(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の駆動軸に固定され、前記駆動軸とともに回転する椀状部材と、
前記椀状部材の内周部に設けられている複数の永久磁石と、
前記椀状部材の内周側に前記永久磁石と対向して環状に配置されている電機子を有し、前記内燃機関のケーシングに固定されている固定子と、
前記椀状部材の底部に周方向に複数形成されている穴部と、
前記穴部間に前記椀状部材の前記底部から前記固定子側へ突出するように前記椀状部材と一体に成形され、前記駆動軸の軸方向に垂直な方向の断面の形状が円形状である突出部とを備え、
前記突出部の反駆動軸側の端部は、前記穴部の駆動軸側の端部よりも椀状部材の径方向外側に位置していることを特徴とする磁石式発電機。
【請求項２】
前記固定子の内周側を流通する空気の流れを阻害するように前記椀状部材の反底部側に設けられている板状部材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の磁石式発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌に搭載される内燃機関（以下、内燃機関を単に「エンジン」という。）に設けられている磁石式発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車輌に搭載されるエンジンにはヘッドランプをはじめとする負荷への電力の供給、ならびにバッテリを充電するための磁石式発電機が設けられている。近年、車輌に搭載される電装品の増加により電気的負荷が増大し、発電機の高出力化が要求されている。特に、オートバイなどの２輪車においては、ヘッドライトの２灯化、あるいはエンジンの燃料噴射装置の電子制御化などにより、電気的負荷が大幅に増加している。このため、発電機の高出力化が要求され、さらに小型化および軽量化を図ることも重要である。
【０００３】
そのため、回転子の永久磁石をフェライト系永久磁石から希土類永久磁石に変更することにより発電機の高出力化と、小型化および軽量化という要求を満たすことが可能となっている。しかし、発電機を高出力化および小型化することにより、固定子の電機子の発熱量が増大し、電機子の耐熱限界を超えてしまうという問題が生じる。
そこで、電機子を冷却するための技術が▲１▼特開昭６１−２３６３５０号公報、▲２▼実開昭５６−２０３７６号公報、および▲３▼特開昭６１−１２４２４６号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の複数の公報に開示されている技術には、以下のような問題がある。
▲１▼  特開昭６１−２３６３５０号公報に開示されている磁石式発電機によると、図１２に示すようにロータ１００内に放射状のリブ１０１が形成されている。このリブ１０１によりロータ１００内の空気を撹拌し空気の流れを作っている。しかし、リブ１０１は空気を撹拌する効果があるものの、リブ１０１により撹拌された空気はリブ１０１に当たるため、図１２（Ｂ）に示すようにロータ１００に設けられている穴部１０２から離れた位置を流動する。その結果、穴部１０２から外部への電機子で加熱された空気の排出が困難であり、電機子を冷却する効果が低くなる。
【０００５】
▲２▼  実開昭５６−２０３７６号公報に開示されている磁石式発電機によると、ロータの穴部より内周側に空気の流れを作るためのファンが設けられている。そのため、ファンにより撹拌された空気の流れは穴部よりも内周側を流動し、ロータ内の電機子で加熱された空気を穴部から外部へ排出する効果は低くなる。
▲３▼  特開昭６１−１２４２４６号公報に開示されている磁石式発電機によると、空気の流れを作るためのファンを別体として形成し、磁石とともにロータにかしめ固定している。そのため、部品点数が増加し製造コストが増大する。
【０００６】
また、上記の複数の公報に開示されている磁石式発電機に限らず、磁石式発電機は発電した電力を取り出す必要があるため、図１３に示すように電機子１１０とリード線１１１とが接続されている。電機子１１０とリード線１１１とが接続された部分は、クリップ１１２により固定子のコア１１３にねじ止め固定されている。この固定部分でエンジンのケーシング１１４とクリップ１１２およびねじ１１５とが干渉しないように、図１３に示すようにケーシング１１４に溝部１１６が形成されている。この溝部１１６は、ケーシング１１４と固定部分との間に所定の間隔を確保する。ケーシング１１４に溝部１１６を形成することにより、図１３に示すように電機子１１０の周辺部を流通する空気の流れＡに加え、ケーシング１１４の溝部１１６からコア１１３の内周部側をバイパスする空気の流れＢが発生する。