(57)【要約】【課題】回転子の回転バランスを、ロータヨークに配された凸部間に形成された帯状部によって調整することができる磁石発電機を提供する。【解決手段】エンジンに固定された固定子２と、エンジンのクランクシャフト１０１に連結されたロータヨーク４とを有し、固定子２の周りを回転する回転子３とを備えた磁石発電機１において、ロータヨーク４の底面部４ａに形成されたバランス調整孔１２と、ロータヨーク４配された第１の凸部１３ａと第２の凸部１３ｂとの間に形成された第２の帯状部４ｈとによって、回転子３の回転バランスは調整される。第２の帯状部４ｈの高さＨ２を適宜変更することで、バランス調整孔１２をロータヨーク４の底面部４ａに容易に形成することができ、回転バランスに優れた回転子３を容易に製造することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに固定されたステータコアと前記ステータコアに巻装されたコイルとを有する固定子と、エンジンのクランクシャフトに連結されたロータヨークと前記ロータヨークの内周面に配設されたマグネットとを有し、前記固定子の周りを回転する回転子と、エンジンに固定され、前記回転子の回転を検出する検出センサとを備えた磁石発電機において、前記ロータヨークの底面部には、前記回転子の回転バランスを調整する位置に貫通孔が形成されており、前記ロータヨークの外周面部は、複数の凸部と、複数の前記凸部の間に形成された帯状部とを有しており、前記帯状部のうち、予め定められた一の帯状部の高さは、他の帯状部の高さと異なることを特徴とする磁石発電機。
【請求項２】
請求項１記載の磁石発電機において、前記回転子の前記ロータヨークの外周面部に形成された前記帯状部のうち、予め定められた前記一の帯状部の周方向の長さは、前記他の帯状部の周方向の長さより、長く形成されていることを特徴とする磁石発電機。
【請求項３】
エンジンに固定された固定子と、エンジンのクランクシャフトに連結され、前記固定子の周りを回転する回転子と、この回転子の回転を検出する検出センサとを備えた磁石発電機であって、前記固定子は、円環状に形成された本体部とこの本体部から径方向外側に延出するT字形状のティース部とを有する磁性材料からなるステータコアと、インシュレータによって被覆された前記ティース部の周りに巻装されたコイルとを有しており、前記回転子は、エンジンのクランクシャフトに連結された碗状のロータヨークと、前記ロータヨークの内周面部に等間隔に配設された複数のマグネットと、前記ロータヨークの外周面部に形成された複数の凸部と、前記ロータヨークの底面部において、前記回転子の回転バランスを調整する位置に形成された貫通孔とを有しており、前記検出センサは、前記ロータヨークの外周面部に形成された複数の前記凸部と対向する位置に配され、前記ロータヨークの外周面に形成された複数の前記凸部は、予め定められた位置に配された第１の凸部と、前記第１の凸部から、予め定められた角度だけ離れて配された第２の凸部と、前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に周方向等間隔に配された複数の第３の凸部とを有しており、これら複数の第３の凸部の間と、前記第１の凸部と前記第３の凸部との間と、前記第２の凸部と前記第３の凸部との間には、予め定められた第１の高さを有する第１の帯状部が形成されており、前記第１の凸部と前記第２の凸部との間には、前記第１の高さと異なる第２の高さを有する第２の帯状部が形成されていることを特徴とする磁石発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車、バギー車等の小型車両に搭載される磁石発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動二輪車などでは、磁石式発電機が広く利用されている。この種の磁石発電機は、コイルを有する固定子と、複数のマグネットを有する回転子とを備えている。回転子は、エンジンのクランクシャフトに固定されたロータヨークを有しており、クランクシャフトの回転に伴って、固定子の外周を回転する。この際、ロータヨークの内周面に配置されたマグネットによって、固定子のコイルには誘導起電力が発生する。コイルに発生した誘導起電力は、コイルと電気的かつ機械的に接続されたリード線を介し、バッテリーに供給され、蓄積される。
