JPH11127565A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数や組付工数を低減し小型化する。 【解決手段】 回転子４が固定子９の外側で回転される
発電装置２の固定子９にはボルト挿通孔１７が開設され
ており、固定子９のエンジンケース１側端面にはコイル
ボビン１２に巻回された界磁巻線１１が配設され、固定
子９の他端面にはエンドブラケット６が配設されてい
る。ボルト１０がエンドブラケット６の外側からボルト
挿通孔１７に挿入され、コイルボビン１２に配設された
ナット部１６にねじ込まれることにより、界磁巻線１１
とエンドブラケット６とが固定子９を挟んだ状態で共締
めされている。 【効果】 界磁巻線と固定子とをエンドブラケットに共
締めできるため、部品点数および組付工数を減少でき、
一方の締結空間の分小型軽量化できる。共締めを外から
の作業で達成できるため、組付作業性を高めることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機に関し、
特に、回転子が固定子の外側において回転するように構
成されているアウタロータ形の発電機または電動機に利
用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、携帯用発電機は回転子がエンジ
ンのクランクシャフトに連結されており、エンジンによ
って駆動される回転子が固定子に対して回転することに
より発電するように構成されている。アウトドアー・レ
ジャーの流行に伴って、携帯用発電機が広く普及して来
ている。このため、携帯用発電機においてはエンジンの
始動を自動的に実行させるためのスタータモータの搭載
が必須になって来ている。そこで、本発明者は、携帯用
発電機としてエンジンに直結した発電装置の回転子およ
び固定子をスタータモータの電機子および界磁子に兼用
することを考えた。

【０００３】一方、固定子の外側に永久磁石（以下、マ
グネットという。）を有する回転子が配設されたアウタ
ロータ形の発電機または電動機（以下、アウタロータ形
回転電機という。）が、従来から種々提案されている。
これらのアウタロータ形回転電機としては、携帯用発電
機に搭載される磁石発電機（フライホイールマグネト）
が広く知られている。携帯用発電機に搭載される磁石発
電機においては、回転子がエンジンのクランクシャフト
に連結されており、発電巻線が巻装された固定子の外側
をクランクシャフトに駆動された回転子が回転するよう
になっている。そして、携帯用発電機にはスタータモー
タが磁石発電機とは別に搭載されている。

【０００４】昨今、携帯用発電機においては、スタータ
モータは始動時にだけ使用され、磁石発電機は始動後に
使用されるため、磁石発電機をスタータモータに兼用す
ることが試みられている。このような電動機兼用発電機
においては、固定子に始動巻線と発電巻線とが兼用して
配設されたり、独立して配設されたりしている。そし
て、スタータモータとして使用する場合には、電源から
の電力が始動巻線に供給されて形成された回転磁界によ
って回転子のマグネットの磁束が切られることにより回
転力が創出され、クランクシャフトが回転されてエンジ
ンが始動される。エンジンの始動後に磁石発電機として
使用する場合には、クランクシャフトによって回転され
る回転子のマグネットの磁束によって発電巻線の磁界を
切って起電力が発生される。そして、負荷の増大等に伴
う発電電圧の低下を防止するために、界磁巻線を付設し
て発電電圧の低下に対し、界磁巻線を励磁する界磁電流
を増加させて発電電圧を増加させて負荷の増大に伴う発
電電圧の低下を防止することも試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】携帯用発電機におい
て、回転子が外側で回転する固定子に発電巻線や始動巻
線、さらには界磁巻線を配設すると、部品点数や組付工
数が増加し、装置全体も大型になってしまう。

【０００６】本発明の目的は、部品点数や組付工数を低
減することができるとともに、小型化することができる
回転電機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転電機
は、回転子が固定子の外側において回転するように構成
されている回転電機であって、前記固定子には挿通孔が
軸方向に開設されており、前記固定子の一端面に配設さ
れた界磁巻線と前記固定子の他端に配設されたエンドブ
ラケットとが、前記挿通孔に挿通された締結部材によっ
て前記固定子を挟んだ状態で締結されていることを特徴
とする。

【０００８】また、前記界磁巻線がコイルボビンに巻回
された状態で前記固定子の一端面に配設されており、こ
のコイルボビンに配設されたナット部に前記エンドブラ
ケットの外側から前記挿通孔に挿通された締結部材がね
じ込まれていることを特徴とする。

【０００９】前記した第１の手段によれば、界磁巻線と
固定子とをエンドブラケットに共締めすることができる
ため、部品点数および組付工数を減少することができ
る。そして、界磁巻線を固定子に締結し、界磁巻線が締
結された固定子をエンドブラケットに締結する場合に比
較して、締結空間を排除することができるため、その分
小型軽量化することができる。

