(57)【要約】【課題】信号発電子にパルスを発生させるリラクタを回転子ヨークに備えた磁石式発電機において、回転子磁極から生じる磁束によりパルスの波形が歪むのを防止する。【解決手段】リラクタｒ1，ｒ2，…が設けられている領域を越えて回転子ヨーク１００の軸線方向及び周方向に延びていて、各リラクタと各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する回転子ヨークの周壁部１００ａの肉厚部を径方向に分断するスリット１１０を、回転子ヨークの周壁部１００ａの肉厚部内に設け、スリット１１０により回転子磁極とリラクタとの間を磁気的に絶縁するようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体からなるカップ状の回転子ヨークの周壁部の内周に永久磁石からなる磁極構成体が取り付けられて、前記磁極構成体を構成する永久磁石が前記回転子ヨークの径方向に着磁されることにより前記回転子ヨークの周方向に並ぶ所定の極数の回転子磁極が形成され、前記回転子ヨークの周壁部の周方向及び軸線方向にそれぞれ所定の周方向長さ及び軸線方向長さを持って前記周壁部の外周から径方向の外側に突出した少なくとも一つのリラクタが前記周壁部に一体に形成されている磁石回転子と、前記磁石回転子の内側に配置されて前記磁石回転子の回転に伴って交流電圧を発生する固定子と、前記回転子ヨークの周壁部の外側に配置されて前記リラクタを検出してパルスを発生する信号発電子とを備えた磁石式発電機において、
各リラクタが設けられている領域を越えて前記回転子ヨークの軸線方向及び周方向に延びていて、各リラクタと各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する前記回転子ヨークの周壁部の肉厚部を径方向に分断するスリットが前記回転子ヨークの周壁部の肉厚部内に設けられ、
前記スリットは、その軸線方向の一端を前記回転子ヨークの周壁部の一方の軸線方向端面に開口させ、軸線方向の他端を前記回転子ヨークの周壁部の他方の軸線方向端面の手前の位置で終端させた状態で設けられていることを特徴とする磁石式発電機。
【請求項２】
前記回転子ヨークの軸線方向に測った前記スリットの軸線方向寸法は、前記回転子ヨークの軸線方向に測った前記磁極構成体の軸線方向寸法よりも長く設定され、
前記磁極構成体は、その軸線方向の一端及び他端を前記スリットの軸線方向の一端及び他端にそれぞれ相応する位置よりも内側に位置させた状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石式発電機。
【請求項３】
前記スリットと前記回転子ヨークの周壁部の内周面との間に存在する前記周壁部の肉厚部の厚みを、前記スリットと前記周壁部の外周面との間に存在する前記周壁部の肉厚部の厚みよりも厚くするように、前記スリットが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁石式発電機。
【請求項４】
前記スリットは前記回転子ヨークの周壁部の周方向の全体に亘って延びるように設けられている請求項１，２または３に記載の磁石式発電機。
【請求項５】
前記スリットは、前記回転子ヨークの周壁部の周方向に並ぶ複数の単位スリットに分割されていて、各単位スリットが少なくとも一つのリラクタと、該リラクタの内側に設けられている回転子磁極との間に介在していることを特徴とする請求項１，２または３に記載の磁石式発電機。
【請求項６】
前記スリット内に、前記回転子ヨークを構成する材料よりも透磁率が低い低透磁率材料からなる充填材が充填されていることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の磁石式発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle，全地形対応車） 等のエンジン駆動車両のエンジンに取り付けるのに好適な磁石式発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１や特許文献２に示されているように、磁石式発電機は、エンジンの回転軸（通常はクランク軸）に取り付けられる磁石回転子と、エンジンのケースやカバーなどに固定されて磁石回転子と協働して交流電圧を発生する固定子とにより構成される。
【０００３】
磁石回転子は、エンジンの回転軸に取り付けられる回転子ヨークと、回転子ヨークに取り付けられた永久磁石からなる磁極構成体とにより構成される。エンジンに取り付けられる磁石式発電機においては、通常、鉄等の強磁性体からなるカップ状の回転子ヨークが用いられ、この回転子ヨークの周壁部の内周に磁極構成体が接着等により固定される。磁極構成体は、回転子ヨークの周方向に間隔をあけて配置される複数の円弧状の永久磁石や、回転子ヨークの周方向に連続的に延びるリング状の永久磁石により構成される。いずれの場合も、永久磁石の所定の着磁領域が回転子ヨークの径方向に着磁されることにより、回転子ヨークの周方向に一定の角度間隔をもって並ぶ所定の極数の回転子磁極が構成される。