この空気の流れＢが発生することにより、電機子１１０の周辺部を流通する空気の流れＡが減少するため、電機子１１０の冷却能力が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、簡単な構造で電機子の冷却能力を向上することができ、かつ安価な磁石式発電機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の磁石式発電機によると、椀状部材の底部には周方向に複数の穴部が形成され、この穴部の間に突出部が設けられている。突出部は、椀状部材と一体に成形され椀状部材の底部から固定子側に突出している。椀状部材内部の空気は、この突出部により撹拌される。撹拌された空気は電機子の周辺部を流通し、電機子を冷却することができる。また、突出部は穴部間に設けられ、駆動軸に垂直な断面の形状が円形となるように成形されているので、穴部近傍の空気の流れを阻害することがなく、穴部から排出される空気流量を増加させることができる。したがって、電機子の冷却能力を向上することができる。
【０００９】
また、突出部は椀状部材に一体に成形されているので、構造が簡単であり、かつ部品点数を低減することができる。したがって、磁石式発電機を安価で製造することができる。
さらに突出部は、反駆動軸側の端部が穴部の駆動軸側の端部よりも外周側、すなわち椀状部材の径方向外側に位置している。そのため、突出部により撹拌された空気は穴部が形成されている部位を通過し、電機子で加熱された空気は穴部から椀状部材の外部へ容易に排出される。したがって、電機子周辺部の空気の流れが促進され、電機子の冷却能力を向上することができる。
【００１０】
本発明の請求項２記載の磁石式発電機によると、椀状部材の反底部側には板状部材が設けられている。板状部材は固定子の内周側を流通する空気の流れを阻害するように、例えば固定子と固定子の駆動軸側のケーシングとの間の空隙に設けられている。板状部材がこの空隙を通り電機子内周側を流通する空気の流れを阻害することにより、電機子近傍を流通する空気流量が増大する。そのため、電機子の冷却能力を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例による磁石式発電機を示している。
図１に示すように磁石式発電機１は、エンジンのケーシング２の内部に設けられている。磁石式発電機１は、椀状部材としてのロータ３、永久磁石４、固定子５、および板状部材としてのプレート６から構成されている。
【００１２】
ロータ３は、底部としてのヨーク３１、側部３２、ならびにエンジンの駆動軸であるクランクシャフト７にはめ込まれるテーパ部３３を有している。ロータ３は、クランクシャフト７のテーパ部７１に設けられ、ロータ３の反ヨーク側からプレート６を介してボルト８によりクランクシャフト７に固定されている。したがって、ロータ３はクランクシャフト７とともに回転する。ロータ３は鉄製であり、熱間鍛造によりヨーク３１、側部３２およびテーパ部３３が一体に成形されている。
【００１３】
ヨーク３１には、図２に示すように周方向に穴部としての通風窓３４が複数形成されている。各通風窓３４の間には、図１に示すようにヨーク３１から固定子５側へ突出している円錐台形状の突出部３５が形成されている。突出部３５は熱間鍛造によりヨーク３１と一体に成形されている。
【００１４】
図３に示すように突出部３５の反クランクシャフト７側端部３５ａは、通風窓３４のクランクシャフト７側の端部３４ａよりもロータ３の径方向外側に位置している。突出部３５は、図１に示すように側面視が台形、ならびに図２に示すように平面視が円形の円錐台形状である。突出部３５の形状は、円錐台形状に限らず円柱形状であってもよい。
【００１５】
図１に示すように永久磁石４は、ロータ３の側部３２の内周側３２ａに設けられている。永久磁石４は希土類の永久磁石であり、非磁性体材料で形成されているスペーサ４１およびスペーサ４２により挟持されている。この永久磁石４、スペーサ４１およびスペーサ４２はステンレス製の磁石保護部材４４で覆われている。永久磁石４、スペーサ４１およびスペーサ４２は、磁石保護部材４４で覆われた後、ロータ３の側部３２端部３２ｂをかしめることによりロータ３に固定されている。永久磁石４は、ロータ３の内周側に周方向に複数設けられている。
【００１６】
図１および図４に示すように固定子５は電機子５０を有しており、電機子５０はクランクシャフト７の周方向に環状に配置されている。電機子５０はロータ３に設けられている永久磁石４と対向するように配置されている。固定子５はねじ５１によりエンジンのケーシング２に固定されている。固定子５の電機子５０は、コア５２と、コア５２の周囲に巻回されているコイル線５３とを有している。コア５２は、鉄板で形成されたコアシート５２１、およびコアエンドプレート５２２を積層して形成されている。コア５２は、コアシート５２１およびコアエンドプレート５２２が積層され、エポキシ樹脂５４で被覆することにより絶縁された後、コイル線５３が巻回されている。巻回されたコイル線５３にもエポキシ樹脂が含浸され、コイル線５３はコア５２に固着されている。
【００１７】
