(57)【要約】【課題】加工時間が短く材料の無駄も省け、しかも、ヨーク側壁部を薄肉化できリラクタの高さも容易に確保し得るようなリラクタ形成方法を提供する。【解決手段】ボス部と有底円筒形状のヨーク４とが一体形成された磁石発電機用回転子のヨーク側壁部４ｂの外周面にリラクタ７を形成する。ヨーク側壁部４ｂを高周波コイル２１ａ,２１ｂ間に配置し、高周波誘導加熱する。その後、側壁部４ｂを大気中にて冷却し、焼きならし処理を実施する。焼きならし処理の後、側壁部４ｂに内周面側から径方向外側に向かってリラクタ７を打ち出す。この際、側壁部４ｂは焼きならしによって軟化されているため、プレス加工にて容易にリラクタを形成でき、加工時間が短縮され、材料の無駄も省ける。また、リラクタ７の成形精度も向上し、エンジン点火時期の検出精度も向上する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸に取り付けられるボス部と、
前記ボス部と一体に設けられ、前記ボス部から径方向外側に延びる底壁部と、前記底壁部の外端から軸方向に沿って延びる円筒状の側壁部とを備える有底円筒形状のヨークとを有し、
前記側壁部の外周面に、前記外周面から径方向外側に向かって突出するリラクタが形成されてなる磁石発電機用回転子の前記リラクタの形成方法であって、
前記側壁部の硬度を調整する硬度調整工程と、
前記側壁部の内周面側から径方向外側に向かって、前記リラクタを打ち出すリラクタ成形工程とを有することを特徴とする磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法において、前記硬度調整工程では、前記側壁部を焼きならし処理することにより、前記側壁部の硬度を低減させることを特徴とする磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法において、前記硬度調整工程では、前記側壁部を高周波誘導加熱することを特徴とする磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法において、前記リラクタ成形工程の後に、前記側壁部の板厚を調整するヨーク厚調整工程をさらに有することを特徴とする磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法。
【請求項５】
請求項４記載の磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法において、前記ヨーク厚調整工程では、前記側壁部の内周面を切削加工することにより、前記側壁部の板厚を減少させることを特徴とする磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法。
【請求項６】
エンジンのクランク軸に取り付けられるボス部と、
前記ボス部と一体に設けられ、前記ボス部から径方向外側に延びる底壁部と、前記底壁部の外端から軸方向に沿って延びる円筒状の側壁部とを備える有底円筒形状のヨークとを有し、
前記側壁部の外周面に、前記外周面から径方向外側に向かって突出するリラクタが形成されてなる磁石発電機用回転子であって、
前記ヨークの前記側壁部は、前記ボス部よりも低硬度に形成された低硬度部位を有し、
前記リラクタは、前記低硬度部位に形成されてなることを特徴とする磁石発電機用回転子。
【請求項７】
請求項６記載の磁石発電機用回転子において、前記側壁部全体が前記低硬度部位であることを特徴とする磁石発電機用回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等にて使用される磁石発電機に関し、特に、エンジンと連携して発電動作を行う磁石発電機における回転子のリラクタ形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車等に搭載される発電機としては、簡単な構造で高出力が得られることから、永久磁石とコイルを用いた磁石発電機が広く使用されている。この種の磁石発電機は、発電子コイルが巻装された固定子と、固定子の外側に回転自在に支持された回転子とを備えており、固定子はエンジン本体に取り付けられ、回転子はエンジンのクランク軸に固定される。回転子には磁性材料にて形成されたヨークが設けられており、ヨークの内面側には複数個の永久磁石が取り付けられている。エンジンが始動すると、永久磁石を備えた回転子が固定子の周囲で回転し、発電子コイルに起電力が生じ発電が行われる。
【０００３】
また、エンジンに取り付けられる磁石発電機では、回転子のヨーク側面に、エンジンの点火時期の調整を行うためのリラクタが突設されたものも多く存在する。この場合、ヨーク近傍には、リラクタに対向すると信号を出力する点火時期センサが配置される。点火時期センサは、コイルが巻装された鉄心と、この鉄心を通る磁束を形成する永久磁石とから構成される。クランク軸の回転に伴って鉄心の磁極がリラクタに対向すると、鉄心内の磁束変化によりコイルに誘導起電力が生じ、点火時期センサからパルス信号が出力される。エンジン制御装置側では、この信号に基づきエンジンの回転角度（位相）を検出し、点火時期が制御される。