【０００４】
固定子は、回転子磁極にエアギャップを介して対向させられる磁極部（歯部）とコイル巻回用のスロットとを有する電機子鉄心と、該電機子鉄心のスロットに巻回されたコイル群とにより構成される。電機子鉄心に巻回されたコイル群は、所定の相数の電機子コイルを構成するように結線される。磁石回転子が回転すると、固定子のコイル群と鎖交する磁束に変化が生じるため、コイル群に交流電圧が誘起し、コイル群が結線されることにより構成された電機子コイルから所定の相数の交流電圧が出力される。
【０００５】
エンジンを動作させるためには、エンジンの点火時期の制御や、エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置の制御等、各種の制御を行う必要がある。これらの制御を行う際には、エンジンのクランク軸の回転角度位置や回転速度等の回転情報を得るために、クランク軸の回転と同期して、所定のクランク角位置でパルス信号を発生するパルス発生器を必要とする。エンジンの制御装置は、パルス発生器が発生するパルスがしきい値に達したときに該パルスを認識してクランク軸の回転角度位置情報を得るため、回転角度位置情報を正確に得るためには、パルス発生器から常に一定の波形のパルスを発生させる必要がある。このパルス発生器は、磁石式発電機とは別個に設けられることもあるが、特許文献１や特許文献２に示されているように、磁石式発電機にその機能を持たせることが多い。
【０００６】
磁石式発電機に、交流発電機としての機能の他にパルス発生器としての機能をも持たせる場合には、磁石回転子の回転子ヨークの周方向及び軸線方向にそれぞれ所定の周方向長さ及び軸線方向長さを持って回転子ヨークの周壁部の外周から径方向の外側に突出した少なくとも一つのリラクタが回転子ヨークの外周に設けられ、前記固定子の他に、上記リラクタを検出してパルス信号を発生する信号発電子が更に設けられる。この信号発電子は、回転子ヨークの周壁部の外側に配置されて、エンジンのケースやカバーなどに設けられた発電子取付け部に固定される。
【０００７】
交流発電機としての機能だけでなく、パルス発生器としての機能をも持たせた磁石式発電機の一例として、特許文献１に示された磁石式発電機の構成を図６及び図７に示した。これらの図において、１は磁石回転子、２は交流電圧を発生する固定子、３は磁石回転子１の回転に同期してパルスを発生する信号発電子である。
【０００８】
図示の磁石回転子１は、周壁部１００ａと底壁部１００ｂと回転軸取付け用のボス部１００ｃとを一体に有するカップ状の回転子ヨーク１００と、回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの内周に固定された永久磁石からなる磁極構成体１０１とからなっている。磁極構成体１０１を構成する永久磁石の所定の着磁領域が回転子ヨークの径方向に着磁されることにより、回転子ヨークの周方向に一定の角度間隔をもって並ぶ所定の極数の回転子磁極Ｐ1ないしＰm（図示の例ではｍ＝１２）が形成されている。
【０００９】
回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの外周には、回転子ヨークの周方向に所定の角度間隔をもって並ぶ所定個数のリラクタｒ1ないしｒn（図示の例ではｎ＝１８）が形成されている。各リラクタは、回転子ヨークの周方向及び軸線方向にそれぞれ所定の周方向長さ及び軸線方向長さを有する突起からなっている。図示の例では、一連のリラクタｒ1ないしｒn相互間の角度間隔θが等しく設定され、リラクタｒ1ないしｒn-1の極弧角がすべて等しく設定されているが、他の一つのリラクタｒnの極弧角は、他のリラクタｒ1ないしｒn-1の極弧角よりも十分に大きく設定されている。即ち、この例では、多数のリラクタの内の一つのリラタが他のリラクタと異なる極弧角を有するように設けられている。
【００１０】