固定子５には、発電した電力を取り出すためのリード線５５が接続されている。リード線５５はクリップ５６を介してねじ５７によりコア５２に固定されている。これらのクリップ５６およびねじ５７とエンジンのケーシング２とが干渉するのを防止するため、ケーシング２には溝部２０が形成されている。
【００１８】
図１に示すようにプレート６はロータ３のテーパ部３３の端部３３ａすなわち反ヨーク側に設けられ、ボルト８によりロータ３とともにクランクシャフト７に固定されている。プレート６の外径は、環状に配置された固定子５のコア５２の内径よりもやや小さくなるように形成され、コア５２の内周側の空隙５０ａを流通する空気の流れを阻害するように設けられている。そのため、溝部２０を通過しコア５２の内周側の空隙５０ａへ流れ込む空気の流量が低減される。プレート６には段差部６１が形成されており、プレート６とケーシング２とが接触することを防止している。
【００１９】
上記のように構成された磁石式発電機１の作動と空気の流れについて説明する。
エンジンのクランクシャフト７と一体になってロータ３が回転することにより、電機子５０に電流が発生する。この電流により電機子５０は発熱し高温になる。電機子５０により加熱された電機子５０周辺部およびロータ３内部の空気は通風窓３４から外部に排出され、ロータ３の側部３２の外周側を周回すると同時に放熱する。放熱し冷却された空気は、再びロータ３の開放側である反ヨーク側からロータ３内に入る。ロータ３内に入った空気は、電機子５０の周辺部を通過する際に電機子５０から熱を奪い、再び通風窓３４から排出される。すなわち、図１の矢印Ａに示すような空気の流れが形成され、空気は循環する。
【００２０】
ヨーク３１に突出部３５が形成されているロータ３が回転することにより、突出部３５の周囲には図３の矢印に示すような空気の流れが形成される。突出部３５の平面形状を円形状とすることにより、突出部３５により撹拌された空気の流れは突出部３５の周囲を回り込み、通風窓３４の近傍を通過する。そのため、突出部３５で撹拌された空気は通風窓３４から容易に排出され、突出部３５が通風窓３４からの空気の排出を阻害することはない。
【００２１】
また、図３に示すように突出部３５の端部３５ａが通風窓３４の端部３４ａよりも外側に位置するように突出部３５と通風窓３４との位置関係を規定することにより、突出部３５で撹拌された空気は通風窓３４が開口している部位を通過する。そのため、通風窓３４から空気が容易に排出される。
【００２２】
プレート６は、図１の矢印Ｂに示すような溝部２０を経由する電機子５０内周側への空気の流通を阻害する。すなわち、矢印Ａで示すように電機子５０の周辺部から通風窓３４、ロータ３の側部３２の外周側、ならびにロータ３の開口側を経て循環する空気の流れの一部が電機子５０の内周側へ流れ込むのを防止する。そのため、電機子５０の周辺部の空気は矢印Ａに沿って循環し、電機子５０周辺部を流れる空気の量が増大する。
【００２３】
次に、第１実施例の磁石式発電機１のロータ３に設けられている突出部３５の効果について説明する。
図２は本実施例の磁石式発電機１を示し、通風窓３４と突出部３５とが設けられている。
図５は比較例１の磁石式発電機のロータ８０を示している。比較例１のロータ８０は、通風窓８１、ならびに通風窓８１間に放射状に設けられロータ８０の径方向に延伸する第１リブ８２を有している。さらに、ロータ８０には、通風窓８１よりも内周側にロータ８０の径方向の長さが通風窓８１の直径よりも短い第２リブ８３が放射状に設けられている。
【００２４】
図６は比較例２の磁石式発電機のロータ９０を示している。比較例２の磁石式発電機のロータ９０は、ロータ９０の径方向の長さが通風窓９１の直径よりも短いリブ９２のみが放射状に設けられている。
これら、本実施例のロータ３を有する磁石式発電機１、比較例１のロータ８０を有する磁石式発電機、ならびに比較例２のロータ９０を有する磁石式発電機の各電機子５０の温度を比較したものを図７に示している。
【００２５】
図７に示すように本実施例の磁石式発電機１は、比較例１および比較例２の磁石式発電機と比較して電機子５０の冷却能力が優れていることが分かる。本実施例の磁石式発電機と比較して、比較例１および比較例２の磁石式発電機は、電機子５０の温度が１０℃〜１５℃高くなっており、本実施例の磁石式発電機のように突出部３５を円形状の突部にすることが有効であることを示している。
【００２６】
以上説明したように本実施例の磁石式発電機１によると、突出部３５がロータ３のヨーク３１と一体に成形されているため、簡単な構造で電機子５０の周辺の加熱された空気を撹拌することができる。また、加熱された空気を撹拌するとと同時に、加熱された空気を通風窓３４から容易に排出することができる。さらに、反ヨーク３１側にプレート６を設けることにより、電機子５０の周辺を循環する空気の流量が増大させることができる。したがって、簡単な構造で電機子５０の冷却能力を高めることができる。
【００２７】
また、ロータ３の内部の空気を撹拌させるための部材を別体でロータ３に組み付ける必要がなく、突出部３５はロータ３を熱間鍛造により形成する際に同時に形成することができる。したがって、部品点数が減少し、磁石式発電機１を安価に製造することができる。