【０００４】
一方、このような磁石発電機では、従来、ヨークとボスを別個に形成しリベット等によって結合させたヨーク・ボス別体形の構成が主流であり、そこでは、ヨークにはSPH等の絞り加工品、ボス部にはS45C等の熱間鍛造品が使用される。また、別体形の磁石発電機では、図６（ａ）に示すように、前述のリラクタ５１は、プレス加工にてヨーク５２の側面に打ち出し形成される。しかしながら、プレス加工にてリラクタを形成する場合、次のような問題点がある。(1)リラクタを精度良く形成できず、点火時期を誤検出するおそれがある。(2)高荷重で打ち抜いた場合、強度的に弱い部分が損傷するおそれがある。このため、リラクタ高さも十分確保しにくく、誤検出の一因ともなる。(3)ヨーク材の強度が低いためヨーク側壁部の肉厚を薄くできない。このため、ヨーク外径が増大しレイアウト上の制約を受ける。
【０００５】
これに対し、近年、リラクタ成形精度や回転子形状の自由度、レイアウト性等の観点から、S45C等を熱間鍛造することにより、ボス部とヨークを一体に形成したヨーク・ボス一体形の磁石発電機が増加してきている。この場合、ヨークは鍛造加工にて形成されるため硬度が高く、SPH等の圧延軟鋼板と異なりプレス加工が難しい。また、ヨーク中央部にボス部が一体形成されているため、リラクタを打ち出すに際し一般的なプレス加工機を用いることができない。このため、図６（ｂ）に示すように、ヨークブランク５３に予め、ヨーク削り代５４ａ,５４ｂとリラクタ削り代５５を設け、切削加工により、ヨーク５６の外周面にリラクタ５７を形成している。また、特許文献１の磁石回転子では、ヨーク外周にリラクタ形成用の突条を設け、これを切削加工することによってヨーク外周面にリラクタを形成している。
【特許文献１】特開平11-355989号公報
【特許文献２】特公平7-50978号公報
【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、このように切削加工にてリラクタを形成する場合、次のような問題がある。(1)切削加工分だけヨークの板厚を余分に確保しなければならず、材料費が嵩むと共に、切削分だけ材料の無駄が生じる。(2)複合加工機等によって成形しているため、加工時間が長くなり高コストとなる。特に、リラクタが沢山必要な場合には加工時間が長くなり高コストとなる。(3)専用の切削工程が必要となることから生産性が悪い。(4)リラクタ形成用の突起を設けるためヨーク自体の構成が複雑となる。(5)ヨーク内径の寸法精度を確保するため、内径を切削仕上げする必要がある（プレス加工の場合、ヨーク内径寸法はプレスにて仕上げるため切削加工は実施しない）。但し、(5)に関しては、切削仕上げが前提となるため、リラクタ形成後に内径仕上げ切削を行うことにより、工程を追加することなくヨーク側壁部の板厚以上のリラクタ高さを実現できるというメリットもある。
【０００７】
そこで、本出願人による特許文献２の装置では、前述の(1)(3)(4)の問題を解決すべく、プレス加工にてリラクタを形成できるように装置構成に工夫を加えている。すなわち、まず、固定パンチ外周面にヨークを装着し、ダイの凹部と固定パンチの突起部とがヨークを介して相対向するようにダイをヨーク外周側に配置する。そして、突起部がヨーク外周面に当接し、かつ、ダイがヨーク外周面に当接した状態で、ダイをヨークの径方向に移動させる。これにより、突起部がヨークへ嵌入し、ヨーク外周側にリラクタが打ち出され、ヨークの中央部にボス部があっても、プレス加工によってヨーク外周面にリラクタを突設することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、特許文献２のような装置を用いた場合であっても、鍛造加工されたヨークは硬度が高いため、加工性という点では必ずしも良いとは言えず、歩留まりや型寿命の点でコスト的に不利となるという問題があった。また、リラクタ高さを十分確保するためには高荷重のプレス加工が求められ、加工性を優先するとリラクタ高さが確保できないという問題もあった。このように、切削加工もプレス加工も何れも一長一短であり、両者の長所を共に実現し得るリラクタ形成方法が求められていた。
【０００９】