固定子２は、環状の継鉄部Ｙから、該継鉄部の周方向に等角度間隔で並ぶ多数の（図示の例では１８個の）歯部Ｔ，Ｔ，…を放射状に突出させて、一連の歯部相互間にコイル巻回用スロットを形成した環状の電機子鉄心２００と、電機子鉄心２００のコイル巻回用スロットにコイル導体を挿入して一連の歯部にそれぞれ巻回されたコイルＷ，Ｗ，…とからなり、コイルＷ，Ｗ，…が三相結線されることにより、三相交流電圧を発生する電機子コイル２０１が構成されている。電機子コイル２０１の三相の端末線は、結線部２０５にて三相のリード線Ｌに接続されている。また信号発電子３から引出された引出線Ｌ′が絶縁チューブ２０２内に挿されることによりワイヤハーネス２０３が構成されている。このワイヤハーネス２０３は、電機子鉄心の継鉄部Ｙに固定された支持金具２０４により支持された状態で結線部２０５の近傍に導かれて、結線部２０５とともに糸縛りにより固定子の一つのコイルに固定されている。またワイヤハーネス２０３から導出された引出し線Ｌ′と、三相のリード線Ｌとが一括して絶縁チューブ２０６内に挿入されることによりワイヤハーネス２０７が構成され、このワイヤーハーネス２０７は、糸縛りにより電機子コイル２０１に対して支持された状態で外部に導出されている。
【００１１】
固定子２は、磁石回転子１の内側に配置されて、エンジンのケースやカバーに設けられた固定子取付け部（図示せず。）に固定され、電機子鉄心２００の歯部Ｔ，Ｔ，…のそれぞれの先端に設けられた磁極部が回転子磁極Ｐ1ないしＰmに所定のエアギャップを介して対向させられる。
【００１２】
信号発電子３は、リラクタr1ないしｒnに対向する磁極部３００を先端に有する鉄心と、この鉄心に巻回された信号コイルと、鉄心に一方の磁極が磁気的に結合された信号発生用磁石（図示せず。）と、信号発生用磁石の他方の磁極に磁気結合されたヨークとをケーシング３０１内に収容して、ヨークに一体に設けられた取付け用腕部３０２をケーシング３０１から外部に導出させた構造を有する周知のものである。信号発電子３は、その磁極部３００を回転子ヨーク１００のリラクタｒ1ないしｒnが設けられた領域に向けた状態で配置されて、エンジンのケースまたはカバーに設けられた取付け部に固定される。
【００１３】
図示の磁石式発電機において、図示しないエンジンが回転して磁石回転子１が回転すると、電機子鉄心の歯部Ｔ，Ｔ，…に巻回されたコイルＷ，Ｗ，…に交流電圧が誘起し、これらのコイルが三相結線されることにより構成された電機子コイルから三相交流電圧が出力される。
【００１４】
信号発電子３においては、リラクタｒ1ないしｒnのそれぞれが磁極部３００との対向を開始する際に信号コイルと鎖交する磁束が増大し、リラクタｒ1ないしｒnのそれぞれが磁極部３００との対向を終了する際に信号コイルと鎖交する磁束が減少する。これらの磁束変化により、信号発電子３内の信号コイルは、各リラクタが磁極部３００との対向を開始する際及び各リラクタが磁極部３００との対向を終了する際にそれぞれ極性が異なるパルスを発生する。即ち、信号発電子３は、各リラクタの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出して極性が異なるパルスを発生する。
【００１５】
図６及び図７に示された磁石式発電機においては、リラクタｒnの極弧角が他のリラクタの極弧角よりも大きく設定されているため、信号発電子３が、リラクタｒnの前端側エッジを検出してパルスを発生してから後端側エッジを検出してパルスを発生するまでの時間間隔が、信号発電子３が他のリラクタの前端側エッジを検出してパルスを発生してから後端側エッジを検出してパルスを発生するまでの時間間隔よりも長くなる。エンジンを制御する制御装置は、このパルスの発生間隔の不規則性を利用して、リラクタｒ1ないしｒnのエッジを検出したときにそれぞれ発生するパルスを識別し、信号発電子が発生する一連のパルスとエンジンのクランク軸の回転角度位置との間の対応関係を特定する。
【００１６】
図６に示されたように、一部のリラクタｒnの極弧角を他のリラクタの極弧角と異ならせる代りに、等角度間隔で設けられるべきリラクタの一部を欠落させることにより、パルスの発生間隔に不規則性を持たせて、パルスの識別を可能にする場合もある。
【００１７】
近年、エンジンの軽量化を図ることが重視される傾向にあり、それに伴って、磁石回転子の回転子ヨークの周壁部の肉厚を薄くする傾向がある。図６及び図７に示された磁石式発電機のように、回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの外周にリラクタｒ1，ｒ2，…を一体に形成する場合に、回転子ヨークの周壁部の肉厚を薄くすると、回転子磁極とリラクタとの距離が短くなり、図８に示すように、回転子磁極からリラクタ側に磁束φr が流れ易くなる。回転子磁極からリラクタ側に磁束φr が流れると、リラクタが信号発電子の磁極部３００に対向した際に信号コイルが巻回された鉄心に流れる磁束（信号コイルと鎖交する磁束）の波形が歪むため、信号コイルに誘起するパルスの波形が歪み、該パルスから得られる回転角度位置情報に誤差が生じるおそれがある。
【００１８】