【０００３】
また、ロータヨークの外周面部には、複数の凸部が形成されており、エンジンには、複数の凸部に臨んで位置検出センサが配置されている。エンジンの始動に伴い回転子が回転すると、ロータヨークの外周面部に形成された複数の凸部は、エンジンに配置された位置検出センサの検出領域を横切る。位置検出センサは、位置検出センサと回転子の外周面部との間で発生する磁束の変化を検出し、パルス信号に変換し、制御部に送信する。制御部は、エンジンの回転速度情報やクランクシャフトの回転角度情報を得て、エンジンの点火タイミングを制御する。
【０００４】
しかし、ロータヨークの外周面部に複数の凸部が、周方向等間隔にされると、位置検出センサと回転子の外周面部との間の磁束は、一定の間隔で変化する。位置検出センサは、一定の間隔で磁束の変化を検出し、一定の間隔で制御部にパルス信号を送信する。そのため、制御部は、回転子の回転位置の基準となる原点を定めることができず、エンジンの点火タイミングを制御することができなくなる。そのため、ロータヨークの外周面部に形成された複数の凸部のうち、予め定められた凸部は、欠落している。位置検出センサと回転子の外周面部との間の磁束の変化が一定の間隔とはならず、制御部は、回転子の回転位置の基準となる原点を定めることができる。
【０００５】
しかしながら、ロータヨークの外周面部に形成された複数の凸部のうち、予め定められた凸部が欠落しているため、回転子の回転バランスはアンバランスになる。そのため、ロータヨークの底面部には、回転子の回転バランスを調整する位置に貫通孔が形成されており、これによって回転子の回転バランスは調整される。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８８０６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回転子の回転バランスを調整するための貫通孔のみで調整するためには、回転子の回転バランスを調整するための貫通孔を形成する際に高い加工精度が要求される。そのため、回転子バランスの良い回転子を容易に製造することができなかった。さらに、ロータヨークの底面部には、ロータヨークにクラッチと締結する際に使用される貫通孔や、クラッチ取り付け部が形成される場合がある。そのため、回転バランスを調整するための貫通孔の大きさや、位置が著しく制限される場合がある。このような場合には、回転バランスを調整するための貫通孔の大きさや位置を最適に設定することが難しく、回転子の回転バランスを調整できない。
【０００７】
そのため、回転バランスの良い回転子を高い加工精度を要することなく、容易に製造できる構造が望まれており、本発明の目的は、これらの課題を解決することができる磁石発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、エンジンに固定されたステータコアとステータコアに巻装されたコイルとを有する固定子と、エンジンのクランクシャフトに連結されたロータヨークとロータヨークの内周面に配設されたマグネットとを有し、固定子の周りを回転する回転子と、エンジンに固定され、回転子の回転を検出する検出センサとを備えた磁石発電機において、ロータヨークの底面部には、回転子の回転バランスを調整する位置に貫通孔が形成されており、ロータヨークの外周面部は、複数の凸部と、複数の凸部の間に形成された帯状部とを有しており、帯状部のうち、予め定められた一の帯状部の高さは、他の帯状部の高さと異なることを特徴とする磁石発電機である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の磁石発電機において、回転子のロータヨークの外周面部に形成された帯状部のうち、予め定められた一の帯状部の周方向の長さは、他の帯状部の周方向の長さより、長く形成されていることを特徴とする磁石発電機である。
【００１０】