【００２８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図８に示す。
図８に示すように第２実施例の磁石式発電機は、突出部３６の形状が第１実施例と異なる。第２実施例では、突出部３６の平面形状が涙滴形状となるように突出部３６の一方の端部３６ａが略Ｖ字形状に成形されている。
第２実施例では、突出部３６を図８に示すような形状に成形しても第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図９に示す。
図９に示すように第３実施例の磁石式発電機は、突出部３７の形状が第１実施例と異なる。第３実施例では、突出部３７の平面形状が両方の端部３７ａ、３７ｂで略Ｖ字形状になるように成形されている。
第３実施例では、突出部３７を図９に示すような形状に成形しても第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図１０に示す。
図１０に示すように第４実施例の磁石式発電機は、突出部３８の形状が第１実施例と異なる。第４実施例では、突出部３８の平面形状が角部を曲線状にした四辺形状となるように成形されている。
第４実施例では、突出部３８を図１０に示すような形状に成形しても第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
（第５実施例）
本発明の第５実施例を図１１に示す。
図１１に示すように第５実施例の磁石式発電機は、突出部３９の形状が第１実施例と異なる。第５実施例では、図１１に示すように突出部３９の中央部３９ａが周辺部３９ｂと比較して凹状に形成されている。突出部３９の外形は、第１実施例のような円形状、または第２実施例から第４実施例で説明したような形状のいずれであってもよい。
第５実施例では、空気撹拌効果が増大すると同時に、ロータの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による磁石式発電機を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による磁石式発電機のロータを示す図であって、図１の矢印II方向から見た矢視図である。
【図３】本発明の第１実施例による磁石式発電機のロータに形成された通風窓と突出部を示す図であって、（Ａ）は図２と同一の方向から見た矢視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図４】本発明の第１実施例による磁石式発電機の固定子を示す図であって、図２と同一の方向から見た矢視図である。
【図５】比較例１の磁石式発電機のロータを示す図であって、図２と同一の方向から見た矢視図である。
【図６】比較例２の磁石式発電機のロータを示す図であって、図２と同一の方向から見た矢視図である。
【図７】本発明の第１実施例による磁石式発電機、比較例１および比較例２による磁石式発電機が電機子の温度におよぼす影響を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例による磁石式発電機の突出部と、突出部の周辺の空気の流れを示す模式図である。
【図９】本発明の第３実施例による磁石式発電機の突出部と、突出部の周辺の空気の流れを示す模式図である。
【図１０】本発明の第４実施例による磁石式発電機の突出部と、突出部の周辺の空気の流れを示す模式図である。
【図１１】本発明の第５実施例による磁石式発電機の突出部を示す断面図である。
【図１２】従来の磁石式発電機のロータに形成された通風窓と突出部を示す図であって、（Ａ）は図２と同一の方向から見た矢視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図１３】従来の磁石式発電機を示す断面図である。
【符号の説明】
１    磁石式発電機
３    ロータ（椀状部材）
４    永久磁石
５    固定子
６    プレート（板状部材）
３４    通風窓（穴部）
３５、３６、３７、３８、３９    突出部
５０    電機子
【図１】
0003680664.tif 000002
【図２】
0003680664.tif 000003
【図３】
0003680664.tif 000004
【図４】
0003680664.tif 000005
【図５】
0003680664.tif 000006
【図６】
0003680664.tif 000007
【図７】
0003680664.tif 000008
【図８】
0003680664.tif 000009
【図９】
0003680664.tif 000010
【図１０】
0003680664.tif 000011
【図１１】
0003680664.tif 000012
【図１２】
0003680664.tif 000013
【図１３】
0003680664.tif 000014