本出願人は先に、信号発電子から得られるパルスの波形歪みを減少させることができる磁石式発電機として、特許文献２に示されたものを提案した。この既提案の磁石式発電機においては、外周にリラクタが形成されたリング（リラクタ保持リング）を回転子ヨークの周壁部の外周に圧力嵌めする構造を採用して、リラクタ保持リングの内周側で該リングの幅方向の一端側の角部を斜めに切削することにより、リラクタ保持リングの内周の一部と回転子ヨークの周壁部の外周との間に隙間を形成している。
【００１９】
このように構成すると、リラクタ保持リングの内周の一部と回転子ヨークの周壁部の外周との間に形成された隙間により、回転子ヨークの周壁部とリラクタ保持リングとの間の磁気抵抗を増大させることができるため、磁石回転子の回転子磁極からリラクタ側に流れる磁束の量を少なくすることができ、信号発電子が出力するパルスに波形歪みが生じるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−３５５９８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４７７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献２に示された磁石式発電機によれば、リラクタ保持リングの内周面全体を回転子ヨークの周壁部に接触させた場合に比べて、回転子ヨークの周壁部とリラクタ保持リングとの間の磁気抵抗を増大させることができるため、磁石回転子の回転子磁極からリラクタ側に流れる磁束の量を少なくして、信号発電子が出力するパルスに波形歪みが生じるのを抑制することができる。しかしながら、特許文献２に示された磁石式発電機では、リラクタ保持リングを回転子ヨークの周壁部の外周に圧力嵌めすることを可能にするために、リラクタ保持リングの内周面の相当部分は、回転子ヨークの周壁部の外周に直接接触させる必要がある。そのため、特許文献２に示された磁石式発電機においても、回転子磁極から生じる磁束がある程度リラクタ側に流れるのを避けることができず、回転子磁極から生じる磁束がパルス波形に与える影響を実用上支障を来さない程度に抑えることは容易ではない。
【００２２】
更に、特許文献２に示された磁石式発電機では、リラクタ保持リングの幅方向の一端側の角部が切削されているため、リラクタ保持リングの断面積が減少してその機械的強度が低下するだけでなく、当該リングと回転子ヨークの周壁部の外周との接触面積が減少して、リラクタ保持リングの取付け強度が低下し、磁石回転子の機械的強度が低下するのを避けられない。
【００２３】
また特許文献２に示されているように、回転子ヨークとは別体のリラクタ保持リングにリラクタを形成する構造を採用した場合には、磁石回転子の外径が大きくなるのを避けられないため、磁石式発電機の小形軽量化が要請される場合にその要請に応えることが難しくなることがある。磁石式発電機の小形軽量化の要請に応えるためには、回転子ヨークの周壁部に一体にリラクタを形成する構造を採用して、しかも回転子ヨークの周壁部の肉厚を薄くした場合でも、回転子磁極から生じる磁束がリラクタ側に流れるのを効果的に防ぐための工夫をする必要がある。
【００２４】
本発明の目的は、回転子ヨークの周壁部に一体にリラクタを形成して、しかも回転子ヨークの周壁部の肉厚を薄くした場合でも、回転子磁極から生じる磁束がリラクタ側に流れるのを効果的に抑制して、信号発電子から正常な波形のパルスを発生させることができるようにした磁石式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】
【００２５】
本発明は、強磁性体からなるカップ状の回転子ヨークの周壁部の内周に永久磁石からなる磁極構成体が取り付けられて、磁極構成体を構成する永久磁石が回転子ヨークの径方向に着磁されることにより回転子ヨークの周方向に並ぶ所定の極数の回転子磁極が形成され、回転子ヨークの周壁部の周方向及び軸線方向にそれぞれ所定の周方向長さ及び軸線方向長さを持って周壁部の外周から径方向の外側に突出した少なくとも一つのリラクタが周壁部に一体に形成されている磁石回転子と、磁石回転子の内側に配置されて磁石回転子の回転に伴って交流電圧を発生する固定子と、回転子ヨークの周壁部の外側に配置されてリラクタを検出してパルスを発生する信号発電子とを備えた磁石式発電機を対象とする。
【００２６】
本発明においては、各リラクタが設けられている領域を越えて回転子ヨークの軸線方向及び周方向に延びていて、各リラクタと各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する回転子ヨークの周壁部の肉厚部を径方向に分断するスリットが回転子ヨークの周壁部の肉厚部内に設けられる。上記スリットは、その軸線方向の一端を回転子ヨークの周壁部の一方の軸線方向端面に開口させ、軸線方向の他端を回転子ヨークの周壁部の他方の軸線方向端面の手前の位置で終端させた状態で設けられる。