【００１０】前記した第２の手段によれば、エンドブラ
ケットの外側から締結部材をねじ込むことにより、界磁
巻線、固定子およびエンドブラケットの締結を同時に、
しかも、外からの作業によって達成することができるた
め、組付作業性を大幅に高めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
携帯用発電機の主要部を示す正面断面図である。図２は
位置検出装置の取付部分を示す分解斜視図である。

【００１２】本実施形態において、本発明に係る回転電
機は、携帯用発電機の発電装置として構成されており、
携帯用発電機においてエンジンと一体的に組み合わされ
ている。そして、この発電装置はエンジンを始動し得る
ように構成されている。つまり、この発電装置は電動機
兼用発電機として構成されている。

【００１３】すなわち、エンジンケース１には発電装置
２が図１に示されているように組み付けられている。エ
ンジンのクランクシャフト３のエンジンケース１から外
側に突出した端部には、発電装置２の回転子４が一体回
転するように組み付けられている。回転子４は鉄等の磁
性材料が用いられて有底の短尺円筒形状に形成されたヨ
ーク４ａと、ヨーク４ａの底壁の内面に同心的に配され
て一体的に突設されている円筒形状のボス部材４ｂとを
備えており、ボス部材４ｂがクランクシャフト３にテー
パ結合されてナット４ｃによってねじ結合されている。
ヨーク４ａの円筒壁の内周面には回転子４の磁極を構成
するためのマグネット５が複数個、周方向に配されて固
定されている。そして、回転子４の全体としての慣性マ
スはエンジンに対してのフライホイール機能を充分に発
揮し得るように設定されている。

【００１４】電動機兼用発電機である発電装置２のエン
ドブラケット６はエンジンケース１におけるクランクシ
ャフト３の外側に被せ付けられて、ボルト１ａによって
締結されている。発電装置２の固定子９は始動巻線７お
よび発電巻線８を備えており、全体的に大略ドーナッツ
形成されている。固定子９はエンドブラケット６の内部
において回転子４と同心円に配置されて、エンドブラケ
ット６に締結部材としてのボルト１０によって締結され
ている。固定子９の内周面は回転子４のボス部材４ｂの
外周面に近接した状態になっており、固定子９の外周面
は回転子４のマグネット５群の内周面に近接した状態に
なっている。すなわち、回転子４は中央部のボス部材４
ｂが固定子９の中央部に挿入された状態で、エンジンの
クランクシャフト３に駆動されて、ヨーク４ａの内周に
配されたマグネット５群が固定子９の周囲を回転し得る
ように構成されている。

【００１５】固定子９におけるヨーク４ａの底壁に対向
する側の端面には、円形リング形状の凹部１３が固定子
９の中心と同心円に形成されており、凹部１３には界磁
巻線１１のコイルボビン１２が収容されてボルト１０に
よって締結されている。すなわち、固定子９のヨーク底
壁側端面において、凹部１３は始動巻線７および発電巻
線８のコイルボビン１４と固定子コア１５とにわたって
形成されており、凹部１３の穴底にはボルト挿通孔１７
が複数本、周方向に間隔を置かれて軸方向に貫通するよ
うに開設されている。他方、界磁巻線１１のコイルボビ
ン１２における凹部１３への収容側端面にはナット部１
６が複数、各ボルト挿通孔１７にそれぞれ対応するよう
に配設されている。そして、界磁巻線１１のコイルボビ
ン１２が凹部１３に嵌合されて仮保持された状態で、各
ボルト挿通孔１７にボルト１０がエンドブラケット６の
外側から挿入されて、各ナット部１６にねじ込まれるこ
とにより、界磁巻線１１は固定子９と共にエンドブラケ
ット６に締結される。

【００１６】界磁巻線１１のコイルボビン１２の凹部１
３への収容側端面の一部には給電部１８が突設されてい
る。給電部１８は絶縁性を有する樹脂が使用されて棒状
に形成されたホルダ１９と、界磁巻線１１に電気的に接
続された雄端子部材２０とを備えており、雄端子部材２
０はホルダ１９を軸方向に挿通されて保持された状態に
なっている。給電部１８はホルダ１９が固定子コア１５
に開設された給電部挿通孔１８ａを挿通されることによ
り、固定子９のエンドブラケット６側の端面に引き出さ
れており、この引き出し側端部において雄端子部材２０
には雌端子部材２１が電気的に接続されている。雌端子
部材２１は携帯用発電機の電源（図示せず）に電気的に
接続されている。

【００１７】ちなみに、組み付けに際しては、固定子９
に界磁巻線１１が仮保持された状態で、固定子９の固定
子コア１５における開口縁辺部がエンドブラケット６の
内側端面における中央部に円柱形状に突設された取付部
２２に印籠結合され、エンドブラケット６の外側から各
ボルト挿通孔１７に挿入されて、各ナット部１６にねじ
込まれることにより、界磁巻線１１は固定子９と共にエ
ンドブラケット６に据え付けられる。

