WO2007123171A1 - 磁石式発電機の回転子及び磁石式発電機並びに磁石式発電機の回転子の製造方法及び磁石式発電機の回転子の製造装置 - Google Patents

磁石式発電機の回転子及び磁石式発電機並びに磁石式発電機の回転子の製造方法及び磁石式発電機の回転子の製造装置 Download PDF

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yoke
protection ring
rotor
generator
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Hitoshi Watanabe
Tsutomu Idei
Takashi Suzuki
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Mitsuba Corporation
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786Outer rotors
    • H02K1/2787Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791Surface mounted magnets; Inset magnets

Definitions

  • Magnet generator rotor Magnet generator rotor, magnet generator, magnet generator rotor manufacturing method, and magnet generator rotor manufacturing apparatus
  • the present invention relates to a magnet generator that generates electric energy by rotating a magnet, a rotor of a magnet generator, a method of manufacturing a rotor of a magnet generator, and rotation of a magnet generator
  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a child.
  • a magnet-type generator is configured to generate an induced electromotive force in a coil by rotating a rotor in which a plurality of magnets are arranged around a coil of an electromotive force.
  • a magnet generator is used, for example, by attaching a rotor to a rotating shaft of a vehicle engine and fixing the generated electrons to the outer shell of the engine to convert the rotational motion of the engine into electric energy.
  • a plurality of magnets are fixed to the inner periphery of a bottomed cylindrical yoke with an adhesive. Furthermore, a magnet protection ring for protecting the magnet is fixed to the inner periphery of the magnet with an adhesive.
  • the rotor manufacturing apparatus includes a press-fitting jig that holds a magnet and a magnet protection ring, a movable jig that is movable with respect to the press-fitting jig, and that fits on the outer periphery of the magnet, and a yoke that is inserted into the magnet.
  • One having a pressing jig is known.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-37054
  • the opening end portion of the yoke is chamfered as a guide for press-fitting the magnet into the yoke, a gap is increased between the opening end portion of the yoke and the magnet, so that the magnet holding strength is ensured.
  • This requires a lot of adhesive.
  • the magnet and the magnet protection ring can be positioned. The magnet may be displaced with respect to the yoke, or the magnet protection ring may be displaced.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and mainly provides a method for easily manufacturing a magnet generator, a magnet generator that can be easily manufactured, and a rotor for the magnet generator. With a purpose.
  • a first invention according to the present invention includes a bottomed yoke in which one end of a cylinder is closed at an end portion, a magnet disposed on an inner periphery of the yoke, and a cylindrical portion covering the inner periphery of the magnet
  • the present invention relates to a rotor of a magnet generator having a magnet protection ring having a magnet.
  • the magnet protection ring has one end abutting against the end of the magnet on the opening end side of the yoke, and the other end fixed to the yoke.
  • the first support portion is formed in a state where the magnet is pressed into the yoke while the diameter of the magnet protection ring is reduced, and the cylindrical portion of the magnet protection ring that covers the inner periphery of the magnet is formed. Support to support the magnet by extruding a part radially outward to form the second support A structure is formed.
  • the support structure using the magnet guard ring prevents the magnet from moving.
  • the magnets are arranged in a circumferential direction, and the magnets are arranged between two adjacent magnets. A part of the protective ring protrudes.
  • the movement of the magnet in the circumferential direction is restricted by a part of the magnet protection ring bulging between the magnets spaced apart in the circumferential direction.
  • a third invention according to the present invention is a magnet generator having a rotor of the above-described magnet generator and an electron generator having a coil disposed on the inner periphery side of the magnet of the rotor. It is.
  • this magnet generator when the rotor rotates, an induced electromotive force is generated in the coil, and the rotation of the rotor is converted into electric energy.
  • a magnet is disposed on the inner periphery of a bottomed yoke with one end of a cylinder closed at an end, and a magnet protection ring is attached so as to cover the inner periphery of the magnet
  • the present invention relates to a method of manufacturing a rotor of a magnet generator.
  • the manufacturing method includes a step of placing the magnet protection ring on the fixing jig while positioning the magnet protection ring with a positioning pin disposed on the fixing jig, and a step of placing the magnet on the magnet protection ring based on the positioning pin.
  • the inner diameter of the magnet protection ring is reduced to protect the inner peripheral surface of the magnet, and the magnet is protruded between the magnets so as not to move in the circumferential direction.
  • the magnet is pressed in the direction of diameter reduction with a movable jig.
  • the magnet protection ring is used to support the end of the magnet in the axial direction by expanding a part of the magnet protection ring.
  • a magnet is disposed on the inner periphery of a bottomed yoke with one end of a cylinder closed at an end, and a magnet protection ring is attached so as to cover the inner periphery of the magnet
  • the present invention relates to a magnet generator rotor manufacturing apparatus.
  • the manufacturing apparatus includes the magnet protection ring and the magnet.
  • a fixing jig configured to be able to insert a positioning pin capable of positioning the magnet protection ring and the magnet, and a holding jig that holds the yoke.
  • a movable jig provided so as to be movable with respect to the tool and having a tapered surface that presses the magnet radially inward from one end toward the fixed jig to the other end connected to the yoke;
  • a yoke and a magnet are driven into the magnet and press-fitted with the positioning pin positioning the magnet and the magnet protection ring. At this time, the yoke is driven while gradually pressing the magnet with the tapered surface of the movable jig.