請求項３に記載された発明はエンジンに固定された固定子と、エンジンのクランクシャフトに連結され、固定子の周りを回転する回転子と、この回転子の回転を検出する検出センサとを備えた磁石発電機であって、固定子は、円環状に形成された本体部とこの本体部から径方向外側に延出するT字形状のティース部とを有する磁性材料からなるステータコアと、インシュレータによって被覆されたティース部の周りに巻装されたコイルとを有しており、回転子は、エンジンのクランクシャフトに連結された碗状のロータヨークと、ロータヨークの内周面部に等間隔に配設された複数のマグネットと、ロータヨークの外周面部に形成された複数の凸部と、ロータヨークの底面部において、回転子の回転バランスを調整する位置に形成された貫通孔とを有しており、検出センサは、ロータヨークの外周面部に形成された複数の凸部と対向する位置に配され、ロータヨークの外周面に形成された複数の凸部は、予め定められた位置に配された第１の凸部と、第１の凸部から、予め定められた角度だけ離れて配された第２の凸部と、第１の凸部と第２の凸部との間に周方向等間隔に配された複数の第３の凸部とを有しており、これら複数の第３の凸部の間と、第１の凸部と第３の凸部との間と、第２の凸部と第３の凸部との間には、予め定められた第１の高さを有する第１の帯状部が形成されており、第１の凸部と第２の凸部との間には、第１の高さと異なる第２の高さを有する第２の帯状部が形成されていることを特徴とする磁石発電機である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載された発明によると、回転子の回転バランスは、ロータヨークの底面部に形成された貫通孔と、ロータヨークの外周面部に形成された帯状部とで調整することが可能となる。そのため、ロータヨークの底面部に形成された貫通孔の加工精度には、高い加工精度が要求されず、回転バランスの良い回転子は、容易に製造される。
【００１２】
請求項２、請求項３に記載された発明によると、回転子の回転バランスは、ロータヨークの外周面部に形成された複数の帯状部のうち、周方向に最も長く形成された帯状部によって調整される。そのため、回転子の回転バランスを調整する帯状部を、効率良く形成することができ、回転バランスの良い回転子は、容易に製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は磁石発電機の正面図であり、図２は磁石発電機のＡ−Ａ断面図である。磁石発電機１は、エンジン（不図示）に固定された固定子２と、固定子２の周りを回転する回転子３とを有している。固定子２は、磁性材料からなる複数のコア材２０を積層形成したステータコア１７とステータコア１７に巻装されたコイル６とを有しており、ステータコア１７はエンジンに固定される。回転子３は、碗状に形成されたロータヨーク４とロータヨーク４の内周面部４ｂに配設された複数のマグネット５とを有しており、ロータヨーク４は、エンジンのクランクシャフト１０１に連結されている。そのため、エンジンが始動すると、クランクシャフト１０１に連結された回転子３は、固定子２の周りを回転し、コイル６に誘導起電力を発生させる。そして、コイル６に生じた誘導起電力は、コイル６と電気的かつ機械的に接続されたリード線７を介してバッテリーや付属電機機器（図示せず）に供給される。
【００１４】
ロータヨーク４は、鉄などの磁性材によって碗状に形成されている。ロータヨーク４の内周面部４ｂには、複数のマグネット５が配置されており、ロータヨーク４の底面部４ａの中央には、筒形状のボス部４ｃが突出形成されている。ボス部４ｃには、クランクシャフト１０１が挿入されており、ロータヨーク４は、クランクシャフト１０１の段差部１０１ａと、クランクシャフト１０１の先端に螺入されるナット１０２とによって挟持固定され、クランクシャフト１０１と連結される。そのため、回転子３は、クランクシャフト１０１の回転に伴って固定子２の周りを回転し、固定子２に巻装されたコイル６に誘導起電力を発生させる。
【００１５】