本発明の目的は、加工時間が短く材料の無駄も省け、しかも、ヨーク側壁部を薄肉化できリラクタの高さも容易に確保し得るようなリラクタ形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法は、エンジンのクランク軸に取り付けられるボス部と、前記ボス部と一体に設けられ、前記ボス部から径方向外側に延びる底壁部と、前記底壁部の外端から軸方向に沿って延びる円筒状の側壁部とを備える有底円筒形状のヨークとを有し、前記側壁部の外周面に、前記外周面から径方向外側に向かって突出するリラクタが形成されてなる磁石発電機用回転子の前記リラクタの形成方法であって、前記側壁部の硬度を調整する硬度調整工程と、前記側壁部の内周面側から径方向外側に向かって、前記リラクタを打ち出すリラクタ成形工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、硬度調整工程にてヨーク側壁部の硬度を調整した後、リラクタ成形工程にてリラクタを打ち出すようにしたので、ヨークの加工性が改善され、リラクタを容易にプレス成形することが可能となる。このため、切削加工に比して、リラクタ形成に要する加工時間が短くなり、材料の無駄も少なくなる。また、リラクタ成形時の加工荷重も低減され、リラクタの成形精度も向上する。
【００１２】
前記磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法において、前記硬度調整工程にて、前記側壁部を焼きならし処理することにより、前記側壁部の硬度を低減させても良い。また、前記硬度調整工程にて、前記側壁部を高周波誘導加熱することにより、前記ヨーク側壁部の硬度を調整しても良い。
【００１３】
前記磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法において、前記リラクタ成形工程の後に、前記側壁部の板厚を調整するヨーク厚調整工程をさらに設けても良い。この場合、前記ヨーク厚調整工程にて、前記側壁部の内周面を切削加工することにより、前記側壁部の板厚を減少させても良い。これにより、ヨーク側壁厚をリラクタ高さよりも小さくすることが可能となる。
【００１４】
一方、本発明の磁石発電機用回転子は、エンジンのクランク軸に取り付けられるボス部と、前記ボス部と一体に設けられ、前記ボス部から径方向外側に延びる底壁部と、前記底壁部の外端から軸方向に沿って延びる円筒状の側壁部とを備える有底円筒形状のヨークとを有し、前記側壁部の外周面に、前記外周面から径方向外側に向かって突出するリラクタが形成されてなる磁石発電機用回転子であって、前記ヨークの前記側壁部は、前記ボス部よりも低硬度に形成された低硬度部位を有し、前記リラクタは、前記低硬度部位に形成されてなることを特徴とする。この場合、前記側壁部全体を前記低硬度部位としても良い。
【００１５】
本発明にあっては、ヨーク側壁部にボス部よりも低硬度の低硬度部位を設け、そこにリラクタを形成するようにしたので、プレス加工にて容易にリラクタを形成できる。このため、切削加工に比して、リラクタ形成に要する加工時間が短くなり、材料の無駄も少なくなる。また、リラクタ成形時の加工荷重も低減され、リラクタの成形精度も向上する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁石発電機用回転子のリラクタ形成方法にあっては、ボス部と有底円筒形状のヨークとが一体に形成され、ヨーク側壁部の外周面にリラクタが突設された磁石発電機用回転子のリラクタ形成に際し、硬度調整工程にてヨーク側壁部の硬度を調整した後、リラクタ成形工程にてリラクタを打ち出すようにしたので、ヨークの加工性が改善され、リラクタを容易にプレス成形することが可能となる。このため、切削加工に比して、リラクタ形成に要する加工時間を短縮でき、材料の無駄も省くことが可能となる。従って、リラクタの製造工数や材料費を削減することができ、製品コストの低減を図ることが可能となる。
【００１７】
また、ヨークの加工性が改善されるため、リラクタ成形時の加工荷重を低減させることが可能となり、リラクタ打ち出し時に高荷重が加わらず、ヨークを損傷することなくリラクタをプレス成形することが可能となる。従って、製品歩留まりが向上すると共に、リラクタ高さも高くすることができる。さらに、リラクタの成形精度も向上するため、リラクタ高さ増加と相俟って、エンジン点火時期の検出精度向上を図ることが可能となる。
【００１８】
加えて、リラクタ成形工程の後に、側壁部の板厚を調整するヨーク厚調整工程をさらに設けることにより、ヨーク側壁厚をリラクタ高さよりも小さくすることが可能となる。これにより、ヨークを薄型化することができ、磁石発電機のレイアウト性向上を図ることが可能となる。
【００１９】
一方、本発明の磁石発電機用回転子にあっては、ボス部と有底円筒形状のヨークとが一体に形成され、ヨーク側壁部の外周面にリラクタが突設された磁石発電機用回転子にて、ヨーク側壁部にボス部よりも低硬度の低硬度部位を設け、そこにリラクタを形成するようにしたので、プレス加工にて容易にリラクタを形成することが可能となる。このため、切削加工に比して、リラクタ形成に要する加工時間を短縮でき、材料の無駄も省くことが可能となる。従って、リラクタの製造工数や材料費を削減することができ、製品コストの低減を図ることが可能となる。