  • the magnet press-fitted into the inner periphery of the yoke can be positioned and supported by plastically deforming the magnet protection ring, an adhesive is used as in the prior art, or the magnet is supported. There is no need to install a separate member. Therefore, the number of parts of the rotor can be reduced, and the working efficiency and yield at the time of manufacturing the rotor can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a magnet generator provided with a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view of the rotor as viewed from the opening end side of the yoke.
  • FIG. 3 is an exploded view for explaining the manufacturing process of the rotor.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view in which components of a rotor are attached to a manufacturing apparatus.
  • FIG. 5 is a sectional view in which a movable jig is lowered and a magnet is press-fitted into a yoke.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of pushing the magnet protection ring radially outward.
  • an electron generator 3 is arranged inside a rotor 2.
  • the generator 3 has a configuration in which an insulator 5 is mounted on a core 4 in which iron plates are laminated, and then a coil 6 is mounted.
  • the rotor 2 has a bottomed cylindrical yoke 10. One end of the cylindrical portion 11 of the yoke 10 is closed by an end portion 12, and a magnet 13 (permanent magnet) and a magnet protection ring 14 are disposed on the inner periphery of the cylindrical portion 11 of the yoke 10.
  • a magnet 13 permanent magnet
  • a magnet protection ring 14 are disposed on the inner periphery of the cylindrical portion 11 of the yoke 10.
  • the end portion 12 of the yoke 10 has a central portion recessed inward, and a hole 21 is formed in the center thereof. Furthermore, a plurality of positioning holes 22 are arranged at equal intervals on the same circumference with the hole 21 as the center.
  • a plurality of bosses 23 for fixing the magnet protection ring 14 are provided on the inner surface of the end portion 12.
  • a boss member 25 is also inserted into the central hole 21 by the outer surface side force of the end portion 12. The boss member 25 is firmly fixed to the yoke 10 by bringing the flange 26 into contact with the outer surface of the end portion 12 and caulking on the inner surface side.
  • the boss member 25 extends along the axis of the yoke 10, and a tapered hole 27 is formed at the center so as to be able to receive the rotation shaft of the engine.
  • a step 28 is formed to adjust the inertia.
  • the magnet 13 is not locked to the step 28 and is disposed closer to the opening end 10A than the step 29.
  • the magnets 13 are arranged with a gap 30 in the circumferential direction, and are magnetized so that two adjacent magnets 13 have different magnetic poles. Note that FIG. 2 shows a part of the magnet protection ring 14 that is broken, so that the force with which the magnet 13 is exposed is actually covered with the magnet protection ring 14.
  • the magnet protection ring 14 has a substantially cylindrical tube portion 31 extending substantially along the magnet 13, and one end portion on the opening end 10 A side of the yoke 10 on the axial end side is radially outward.
  • the flange 32 is formed by being bent.
  • the flange portion 32 is in surface contact with the end portion 13A on the opening end side of the magnet 13, and the outer peripheral end of the flange portion 32 is in contact with the inner periphery of the yoke 10.
  • the flange portion 32 has a directional force notch 33 in a position corresponding to the gap 30 of the magnet 13 from the outer peripheral side to the inner peripheral side. Numbers are formed.
  • the other end portion of the cylindrical portion 31 in the axial direction and facing the end portion 12 of the yoke 10 is an annular portion 34 that extends radially inward and extends substantially integrally.
  • the annular portion 34 is formed with a plurality of notches 35 so as to avoid the positioning holes 22 of the end portion 12.
  • a plurality of nut holes 36 are formed so as to sandwich the notch 35 in the circumferential direction.
  • the nut hole 36 is formed in accordance with the position where the boss 23 of the end portion 12 is formed, and has a diameter that allows the boss 23 to be inserted. As shown in FIG. 1, the inner peripheral edge 34A of the annular portion 34 is bent to increase its rigidity.
  • the cylindrical portion 31 forms a first support portion 38A extending along the inner peripheral surface of the magnet 13 and a second support portion 38B protruding outward in the radial direction at the other end portion 13B of the magnet 13. ing.
  • the first support portion 38A sandwiches the magnet 13 together with the yoke 10 to prevent the magnet 13 from moving in the radial direction.
  • the first support portion 38A has a protruding portion 37 that protrudes so that a portion in the circumferential direction protrudes into the gap 30 of the magnet 13.
  • the protrusion 37 abuts on the circumferential end of the magnet 13 to prevent the magnet 13 from moving.
  • the second support portion 38B extends along the chamfered portion 13C of the magnet 13, hits a corner formed by the chamfered portion 13C and the other end portion 13B, and extends substantially along the axial direction therefrom. Yes.
  • the manufacturing apparatus 51 is disposed so as to cover the fixing jig 52, the slider 53 that holds the opening end 10A of the yoke 10 downward, and the opening end 10A of the yoke 10. And a movable jig 54 that moves up and down (approaching and separating) with respect to the fixed jig 52 together with the slider 53.
  • a cylindrical portion 62 serving as a lower mold is fixed on a base 61 with bolts.
  • a guide hole 64 is inserted into the central hole 63 of the cylindrical part 62 so as to be slidable up and down.
  • the guide portion 64 is biased upward by a coil spring 65, and the tip end of the guide portion 64 protrudes from the upper surface 62A of the cylindrical portion 62 in a no-load state. Since the flange 62B formed on the cylindrical portion 62 and the flange 64A of the guide portion 64 are engaged, the guide portion 64 does not come out of the cylindrical portion 62.