複数のマグネット５は、ロータヨーク４の内周面部４ｂに、周方向等間隔に配置されており、隣接するマグネット５の磁極は、互いに異なっている。ロータヨークの底面部４ａには、樹脂製のリング形状のマグネットケース８が載置されており、マグネット５は、マグネットケース８によって、周方向の位置決めされている。マグネット５の上には、断面視Ｌ字形状のマグネットホルダー９が載置されており、マグネットホルダー９は、ロータヨーク４の開口周縁部４ｄによってカールカシメされている。そのため、マグネット５は、マグネットホルダー９から脱落することはない。また、マグネットホルダー９の上には、樹脂製のリング形状のマグネットカバー１０が載置されている。そのため、ロータヨーク４の開口周縁部４ｄを用いて、マグネットホルダー９をカールカシメしたと場合であっても、マグネット５が破損することはない。
【００１６】
ロータヨーク４の外周面部４ｆには、複数の凸部１３が一体形成されており、凸部１３と対向する位置には、位置検出センサ１４が設置されている。エンジンの始動に伴い、回転子３が固定子２の周りを回転すると、ロータヨーク４の外周面部４ｆに形成された凸部１３は、位置検出センサ１４の検出領域１４ａを横切る。これによって、位置検出センサ１４は、信号線１４ｂを介してパルス信号を制御部に送信し、制御部は、エンジンの回転速度情報やクランクシャフト１０１の回転角度情報を得て、エンジンの点火タイミングを制御する。
【００１７】
ロータヨーク４の底面部４ａの外側には、クラッチ（不図示）を取り付けるためのクラッチ取り付け部４ｅが形成されており、ロータヨーク４の底面部４ａには、クラッチ取り付け部４ｅの径方向内側に、複数の貫通孔１１が周方向略等間隔に形成されている。クラッチは、ロータヨーク４の底面部４ａに形成された複数の貫通孔１１を介して、ボルトなどによってロータヨーク４のクラッチ取り付け部４ｅに締結固定される。
【００１８】
図３は、本発明における磁石発電機のロータヨークの正面図であり、図４は、本発明における磁石発電機のロータヨークの斜視図である。ロータヨーク４の外周面部４ｆに形成された複数の凸部１３は、第１の凸部１３ａと、第２の凸部１３ｂと、７個の第３の凸部１３ｃによって構成されている。第１の凸部１３ａと第２の凸部１３ｂは、１２０°の間隔、すなわち、２４０°の間隔を空けて配されており、第３の凸部１３ｃは、第１の凸部１３ａと第２の凸部１３ｂの間隔２４０°の間に、３０°の間隔を空けて配されている。
【００１９】
上記の構成とすると、第２のロータヨーク部４ｊの重量が、第１のロータヨーク部４ｉの重量に比べて軽くなるため、回転子３の回転バランスはアンバランスになる。そのため、第１のロータヨーク部４ｉには、回転子３の回転バランスを調整するための貫通孔１２（バランス調整孔１２）が形成され、第２のロータヨーク部４ｊの重量は、第１のロータヨーク部４ｉの重量と等しくなるように設定されている。
【００２０】
しかしながら、第１のロータヨーク部４ｉにバランス調整孔１２を形成しても、第１のロータヨーク部４ｉの重量が、第２のロータヨーク部４ｊの重量に比べて重い場合がある。この様な場合、第２の帯状部４ｈの高さＨ２を、第１の帯状部４ｇの高さＨ１よりも高く形成し、第２のロータヨーク部４ｊの重量を重くすることができる。これによって、第２のロータヨーク部４ｊの重量が、第１のロータヨーク部４ｉの重量と等しくなり、回転子３の回転バランスは調整される。
【００２１】
上記の場合とは反対に、第１のロータヨーク部４ｉにバランス調整孔１２を形成したことにより、第１のロータヨーク部４ｉの重量が、第２のロータヨーク部４ｊの重量に比べて軽くなってしまう場合がある。この様な場合、第２の帯状部４ｈの高さＨ２を、第１の帯状部４ｇの高さＨ１よりも低く形成し、第２のロータヨーク部４ｊの重量を軽くすることができる。これによって、第２のロータヨーク部４ｊの重量が、第１のロータヨーク部４ｉの重量と等しくなり、回転子３の回転バランスは調整される。
【００２２】
従って、第２のロータヨーク部４ｊに形成された第２の帯状部４ｈの高さＨ２を適宜変更することにより、回転子３の回転バランスは調整される。ロータヨーク４の底面部４ａに形成されたバランス調整孔１２に依らないで、回転子３の回転バランスを調整することができるため、ロータヨーク４の底面部４ａには、バランス調整孔１２を容易に形成することができる。したがって、回転バランスの良い回転子３を容易に製造することが可能となる。
