JPH0691718B2 - 磁石発電機の冷却ファンおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁石発電機の冷却ファンおよびその製造方法
に関し、特に、ファンが回転子に固装されているものに
係り、例えば、二輪自動車にそのエンジンに連携して搭
載されるものに利用して有効なものに関する。

〔従来の技術〕

二輪自動車にそのエンジンに連携して搭載される磁石発
電機として、略椀形状に形成されたヨークの内周に複数
個のマグネットを配設されている回転子が、フライホイ
ールを兼ねるヨーク（以下、フライホイールということ
がある。）に内装された発電子の周囲を回転するように
構成されている。

このような磁石発電機として、特開昭59−35548号公報
に記載されているように、環形状の板材にルーバ形状の
翼が複数枚切り起されている冷却ファンがフライホイー
ル底壁外面に、各翼がフライホイールの通風孔に対応す
るように配されて固装されており、フライホイールの回
転に伴って、翼によりフライホイール内部へ外気を導入
するように構成されているもの、が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような磁石発電機においては、冷却
ファンの翼がルーバ形状に形成されているので、翼のル
ーバ形状端部における空気が通風孔に入りにくく、外気
をフライホイール内へ取り込むには効率が悪い。

そこで、ルーバ形状の翼の代わりに、翼を袋形状に形成
することが考えられる。しかし、このような冷却ファン
を鋼板から作製する場合に、鋼板に孔開け加工を行った
後、鋼板に打ち出しプレス加工を施して袋状の翼を成形
する方法においては、翼の開口側端部に肉が移動しにく
く開口側上端面が欠肉し易くなる。そして、このような
冷却ファンが、回転数10,000rmp以上で回るフライホイ
ール形磁石発電機に使用されると、スピン強度が弱すぎ
るため、実用化が困難になる。

本発明の目的は、外気を効率良く導入することができる
冷却ファン、および、その冷却ファンの翼の厚さを均一
に成形することができる冷却ファンの製造方法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁石発電機の冷却ファンは、略椀形状に形
成されたヨーク（３）の内周に複数個のマグネット
（４）を配設されている回転子（２）が、ヨーク（３）
に内装された発電子（７）の周囲を回転するように構成
されている磁石発電機（１）における前記ヨーク（３）
の底壁外面に固装される冷却ファンであって、薄板を用
いられて環形状に形成された本体（14）を備えている磁
石発電機の冷却ファンにおいて、 前記本体（14）には断面円弧形のシェル形状に形成され
ている翼が複数個、前記ヨーク（３）の底壁に周方向に
配されて開設された複数の通風孔（12）にそれぞれ対向
するように配設されているとともに、各翼は回転子
（２）の軸心方向内側が吐出口として通風孔（12）を介
してヨーク（３）の内側空間に連通し、回転方向前側が
吸入口として半円形形状に開口している作用室を構成す
るように形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る磁石発電機の冷却ファンは、前記翼
は、少なくとも半円形形状の前記吸入口が前記本体の中
心の法線に対して中心向きに傾斜するように構成されて
いることを特徴とする。

本発明に係る冷却ファンの製造方法は、円形薄板形状の
素板（31）が用意される工程と、この素板（31）か絞り
プレス加工によって膨出成形されることにより、この素
板（31）の周辺部に半球形のドーム壁部（32）が複数
個、周方向に間隔を置いて配されてそれぞれ突設される
工程と、この素板（31）が打ち抜きプレス加工によって
それぞれ打ち抜かれることにより、前記ドーム壁部（3
2）のそれぞれが周方向の一端部を切除されて、四半球
形のシェル壁部（35）がそれぞれ形成され、もって翼群
が形成される工程と、を備えていることを特徴とする。

〔作用〕

前記した第１の手段によれば、冷却ファンには四半球形
シェル形状の翼群が形成されているため、ヨークの回転
に伴って各翼における半円形状の吸入口全体から外気が
円滑に導入される。

さらに、各翼の吸入口が法線に対して傾斜された場合に
は、径方向の空気流と接線方向の空気流との合成の関係
から、ヨークの回転数によらず、常に効率良く外気をヨ
ーク内に導入することができる。

前記製造方法によれば、冷却ファンに四半球形シェル形
状の翼を成形するに際しては、薄板に半球形形状のドー
ム壁部を成形した後、各ドーム壁部の周方向一端側を打
ち抜いて四半球シェル形状の翼を形成するようにしてい
るため、翼の吸入口側端面が欠肉することなく翼の厚さ
を均一にすることができ、スピン強度の低下を防止する
ことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である冷却ファンを備えてい
る磁石発電機を示す分解斜視図、第２図はその組立斜視
図、第３図は磁石発電機を示す縦断面図、第４図〜第７
図は冷却ファンの製造方法を示す各斜視図および拡大部
分断面図である。