  • a plurality of guide posts 66 are erected on the upper surface 62A of the cylindrical portion 62.
  • an accommodation groove 67 as an accommodation portion is formed in an annular shape on the upper surface 62A side.
  • Receiving groove The radial width of 67 is large enough to allow the magnet 13 and the magnet protection ring 14 to be placed, and a plurality of positioning pins 68 are inserted into the lower surface 67A at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • an annular holding portion 69 is disposed outside the cylindrical portion 62.
  • An annular gap 70 is formed between the holding portion 69 and the cylindrical portion 62.
  • the movable jig 54 has a cylindrical shape that can be inserted into the gap 70 between the cylindrical portion 62 and the holding portion 69 of the fixed jig 52, and a flange portion 71 projects from the outer periphery of the upper end. It is a mold for driving.
  • the flange portion 17 of the movable jig 54 contacts the upper surface of the holding portion 69 and functions as a stopper when the movable jig 54 is lowered.
  • the outer peripheral surface 72 of the movable jig 54 is in sliding contact with the inner peripheral surface of the holding portion 69.
  • the inner peripheral surface of the movable jig 54 is a taper surface 73 whose diameter increases from the upper end portion (the other end portion) connected to the yoke 10 toward the lower end portion (one end portion).
  • the tapered surface 73 has an inner diameter approximately equal to the outer diameter of the magnet 13 disposed on the fixing jig 52 at the lower end, and an inner diameter approximately equal to the inner periphery of the yoke 10 at the upper end.
  • the inner diameter at the upper end of the taper surface 73 may be equal to or smaller than the inner diameter of the opening end 10A of the yoke 10.
  • the magnet protection ring 14 When manufacturing the rotor 2, the magnet protection ring 14 is placed in the receiving groove 67 in a state where the mold is opened first. The magnet protection ring 14 is arranged with the flange portion 32 facing downward, and positioning in the circumferential direction is performed by passing the positioning pin 68 through the notch 33. Further, the magnet 13 is inserted into the outer periphery of the cylindrical portion 31 of the magnet protection ring 14, and the magnets 13 are arranged along the positioning pins 68. In the initial state, the outer diameter of the magnet protection ring 14 is larger than the outer diameter after assembly. For this reason, the outer periphery of the magnet 13 is larger than the inner periphery of the yoke 10.
  • the yoke 10 is fixed to the slider 53 after passing the guide post 66 through the positioning hole 22 of the end portion 12.
  • the guide post 66 is also inserted into the insertion hole 75 of the slider 53.
  • the movable jig 54 is attached to the open end 10A side of the yoke 10.
  • the yoke 10 and the movable jig 54 move toward the fixed jig 52.
  • the movable jig 54 enters between the holding portion 69 and the cylindrical portion 62 while pressing the magnet 13 inward with the tapered surface 73.
  • the magnet protection ring 14 is pressed against the cylindrical portion 62 by the magnet 13 and gradually reduces its diameter.
  • a protruding portion 37 is formed by protruding so that an excess portion of the magnet protection ring 14 escapes into the gap 30 between the magnets 13.
  • the pusher 80 introduced into the assembly of the rotor 2 is protruded radially outward.
  • the pusher 80 may be a mold that is divided into a plurality of segments in the circumferential direction.
  • the pusher 80 is provided with a protrusion 81 facing outward in the circumferential direction.
  • the protrusion 81 has an inclined surface 82 that matches the shape of the chamfered portion 13C of the magnet 13, and the outer peripheral surface 83 of the protrusion 81 has an arc shape parallel to the axis.
  • the length of the protrusion 81 in the axial direction is shorter than the distance from the magnet 13 to the inner surface of the end portion 12 of the yoke 10.
  • the pusher 80 When the pusher 80 is slid and the inclined surface 82 of the projection 81 is brought into contact with the chamfered portion 13C of the magnet 13, the magnet protection ring 14 is plastically deformed while being pushed outward.
  • the second support portion 38B is formed on the magnet protection ring 14, and the magnet 13 is supported on the magnet protection ring 14 also from the end portion 13B side.
  • the second support portion 38 has a bent shape along the chamfered portion 13C, and this bent shape is supported by a bent shape formed by the outer peripheral surface 83 of the protrusion 81 of the pusher 80. A sufficient strength to support the magnet 13 is ensured.
  • the rotor 2 When the magnet generator 1 is used, the rotor 2 is attached to, for example, the rotation shaft of the engine, and is fixed to the engine case or the like so that the electron generator 3 is disposed in the rotor 2.
  • the rotor 2 rotates together with the rotating shaft, and the magnet 13 rotates around the coil 6 of the electron generator 3.
  • an induced electromotive force is generated in the coil 6, so that the electrical energy can be taken out by connecting the winding forming the coin 6 to a battery or the like.
  • the magnet 13 is supported by being sandwiched in the radial direction between the magnet protection ring 14 and the yoke 10 when the yoke 10 is driven.
  • the magnet protection ring 14 protrudes into the gap 30 of the magnet 13 to form the first support portion 38A, and the movement in the circumferential direction is restricted.
  • the magnet protection ring is press-fitted inside the magnet while the magnet is lifted from the end side with the positioning pin as in the conventional case, it is necessary to additionally provide a hole for inserting the positioning pin in the end part.