【００２０】
また、ヨークの加工性が改善されるため、リラクタ成形時の加工荷重を低減させることが可能となり、リラクタ打ち出し時に高荷重が加わらず、ヨークを損傷することなくリラクタをプレス成形することが可能となる。従って、製品歩留まりが向上すると共に、リラクタ高さも高くすることができる。さらに、リラクタの成形精度も向上するため、リラクタ高さ増加と相俟って、エンジン点火時期の検出精度向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例であるリラクタ形成方法を適用した回転子を用いた磁石発電機の断面図、図２は、図１の磁石発電機の正面図である。図１,２の磁石発電機１は固定子２と回転子３とを備えた構成となっており、自動二輪車に搭載される。固定子２はエンジンのエンジンケース（図示せず）に固定され、回転子３はエンジンのクランク軸（図示せず）に連結される。回転子３は、発電機の界磁子とエンジンのフライホイールを兼ねた構成となっており、エンジンが始動しクランク軸が回転すると、回転子３は固定子２の周囲を回転する。
【００２３】
回転子３は、有底円筒形状のヨーク４と、エンジンのクランク軸に取り付けられるボス部５とから構成されている。ヨーク４はボス部５と一体に設けられ、鉄（例えば、S45C）等の磁性材料を用いて熱間鍛造にて形成される。ヨーク４には、ボス部５の外周から径方向外側に延びる底壁部４ａと、底壁部４ａの外端からボス部５と同軸的に形成され軸方向に沿って延びる円筒状の側壁部４ｂが設けられている。ヨーク４の内周面４ｃには、周方向沿って複数個（本実施例では２０個）の永久磁石６が接着剤等によって取り付けられている。一方、ヨーク側壁部４ｂの外周面には、径方向外側に向かって突出するリラクタ７が形成されている。ボス部５内にはテーパ部５ａが形成されており、クランク軸にテーパ結合されてボルト等（図示せず）によって締結される。これにより、回転子３はクランク軸と一体に回転する。
【００２４】
固定子２は、鋼板を多数枚積層して形成されたコア１１を備えている。コア１１は、エンジンケースの外面にクランク軸と同心状に配され、ボルト１２によってエンジンケースに固定される。固定子２の外側には、回転子３がその外周を取り囲むように回転自在に配置される。コア１１は、円環状のコア本体１３と、コア本体１３の外周に放射状に突設された複数本の突極１４とを備えている。各突極１４にはそれぞれ発電子コイル１５が巻装されている。発電子コイル１５は、整流器、電圧調整器等を介してバッテリや負荷（何れも図示せず）に接続されている。
【００２５】
このように、ヨーク４とボス部５が熱間鍛造にて一体形成された磁石発電機１では、前述のように、ヨーク４の硬度が高くリラクタ７をプレス成形することが難しい。そこで、本発明者らは、ヨーク４はボス部５に比して高い強度が要求されない点に着目し、硬度調整工程を設け、側壁部４ｂの硬度をプレス加工が可能な程度に低下させる。これにより、側壁部４ｂに対するプレス加工が容易となり、ヨーク・ボス一体形の磁石発電機にてリラクタ７をプレス成形することが可能となる。
【００２６】
図３は、本発明の実施例１であるリラクタ形成方法の工程を示す説明図である。本発明のリラクタ形成方法では、図３（ｂ）に示した硬度調整工程にて、高周波コイル２１ａ,２１ｂによりヨーク４の側壁部４ｂに対し焼きならし処理を施す。高周波コイル２１ａ,２１ｂは二重円筒状に系されており、側壁部４ｂは高周波コイル２１ａ,２１ｂの間に装着される。高周波コイル２１ａ,２１ｂからは、側壁部４ｂの全周に亘って、例えば30〜100Hz程度の交流電流が供給される。これにより、側壁部４ｂの内外面付近には高密度のうず電流が発生し、そのジュール熱によって側壁部４ｂが加熱される。この高周波誘導加熱により、側壁部４ｂを変態点以上の温度に加熱し、その後、大気中にて冷却する。この焼きならし処理により、側壁部４ｂの硬度は、HRC25〜30程度からHRC15程度に低下する。
【００２７】
側壁部４ｂを焼きならした後、リラクタ成形工程が実施される。リラクタ成形工程では、例えば特許文献２に示されているようなプレス装置にて、ヨーク内周面４ｃ側からリラクタ７が打ち出し成形される（図３（ｃ））。この際、側壁部４ｂの硬度は鍛造成形後よりも下げられているため、比較的容易にリラクタ７をプレス成形することができる。発明者らの実験によれば、焼きならしによって側壁部４ｂをHRC15程度に軟化させることにより、加工性を大幅に向上させることができた。なお、ヨーク４としての必要強度もHRC15程度の硬度があれば十分に保持できる。
【００２８】