【００２７】
上記のように、各リラクタと各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する回転子ヨークの周壁部の肉厚部を径方向に分断するスリットを回転子ヨークの周壁部の肉厚部内に設けると、各リラクタとその内側の回転子磁極との間をスリットにより完全に分断することができるため、各リラクタとその内側の回転子磁極との間の磁気抵抗を十分に大きくして、回転子磁極から各リラクタに磁束が流れるのを抑制することができ、回転子磁極から生じる磁束により、信号発電子が発生するパルスの波形が歪むのを防ぐことができる。
【００２８】
本発明の好ましい態様では、回転子ヨークの軸線方向に測ったスリットの軸線方向寸法が、回転子ヨークの軸線方向に測った磁極構成体の軸線方向寸法よりも長く設定され、磁極構成体は、その軸線方向の一端及び他端をスリットの軸線方向の一端及び他端にそれぞれ相応する位置よりも内側に位置させた状態で配置される。
【００２９】
上記のように構成すると、磁極構成体を構成する永久磁石の着磁領域（回転子磁極）からリラクタ側に磁束が流れるのをより効果的に抑制することができるため、回転子磁極から生じる磁束によるパルス波形の歪みをより確実に防ぐことができる。
【００３０】
本発明の好ましい態様では、スリットと回転子ヨークの周壁部の内周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みを、スリットと周壁部の外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みよりも厚くするように、スリットが設けられる。
【００３１】
上記のように構成すると、スリットと回転子ヨークの周壁部の内周面との間に存在する周壁部の肉厚部の磁気抵抗を、スリットと回転子ヨークの周壁部の外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の磁気抵抗よりも小さくすることができるため、回転子磁極から回転子ヨークの周壁部に流れる磁束の大部分を、リラクタから側路させて流すことができる。従って、回転子磁極からリラクタ側に磁束が殆ど流れないようにして、パルスの波形が歪むのを防ぐことができる。
【００３２】
本発明の好ましい態様では、上記スリットが、回転子ヨークの周壁部の周方向の全体に亘って延びるように設けられる。
【００３３】
本発明の他の好ましい態様では、スリットが、回転子ヨークの周壁部の周方向に並ぶ複数の単位スリットに分割されて、各単位スリットが少なくとも一つのリラクタと、該リラクタの内側に設けられている回転子磁極との間に介在させられる。
【００３４】
上記のように、スリットを複数の単位スリットに分割すると、スリットにより回転子ヨークの機械的強度が低下するのを防ぐことができる。
【００３５】
本発明の好ましい態様では、上記スリット内に、回転子ヨークを構成する材料よりも透磁率が低い低透磁率材料からなる充填材が充填される。この充填材は金属からなっていてもよく、樹脂からなっていてもよい。
【００３６】
回転子ヨークの周壁部の肉厚が薄い場合に、周壁部内にスリットが形成されていると、回転子ヨークの機械的強度が低下するおそれがある。上記のように、回転子ヨークを構成する材料よりも透磁率が低い低透磁率材料からなる充填材をスリット内に充填しておくと、回転子磁極から生じる磁束がリラクタ側に流れるのを抑制する効果を低減させることなく、スリットにより回転子ヨークの機械的強度が低下するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明では、各リラクタと各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する回転子ヨークの周壁部の肉厚部を径方向に分断するスリットを回転子ヨークの周壁部の肉厚部内に設けたので、各リラクタとその内側の回転子磁極との間をスリットにより完全に分断して、各リラクタとその内側の回転子磁極との間の磁気抵抗を十分に大きくすることができる。従って、本発明によれば、回転子磁極から各リラクタに磁束が流れるのを抑制して、回転子磁極から生じる磁束により、信号発電子が発生するパルスの波形が歪むのを防ぐことができる。
【００３８】
本発明において、回転子ヨークの軸線方向に測ったスリットの軸線方向寸法を、回転子ヨークの軸線方向に測った磁極構成体の軸線方向寸法よりも長く設定して、磁極構成体の軸線方向の一端及び他端をスリットの軸線方向の一端及び他端にそれぞれ相応する位置よりも内側に位置させるように構成した場合には、回転子磁極からリラクタ側に磁束が流れるのをより効果的に抑制して、パルス波形の歪みをより確実に防ぐことができる。