【００２３】
次に、ロータヨーク４の外周面部４ｆに配された第１の凸部１３ａ，第２の凸部１３ｂ、第３の凸部１３ｃおよび、第１の帯状部４ｇ、第２の帯状部４ｈの形成方法について、図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて、説明する。
まず、ロータヨーク４の外周面４ｆを切削加工する。これによって、ロータヨーク４の外周面４ｆの略中央には、帯形状の壁部１５が形成される（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。次に、ロータヨーク４の外周面部４ｆに形成された帯形状の壁部１５を、所定間隔Ｌ１を存して切削加工することにより、第１の凸部１３ａと、第２の凸部１３ｂと、第２の帯状部４ｈとが形成される。さらに、第１の凸部１３ａと第２の凸部１３ｂとの間に所定間隔Ｌ２を存して切削加工することにより、第３の凸部１３ｃと第１の帯状部４ｇとが形成される（図５（ｃ）参照）。第２の帯状部４ｈを切削形成する際の切削量を調整することにより、第２の帯状部４ｈの高さＨ２は調整され、第２のロータヨーク部４ｊの重量は、第１のロータヨーク部４ｉの重量と等しくなり、回転子３の回転バランスは調整される。したがって、回転バランスの良い回転子３は、新たな加工を施すことなく製造される。
【００２４】
なお、本発明の実施形態では、第２の帯状部４ｈの周方向の長さＬ２は、第１の帯状部の周方向の長さＬ１よりも長く形成されている。そのため、第２のロータヨーク部４ｊの重量を最も大きく変化させることができるため、ロータヨーク４の底面部４ａには、バランス調整孔１２を容易に形成することができる。したがって、回転バランスの良い回転子３を容易に製造することが可能となる。
【００２５】
ステータコア１７は、磁性材料によって板状に形成されたコア材２０を積層し形成される。コア材２０は、円環状の本体部１７ａと、本体部１７ａから放射状に径方向外側に向かって周方向等間隔に突出するＴ字形状の複数のティース部１７ｂとを有している。ステータコア１７には、インシュレータ１６が装着されており、コイル６は、インシュレータ１６によって被覆されたティース部１７ｂに巻装されている。ステータコア１７は、ボルト孔２１に挿入されるボルト（不図示）によって、エンジンに取り付けられる。
【００２６】
インシュレータ１６によって被覆されたステータコア１７のティース部１７ｂには、３本のコイル６が巻回されている。コイル６を確実にティース部１７ｂに固着するため、コイル６には、ワニス材等が塗布されている。コイル６の各端末部とリード線７の各端末部は、各々重ね合わせた状態で半田や、圧着スリーブなどによって接続される。接続されたコイル６とリード線７は、絶縁性を確保するために、保護チューブ１８によって被覆されている。コイル６と接続されたリード線７は、絶縁チューブ１８を介して金属製の保持部材１９によって保持され、回転子３の外周面部４ｆの外側へ引き出される。保持部材１９は、絶縁チューブ１８と回転子３の開口周縁部４ｄとの間に介在するため、絶縁チューブ１８が回転子３と接触することを防止する。
【００２７】
金属製の保持部材１９は、平板状の金属板をプレス加工などによって形成されたものであり、螺子２２によってステータコア１７に固定されている。保持部材１９は、ステータコア１７に固定されると共にリード線７を保持する保持部１９ａと、リード線７を挟持する押さえ部１９ｂと、保持部１９ａと押さえ部１９ｂとを連結する連結部１９ｃとを有している。したがって、リード線７は、保持部材１９によって絶縁チューブ１８を介して保持されているため、リード線７はロータヨークの開口周縁部と接触することなく保持される。
【００２８】
本実施形態の磁石発電機によれば、第１のロータヨーク部４ｉの底面部４ａにバランス調整孔１２を形成し、第１のロータヨーク部４ｉの重量が、第２のロータヨーク部４ｊの重量よりも軽くなった場合であっても、第２のロータヨーク部４ｊに形成された第２の帯状部４ｈの高さＨ２を、第１のロータヨーク部４ｊに形成された第１の帯状部４ｇの高さＨ１よりも低く形成することで、回転子３の回転バランスを調整することができる。
