JP4701895B2 - 磁石発電機 - Google Patents

Description

本発明は回転子外転形の磁石発電機に関するものである。

回転子外転形の磁石発電機は、図６に示すように、周壁部１ａと底壁部１ｂとを有するカップ状の形状に鋳造されたロータヨーク１の周壁部の内周に永久磁石（図示せず。）を取り付けてなるロータ２と、このロータの磁極に対向する磁極部を有するステータコアに電機子コイルを巻装してなるステータ（図示せず。）とにより構成される。ロータ２は、内燃機関等の原動機の回転軸に取り付けられ、ステータは、ロータの内側に配置されて原動機のケース等に固定される。

磁石発電機においては、電機子コイルに負荷電流が流れたときに生じる損失により電機子コイルが発熱し、また原動機から発生する熱により電機子コイルが加熱されるため、発電機から大きな出力を取り出すためには、電機子コイルを効率よく冷却することができるようにしておく必要がある。

そのため、図６及び図７に示したように、ロータヨーク１の底壁部１ｂを貫通した通気孔１ｄと、該底壁部から外側に膨出した状態で通気孔１ｄの少なくとも一部を覆うように形成されて一端がロータの回転方向の前方側に開口した冷却風導入通路１ｅを内側に形成するドーム形ファン１ｆとをロータヨークに設けて、ロータの回転に伴って冷却風導入通路１ｅと通気孔１ｄとを通して、ロータの内側に効率よく冷却風を導入するようにした磁石発電機が提案されている。この既提案の磁石発電機は、特許文献１に示されている。

ドーム形ファンを底壁部に一体に備えた上記のロータヨークを鋳造により製造する場合には、ドーム形ファンの内側の冷却風導入通路１ｅをロータの回転方向の前方側に開口させる開口部に、鋳型の割面を設ける必要がある。鋳造製品においては、鋳型の割面に相応する部分に必ず鋳バリが形成される。そのため、ドーム形ファンを底壁部に有するロータヨークを鋳造により製造する場合には、図８に示したように、冷却風導入通路の開口部１ｇに鋳バリ１ｈが形成される。

冷却風導入通路の開口部に鋳バリ１ｈが形成されていると、冷却風の導入が妨げられるため、上記のロータヨークを鋳造により製造する場合には、鋳造後に専用の工具を用いてバリ取り作業を行う必要がある。
特開２００４−２６０９０２号公報

上記のバリ取り作業は非常に面倒で、多くの工数を必要とするため、ロータヨークの製造コストを上昇させる原因となる。また冷却風導入通路の開口部に大きなバリが形成されている場合には、専用工具ではそのバリを除去しきれない場合もあり、バリを除去しきれないと電機子コイルの冷却効率が低下するのを避けられない。

本発明の目的は、冷却風導入通路を内側に有するドーム形ファンを底壁部に備えた鋳造品のロータヨークを用いる磁石発電機において、ロータヨークを鋳造した際に冷却風導入通路の開口部に形成されるバリを容易に除去することができ、かつ冷却風導入通路の開口部にバリが残されることがないようにして、電機子コイルの冷却効率が低下するのを防ぐことができるようにすることにある。

本発明は、周壁部と底壁部とを有するカップ状の形状に鋳造されたロータヨークの周壁部の内周に永久磁石を取り付けてなるロータと、ロータの磁極に対向する磁極部を有するステータコアに電機子コイルを巻装してなるステータとを備えた磁石発電機を対象とする。本発明が対象とする磁石発電機においては、ロータヨークの底壁部を貫通した通気孔と、該底壁部から外側に膨出した状態で通気孔の少なくとも一部を覆うように形成されて一端がロータの回転方向の前方側に開口した冷却風導入通路を内側に形成するドーム形ファンとが設けられていて、ロータの回転に伴って冷却風導入通路と通気孔とを通してロータの内側に冷却風が導入される。

本発明においては、ドーム形ファンが、前記通気孔に対面する天井部を備えていて、冷却風導入通路の開口部側に位置するドーム形ファンの天井部の先端部寄りの部分とロータヨークの底壁部とに跨って、天井部の先端部寄りの部分を貫通した第１の部分と底壁部を貫通した第２の部分とからなる丸孔が穿設され、この丸孔の第２の部分が通気孔の一部をなしている。