【００３９】
また本発明において、スリットと回転子ヨークの周壁部の内周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みを、スリットと周壁部の外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みよりも厚くするようにスリットを設けた場合には、スリットと回転子ヨークの周壁部の内周面との間に存在する周壁部の肉厚部の磁気抵抗を、スリットと周壁部の外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の磁気抵抗よりも小さくすることができるため、回転子磁極から回転子ヨークの周壁部に流れる磁束の大部分を、リラクタから側路させて流すことができ、回転子磁極からリラクタ側に磁束が殆ど流れないようにして、パルスの波形が歪むのを防ぐことができる。
【００４０】
本発明において、スリット内に、回転子ヨークを構成する材料よりも透磁率が低い低透磁率材料からなる充填材を充填した場合には、スリットを設けたことにより回転子ヨークの機械的強度が低下するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係わる磁石式発電機の半部の正面図である。
【図２】図１のII−II 線に沿って断面して示した断面図である。
【図３】図１の実施形態において回転子ヨークの周壁部にスリットを形成した状態を示す要部の拡大断面図である。
【図４】図３に示されたスリット内に低透磁率材料を充填した状態を示した要部の拡大断面図である。
【図５】図１の実施形態に係わる磁石式発電機における磁束の流れを説明するための要部の拡大正面図である。
【図６】従来の磁石式発電機の半部の正面図である。
【図７】図６のVII−VII線に沿って断面して示した断面図である。
【図８】従来の磁石式発電機における磁束の流れを説明するための要部の拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下図１ないし図５を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１ないし図４は本発明の一実施形態に係わる磁石式発電機の構成を示したもので、これらの図において、１は磁石回転子、２は交流電圧を発生する固定子、３は磁石回転子の回転に同期してパルスを発生する信号発電子である。
【００４３】
磁石回転子１は、周壁部１００ａと底壁部１００ｂとを一体に有するカップ状の回転子ヨーク１００と、回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの内周に固定された永久磁石からなるリング状の磁極構成体１０１とにより構成されている。回転子ヨーク１００の底壁部１００ｂの中央部には、回転軸取付け用のボス部１００ｃが一体に設けられている。ボス部１００ｃの内側には、テーパがつけられた孔１００ｄが形成され、図示しないエンジンのクランク軸の先端に形成されたテーパ部が孔１００ｄに嵌合されて、適宜の手段によりボス部１００ｃがクランク軸の先端のテーパ部に対して締め付けられることにより、回転子ヨーク１００がエンジンのクランク軸に取り付けられる。
【００４４】
図示の磁極構成体１０１は、回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの内周面の円周長に等しい長さを有する帯板状の形状に形成されて、周壁部１００ａの内周面に添わせた状態で配置されることによりリング状に成形された希土類磁石等の永久磁石からなっている。磁極構成体１０１を構成する永久磁石は、周壁部１００ａに接着により固定されている。
【００４５】
図２ないし図４において、１０２は、磁極構成体１０１を回転子ヨーク１００の軸線方向に位置決めするために、回転子ヨークの周壁部１００ａの内周面に嵌合されて、周壁部１００ａの底壁部１００ｂ寄りの部分に形成された段部１００a1に突き当てられた非磁性材料からなるスペーサである。磁極構成体１０１は、その一方の軸線方向端面がスペーサ１０２に突き当てられることにより、回転子ヨーク１００の軸線方向に位置決めされている。
【００４６】
磁極構成体１０１及びスペーサ１０２を覆うように、ステンレス鋼等の非磁性材料（強磁性材料以外の材料）からなる保護カバー１０３が設けられている。図３に示されているように、保護カバー１０３は、磁極構成体１０１の内周面に嵌合されて、磁極構成体１０１及びスペーサ１０２の内周面を覆う円筒部１０３ａと、円筒部１０３ａの軸線方向の一端から径方向の外側に張り出すように形成されて、回転子ヨーク１００の開口部側に位置する磁極構成体１０１の他方の軸線方向端面を覆う外鍔部１０３ｂとを一体に有している。保護カバーの円筒部１０３ａの軸線方向の他端にはテーパが付けられた裾部１０３ｃが設けられていて、該裾部１０３ｃの先端が回転子ヨーク１００の底壁部１００ｂの内面に当接されている。保護カバー１０３は、外鍔部１０３ｂが磁極構成体１０１を構成する永久磁石の端面に接着されることにより、磁極構成体１０１に対して固定されている。
