JPS5939984B2 - 磁石発電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁石発電機の回転子に係り、小形で高強度、し
かも高精度な構造及び製造方法に係る。

まず従来の磁石発電機の構造を第１図に於て説明する。

１はエンジンの駆動軸、２はその軸の先端のテーパ部、
３はボスであって筒部４と鍔部５を有してお９、筒部４
は上記テーパ部２に嵌合しておシ、鍔部５は筒部４と一
体に冷間鍛造成形等によシ構成され′Ｃいる。

６は上記駆動軸１の端部に螺合し座金７を介して上記筒
部４をテーパ部２に圧着するナツト、８は上記鍔部５に
穿設された鋲孔、９はフライホイール主体で、鋼板を成
形したフライホイール継鉄１０の内周面にほぼ等間隔に
、磁極片１２を貼付した複数個の永久磁石１１が固着さ
れている。

上記永久磁石１１は極性が交互になるよう配置され、又
磁極片１２の内周面は発電コイル１３を巻回した固定鉄
心１４と空隙を介して対向する。

１５は上記フライホイール主体９のフライホイール継鉄
の円板部材１０１と鍔部５を連結する鋲で、通常リベッ
ト用軟鋼線材から成形される直径４〜６ｍｍの鋲が６〜
９本使用される。

１５１は鋲頭部、１５２は加縮された側の鋲頭部である
。

１６は着火用断続器で、基板１７に軸１８を植立固定し
、該軸１８に回動自在に支承された腕１９の一端を前記
筒部４の一部外周に形成したカム摺動面に摺動させ、接
点を開閉させている。

父上記基板１７はエンジンケースに固定された発電機基
板２０に固定鉄心１４と共にねじ固定される。

このような構造に於て鋲頭部１５１と発電コイル１３０
間のすきまｔは、フライホイール主体９が回転した時干
渉しないために必要な寸法であるため、発電機の全長の
短縮を図るためには円板部材の厚みＪ ＋鍔材厚みｔ２
．鋲頭部厚みｔ３を薄くするか、いぜれかをなくすこと
によシ可能となるが、材厚等を薄（することは機械的強
度が劣ってしまうため実用化できない。

又鋲１５に代えて容接も考えられるが、容接そのものは
熱を加えるため結合部の材料の性質を変えてしまうこと
、容接状態が容易に確認しに（く作業性が悪（、量産品
にはむかないこと、容接面を平らにすることはむすかし
く美観を確保するためには仕上げ加工が必要である等の
問題点があった。

一方、この種発電機に於て回転子は設計的見地から、（
イ）常用回転数１ｌ１００ＯＲＰで問題ないこと、（ロ
）２２００ＯＲＰＭで破壊しないこと、（−）−４０°
Ｃ〜１８０℃の熱変化に耐えること等の諸条件を満足し
なければならない。

これらの諸条件を考慮し、従来は、回転子ボス鍔部とホ
イール主体の継鉄を鋲により加締固定していたが、鋲加
締の鋲孔やピッチ寸法は、寸法精度を高く仕上げなけれ
ば加締後の要求強度を満足できず、ひいては鋲の緩み差
が問題となる。

したがって、当然部品の加工コスト、組立コストが高（
なっていた。

本発明の目的は、機械的に安定でしかも小形な磁石発電
機の回転子及びその製造を提供することにある。

本発明の特徴は、ボス外周とフライホイール継鉄の内周
との間に各々全周にわたシ溝を設け、この間にリング状
の結合部材を挿入し、結合部材の剪断力と緊迫力にて結
合力を得るようにした点にある。

以下、本発明の一実施例を第２図ならびに第５図に基き
説明する。

２１は鋼よシなる筒状のボスで鍔部ハなく、外周にはカ
ムが、内周にはキー溝２２が形成されている。

このボス２１と位置決め用孔２３を設けたフライホイー
ル継鉄１０を、設計で定めた位置に金型４０，４１．４
２を使用して正確に合わせ、第３．第４図に示すような
別の軟鋼線材等の金属材料な略リング状に成形、又はリ
ング状に打抜いた結合部材２４を、ボス２１の外周とフ
ライホイール継鉄１０の円板部材１０１の内周面に形成
された空隙に配置し、一方向から金型３０で加圧するこ
とによって結合部材２４を前記部品に設けられた断面凹
形環状溝９１，２１１間に塑性流動させ結合を計るもの
である。