このように、ヨーク４の加工性を改善しリラクタ７をプレス成形可能としたことにより、切削加工に比して加工時間を短くすることができ、しかも材料の無駄も省くことができる。従って、リラクタ７の製造工数や材料費を削減することができ、製品コストの低減を図ることが可能となる。また、加工性が改善されることから、リラクタ高さも十分に確保することが可能となり、点火時期の検出精度の向上も図られる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明の実施例２であるリラクタ形成方法について説明する。図３は、その工程を示す説明図である。なお、磁石発電機自体の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
ここでは、図６のヨークブランク５３と同様、ヨーク側壁部４ｂの内外周に予め削り代２２ａ,２２ｂが設定されている。リラクタ７の形成過程は実施例１の場合と同様であり、高周波コイル２１ａ,２１ｂによって側壁部４ｂを軟化させた後、プレス加工によりリラクタ７を形成する。これにより、前述同様、加工時間の短縮化や材料費の削減等が図られる。本実施例では、プレス加工実施後にヨーク厚調整工程を設け、削り代２２ａ,２２ｂを切削加工によって取り除き、ヨーク４の内外周寸法を仕上げる。なお、前述のように、ヨーク４を鍛造品とした場合、寸法精度を確保するため内径を切削仕上げする必要があり、実際の製造工程では実施例２の方法を適用する。
【００３１】
このようにヨーク４を切削仕上げする場合、例えば、内径側の削り代２２ｂをより多く設定することにより、追加工程なしにリラクタ７の高さを側壁部４ｂの板厚以上にすることができる。図５は、リラクタ高さをヨーク側壁部の板厚以上に形成する加工工程を示す説明図である。図５では、図４（ｃ）の状態からさらに、側壁部４ｂの内周側が切削加工される。つまり、図５左図に示した削り代２２ｃが、内径仕上げ時にさらに切削加工され、図５右図に示すように、側壁部４ｂの板厚ｔ１がリラクタ７の高さｔ２よりも小さくなる。これにより、ヨーク側壁厚をリラクタ高さよりも小さくでき、ヨーク４の薄型化が可能となり、磁石発電機１のレイアウト性向上が図られる。なお、図４（ｃ）の切削加工と図５の切削加工は連続的に実施される。
【００３２】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、リラクタ７をヨーク側壁部４ｂに１個形成する例を示したが、リラクタ７を複数個形成する場合にも本発明は適用可能である。また、前述の実施例では、側壁部４ｂを全周に亘って加熱・軟化させ、側壁部４ｂ全体が低硬度部位となる例を示したが、リラクタ７を形成する部分のみを軟化させて低硬度部位を部分的に形成しても良い。すなわち、前述の実施例で言えば、リラクタ７を形成する部位の近傍のみを低硬度部位とすべく軟化させても良い。なお、側壁部４ｂの全部又は一部に低硬度部位を形成する場合、ヨーク４に要求される強度に対する影響は、何れの場合であっても大差ないため、汎用性の観点からは全周を加熱・軟化させる方が有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例であるリラクタ形成方法を適用した回転子を用いた磁石発電機の断面図である。
【図２】図１の磁石発電機の正面図である。
【図３】本発明の実施例１であるリラクタ形成方法の工程を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例２であるリラクタ形成方法の工程を示す説明図である。
【図５】リラクタ高さをヨーク側壁部の板厚以上に形成する加工工程を示す説明図である。
【図６】（ａ）はプレス加工にてリラクタを形成する工程を示す説明図、（ｂ）は切削加工にてリラクタを形成する工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    磁石発電機
２    固定子
３    回転子
４    ヨーク
４ａ  底壁部
４ｂ  側壁部
４ｃ  内周面
５    ボス部
５ａ  テーパ部
６    永久磁石
７    リラクタ
１１    コア
１２    ボルト
１３    コア本体
１４    突極
１５    発電子コイル
２１ａ,２１ｂ    高周波コイル
２２ａ,２２ｂ    削り代
２２ｃ  削り代
５１    リラクタ
５２    ヨーク
５３    ヨークブランク
５４ａ,５４ｂ    ヨーク削り代
５５    リラクタ削り代
５６    ヨーク
５７    リラクタ
【図１】
2006353027.tif 000003
【図２】
2006353027.tif 000004
【図３】
2006353027.tif 000005
【図４】
2006353027.tif 000006
【図５】
2006353027.tif 000007
【図６】
2006353027.tif 000008