  • the number of processing steps and the number of parts of the rotor can be reduced.
  • the magnet protection ring 14 is plastically deformed to form the second support portion 38, and the second support portion 38 and the flange portion 32 are supported so as to sandwich the magnet 13 therebetween. There is no need to insert another member for supporting the magnet 13 into the yoke 10, and the number of parts can be reduced. Further, in the support portions 38A and 38B thus formed, it is not necessary to lock the magnet 13 to the step 28 on the yoke 10 side.
  • the manufacturing apparatus 51 of the rotor 2 is configured to gradually push the magnet 13 and the magnet protection ring 14 in the diameter reducing direction by the tapered surface 73 of the movable jig 54, the yoke 10 is directly driven into the magnet 13.
  • the yoke 10 can be driven in a state where the diameter of the magnet protection ring 14 is reduced to some extent by the tapered surface 73. Therefore, the yoke 10 connected to the movable jig 54 can be easily and reliably driven into the outer periphery of the magnet 13 for press-fitting.
  • the magnet protection ring 14 and the magnet 13 can be easily positioned by passing the notch 33 of the magnet protection ring 14 through the positioning pin 68 or by placing the magnet 13 between the positioning pins 68. Can prevent displacement during press-fitting.
  • the direction in which a part of the magnet protection ring 14 is expanded radially outward is not limited to the embodiment, and other known processing directions can be used.
  • Various methods can be used for fixing the magnet protection ring 14 to the end portion 12 such as adhesion, curl caulking, and overhanging the magnet protection ring 14 against the end portion 12.
  • the upward and downward direction of the embodiment can be changed to an arbitrary direction such as a horizontal direction.
  • the magnet press-fitted into the inner periphery of the yoke can be positioned and supported by plastically deforming the magnet protection ring.
  • the number of parts of the rotor can be reduced, and work efficiency and yield at the time of manufacturing the rotor can be improved.

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Abstract

 この回転子の製造装置51では、固定治具52に磁石保護環14と磁石13を配置した状態で、ヨーク10を可動治具54と共に降下させる。可動治具54は、磁石13を径方向内側に押圧するようなテーパ面73を有する。テーパ面73の上端は、ヨーク10の内周に略一致する外径を有するので、テーパ面73によって内側に押し込まれた磁石13がヨーク10に圧入される。この後、磁石保護環14の一部を径方向外側に押し出すと、磁石13がヨーク10と磁石保護環14とによって位置決めして固定される。その結果、磁石式発電機を簡単に製造できる。

Description

明 細 書
磁石式発電機の回転子及び磁石式発電機並びに磁石式発電機の回転 子の製造方法及び磁石式発電機の回転子の製造装置
技術分野