前記溝２１１．９１の深さは０．１〜１．Ｏ７ｆｆ１７
Ｍ程度が望ましい。

浅すぎると剪断強度が充分に得られず深すぎると、結合
部材を塑性流動させるのに大きな加圧力が必要となる。

第５図に示すように、フライホイール継鉄１０゜ならび
にボス２１は、各々金型４０で同心度が維持されておシ
、前記の如（、金型位置決めピン４１ならびにキー溝位
置決め部４２で円周方向の相関寸法が維持されており、
商い精度の結合が得られる。

結合工程においては、まず第６図に示すように、結合部
材２４を、フライホイール主体９．ボス２１０間の空隙
部２４０に挿入する。

次に、第７図に示すように、全体を金型４０の上に置き
、空隙部幅Ｔ。

より幅の小さい先端面３１を有する金型３０の加圧部３
２で結合部材２４を加圧し、塑性変形により溝９１，２
１１内に結合部材２４を流入させる。

第６図に示す挿入工程も、金型３０で行なってもよい。

第６図に示す状態で結合部材２４は、金型３０，４０に
対応する上端、下端部分を除きフライホイール主体９と
ボス２１で包囲されてお９、かつ高さの差ΔＨはと（小
さい。

従って加圧直前の状態は結合部材の全体がフライホイー
ル主体とボスと金型で包囲されているといえる。

そのため、第７図に示す如（、加圧時、結合部材が空隙
部外へ逃げることはほとんどない。

第７図に示すように、金型３０の加圧突部側面３３は先
端面３１に垂直な方向（挿入方向）に対しθだけ傾斜し
ている。

θは、６°〜１５°程度が望ましい。

これはθが小さいと、結合後、金型３０が抜けに（くな
るためである。

また、θが大きすぎると、金型の挿入方向と逆方向にす
なわち、空隙部外へ結合部材が流出しやす（なり、また
挿入深さを深くできず、結合部材に大きな内部応力を発
生させることができず、従って大きな結合力を得に（く
なる。

金型加圧部３２は、第７図に示すようにその先端面３１
と、溝９１，２１１の上端との距離Ｓをできるだけ小さ
く、換言すれば、先端面３１ができるだけ溝９１，２１
１に近（なるよう深（挿入されることが望ましい。

これによシ、塑性流動に伴なう摩擦損失が少なくなシ、
溝部へ結合部材を充分に挿入できる。

以上のような構成を維持するためには、フライホイール
継鉄９．ボス２１の材料が、結合部材２４より硬いこと
及び削除が大きいことが条件となる。

すなわち、結合部材２４は、フライホイール継鉄９．ボ
ス２１よシ変形抵抗の小さい材料であることが条件とな
る。

結合部材２４を空隙部２４０内に挿入し、加圧により溝
内に充填させることにより結合部材は局所的に塑性変形
されて内圧が高（なり、即ち、結合部材の降伏応力よシ
も大きい弾性応力が生じ、外方に拡がろうとする力が作
用する。

従って結合部分には半径方向に緊迫力が生じる。

また、溝９１．２１１の両側壁によシ、軸方向外力に対
し、剪断力を生じ、両者によシ、強固な結合力が得られ
る。

フライホイール継鉄１０とボス２１ならびに、溝９１，
２１１の構成は、第８．第９図に示すような構造のもの
もある。

第８図は、フライホイール継鉄１０の底部内周面を断面
り字状に切断し、それをボス２１の外周面に嵌合配置し
たものである。

もちろん前記実施例同様双方の部材には環状溝が形成さ
れ、空隙部に結合部材２４を挿入した後、結合金材を塑
性変形させている。

上記したとおシフライホイール継鉄１０の一部はボス２
１に嵌合配置されているため心高調整の必要がな（、高
い精度で結合される。

第９図は、フライホイール継鉄の底部内周面の両方向を
断面り字状に切削したもので結合部が２ケ所となり、機
械的強度の要求されるもの、フライホイール継鉄の外径
が太き（、円板部材の厚いものに特に有効である。

