｃ、・・・が形成され、ステータコア４のネジ孔４ｄ、４ｄ、・・・とサイドコア５のネジ孔５ｄ、５ｄ、・・・により、ステータ２のネジ孔２ｄ、２ｄ、・・・が形成される。

図４は、図１にてＡにて示すステータ２の拡大図であり、また図５は、図１にてＢから見たステータ２の拡大図であり、以下、図４および図５に基づきステータ２の結合部２ｅについて説明する。上述のようにステータコア４とサイドコア５が積層されてステータ２が形成されていており、図４に示すように、ステータコア４の第１の結合孔４ｅの中心Ｏ１とサイドコア５の第２の結合孔５ｅの中心Ｏ２は、上面視同心となるように設定されている。

サイドコア５の第２の結合孔５ｅの内径Ｄ２は、ステータコア４の第１の結合孔４ｅの内径Ｄ１よりも、２×ｄ１小さくなるように６設定されている（Ｄ２＝Ｄ１−２×ｄ１）。そのため、ステータコア４の第１の結合孔４ｅを形成する内壁よりもステータコア４の第１の結合孔４ｅを形成する内壁が半径方向内側に幅ｄ１突出しており、図４にて斜線で示す部分または図５にて破線で囲った部分にて示すステータ２に結合部２ｅがステータ２に形成される。

図６は、固定手段１０の正面図であり、図７は、固定手段１０の側面図である。以下、図６および図７に基づき固定手段１０について説明する。固定手段１０は、金属の板材を曲げ加工にて形成した本体部１０ａと、本体部１０ａを外側から覆う樹脂製のチューブ１０bとから構成されている。ここでチューブ１０bは、いわゆる熱収縮チューブであり、チューブ１０bは、本体部１０ａに被せたあとに熱を加えることにより本体部１０ａに固定される。

図６にて示すように、本体部１０ａは、正面視凸形状となるように曲げ加工にて形成されており、長手方向Ｋの一端１０ｇ（紙面左側）には、爪部１０cが外側に向け本体部１０ａに一体に設けられており、長手方向Ｋの他端１０ｈ（紙面右側）には、ネジ締結部１０ｄが外側に向け一体に設けられている。また、ネジ締結部１０ｄには、ネジ１１を挿通するための孔部１０ｅが設けられている。さらに、本体部１０ａの上辺の側部１０ｉからは、下向きに曲げられたサイド部１０ｆが本体部１０ａに一体に設けられている。

図８は、図１にてＣから見た本実施の形態のインナーロータ式磁石発電機１の拡大図であり、第１の接続部９ａの固定構造を示す。なお、第２の接続部９ｂの固定構造は、第１の接続部９ａの固定構造と同じであるため、第１の接続部９ａの固定構造のみ説明し、第２の固定構造の説明は省略する。以下、図８に基づき、第１の接続部９ａの固定手段１０によるステータ２への固定構造について説明する。

固定手段１０の爪部１０ｃをサイドコア５の第２の結合孔５ｅに挿入させ、固定手段１０の爪部１０ｃの上面１０ｃ１が、ステータ２の外向きの結合部２ｅ１の下部２ｅ２に当接するようように、爪部１０ｃは配置されている。一方、固定手段１０のネジ締結部１０ｄは、ネジ１１にてステータ２の端面２ｆに固定される。このように、固定手段１０の長手方向Ｋの一端１０ｇに設けられた爪部１０ｃと、他端１０ｈに設けられたネジ締結部１０ｄにより、固定手段１０はステータ２の端面に固定される。そして、第１の接続部９ａは、固定手段１０とステータ２の端面２ｆにて挟み込まれるように配置されており、第１の接続部９ａは、固定手段１０によりステータ２に固定される。

このとき、第１の接続部９ａは弾性を有する樹脂にてモールドされており、ネジ１１の締め込みにより、固定手段１０によりモールド部分が弾性変形をしながら固定される。また、同時に固定手段１０のチューブ１０ｂも弾性を有しているため、チューブ１０ｂも弾性変形をする。このモールド部分とチューブ１０ｂの弾性変形による応力により、第１の接続部９ａと固定手段１０の間、および第１の接続部９ａと端面２ｆの間には、摩擦力が生じる。この摩擦力により第１の接続部９ａはステータ２に確実に固定される。

また、第１の接続部９ａと接触する固定手段１０には、絶縁性を有する樹脂のチューブ１０ｂで覆われているため、第１の接続部９ａの絶縁性も確実に保たれる。固定手段１０のステータ２への固定のため固定手段１０の両端をネジで固定するのではなく、一端は爪部１０ｃの固定とし、他端のみをネジ１１で固定することにより、部品点数の削減および固定手段１０の小型化が図られている。さらに、固定手段１０は、金属の板材を曲げた構造であり、平面上のステータ２の端面２ｆに直接この固定手段１０を取り付けるため、固定手段１０の高さｈを低くすることができ、薄型の固定手段１０となっている。

図９は、他の形態の固定手段１０の他の形態の正面図である。以下、図９に基づき他の形態の固定手段１０について説明する。図６に示す固定手段１０では、爪部１０ｃが外向きであったのに対し、図９に示す固定手段１０はでは爪部１０ｃが内向きに設定されている。そして、この内向きに設定された爪部１０ｃは、図８にて示すステータ２の内向きの結合部２ｅ２に配置され固定される。