[0001] 本発明は、磁石を回転させることで電気工ネルギを発生させる磁石式発電機、磁石 式発電機の回転子、磁石式発電機の回転子を製造する方法、磁石式発電機の回転 子を製造する装置に関する。
本願は、 2006年 4月 19日に、 日本に出願された特願 2006— 115405号に基づき 優先権を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 磁石式発電機は、磁石が複数配置された回転子を発電子のコイルの周囲で回転さ せてコイルに誘導起電力を発生させるように構成されている。このような磁石式発電 機は、例えば、車両のエンジンの回転軸に回転子を嵌着させ、発電子をエンジンの 外郭に固定して用いられ、エンジンの回転運動を電気工ネルギに変換する。
[0003] 従来の磁石式発電機の回転子では、有底筒状のヨークの内周に複数の磁石が接 着材で固定されている。さらに、磁石の内周には、磁石を保護する磁石保護環が接 着材で固定されている。回転子の製造装置としては、磁石と磁石保護環を保持する 圧入治具と、圧入治具に対して移動自在に設けられ、磁石の外周に嵌合する可動 治具と、磁石にヨークを込む加圧治具を備えるものが知られている。磁石保護環の内 面を圧入治具の保持具に保持し、加圧治具を降下させると、磁石の外周側の角部が ヨークの面取り部分に沿って内側に押し付けられ、磁石と磁石保護環とが同時にョー ク内に圧入される。磁石と磁石保護環がヨークに圧入されたら、製造装置から取り出 して、予熱を加えた後、ヨークと磁石の合わせ面に接着剤を滴下する。接着剤は、ョ ークと磁石との間、磁石と磁石保護環との間に浸透し、それぞれの部品が接着固定 される (例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1 :特開 2000— 37054号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0004] ここで、ヨークに磁石を圧入するためのガイドとしてヨークの開口端部を面取りすると 、ヨークの開口端部と磁石との間に隙間が大きくなるので、磁石の保持強度を確保す るためには多くの接着剤が必要になる。し力 ながら、このような接着工程は、作業ェ 数を増加させるものであり、生産性を低下させる原因となる。また、ヨークを圧入する までは、可動治具の内周に突起を設ければ磁石及び磁石保護環を位置決めするこ とができる力 磁石の保持強度が小さいと、磁石を接着するまでの間に、ヨークに対し て磁石が位置ずれしたり、磁石保護環が位置ずれしたりすることがある。このため、ョ 一クの底部に窓穴を形成し、この窓穴から位置決めピンを通して磁石とヨークとを位 置決めしつつ保持する必要があり、回転子製造時の作業工数や回転子の部品点数 を増加させている。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、磁石式発電機を簡単に 製造できる方法の提供、簡単に製造できる磁石式発電機及び磁石式発電機の回転 子の提供を主な目的とする。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明に係る第 1の発明は、円筒の一端をエンド部で閉じた有底形状のヨークと、 前記ヨークの内周に配置される磁石と、前記磁石の内周を覆う筒部を有する磁石保 護環とを備える磁石式発電機の回転子に関する。この回転子において、前記磁石保 護環は、一端部が前記ヨークの開口端側で前記磁石の端部に当接し、他端部が前 記ヨークに固定されており、前記筒部は、前記磁石を径方向内側に押圧しながら前 記磁石の外周に前記ヨークを打ち込んだ際に形成された第 1の支持部と、前記第 1 の支持部よりも前記エンド部側を径方向外向きに押し出して形成した第 2の支持部と を有し、前記第 1の支持部が前記ヨークの径方向及び周方向で前記磁石を位置決 め保持すると共に、前記第 2の支持部が前記ヨークの軸線方向で前記磁石を位置決 め支持する。
この磁石式発電機の回転子では、磁石保護環を縮径させながら磁石をヨークに圧 入させた状態で第 1の支持部を形成し、磁石の内周を覆う磁石保護環の筒部の一部 を径方向外側に押し出させて第 2の支持部を形成することで、磁石を支持する支持 構造が形成される。磁石保護環を利用した支持構造によって磁石の移動が防止され る。
[0006] 本発明に係る第 2の発明では、上記の磁石式発電機の回転子において、前記磁石 は、周方向に分割して配置されており、隣り合う 2つの前記磁石の間に前記磁石保護 環の一部が突出している。
この磁石式発電機の回転子では、周方向に離間して配置された磁石の間に磁石 保護環の一部が膨出することで磁石の周方向の移動が規制される。
[0007] 本発明に係る第 3の発明は、上記の磁石式発電機の回転子と、前記回転子の前記 磁石の内周側に配置され、コイルを有する発電子とを有する磁石式発電機である。 この磁石式発電機では、回転子が回転することでコイルに誘導起電力が発生し、 回転子の回転が電気工ネルギに変換される。
[0008] 本発明に係る第 4の発明は、円筒の一端をエンド部で閉じた有底形状のヨークの内 周に磁石を配置し、前記磁石の内周を覆うように磁石保護環を取り付ける磁石式発 電機の回転子の製造方法に関する。この製造方法は、固定治具に配置した位置決 めピンで前記磁石保護環を位置決めしつつ前記固定治具に載置する工程と、前記 位置決めピンを基準にして前記磁石を前記磁石保護環の筒部の外周に並べる工程 と、前記ヨークと共に移動する可動治具で前記磁石を径方向内側に押圧して前記磁 石保護環の前記筒部の内径を縮小させながら前記ヨークを前記磁石の外周に打ち 込む工程と、前記磁石から前記ヨークの前記エンド部に至るまでの間の空間内で前 記磁石保護環を径方向外側に押し拡げる工程と、を有する。
この磁石式発電機の回転子の製造方法では、磁石保護環を縮径させて磁石の内 周面を保護すると共に、磁石が周方向に移動しないように磁石の間に突出させる。ョ ークを打ち込むときは、可動治具で磁石を縮径方向に押圧しながら行う。さらに、磁 石保護環の一部を押し拡げることで、磁石保護環を用いて磁石の軸線方向の端部を 支持させる。