【００２９】
また、第１のロータヨーク部４ｉの底面部４ａにバランス調整孔１２を形成し、第１のロータヨーク部４ｉの重量が、第２のロータヨーク部４ｊの重量よりも重い場合であっても、第２のロータヨーク部４ｊに形成された第２の帯状部４ｈの高さＨ２を、第１のロータヨーク部４ｊに形成された第１の帯状部４ｇの高さＨ１よりも高く形成することで、回転子３の回転バランスを調整することができる。
【００３０】
このように、ロータヨーク４に形成された第１の帯状部４ｈの高さを適宜変更することで、回転子３の回転バランスを容易に調整することができる。したがって、上記の実施形態とすることにより、ロータヨーク４の底面部４ａに、容易にバランス調整孔１２を形成することができ、回転バランスの良い回転子３を容易に製造することが可能となる。
【００３１】
なお、前述の実施の形態では、磁石発電機として使用した場合を示したが、発電機と始動電動機を兼用した物にも適用できる。加えて、前述の実施形態では、自動二輪車に適用した例を示したが、他の用途の発電機や始動発電機に適用することも可能である。また、前述の実施形態では、三相の磁石発電機について説明したが、単相磁石発電機若しくは多相磁石発電機にも本発明は適用可能である。前述の実施形態では、ロータヨークの外周面に９個の凸部を形成した場合を示したが、ロータヨークの外周面に形成する凸部の個数を増減させた場合であっても、適用することは可能である。また、前述の実施形態では、最も長い帯状部の高さを適宜変更することで、回転子の回転バランスを調整する場合を示したが、他の帯状部の高さを適宜変更することによって、回転子の回転バランスを調整することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態である磁石発電機の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ロータヨークの正面図である。
【図４】ロータヨークの斜視図である。
【図５（ａ）】凸部の切削手順の第１ステップを示す側面図である。
【図５（ｂ）】同じく第２ステップを示す側面図である。
【図５（ｃ）】同じく第３ステップを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  磁石発電機
２  固定子
３  回転子
４  ロータヨーク
４ａ  ロータヨークの底面部
４ｂ  ロータヨークの内周面部
４ｃ  ロータヨークのボス部
４ｄ  ロータヨークの開口周縁部
４ｅ  ロータヨークのクラッチ取り付け部
４ｆ  ロータヨークの外周面部
４ｇ  第１の帯状部
４ｈ  第２の帯状部
４ｉ  第１のロータヨーク部
４ｊ  第２のロータヨーク部
５  マグネット
６  コイル
７  リード線
８  マグネットケース
９  マグネットホルダー
１０  マグネットカバー
１１  貫通孔
１２  バランス調整孔（回転子の回転バランスを調整する貫通孔）
１３  凸部
１３ａ 第１の凸部
１３ｂ 第２の凸部
１３ｃ 第３の凸部
１４  位置検出センサ
１４ａ 位置検出センサの検出領域
１４ｂ  信号線
１５  帯状の壁部
１６  インシュレータ
１７  ステータコア
１７ａ 本体部
１７ｂ ティース部
１８  絶縁チューブ
１９  保持部材
１９ａ 保持部
１９ｂ 押さえ部
１９ｃ 連結部
２０  コア材
２１  ボルト孔
２２  螺子
１０１  クランクシャフト
１０２  ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010088172.tif 000005
【図４】
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【図５（ａ）】
2010088172.tif 000007
【図５（ｂ）】
2010088172.tif 000008
【図５（ｃ）】
2010088172.tif 000009