【００１８】また、始動巻線７および発電巻線８が固定
子コア１５に装着されたコイルボビン１４に巻回され、
次いで、界磁巻線１１がコイルボビン１２に巻回され
る。

【００１９】本実施形態において、始動巻線７および発
電巻線８は三相ブラシレス電動機および発電機を構成す
るようになっており、半導体スイッチによって制御され
るように構成されている。したがって、本実施形態に係
る発電装置２には半導体スイッチをＯＮ・ＯＦＦ制御す
るのに必要な位置検出装置２３が組み込まれている。位
置検出装置２３は被検出側ユニット２４と検出側ユニッ
ト２７とを備えており、被検出側ユニット２４は回転子
４側に組み付けられ、検出側ユニット２７はエンドブラ
ケット６側に組み付けられている。

【００２０】被検出側ユニット２４はスペーサ２５およ
び被検出マグネット２６を備えており、スペーサ２５は
回転子４のボス部材４ｂにおけるエンドブラケット６側
の端面に据え付けられている。スペーサ２５は非磁性材
料を使用されて円形リング形状に形成されており、ボス
部材４ｂの端面に当接されてピン２５ａによって回り止
めされた状態で、回転子４をクランクシャフト３に固定
したナット４ｃによってボス部材４ｂに共締めされてい
る。被検出マグネット２６は複数の磁極が周方向に間隔
をおいて着磁された円形リング形状に形成されており、
スペーサ２５のエンドブラケット６側端面における外周
辺部に同心円に嵌合されて、接着法や一体成形法等によ
って固定されている。

【００２１】検出側ユニット２７は絶縁性を有する材料
が使用されて円盤形状に形成されたホルダ２８を備えて
いる。ホルダ２８はエンドブラケット６の中心部に開設
された取付孔６ａに嵌入されており、取付孔６ａに嵌着
されたサークリップ６ｂに突き当てられて位置決めされ
た状態で、取付孔６ａの開口縁辺部に形成されたかしめ
加工部６ｃによって固定されている。ホルダ２８の内側
端面にはホール素子取付筒部２８ａが同心円に突設され
ており、ホール素子取付筒部２８ａの内周面にはホール
素子２９が３個、周方向に等しい位相差をもって配置さ
れている。

【００２２】ホルダ２８の外側端面には回路基板収納穴
３０が形成されており、回路基板収納穴３０の底には半
導体スイッチを構成した電子部品や配線（図示せず）が
搭載された回路基板３１が収納されている。回路基板３
１の半導体スイッチには３個のホール素子２９が、リー
ド線２９ａを回路基板収納穴３０に引き込まれて電気的
に接続されている。回路基板収納穴３０の内部には絶縁
性を有する樹脂が充填されることにより、樹脂封止体３
２が形成されている。ちなみに、エンドブラケット６が
エンジンケース１に据え付けられると、各ホール素子２
９が被検出マグネット２６に外周方において所定のエア
ギャップをもって対向するように各部が設定されてい
る。

【００２３】次に作用を説明する。電動機兼用発電機で
ある発電装置２によってエンジンが始動される際には、
固定子９の始動巻線７へ携帯用発電機の制御回路（図示
せず）に搭載されたドライバからブラシレス電動機の駆
動信号に相当する通電信号が印加される。この始動巻線
７への通電によって形成される回転磁界が回転子４のマ
グネット５群の磁界を相対的に切るため、回転子４は回
転される。この回転する回転子４の位置は、ボス部４ｂ
に固定された被検出マグネット２６の位置がエンドブラ
ケット６に固定されたホール素子２９によって検出され
ることによって時々刻々と計測され、回路基板３１の半
導体スイッチに送信されるため、ドライバは回転子４の
回転を継続かつ安定させることができる。

【００２４】この際、界磁巻線１１には回転子４のマグ
ネット５と異なる磁極になるように通電される。すなわ
ち、エンジン始動時には固定子９の発電巻線８に作用す
る界磁の有効磁束が減少する方向に界磁巻線１１が励磁
される。したがって、固定子９の発電巻線８に鎖交する
界磁の磁束は回転子４のマグネット５による磁束と界磁
巻線１１による磁束とが差動的に鎖交されたものとな
り、界磁巻線１１に通電する電流に応じて磁束が減った
分だけ磁束変化が小さくなる。つまり、本実施形態によ
れば、回転子４に連結されたエンジンのクランクシャフ
ト３を回転駆動する際に、発電機の負荷を減少させるこ
とができるため、本来、発電に使用される発電装置２で
あってもエンジンを確実に始動させることができる。