[0009] 本発明に係る第 5の発明は、円筒の一端をエンド部で閉じた有底形状のヨークの内 周に磁石を配置し、前記磁石の内周を覆うように磁石保護環を取り付ける磁石式発 電機の回転子の製造装置に関する。この製造装置は、前記磁石保護環と前記磁石 を配置可能な環状の収容部を有し、前記収容部に前記磁石保護環及び前記磁石を 位置決め可能な位置決めピンが挿入可能に構成された固定治具と、前記ヨークを保 持して固定治具に対して移動自在に設けられ、前記固定治具に向かう一端部から前 記ヨークに連なる他端部にかけて前記磁石を径方向内側に押圧するようなテーパ面 が形成された可動治具と、を有する。
この磁石式発電機の回転子の製造装置では、位置決めピンで磁石及び磁石保護 環の位置決めをした状態で、ヨークを磁石に打ち込んで圧入させる。この際に、可動 治具のテーパ面で磁石を徐々に押圧しながらヨークを打ち込む。 発明の効果
[0010] 本発明によれば、磁石保護環を塑性変形させることでヨークの内周に圧入された磁 石を位置決めして支持できるので、従来のように接着剤を使用したり、磁石を支持す る部材を別に設けたりする必要がなくなる。したがって、回転子の部品点数を少なく できると共に、回転子製造時の作業効率や歩留まりを向上させることができる。 図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の実施の形態に係る回転子を備える磁石式発電機の構成を示す断面 図である。
[図 2]回転子をヨークの開口端側から見た図である。
[図 3]回転子の製造工程を説明するための分解図である。
[図 4]回転子の構成要素を製造装置に取り付けた断面図である。
[図 5]可動治具を降下させてヨークに磁石を圧入した断面図である。
[図 6]磁石保護環を径方向外側に押し出す工程を説明する図である。
符号の説明
[0012] 1 磁石式発電機 2 回転子 3 発電子 6 コイル 10 ヨーク 10A 開口端 12 エンド部 13 磁石 13A 端部(開口側の端部) 13B 端部(エンド部側の磁 石の端部) 14 磁石保護環 30 隙間 31 筒部 32 ツバ部(他端部) 34 環 状部(一端部) 37 突出部(第 1の支持部) 38A 第 1の支持部 38B 第 2の支持 部 51 製造装置 52 固定治具 54 可動治具 67 収容溝 (収容部) 68 位置 決めピン 73 テーパ面 発明を実施するための最良の形態
[0013] 発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図 1に示すように、磁石式発電機 1では、回転子 2の内側に発電子 3が配置されて いる。
発電子 3は、鉄製の板を積層したコア 4にインシュレータ 5を装着してからコイル 6を 卷装した構成を有する。
[0014] 図 1及び図 2に示すように、回転子 2は、有底筒状のヨーク 10を有する。ヨーク 10の 円筒部 11の一端はエンド部 12で閉塞されており、ヨーク 10の円筒部 11の内周に磁 石 13 (永久磁石)と、磁石保護環 14とが配置されている。
ヨーク 10のエンド部 12は、中央部分が内側に凹設されており、その中央には孔 21 が形成されている。さらに、孔 21を中心にして、複数の位置決め用孔 22が同一円周 上に等間隔に配置されている。エンド部 12の内面には、磁石保護環 14を固定する ためのボス 23が複数突設されている。中央の孔 21には、ボス部材 25がエンド部 12 の外面側力も挿入されている。ボス部材 25は、フランジ 26をエンド部 12の外面に当 接させると共に、内面側でかしめ加工することで、ヨーク 10に強固に固定されている 。ボス部材 25は、ヨーク 10の軸線に沿って延び、中央にはテーパ付きの孔 27がェン ジンの回転軸などを受け入れ可能に形成されている。なお、円筒部 11の内周側には 、イナーシヤーを調整するために形成される段差 28を有する。磁石 13は、段差 28に 係止されずに段差 29よりも開口端 10A側に配置されている。
[0015] 磁石 13は、周方向に隙間 30を置いて配置され、隣り合う 2つの磁石 13が異なる磁 極を有するように着磁されている。なお、図 2は、磁石保護環 14の一部を破断して表 しているので、磁石 13がー部露出している力 実際には磁石 13は磁石保護環 14に 覆われている。
[0016] 磁石保護環 14は、磁石 13に略沿って延びる略円筒状の筒部 31を有し、軸線方向 の端部であってヨーク 10の開口端 10A側の一端部が径方向外側に屈曲させられて ツバ部 32を形成している。ツバ部 32は、磁石 13の開口端側の端部 13Aに面接触し ており、ツバ部 32の外周端はヨーク 10の内周に当接している。さらに、ツバ部 32に は、外周側から内周側に向力 切り欠き 33が磁石 13の隙間 30に対応する位置に複 数形成されている。
筒部 31の軸線方向の端部であって、ヨーク 10のエンド部 12に臨む他端部は、径 方向内側に、かつ略環状に一体に延設された環状部 34になっている。環状部 34は 、エンド部 12の位置決め用孔 22を避けるように切り欠き 35が複数形成されている。さ らに、切り欠き 35を周方向で挟むように、ナット孔 36が複数形成されている。ナット孔 36は、エンド部 12のボス 23の形成位置に合わせて形成されており、ボス 23を揷入 可能な径を有する。なお、図 1に示すように、環状部 34の内周縁 34Aは、屈曲される ことで剛性が高められている。
[0017] 筒部 31は、磁石 13の内周面に沿って延びる第 1の支持部 38Aと、磁石 13の他端 部 13Bで径方向外側に突出する第 2の支持部 38Bとを形成している。第 1の支持部 38Aは、ヨーク 10と共に磁石 13を挟持して磁石 13が径方向に移動することを防止 する。また、図 2に示すように、第 1の支持部 38Aは、周方向の一部が磁石 13の隙間 30に突き出すように突出した突出部 37を有する。この突出部 37は、磁石 13の周方 向の端部に当接し、磁石 13の移動を防止する。第 2の支持部 38Bは、磁石 13の面 取り部 13Cに沿って延び、面取り部 13Cと他端部 13Bとが形成する角部に突き当た り、そこからほぼ軸線方向に沿って伸びている。
