(57)【要約】【課題】積層コアの形状を工夫することにより積層コアの側面に発電コイルを密着して巻くことを可能にし、これにより、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間の拡大により発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する磁石式発電機を提供すること。【解決手段】発電コイル４２が巻装される積層コア４１を備える磁石式発電機において、積層コア４１は、ロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かってロータ回転方向ａの幅が段階的に狭くなるよう構成される。【選択図】図３
2004135382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電コイルが巻装される積層コアを備える磁石式発電機において、
前記積層コアは、ロータ軸方向の中央部から両端に向かってロータ回転方向の幅が段階的に狭くなるよう構成されることを特徴とする磁石式発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートバイ（自動二輪車）などに搭載され、バッテリを充電するとともに前照灯など電気負荷に電力を供給する磁石式発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、特開２００１−１２８４２９号公報に記載されるように、ロータ側に永久磁石を備え、ステータ側に積層コアと積層コアに巻かれた発電コイルを備えたオートバイ用の磁石式発電機が知られている。
【０００３】
近年、この種のオートバイ用の磁石式発電機に対して、電気負荷の増加に伴う出力電流増加の要求がある。さらに、低回転域のアイドリング回転時にバッテリを充電させたいことから、電気負荷の増加に比例して出力電流を増加する必要がある。一方、高回転域では、出力電流に余裕があるためレギュレータで短絡して出力電流を抑えるようにしており、このため、高回転域では、負荷電流の増加に比例して出力電流を増加する必要はなく、むしろ、レギュレータの容量、発電コイルの発熱を少なくするために出力電流は少ない方がよい。
【０００４】
低回転域での出力電流増加の要求及び高回転域での出力電流抑制の要求を同時に満たすためには、積層コアの厚さを厚くする必要がある。また、出力電流の増加に伴う発電コイルの温度上昇を抑制するためには、発電コイルの巻線を太くする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の積層コアは、プレス機で打ち抜かれた同一形状のコアプレートを積層して構成されるため、この積層コアに太い発電コイルを巻くときに、図６に示すように、積層コア４１の中央部で発電コイル４２が大きく膨らむようになる。このため、隣り合う発電コイル４２間の隙間が狭くなり、発電コイル４２の巻線作業が困難になる。さらに、上記隙間が狭くなることによる発電コイル４２の放熱の悪化、及び、積層コア４１の側面５０ａと発電コイル４２との間に隙間が発生することによる発電コイル４２から積層コア４１への熱伝導の低下により、発電コイル４２の温度が上昇し、耐熱限界を超えてしまうという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記の如き問題点を解決し、積層コアの形状を工夫することにより積層コアの側面に発電コイルを密着して巻くことを可能にし、これにより、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間の拡大により発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する磁石式発電機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁石式発電機は、発電コイルが巻装される積層コアを備える磁石式発電機において、前記積層コアは、ロータ軸方向の中央部から両端に向かってロータ回転方向の幅が段階的に狭くなるよう構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、積層コアのロータ回転方向の幅がロータ軸方向の中央部から両端に向かって段階的に狭くなるよう構成されているため、積層コアに太い発電コイルを巻装するとき、発電コイルを積層コアの外面に密着させて巻装させることができる。このため、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間が拡大することから発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る磁石式発電機の断面図、図２は、ステータの正面図、図３は、図２図示ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、図４は、コアプレートの正面図をそれぞれ示す。
【００１１】
図１〜図４において、１は、エンジンのクランクシャフト、２は、エンジンカバーをそれぞれ表している。
【００１２】
クランクシャフト１の端部１ａにはロータ３が固定され、ロータ３の内側にステータ４が配設されている。
【００１３】
ロータ３は、磁性体からなる回転部材３１を備える。回転部材３１は、熱間鍛造後切削により仕上げ加工されてなる。回転部材３１の中央のボス部３１ａの内側には、テーパ部３１ｂが形成されており、テーパ部３１ｂは、ボルト３２によってクランクシャフト端部１ａに嵌合、固着されている。回転部材３１の端面部３１ｃには、冷却用貫通穴３１ｄが複数個設けられている。回転部材３１の円筒状の外周部３１ｅはヨークを構成している。回転部材外周部３１ｅの内側に、非磁性体からなるリング状のスペーサ３３、円周方向に等間隔に配置された複数個の永久磁石３４、及び、非磁性体からなるリング状の位置決めケース３５が、クランクシャフト１の軸方向に沿って順に配設されている。複数個の永久磁石３４は、位置決めケース３５に形成された凸部（図示せず）によって円周方向に等間隔となるよう位置決めされるとともに、永久磁石３４の内側に磁石保護リング３６を圧入し回転部材外周部３１ｅの先端部３１ｆを巻きかしめすることによって回転部材３１に固定されている。なお、磁石保護リング３６は、ステンレス板をプレス加工して形成されている。
【００１４】
ステータ４は積層コア４１を備える。積層コア４１は、鉄板をプレス加工したコアプレート４８を複数枚積層し、その両側にコアプレート４８より若干厚いエンドプレート４９を重ねた後、リベット５２でかしめて一体化し、その表面をエポキシ樹脂５０で絶縁されてなり、この積層コア４１に巻線用銅線５１を巻装して発電コイル４２が形成されている。ステータ４は、積層コア４１に形成されたねじ挿通用貫通穴４１ａに締付ねじ４３を通し、締付ねじ４３をエンジンカバー２に形成されたねじ穴２ａにねじ込むことによって、エンジンカバー２に固定されている。