以上のように本発明によれば、構造的には、鋲１５、ボ
ス２１１部５が不要となるため軸方向が短縮出来る。

その効果は軸方向長さで１５％程度の大幅な小型とな択
小形軽量化出来ると同時に、この磁石発電機を装備する
エンジン本体などの小形化にもつながる。

更にボス２１のキー溝とフライホイール継鉄の位置決め
孔によって角度を正確に合わせることが出来、部品の生
産性を著しく向上させることが出来ると同時に、組立工
数の低減が計れる。

又、ボスは鍔を必要としないためシンプルな形となり生
産性が向上する。

次に機械的には、第２図に示すよりに静的強度では矢印
Ｆ、 ｔ Ｆ２ 方向の剪断強度試験で、結合部材が軟
鋼の場合で３２ ｋｇ／ｍ１ｔｔ” と安定している。

磁石発電機で最も重要な機械的強度は、再加速度。

衝撃に充分な余力を有することである。

この点、鋲どめの場合には、わずかながら隙間が内在し
ているため不安定であるのに対し、本発明では隙間がな
い結合方法であるため高い信頼性が保証される。

第１０図は本発明の他の実施例を示す。

この例ではフライホイール生体９とボス２１とが円周上
で係合する係合部２１３を有し、これにより半径方向に
互に位置決めされる。

また、フライホイール主体９とボス２１とが円周上で軸
方向に重なり合う係合部２１４を有し、これによりフラ
イホイール主体とボスとが軸方向に互に位置決めされる
。

そして、これらを組立、結合するに当っては前記係合部
２１３，２１４で位置決めし、金型４０のほか金型３５
で軸方向に加圧クランプした状態において金型３０で結
合部材２４ｗ加圧し、溝９１゜２１１中に充てんする。

この方法によれば、フライホイール主体とボスは構造的
に係合部２１３，２１４および補助具により三方向に互
に位置決めされた状態で結合されることから、同芯度、
面振れ精度を大巾に向上させることができる。

以上述べたように、本発明によれば、リベツティング法
などの従来の結合方法に比べ、締結強度が安定して大き
く、軸方向の構造寸法が小さくなり、また加圧組立性に
すぐれている等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁石発電機の要部縦断面図、第２図は本
発明の一実施例になる磁石発電機の要部縦断面図、第３
．第４図は各々本発明の結合部材の形状の一例を示す図
、第５図は本発明による結合方法を示す要部縦断面図、
第６図及び第７図は本発明による結合工程及び結合状態
の説明図、第８図、第９図は各々、本発明の他の実施例
を示す要部縦断面図、第１０図はさらに本発明の他の実
施例を示す要部縦断面図である。 １・・・・・−駆動軸、３・・・・・・ボス、９・・・
・−・フライホイール主体、１０・・・・・・フライホ
イール継鉄、２４・・・・・・結合部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸によって回転されるボスと、該ボスと一体で
   かつその外周に同心的に配置され、内周面に永久磁石を
   配置固定してなる略カップ状のフライホイール継鉄とを
   備えた磁石発電機の回転子に於いて、外周の一端に環状
   溝を形成したボスと、該ボスに環状の空隙をもって同心
   的に配置され、かつ前記溝と対向する面に環状溝を形成
   したフライホイール継鉄と、前言訴状溝及び環状空隙に
   抑圧充填され、剪断力と緊迫力をもって結合されるリン
   グ状の金属結合部材とから構成されてなることを特徴と
   した磁石発電機の回転子。 ２ 駆動軸によって回転されるボスと、その外周に同心
   的に配置され、内周面に永久磁石を配置固定してなる略
   カップ状のフライホイール継鉄とを備えた磁石発電機の
   回転子に於いて、互に環状の空隙をもって同ノ白灼に対
   向配置されるボスの外周ならびにフライホイール継鉄の
   円板部材の内周面に各々環状溝を形成し、かつ前記環状
   空隙に前記ボスの部材ならびにフライホイール継鉄の円
   板部材より変形抵抗が小さく、かつ前言訴状の空隙部分
   の軸方向長さと同等もしくは近似した軸方向長さを有す
   るリング状の金属結合部材を挿入して結合部材の全体が
   実質的に前記ボス外周、フライホイール継鉄内周と金型
   で包囲された状態とし、その後、金型凸部を前記空隙部
   に加圧挿入し、前記結合部材を前記溝に塑性流動させて
   変形せしめ。 結合部材の剪断力と緊迫力にて結合することを特徴とし
   た磁石発電機の回転子の製造方法。