[0018] 次に、回転子 2の製造装置及び製造方法について説明する。
図 3及び図 4に示すように、製造装置 51は、固定治具 52と、ヨーク 10の開口端 10 Aを下向きにして保持するスライダ 53と、ヨーク 10の開口端 10Aを覆うように配置さ れ、スライダ 53と共に固定治具 52に対して昇降 (近接、離隔)する可動治具 54とを有 する。固定治具 52は、ベース 61上に下型となる円筒部 62がボルトで固定されている 。円筒部 62の中央孔 63には、ガイド部 64力 上下に摺動自在に揷入されている。ガ イド部 64は、コイルバネ 65で上向きに付勢されており、無負荷状態でガイド部 64の 先端が円筒部 62の上面 62Aから突出している。なお、円筒部 62に形成されたツバ 6 2Bと、ガイド部 64のツバ 64Aとが係合するので、ガイド部 64が円筒部 62から抜け出 ることはない。
[0019] 円筒部 62の上面 62Aには、複数のガイドポスト 66が立設されている。円筒部 62の 外周で上面 62A側には、収容部である収容溝 67が環状に形成されている。収容溝 67の径方向の幅は、磁石 13及び磁石保護環 14を載置可能な大きさを有し、下面 6 7Aには、位置決めピン 68が周方向に所定の間隔で複数挿入されている。さらに、円 筒部 62の外側には、環状の保持部 69が配置されている。保持部 69と円筒部 62の 間には、環状の隙間 70が形成されている。
[0020] 可動治具 54は、固定治具 52の円筒部 62と保持部 69の間の隙間 70に揷入可能な 円筒形状を有し、上端の外周にはツバ部 71が突設された打ち込み用の金型である。 可動治具 54のツバ部 17は、可動治具 54が降下したときに、保持部 69の上面に当 接してストツバとして機能する。
可動治具 54の外周面 72は、保持部 69の内周面に摺接する。可動治具 54の内周 面は、ヨーク 10に連なる上端部(他端部)から下端部(一端部)に向けて拡径するテ ーパ面 73になっている。テーパ面 73は、下端が固定治具 52に配置された磁石 13 の外径と同程度の内径を有し、上端はヨーク 10の内周に略等しい内径を有する。な お、テーパ面 73の上端における内径は、ヨーク 10の開口端 10Aの内径以下であれ ば良い。
[0021] 回転子 2を製造するときには、最初に型開きした状態で、収容溝 67に磁石保護環 1 4を載置する。磁石保護環 14は、ツバ部 32を下向きにして配置され、切り欠き 33に 位置決めピン 68に通すことで周方向での位置決めがなされる。さらに、磁石保護環 1 4の筒部 31の外周に磁石 13を挿入し、位置決めピン 68に沿つて磁石 13を並べる。 なお、初期状態で磁石保護環 14の外径は、組み立て後の外径よりも大きい。このた め、磁石 13の外周はヨーク 10の内周よりも大きくなつている。
一方、ヨーク 10は、エンド部 12の位置決め用孔 22にガイドポスト 66を通した後でス ライダ 53に固定される。ガイドポスト 66は、スライダ 53の揷入孔 75にも挿入される。 可動治具 54は、ヨーク 10の開口端 10A側に取り付けられる。
[0022] スライダ 53を下降させると、ヨーク 10及び可動治具 54が固定治具 52に向けて移動 する。可動治具 54は、テーパ面 73で磁石 13を内側に押圧しつつ保持部 69と円筒 部 62の間に入り込む。磁石 13によって磁石保護環 14が円筒部 62に押し付けられて 徐々に縮径する。このとき、磁石 13の間の隙間 30に磁石保護環 14の余剰部分が逃 げ込むように突出して突出部 37が形成される。スライダ 53をさらに下降させると、可 動治具 54のテーパ面 73の上端に続いてヨーク 10の開口端 10Aが磁石 13に導かれ 、磁石 13に打ち込まれる。磁石保護環 14の縮径された筒部 31がヨーク 10と共に磁 石 13を挟持して第 1の支持部 38Aになる。そして、図 5に示すように、磁石 13がョー ク 10に完全に圧入されたら、スライダ 53を上昇させて回転子 2の組み立て体を取り出 す。
[0023] 次に、磁石保護環 14を塑性変形させて磁石 13を係止する工程を実施する。
図 6に示すように、回転子 2の組み立て体の内部に導入した押し出し具 80を径方向 外側に突出させる。押し出し具 80は、例えば、周方向に複数のセグメントに分割され た金型から構成すると良レ、。押し出し具 80には、突部 81が周方向外側に向けて設 けられている。突部 81は、磁石 13の面取り部 13Cの形状に合わせた傾斜面 82を有 し、突部 81の外周面 83は、軸線に平行な円弧形状を有する。突部 81の軸線方向に おける長さは、磁石 13からヨーク 10のエンド部 12の内面までの距離よりも短い。
[0024] 押し出し具 80をスライドさせ、突部 81の傾斜面 82を磁石 13の面取り部 13Cに当接 させると、磁石保護環 14が外側に押し出されつつ、塑性変形する。その結果、磁石 保護環 14に第 2の支持部 38Bが形成されて磁石 13が端部 13B側からも磁石保護環 14に支持される。ここで、第 2の支持部 38は、面取り部 13Cに沿う屈曲形状からなり 、この屈曲形状が押し出し具 80の突部 81の外周面 83で形成される屈曲形状でサボ ートされることで、磁石 13を支持するのに十分な強度が確保される。
そして、磁石保護環 14のナット孔 36から突出するボス 23をエンボス加工で潰すと、 磁石保護環 14がヨーク 10のエンド部 12に強固に固定され、回転子 2の組み立てが 完了する。