前記丸孔は、前記ドーム形ファンの天井部の前記冷却風導入通路に臨む部分の幅方向の全体に亘るように設けられていることが望ましい。

上記丸孔は専用工具を用いることなく、一般に用いられているドリルにより簡単に穿設することができる。

このように、ドーム形ファンの天井部の先端部寄りの部分とロータヨークの底壁部とに跨って丸孔を穿設する構造にすると、該丸孔を穿設する際にドーム形ファンの内側の冷却風導入通路の開口部に形成されたバリを除去することができるため、バリ取り作業を簡単に行なうことができる。また上記のように構成すると、丸孔を穿設する際に、冷却風導入通路の開口部に形成されたバリをほとんど残すことなく除去することができるため、電機子コイルの冷却効率が低下するのを防ぐことができる。

以上のように、本発明によれば、ドーム形ファンの天井部の先端部寄りの部分とロータヨークの底壁部とに跨って丸孔を穿設する構造としたので、該丸孔をドリルで穿設する際にドーム形ファンの内側の冷却風導入通路の開口部に形成されたバリを除去することができ、バリ取り作業を簡単に行なうことができる。

また本発明によれば、ドーム形ファンの天井部とロータヨークの底壁部とに跨って丸孔を穿設する際に、冷却風導入通路の開口部に形成されたバリをほとんど残すことなく除去することができるため、電機子コイルの冷却効率が低下するのを防ぐことができる。

図１及び図２は、本発明の好ましい実施形態の構成を示したもので、これらの図において、１０は周壁部１０ａと底壁部１０ｂとを有するカップ状の形状に鋳造されたロータヨークである。ロータヨーク１０の底壁部１０ｂの中央部にはボス１０ｃが形成され、このボスが内燃機関等の図示しない原動機の回転軸に嵌着される。ロータヨーク１０の周壁部１０ａの内周に永久磁石１１が取り付けられ、ロータヨーク１０と永久磁石１１とによりロータ１２が構成されている。

１３はロータ１２の内側に配置されたステータで、このステータ１３とロータ１２とにより磁石発電機が構成される。図示のステータ１３は、ロータ１２の磁極部（磁石１１の磁極）にエアギャップを介して対向させられる磁極部１４ａを有するステータコア１４と、該ステータコアに巻装された電機子コイル１５とからなっていて、原動機のケース等に設けられたステータ取付け部に固定される。

ロータヨーク１０の底壁部１０ｂには、該底壁部を貫通した複数の通気孔１６，１６，…が、ロータヨークの周方向に等しい間隔をあけて設けられている。また底壁部１０ｂから外側に膨出した状態で通気孔１６，１６，…のそれぞれの少なくとも一部を覆うように形成されたドーム形ファン１７，１７，…が底壁部１０ｂに一体に設けられ、各ドーム形ファン１７の内側に、ロータ１２の回転方向（図１の矢印ＣＷ方向）の前方側に一端が開口し、他端が対応する通気孔１６に連通した冷却風導入通路１８が形成されている。

各ドーム形ファン１７は、対応する通気孔１６に対面する天井部１７ａと、対応する通気孔１６の周縁部から立ち上がって底壁部１０ｂと天井部１７ａとの間を連結する側壁部１７ｂとを一体に有している。ドーム形ファン１７の側壁部１７ｂは、該側壁部１７ｂと天井部１７ａとにより囲まれた空間をロータの回転方向の前方側に開口させるように設けられていて、側壁部１７ｂと天井部１７ａとで囲まれた空間により、冷却風導入通路１８が構成されている。

図示の例では、冷却風導入通路１８の開口部の幅方向の両端から斜め前方に突出して延びる冷却風案内羽根１７ｃ，１７ｄが、ドーム形ファン１７の側壁部１７ｂ及びロータヨークの底壁部１０ｂに一体に形成されている。案内羽根１７ｃ，１７ｄは、冷却風導入通路の開口部から離れるに従って末広がり状に伸びるように設けられていて、ロータ１２が矢印ＣＷ方向に回転した際に、案内羽根１７ｃ，１７ｄにより案内されて取り込まれた冷却風が、冷却風導入通路１８内を通してロータ１２の内側に導入されるようになっている。

本発明においては、ドーム形ファンの天井部１７ａの先端部寄りの部分（冷却風導入通路１８の開口部側に位置する部分）とロータヨーク１０の底壁部１０ｂの通気孔１６に臨む部分とに跨って、ロータヨークの軸線方向に伸びる丸孔２０が穿設されている。丸孔２０は、図３に示したように、天井部１７ａの先端部寄りの部分を貫通した半円状の第１の部分２０ａとロータヨークの底壁部１０ｂを貫通した半円状の第２の部分２０ｂとからなっていて、ロータヨークの底壁部１０ｂを貫通して設けられた丸孔２０の第２の部分２０ｂが通気孔１６の一部をなすようになっている。丸孔２０は、ロータヨークの軸線方向に位置がずれた（段違いに配置された）ドーム形ファンの天井部１７ａとロータヨークの底壁部１０ｂとに跨って設けられているため、該丸孔２０の第１の部分２０ａと第２の部分２０ｂとは互に不連続であって、ロータヨークの軸線方向に段違いに配置されている。