本実施例において、この磁石発電機１は回転子と発電子
とを備えており、回転子２は略椀形状に形成されたヨー
ク３における側壁部の内周面に複数個のフェライトマグ
ネト（以下、マグネットという。）４を周方向に互いに
等間隔に配されて固定されることにより構成されてい
る。回転子２はヨーク３に固装されたボス部材５を介し
てエンジン（図示せず）に駆動される回転軸６に一体回
転するように嵌着されている。発電子７は回転子２に内
装されており、複数個の発電子コイル８を備えている。
これら発電子コイル８はコイル線材をボビンを介してコ
ア９外周に突設された複数個の突極にそれぞれ捲線され
ることにより構成されている。

前記エンジンの回転軸６が突出されているエンジンケー
ス10にはカバー11が、回転子２および発電子７を包囲す
るように配されて固定されており、発電子７はこのカバ
ー11内においてエンジンケースに固装されて回転子２の
開口部から収容されている。カバー11の底壁には吸気口
11aが同心的に配されて下向きに開設され、カバー11の
側壁には排気口11bが径方向に開設されている。

回転子２におけるヨーク３の底壁には複数個の通風孔12
が外周辺部において周方向に略等間隔環状に配されて開
設されており、その底壁外面には略円形環形状に形成さ
れたファン13がヨーク３と同心円に配されて当接され、
かしめ加工により一体回転するように固装されている。
ファン13は鉄系材料等のような薄板を用いてプレス加工
により円形環形状に一体成形されており、ヨーク３の最
大外径に略等しい外径と、ボス部材５のねじ締付け部5a
の径に略等しい内径とを有する円形環形状に形成された
本体14を備えている。本体14には前記通風孔12と同数個
の翼15が各通風孔12にそれぞれ対向するようにそれぞれ
配されて、本体14と一体的にプレス成形されている。

翼15は本体14の一部がヨーク３底面から離れる方向に膨
出変形されて形成されており、その外観形状は第２図に
示されているように略四半球形のシェル形状になってい
る。このように膨出変形された翼15は通風孔12に連通す
る作用室16を備えており、この作用室16は通風孔12に対
向する略四半球形のシェル（貝殻）形状のシェル壁部16
aによって画成されている。そして、作用室16には回転
周方向前側に位置する側面に吸入口16bが、また、シェ
ル壁部16aに対抗する底面に相当する部分に吐出口16cが
それぞれ開口されている。すなわち、作用室16は回転方
向前向き側壁を開口されることにより、回転に伴って吸
入口16bから外気を吸い込み、この吸入口16bから吸い込
んだ風を吐出口16cから通風孔12へ軸方向内向きに吹き
出すように構成されている。

また、ファン13にはかしめ突起挿通孔17が複数個、周方
向に等間隔に配されてそれぞれ開設されており、その挿
通孔17群の内側部分には逃げ部18がボス部材５の端部の
厚みを逃げ得るように膨出加工により軸方向外向きに突
出形成されている。さらに、逃げ部18にはリベット逃げ
孔19が複数個、ボス部材５をヨーク３に締結するための
リベット頭部を逃げ得るように開設されており、中心部
には円形の窓孔20が同心的に配されて大きく開設されて
いる。

他方、ヨーク３の底壁には短尺円柱形状に形成されたか
しめ突起21がボス部材５の外方において周方向に等間隔
に配されて、内側から打ち出し加工されることにより、
軸心方向外向きに突設されており、この突起21の外径は
ファンの挿通孔17に嵌入し得るように設定されている。
そして、ファン13は挿通孔17が突起21にそれぞれ嵌入さ
れるとともに、逃げ部18においてボス部材５のフランジ
部が重ね合わされた状態で配設され、嵌入された突起21
にかしめ加工が施されてかしめ部22を形成されることに
より、ヨーク３に固装されている。

次に、本発明の一実施例である磁石発電機の冷却ファン
の製造方法を説明する。この説明により、前記構成に係
る冷却ファン13の構成の詳細が明らかにされる。

前記構成に係る冷却ファン13がプレス成形されるに際し
て、第４図に示されているように、鋼板等のような材料
が用いられて円板形状に形成された金属製素板31が用意
される。

この素板31には単段または複数段のプレス加工が施され
ることにより、第５図に示されているように、円形の窓
孔20、リベット逃げ孔19、円形リング形状の逃げ部18お
よびかしめ突起挿通孔17がそれぞれ適宜形成される。

この複数段のプレス加工中、本実施例においては、第５
図および第６図に示されているように、前記翼15におけ
るシェル壁部16aの素になる各ドーム壁部32がそれぞれ
一体的に膨出成形される。すなわち、このドーム壁部32
は素板31の一部の厚さ一方向に膨出され、略半球形のド
ーム形状に形成される。このように、素板31の一部が厚
さ一方向に膨出成形されると、ドーム壁部32の頂部にお
ける薄肉化ないし欠肉が防止される。これは、成形過程
でドーム壁部32の頂部を形成するのに必要十分な肉部を
全方向から引き込めるからである。