[0025] なお、磁石式発電機 1を使用するときには、回転子 2を例えばエンジンの回転軸に 取り付け、発電子 3が回転子 2内に配置されるようにエンジンケースなどに固定する。 エンジンが回転すると、回転軸と共に回転子 2が回転し、磁石 13が発電子 3のコイル 6の回りを回転する。これによつて、コイル 6に誘導起電力が発生するので、コィノレ 6を 形成する卷線をバッテリ等に接続すると電気工ネルギを取り出すことができる。
[0026] この実施の形態によれば、ヨーク 10に圧入された磁石 13を磁石保護環 14で支持 するので、接着剤などを使用する必要がなくなり、回転子製造時の作業工数を削減 でき、歩留まりを向上できる。
ヨーク 10を圧入する工程において、磁石 13はヨーク 10を打ち込む際に磁石保護 環 14とヨーク 10とで径方向に挟まれて支持される。これと同時に、磁石保護環 14が 磁石 13の隙間 30に突出することで第 1の支持部 38Aが形成されて周方向の移動が 規制される。例えば、従来のように磁石を位置決めピンでエンド部側から持ち上げた 状態で磁石保護環を磁石の内側に圧入すると、位置決めピンを揷入する孔をエンド 部に追加的に設ける必要がある力 この実施の形態では、ヨーク 10側に位置決めピ ン用の孔を設ける必要がないので、回転子製造時の加工工数や回転子の部品点数 を削減できる。
[0027] さらに、軸線方向には、磁石保護環 14を塑性変形させて第 2の支持部 38を形成し 、第 2の支持部 38とツバ部 32で磁石 13を挟むように支持したので、磁石 13を支持 するための別の部材をヨーク 10に揷入等する必要がなくなり、部品点数を削減できる 。また、このように形成した支持部 38A, 38Bでは、ヨーク 10側の段差 28に磁石 13 を係止させる必要がなくなる。
回転子 2の製造装置 51は、可動治具 54のテーパ面 73で磁石 13及び磁石保護環 14を縮径方向に徐々に押すように構成したので、ヨーク 10を磁石 13に直接に打ち 込む場合に比べてテーパ面 73で磁石保護環 14をある程度縮径させた状態でヨーク 10を打ち込むことが可能になる。したがって、可動治具 54に連結されたヨーク 10を 磁石 13の外周に簡単に、かつ確実に打ち込んで圧入させることができる。また、位 置決めピン 68に磁石保護環 14の切り欠き 33を通したり、位置決めピン 68の間に磁 石 13を配置したりすることで、磁石保護環 14及び磁石 13の位置決めが容易になり、 圧入時の位置ずれを防止できる。
[0028] なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、磁石保護環 14の一部を径方向外側に押し広げる方向は、実施の形態に 限定されずにその他の公知の加工方向を使用することができる。また、磁石保護環 1 4をエンド部 12に固定する方法は、接着、カールかしめ、磁石保護環 14を張り出して エンド部 12に突き当てるなど、種々の方法を使用できる。また、実施の形態の上下方 向は、左右方向など任意の方向に変更することができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、磁石式発電機の回転子の製造に際し、磁石保護環を塑性変形さ せることでヨークの内周に圧入された磁石を位置決めして支持できる。その結果、回 転子の部品点数を少なくできると共に、回転子製造時の作業効率や歩留まりが向上 する。

Claims

請求の範囲
[1] 円筒の一端をエンド部で閉じた有底形状のヨークと、前記ヨークの内周に配置され る磁石と、前記磁石の内周を覆う筒部を有する磁石保護環とを備える磁石式発電機 の回転子において、
前記磁石保護環は、一端部が前記ヨークの開口端側で前記磁石の端部に当接し、 他端部が前記ヨークに固定されており、
前記筒部は、前記磁石を径方向内側に押圧しながら前記磁石の外周に前記ヨーク を打ち込んだ際に形成された第 1の支持部と、前記第 1の支持部よりも前記エンド部 側を径方向外向きに押し出して形成した第 2の支持部とを有し、
前記第 1の支持部が前記ヨークの径方向及び周方向で前記磁石を位置決め保持 すると共に、前記第 2の支持部が前記ヨークの軸線方向で前記磁石を位置決め支持 する磁石式発電機の回転子。
[2] 前記磁石は、周方向に分割して配置されており、隣り合う 2つの前記磁石の間に前 記磁石保護環の一部が突出している請求項 1に記載の磁石式発電機の回転子。
[3] 請求項 1又は請求項 2に記載の磁石式発電機の回転子と、前記回転子の前記磁 石の内周側に配置され、コイルを有する発電子とを有する磁石式発電機。
[4] 円筒の一端をエンド部で閉じた有底形状のヨークの内周に磁石を配置し、前記磁 石の内周を覆うように磁石保護環を取り付ける磁石式発電機の回転子の製造方法に おいて、
固定治具に配置した位置決めピンで前記磁石保護環を位置決めしつつ前記固定 治具に載置する工程と、
前記位置決めピンを基準にして前記磁石を前記磁石保護環の筒部の外周に並べ る工程と、
前記ヨークと共に移動する可動治具で前記磁石を径方向内側に押圧して前記磁 石保護環の前記筒部の内径を縮小させながら前記ヨークを前記磁石の外周に打ち 込む工程と、
前記磁石から前記ヨークの前記エンド部に至るまでの間の空間内で前記磁石保護 環を径方向外側に押し拡げる工程と、 を有する磁石式発電機の回転子の製造方法。
円筒の一端をエンド部で閉じた有底形状のヨークの内周に磁石を配置し、前記磁 石の内周を覆うように磁石保護環を取り付ける磁石式発電機の回転子の製造装置で あって、
前記磁石保護環と前記磁石を配置可能な環状の収容部を有し、前記収容部に前 記磁石保護環及び前記磁石を位置決め可能な位置決めピンが揷入可能に構成さ れた固定治具と、
前記ヨークを保持して固定治具に対して移動自在に設けられ、前記固定治具に向 かう一端部から前記ヨークに連なる他端部にかけて前記磁石を径方向内側に押圧す るようなテーパ面が形成された可動治具と、
を有する磁石式発電機の回転子の製造装置。
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