【００４７】
磁極構成体１０１の所定の着磁領域が回転子ヨーク１００の径方向に着磁されることにより、回転子ヨークの周方向に一定の角度間隔をもって並ぶ所定の極数の（図示の例では１２極の）回転子磁極Ｐ1ないしＰm（図示の例ではｍ＝１２）が形成されている。
【００４８】
なお磁極構成体１０１の構成は図示の例に限定されるものではなく、例えば、回転子ヨークの周壁部の周方向に並べて配置された複数の円弧状の永久磁石により磁極構成体１０１を構成してもよい。
【００４９】
回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの外周には、回転子ヨーク１００の周方向に所定の角度間隔をもって並ぶ所定の個数（図示の例では１７個）のリラクタｒ1ないしｒn-1（図示の例ではｎ＝１８）が一体に形成されている。各リラクタは、回転子ヨークの周方向及び軸線方向にそれぞれ所定の周方向長さ及び軸線方向長さを有する突起からなっていて、回転子ヨークの周壁部に切削加工を施すことにより、回転子ヨークと一体に形成されている。
【００５０】
図示の例では、一連のリラクタｒ1ないしｒn-1の周方向長さがすべてい等しく設定されている。またリラクタｒn-1とリラクタｒ1との間の角度間隔は２θ（＝４π／ｎ）に設定されているが、他のリラクタｒ1ないしｒn-1相互間の角度間隔はすべてθ（＝２π／ｎ）に設定されている。
【００５１】
なお図２ないし図４において、１００ｅは、回転子ヨーク１００にリコイルスタータや冷却ファン等の外付け部品を取り付ける場合に、該外付け部品を位置決めするために回転子ヨーク１００の底壁部１００ｂの外面に形成された環状の突出壁であり、１００ｆは外付け部品を回転子ヨークに締結するボルトを貫通させる孔である。
【００５２】
固定子２は、環状の継鉄部Ｙから、該継鉄部の周方向に等角度間隔で並ぶ多数の（図示の例では１８個の）歯部Ｔ，Ｔ，…を放射状に突出させて、一連の歯部相互間にコイル巻回用スロットを形成した環状の電機子鉄心２００と、電機子鉄心２００のコイル巻回用スロットにコイル導体を挿入して一連の歯部にそれぞれ巻回されたコイルＷ，Ｗ，…とからなり、コイルＷ，Ｗ，…が三相結線されることにより、三相交流電圧を発生する電機子コイル２０１が構成されている。電機子コイル２０１の三相の端末線は、結線部２０５にて三相のリード線Ｌに接続されている。また信号発電子３から引出された引出線Ｌ′が絶縁チューブ２０２内に挿されることによりワイヤハーネス２０３が構成されている。このワイヤハーネス２０３は、電機子鉄心の継鉄部Ｙに固定された支持金具２０４により支持された状態で結線部２０５の近傍に導かれて、結線部２０５とともに糸縛りにより固定子の一つのコイルに固定されている。またワイヤハーネス２０３から導出された引出し線Ｌ′と、三相のリード線Ｌとが一括して絶縁チューブ２０６内に挿入されることによりワイヤハーネス２０７が構成され、このワイヤーハーネス２０７は、電機子コイル２０１上で糸縛りにより支持された状態で外部に導出されている。
【００５３】
固定子２は、磁石回転子１の内側に配置されて、電機子鉄心２００の継鉄部に設けられた取り付け孔２００ａを貫通させたボルトにより、エンジンのケースやカバーに設けられた固定子取付け部（図示せず。）に固定され、電機子鉄心２００の歯部Ｔ，Ｔ，…のそれぞれの先端に設けられた磁極部が回転子磁極Ｐ1ないしＰmに所定のエアギャップを介して対向させられる。
【００５４】
信号発電子３は、リラクタr1ないしｒn-1に対向する磁極部３００を先端に有する鉄心と、この鉄心に巻回された信号コイルと、該鉄心に一方の磁極が磁気的に結合された信号発生用磁石（図示せず。）と、該信号発生用磁石の他方の磁極に磁気結合されたヨークとをケーシング３０１内に収容して、ヨークに一体に設けられた取付け用腕部３０２，３０２をケーシング３０１から外部に導出させた構造を有する。信号発電子３は、その磁極部３００を回転子ヨーク１００のリラクタｒ1ないしｒn-1が設けられた領域に向けた状態で配置されて、エンジンのケースまたはカバーに設けられた発電子取付け部に固定される。
【００５５】