次いで、第７図に示されているように、その素板31に対
する裏面側からの孔明けプレス加工により、各ドーム壁
部32には切欠部33がドーム壁部32の略半分を打ち抜いて
切除するように形成される。この切欠部33の形成によ
り、略四半球形状の前記シェル壁部16aが形成されると
ともに、切欠部33の切口により吸入口16bが同時に開設
される。

ここで、前述したように、ドーム壁部32の頂部における
肉厚は薄肉化されていないため、このドーム壁部32の一
部が切除されて成るシェル壁部16aの頂部における肉厚
も薄肉化されることはない。

これに対して、第８図に示されているように、素板31に
切欠部33に対応する透孔34が開設された後、シェル壁部
35が四半球形状に膨出成形される場合、シェル壁部35の
頂部35aは薄肉化ないしは欠肉化される。これは、シェ
ル壁部35の頂部35aに相当する部分の肉部が、切欠部33
に相当する透孔34が開設されている方位から肉を引き込
めなくなり、頂部35aについて必要十分な肉厚を確保で
きないためである。

このようにして製造された冷却ファン13は、前述のよう
な作業によりヨーク３の底壁外面に固定される。

次に、前記構成に係る冷却ファンを備えている磁石発電
機の作用を説明する。

回転子２がエンジンに駆動される回転軸６によって発電
子７の周囲を旋回されると、発電子コイル８が界磁極と
してのマグネット４の磁界内を相対的に移動することに
なるため、これらコイル８において起電力が誘起され
る。

一方、回転子２が回転されると、そのヨーク３に固装さ
れているファン13も一体回転するため、そのファン13に
おける翼15により空気の流れが生成されることになる。
すなわち、ファン13の回転に伴って翼15群が回転軸を中
心にして高速で回転すると、回転方向前向きに開口され
ている吸入口16bから空気が作用室16の内部に押し込め
られ、その空気は吐出口16cから軸心方向内向きに吐き
出されるとともに、通風孔12からヨーク３内に押し込ま
れ、これが連続することにより、送風作用が起こる。こ
のとき、翼15が四半球形のシェル形状に形成され、作用
室16が吸入口16bおよび吐出口16cにおいてのみそれぞれ
開口されているため、吸い込みおよび吐き出し作用がき
わめて効率的に起こる。また、作用室16がシェル壁部16
aにより囲まれているため、作用室16における空気の洩
れが抑止されることになり、送風効率は一層高められ
る。

このようにして、ファン13の翼15による送風はカバー11
の吸気口11aからカバー11内部に吸入されるとともに、
ヨーク３内にその底壁側から押し込まれ、ヨーク３内の
マグネット４、発電子コイル８およびコア９に接触した
後、ヨーク３の開口部側から押し出されて、排気口11b
からカバー11の外部に排出される。そして、ファン13に
よる送風がエンジンケース10およびカバー11の内部にお
いて、回転子におけるヨーク３の内外を循環および流通
することにより、磁石発電機についての冷却が効果的に
実施される。また、送風自体はカバー11の吸気口11aか
ら新鮮な外気が常に吸い込まれているため、きわめて効
果的に冷却されることになる。

前記実施例によれば、冷却ファン13には略四半球形のシ
ェル形状の翼15が膨出形成されているため、ヨーク３の
回転に伴ってヨーク内に外気を確実に取り入れることが
でき、冷却効果を高めることができる。

また、前記した冷却ファン13の製造方法によれば、翼15
のシェル壁部16aにおける頂部の薄肉化を防止すること
ができるため、各翼15における吸入口16bの面積を大き
くすることができ、外気導入量を大幅にアップすること
ができる。

第10図は本発明の他の実施例である磁石発電機の冷却装
置における冷却ファンを示す模式的な側面図、第11図お
よび第12図はその作用を説明するための各説明図、であ
る。

本実施例２が前記実施例１と異なる点は、冷却ファン13
Aに形成されている翼15Aのそれぞれが、半円形形状の吸
入口が本体の中心の法線に対して中心向きに傾斜するよ
うに構成されている点、つまり、作用室16Aの周方向の
軸心線16dが回転方向の前側が中心に近ずくように接線1
6eに対して傾斜されている点にある。

本実施例２によれば、吸入口16bが法線に対して内向き
に傾斜されているため、つまり、各翼15Aが接線16eに対
して前傾されているため、径方向の空気流Ａと、接線方
向の空気流Ｂとの合成流Ｃの関係から、ヨークの回転数
によらず、常に効率良く外気をヨーク内に導入すること
ができる。