【００１５】
発電コイル４２は、絶縁チューブ４４内でリード線４５と結線されている。絶縁チューブ４４は、積層コア４１にねじ止めされたクリップ４６で保持されている。絶縁チューブ４４から引き出されたリード線４５は、保護チューブ４７によって保護されてグロメット部（図示せず）まで伸び、グロメット部を介して外部に引き出されている。
【００１６】
積層コア４１を構成する複数枚のコアプレート４８は、図３に示すように、ロータ回転方向ａにおける幅ｃ（図４参照）が各々異なっている３種類のコアプレート４８ａ，４８ｂ，４８ｃからなり、ロータ回転方向ａに対し垂直なロータ軸方向ｂにおける中央部に最大幅ｃ１のコアプレート群（幅広コアプレート群）４８Ａが位置し、この最大幅コアプレート群４８Ａの両側に、中間幅ｃ２のコアプレート群（中間幅コアプレート群）４８Ｂが位置し、この中間幅コアプレート群４８Ｂの両側に、最小幅ｃ３のコアプレート群（幅狭コアプレート群）４８Ｃが位置しており、各コアプレート４８のロータ回転方向ａにおける中心位置が一致するよう構成されている。換言すると、コアプレート群４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃは、ロータ軸方向ｂの中央部において最大幅ｃ１を有し、この中央部からロータ軸方向ｂの両端に向かってｃ２，ｃ３と段階的に幅が狭くなっている。また、エンドプレート４９のロータ回転方向ａの幅ｃ４は、幅狭コアプレート群４８Ｃのロータ回転方向ａの幅ｃ３よりも狭く形成されている。
【００１７】
このようにコアプレート群４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ及びエンドプレート４９は、全体としてロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かって段階的に幅狭になっているため、エポキシ樹脂５０もこの外形形状に沿った形状つまりロータ軸方向ｂの中央部が膨らみ両端部が縮んだような形状となる。このため、エポキシ樹脂５０の外側に太い巻線用銅線５１を巻装するとき、太い巻線用銅線５１をエポキシ樹脂５０の外面５０ａにほぼ密着して巻装することが可能になる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、図３に示すように積層コア４１の幅ｃを３段階（エンドプレートを含めると４段階）に設定しているが、積層コア４１のロータ軸方向ｂの長さが短い場合、あるいは、発電コイル４２の巻線用銅線５１の線径が細い場合には、図５に示すように、２段階（エンドプレートを含めると３段階）に設定するようにしてもよく、積層コア４１のロータ軸方向ｂの長さあるいは発電コイル４２の線径の太さに応じて段階数を適宜設定すればよい。
【００１９】
ロータ３の回転時、発電コイル４２と鎖交する永久磁石３４の磁束変化により発電コイル４２に電流が流れ、この電流によって発電コイル４２は発熱する。発電コイル４２の発熱は、ロータ３の回転による空気攪拌により生成される、ロータ３の内側から冷却用貫通孔３１ｄ及びロータ３の外側を経てロータ３の内側へ戻る空気循環通路ｄから、エンジンカバー２を経てエンジンカバー２の外側に放熱されるとともに、発電コイル４２から積層コア４１を経てエンジンカバー２に至る放熱経路ｅを経てエンジンカバー２の外側に放熱される。
【００２０】
本実施形態の場合、上述したように発電コイル４２の巻線用銅線５１はエポキシ樹脂５０の外面５０ａとほぼ密着している。このため、積層コア４１に発電コイル４２を巻装した状態において発電コイル４２のロータ軸方向ｂの中央部は、図６図示の従来の場合と比べロータ回転方向ａの寸法が小さくなり、隣り合う発電コイル４２間の隙間が拡大する。したがって、上記空気循環通路ｄにおける抵抗が小さくなり、この空気循環通路ｄを流れる空気の流速が増大することから、この空気循環通路ｄからエンジンカバー２を経て外部に放出される放熱経路の放熱効率が向上する。また、発電コイル４２から積層コア４１への熱伝導が向上するため、発電コイル４２から積層コア４１及びエンジンカバー２を経て外部に放出される放熱経路ｅの放熱効率も向上する。また、隣り合う発電コイル４２間の隙間の拡大により、積層コア４１に発電コイル４２を巻装する巻線作業が容易になる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の磁石式発電機は、発電コイル４２が巻装される積層コア４１を備える磁石式発電機において、積層コア４１は、ロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かってロータ回転方向ａの幅が段階的に狭くなるよう構成される。
【００２２】
本実施形態によると、積層コア４１のロータ回転方向ａの幅がロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かって段階的に狭くなるよう構成されているため、積層コア４１に太い発電コイル４２を巻装するとき、発電コイル４２を積層コア４１の外面５０ａに密着させて巻装させることができる。このため、発電コイル４２から積層コア４１への熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイル４２の隙間が拡大することから発電コイル４２の巻線作業が容易になるとともに発電コイル４２の放熱が向上する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の磁石式発電機によると、積層コアのロータ回転方向の幅がロータ軸方向の中央部から両端に向かって段階的に狭くなるよう構成されているため、積層コアに太い発電コイルを巻装するとき、発電コイルを積層コアの外面に密着させて巻装させることができる。このため、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間が拡大することから発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁石式発電機の断面図である。
【図２】ステータの正面図である。
【図３】図２図示ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】コアプレートの正面図である。
【図５】他の実施形態に係るステータの断面図である。
【図６】従来のステータの断面図である。
【符号の説明】
４１　　積層コア
４２　　発電コイル
ａ　　ロータ回転方向
ｂ　　ロータ軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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