本明細書において「丸孔を穿設する」とは、ドリルなどの機械加工工具を用いて丸孔を形成することを意味する。丸孔２０の穿設は、図４に示すように、所定の径のドリル２１をドーム形ファン１７の天井部１７ａの先端部に向けて、ロータヨークの軸線方向に沿って変位させることにより簡単に行なうことができる。

上記のように、ドーム形ファン１７の天井部１７ａの先端部寄りの部分とロータヨークの底壁部１０ｂとに跨って丸孔２０を穿設すると、ロータヨーク１０の鋳造時にドーム形ファン１７の内側の冷却風導入通路の開口部に形成されたバリを、丸孔２０を穿設する際に除去することができるため、バリ取り作業を簡単に行なうことができる。

上記丸孔２０の大きさは、該丸孔をドリルで穿設する際に冷却風導入通路の開口部付近に形成された鋳バリを除去するために必要な大きさに設定する。鋳バリを完全に除去するためには、ドーム形ファン１７の天井部１７ａの冷却風導入通路１８に臨む部分の幅方向の全体ｗ（図１参照）に亘るように設けるのが好ましい。

上記の説明では、丸孔２０をロータヨーク１０の軸線方向に延びるように設けるとしたが、丸孔２０は、該丸孔を穿設する際に冷却風導入通路の開口部に形成される鋳バリを除去し得るように設ければ良く、ロータヨーク１０の軸線方向に対して多少傾いた方向に延びるように丸孔２０を設けてもよい。例えば、図５に示すように、ロータヨークの軸線方向に対して、ロータの回転方向の前方側に傾斜した方向に延びるように丸孔２０を形成してもよい。このように丸孔２０を形成すると、冷却風導入通路内への冷却風の導入を円滑に行なわせることができる。

上記の実施形態のように、各ドーム形ファン１７の内側の冷却風導入通路の開口部の幅方向の両側に冷却風案内羽根１７ｃ，１７ｄを設けると、冷却風導入通路内への冷却風の導入を効率的に行なわせることができるが、これらの案内羽根１７ｃ，１７ｄは省略することもできる。

本発明の実施形態の磁石発電機のロータを示した正面図である。 同実施形態の磁石発電機の構造を示した縦断面図である。 図１のIII−III線に沿った断面図である。 図１及び図２に示した実施形態においてロータヨークに丸孔を穿設する方法を説明するための断面図である。 図１及び図２に示した実施形態においてロータヨークに丸孔を穿設する他の方法を説明するための断面図である。 従来の磁石発電機の回転子を示した正面図である。 図６のVII−VII線に沿った断面図である。 従来の磁石発電機においてローヨークを鋳造により製造した際に鋳バリが形成された状態を示した拡大断面図である。

符号の説明

１０ ロータヨーク
１１ 永久磁石
１２ ロータ
１３ ステータ
１４ ステータ鉄心
１５ 電機子コイル
１６ 通気孔
１７ ドーム形ファン
１７ａ 天井部
１７ｂ 側壁部
１８ 冷却風導入通路
２０ 丸孔

Claims (2)

1. 周壁部と底壁部とを有するカップ状の形状に鋳造されたロータヨークの周壁部の内周に永久磁石を取り付けてなるロータと、前記ロータの磁極に対向する磁極部を有するステータコアに電機子コイルを巻装してなるステータとを備え、前記ロータヨークには、前記底壁部を貫通した通気孔と、前記底壁部から外側に膨出した状態で前記通気孔の少なくとも一部を覆うように形成されて一端が前記ロータの回転方向の前方側に開口した冷却風導入通路を内側に形成するドーム形ファンとが設けられていて、前記ロータの回転に伴って前記冷却風導入通路と前記通気孔とを通して前記ロータの内側に冷却風が導入される磁石発電機において、
   前記ドーム形ファンは前記通気孔に対面する天井部を備えていて、前記冷却風導入通路の開口部側に位置する前記ドーム形ファンの天井部の先端部寄りの部分と前記ロータヨークの底壁部とに跨って、前記天井部の先端部寄りの部分を貫通した第１の部分と前記底壁部を貫通した第２の部分とからなる丸孔が穿設され、前記丸孔の前記第２の部分が前記通気孔の一部をなしていること、
   を特徴とする磁石発電機。
2. 前記丸孔は、前記ドーム形ファンの天井部の前記冷却風導入通路に臨む部分の幅方向の全体に亘るよう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。
   

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