次に、この発明の第２の実施形態のステータ２について図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、図１にてＡにて示すステータ２の拡大図であり、また図１１は、図１にてＢから見たステータ２の拡大図である。なお、第２の実施形態のステータは、第１の実施形態のステータと結合部の構造のみ異なり、その他の部分は第１の実施形態のステータと同じである。よって、結合部２ｅの構造に関する事項のみ説明し、その他の事項については省略する。

第１の実施形態と同様に、ステータコア４の第１の結合孔４ｅの内径は、内径Ｄ１に設定され、サイドコア５の第２の結合孔５ｅの内径は、内径Ｄ２に設定されている。そして、図１０に示すように、第１の実施形態と異なり、ステータコア４の第１の結合孔４ｅの中心Ｏ１は、サイドコア５の第２の結合孔５ｅの中心Ｏ２に対し、上面視外側に長さｄ０だけオフセットしている。そのため、図１０にて斜線で示す部分または図１１にて破線で囲った部分にて示されるステータ２の結合部２ｅの幅は、第１の実施形態の結合部２ｅの幅ｄ１よりも長さが長さｄ０だけ長い、幅ｄ２となっている（ｄ２＝ｄ１＋ｄ０）。

このように、第２の実施形態では、結合部２ｅの幅が第１の実施形態に比べ長くなっているので、固定手段１０の爪部１０ｃを長くすることができ、固定手段１０とステータ２との固定をより確実にできることが可能となる、そのため、固定手段１０とステータ２にて狭持されることによりステータ２に固定される第１および第２の接続部９ａ、９ｂの固定をより確実に行うことができる。

本発明の実施形態におけるインナーロータ式磁石発電機の正面図である。 本発明の実施形態におけるステータコアの正面図である。 本発明の実施形態におけるサイドコアの正面図である。 図１にてＡにして指示する第１の実施形態のステータの拡大図である。 図１にてＢから見た第１の実施形態のステータの拡大図である。 本発明の実施形態における固定手段の正面図である。 本発明の実施形態における固定手段の側面図である。 図１にてＣから見た第１の実施形態のインナーロータ式磁石発電機の拡大図である。 他の形態の固定手段の正面図である。 図１にてＡにして指示する第２の実施形態のステータの拡大図である。 図１にてＢから見た第２の実施形態のステータの拡大図である。

符号の説明

１ インナーロータ式磁石発電機
２ ステータ
２ａ ステータ本体部
２ｂ 突極
２ｃ ネジ孔
２ｅ 結合部
４ ステータコア
４ａ ステータコア本体部
４ｂ 突極
４ｄ ネジ孔
４ｅ 第１の結合孔
５ サイドコア
５ａ サイドコア本体部
５ｂ 突極
５ｄ ネジ孔
５ｅ 第２の結合孔
６ ロータ
７ 発電コイル
７ａ 導線
７ｂ 第１の口出し線
７ｃ 第２の口出し線
７ｄ 巻き始めのコイル
７ｅ 巻き終わりのコイル
８ａ 第１のリード線
８ｂ 第２のリード線
９ａ 第１の接続部
９ｂ 第２の接続部
１０ 固定手段
１０ａ 本体部
１０ｂ チューブ
１０ｃ 爪部
１０ｄ ネジ締結部
１０ｆ サイド部
１０ｇ 一端
１０ｈ 他端
１１ ネジ

Claims (1)

1. 第１の厚さの薄板の磁性材料からなり、略円環形状のステータコア本体部と、前記ステータコア本体部の内周面から半径方向内向きに等ピッチに一体突出した複数の第１の突極とを有する複数枚のステータコアが積層され形成されたステータ本体部を備え、
   前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さの薄板の磁性材料からなり、略円環形状のサイドコア本体部と、前記サイドコア本体部の内周面から半径方向内向きに等ピッチに一体突出した複数の第２の突極とを有する２枚のサイドコアが、前記ステータ本体部の両端に前記第１の突極と前記第２の突極が重なる位置にて取り付けられたステータと、
   円筒状のロータ本体を有し、前記ロータ本体の外周部に複数のマグネットが取り付けられ、前記ステータの内側に配置されたロータと、
   一本の導線を前記ステータの複数の突極に円周方向に順に連続して巻装され形成される複数の発電コイルと、
   前記複数の発電コイルの巻き始めのコイルから引き出された第１の口出し線と、
   前記複数の発電コイルの巻き終わりのコイルから引き出された第２の口出し線と、
   前記コイルから電力を導出する第１および第２のリード線と、
   前記第１の口出し線と前記第１のリード線が電気的かつ機械的に接続され、形成される第１の接続部と、
   前記第２の口出し線と前記第２のリード線が電気的かつ機械的に接続され、形成される第２の接続部と、
   前記ステータの端面に取り付けられ、前記ステータの端面との間で前記第１および第２の接続部をそれぞれ狭持し、前記第１および第２の接続部を前記ステータに固定する２つの固定手段とを備えるインナーロータ式発電機において、
   前記固定手段には、前記固定手段の長手方向の一端に爪部が形成されているとともに、長手方向の他端にネジ挿入用の孔部を有するネジ締結部が形成されており、
   前記ステータには、前記固定手段の前記爪部が結合する結合部、並びに前記固定部の前記ネジ締結部をネジにて締結するためのネジ孔が形成されていることを特徴とするインナーロータ式磁石発電機。
   
   

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