これに対して、翼15Aはヨーク３と一体回転しているた
め、静止している空気も吸入口16bからは見掛け上、矢
印Ｂの方向への流れを受ける。したがって実際の流れの
中では、翼15Aの吸入口16bは、第12図に示されているよ
うに、矢印Ａ＋矢印Ｂの合成方向Ｃの流れを受けること
になり、翼15Aの方向はベクトルＡ分だけ内側に向くよ
うに角度θだけ傾けた方が効率が良いことになる。

また、ベクトルＢはヨークの回転数に比例して大きくな
るが、外気導入量も回転数に略比例して増加することが
実験で確かめられているので、ベクトルＡとベクトルＢ
が作る角度θは回転数によらず一定である。したがっ
て、ベクトルＡの分だけ内側に翼15Aを傾ければ、回転
数に関わらず、常に効率良く空気をヨーク３内へ導入す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、冷却ファンには
略四半球形シェル形状の翼群が形成されているため、ヨ
ークの回転に伴って各翼における半円形状の吸入口全体
から外気が円滑に導入される。

さらに、各翼が接線に対して前傾された場合には、径方
向の空気流と接線方向の空気流との合成の関係から、ヨ
ークの回転数によらず、常に効率良く外気をヨーク内に
導入することができる。

冷却ファンに四半球形のシェル形状の翼を成形するに際
しては、薄板に半球形形状のドーム壁部を成形した後、
各ドーム壁部の周方向一端側を打ち抜いて略四半球形の
シェル形状の翼を形成するようにしているため、翼の吸
入口側端面が欠肉することなく翼の厚さを均一にするこ
とができ、スピン強度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である冷却ファンを備えてい
る磁石発電機を示す分解斜視図、第２図はその組立斜視
図、第３図は磁石発電機を示す縦断面図、第４図、第５
図、第６図および第７図は冷却ファンの製造方法を示す
各斜視図および拡大部分断面図、第８図および第９図は
その作用を説明するための比較例を示す各拡大部分断面
図、である。 第10図は本発明の他の実施例である磁石発電機の冷却フ
ァンを示す模式的な側面図、第11図および第12図はその
作用を説明するための各説明図、である。 １…磁石発電機、２…回転子、３…ヨーク、４…マグネ
ット、５…ボス部材、６…回転軸、７…発電子、８…発
電子コイル、９…コア、10…エンジンケース、11…カバ
ー、11a…吸気口、11b…排気口、12…通風孔、13…冷却
ファン、14…ファン本体、15…翼、16…作用室、16a…
シェル壁部、16b…吸入口、16c…吐出口、16d…軸心
線、16e…接線、17…挿通孔、18…逃げ部、19…かしめ
孔、20…窓孔、21…かしめ突起、22…かしめ部、31…素
板、32…ドーム壁部、33…切欠部、34…透孔、35…シェ
ル壁部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略椀形状に形成されたヨーク（３）の内周
   に複数個のマグネット（４）を配設されている回転子
   （２）が、ヨーク（３）に内装された発電子（７）の周
   囲を回転するように構成されている磁石発電機（１）に
   おける前記ヨーク（３）の底壁外面に固装される冷却フ
   ァンであって、薄板を用いられて環形状に形成された本
   体（14）を備えている磁石発電機の冷却ファンにおい
   て、 前記本体（14）には断面円弧形のシェル形状に形成され
   ている翼が複数個、前記ヨーク（３）の底壁に周方向に
   配されて開設された複数の通風孔（12）にそれぞれ対向
   するように配設されているとともに、各翼は回転子
   （２）の軸心方向内側が吐出口として通風孔（12）を介
   してヨーク（３）の内側空間に連通し、回転方向前側が
   吸入口として半円形形状に開口している作用室を構成す
   るように形成されていることを特徴とする磁石発電機の
   冷却ファン。
2. 【請求項２】前記翼は、少なくとも半円形形状の前記吸
   入口が前記本体の中心の法線に対して中心向きに傾斜す
   るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の磁石発電機の冷却ファン。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の磁石発電機の
   冷却ファンの製造方法において、 円形薄板形状の素板（31）が用意される工程と、 この素板（31）が絞りプレス加工によって膨出成形され
   ることにより、この素板（31）の周辺部に半球形のドー
   ム壁部（32）が複数個、周方向に間隔を置いて配されて
   それぞれ突設される工程と、 この素板（31）が打ち抜きプレス加工によってそれぞれ
   打ち抜かれることにより、前記ドーム壁部（32）のそれ
   ぞれが周方向の一端部を切除されて、四半球形のシェル
   壁部（35）がそれぞれ形成され、もって翼群が形成され
   る工程と、 を備えていることを特徴とする磁石発電機の冷却ファン
   の製造方法。