【００２５】エンジンが始動されると、ホール素子２９
による被検出マグネット２６の検出信号等に基づいて、
ドライバが駆動信号の発信を自動的に停止する。そし
て、エンジンが始動されると、クランクシャフト３に連
結された回転子４が固定子９の周囲を回転する状態にな
るため、回転子４のマグネット５の磁束が回転磁界を形
成して固定子９の発電巻線８を切る状態になり、発電巻
線８において起電力が発生する。発電巻線８の起電力は
これに接続されたリード線によって外部に取り出され所
望の負荷に供給される。

【００２６】エンジンが始動された後は、ドライバによ
る始動巻線７への通電が断たれるとともに、位置検出装
置２３によって回転子４の回転速度が監視される。そし
て、界磁巻線１１への通電方向が磁極が回転子４のマグ
ネット５と同極になるように（前述とは逆方向に）切り
換えられる。その結果、固定子９の発電巻線８には回転
子４のマグネット５による磁束と界磁巻線１１による磁
束とが重畳する状態になるため、界磁巻線１１に通電さ
れる電流に応じて磁束が増加される分だけ磁束変化が大
きくなる。すなわち、固定子９の発電巻線８による有効
磁束が増加されるため、界磁電流の増加によって発電巻
線８の起電力が増加する。したがって、エンジンの始動
後の発電装置２の発電能力の低下は、負荷に印加する電
圧を監視し界磁電流を増減することによって回避するこ
とができる。

【００２７】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種
々変更可能であることはいうまでもない。

【００２８】例えば、界磁巻線に取り付けたボルトを固
定子の挿通孔に挿通した後に、エンドブラケットの外側
においてナットをねじ込むように構成してもよい。

【００２９】前記実施形態においては、携帯用発電機の
発電装置に適用した場合について説明したが、本発明は
これに限らず、アウタロータ形のファンモータ等のアウ
タロータ形の回転電機全般に適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定子に挿通孔を軸方向に開設し、固定子の一端面に配
設された界磁巻線と固定子の他端に配設されたエンドブ
ラケットとを挿通孔に挿通された締結部材によって固定
子を挟んだ状態で締結することにより、界磁巻線と固定
子とをエンドブラケットに共締めすることができるた
め、部品点数および組付工数を減少することができる。
そして、界磁巻線を固定子に締結し、界磁巻線が締結さ
れた固定子をエンドブラケットに締結する場合に比較し
て、締結空間を排除することができるため、その分小型
軽量化することができる。

【００３１】また、界磁巻線が巻回されたコイルボビン
にナット部を配設し、このナット部にエンドブラケット
の外側から挿通孔に挿通された締結部材をねじ込むこと
により、界磁巻線、固定子およびエンドブラケットの締
結を同時に、しかも、外からの作業によって達成するこ
とができるため、組付作業性を大幅に高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である携帯用発電機の主要
部を示す正面断面図である。

【図２】位置検出装置の取付部分を示す分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…エンジンケース、１ａ…ボルト、２…発電装置（回
転電機、電動機兼用発電機）、３…クランクシャフト、
４…回転子、４ａ…ヨーク、４ｂ…ボス部材、４ｃ…ナ
ット、５…マグネット（界磁子磁極）、６…エンドブラ
ケット、６ａ…取付孔、６ｂ…サークリップ、６ｃ…か
しめ加工部、７…始動巻線、８…発電巻線、９…固定
子、１０…ボルト（締結部材）、１１…界磁巻線、１２
…コイルボビン、１３…凹部、１４…コイルボビン、１
５…固定子コア、１６…ナット部、１７…ボルト挿通
孔、１８…給電部、１８ａ…給電部挿通孔、１９…ホル
ダ、２０…雄端子部材、２１…雌端子部材、２２…取付
部、２３…位置検出装置、２４…被検出側ユニット、２
５…スペーサ、２５ａ…ピン、２６…被検出マグネッ
ト、２７…検出側ユニット、２８…ホルダ、２８ａ…ホ
ール素子取付筒部、２９…ホール素子、２９ａ…リード
線、３０…回路基板収納穴、３１…回路基板、３２…樹
脂封止体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子が固定子の外側において回転する
   ように構成されている回転電機であって、 前記固定子には挿通孔が軸方向に開設されており、前記
   固定子の一端面に配設された界磁巻線と前記固定子の他
   端に配設されたエンドブラケットとが、前記挿通孔に挿
   通された締結部材によって前記固定子を挟んだ状態で締
   結されていることを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】 前記界磁巻線がコイルボビンに巻回され
   た状態で前記固定子の一端面に配設されており、このコ
   イルボビンに配設されたナット部に前記エンドブラケッ
   トの外側から前記挿通孔に挿通された締結部材がねじ込
   まれていることを特徴とする請求項１に記載の回転電
   機。