本発明においては、各リラクタが設けられている領域を越えて回転子ヨーク１００の軸線方向及び周方向に延びていて、各リラクタと各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する回転子ヨークの周壁部の肉厚部を径方向に分断するスリット１１０（図２及び図３参照）が回転子ヨークの周壁部の肉厚部内に設けられ、このスリット１１０により、回転子磁極Ｐ1ないしＰmとリラクタｒ1ないしｒn-1との間が磁気的に絶縁される。スリット１１０は、その軸線方向の一端を回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの一方の軸線方向端面に開口させ、軸線方向の他端を回転子ヨークの周壁部１００ａの他方の軸線方向端面の手前の位置で終端させた状態で設けられる。
【００５６】
上記のスリット１１０は、回転子ヨーク１００を回転させながら、回転子ヨークの周壁部１００ａの端面側から周壁部１００ａの肉厚部内にエンドミルによりミリング加工を施すことにより形成することができる。またスリット１１０は、電子ビーム加工により形成することもできる。
【００５７】
図示の例では、スリット１１０が回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの周方向の全体に亘って延びるように設けられていて、回転子ヨーク１００の軸線方向に測ったスリット１１０の軸線方向寸法ｓ（図３参照）が、回転子ヨーク１００の軸線方向に測った磁極構成体１０１の軸線方向寸法ａ及びリラクタｒ1〜ｒn-1のそれぞれの軸線方向長さｂ（＜ａ）よりも長く設定されている。磁石回転子１の磁極構成体１０１は、その軸線方向（回転子ヨーク１００の軸線に沿う方向）の一端及び他端をスリット１１０の軸線方向の一端及び他端にそれぞれ相応する位置よりも内側に位置させた状態で配置されている。
【００５８】
本実施形態では、スリット１１０と回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの内周面との間に存在する周壁部１００ａの肉厚部の厚みｔ1を、スリット１１０と周壁部１００ａの外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みｔ2よりも厚くするように、スリット１１０が設けられている。
【００５９】
本実施形態ではまた、図４に太線で示されているように、スリット１１０内に、回転子ヨーク１００を構成する材料（鉄）よりも透磁率が低い低透磁率材料からなる充填材１１１が充填されている。
【００６０】
低透磁率材料としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン６６等の樹脂や、アルミニュウム等の非磁性金属を用いることができる。
【００６１】
本実施形態の磁石式発電機において、図示しないエンジンが回転して磁石回転子１が回転すると、電機子鉄心２００の歯部Ｔ，Ｔ，…に巻回されたコイルＷ，Ｗ，…に交流電圧が誘起し、これらのコイルが三相結線されることにより構成された電機子コイル２０１から三相交流電圧が出力される。
【００６２】
信号発電子３においては、リラクタｒ1ないしｒn-1のそれぞれが磁極部３００との対向を開始する際及びリラクタｒ1ないしｒn-1のそれぞれが磁極部３００との対向を終了する際に信号コイルと鎖交する磁束に変化が生じる。これらの磁束変化により、各リラクタが磁極部３００との対向を開始する際及び各リラクタが磁極部３００との対向を終了する際にそれぞれ信号コイルに極性が異なるパルスが誘起する。即ち、信号発電子３は、各リラクタの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出して極性が異なるパルスを発生する。
【００６３】
本実施形態においては、リラクタｒn-1とリラクタｒ1との間の角度間隔が他のリラクタ相互間の角度間隔θよりも大きく設定されているため、図１において磁石回転子１が時計方向に回転するとすると、信号発電子３がリラクタｒn-1の前端側エッジを検出してパルスを発生してからリラクタｒ1の前端側エッジを検出してパルスを発生するまでの時間が、他の隣り合うリラクタの前端側エッジを検出する時間間隔よりも長くなる。このことから、信号発電子３がリラクタｒ1ないしｒn-1をそれぞれ検出した時に発生するパルスを識別することができ、信号発電子３が発生する一連のパルスと磁石回転子１の回転角度位置との対応関係を特定することができる。
【００６４】
図５は、本実施形態の磁石式発電機において、回転子磁極から生じる磁束の流れを概略的に示したものである。本実施形態においては、リラクタｒ1ないしｒn-1と各リラクタの内側の回転子磁極との間に存在する回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの肉厚部を径方向に分断するスリット１１０を回転子ヨークの周壁部の肉厚部内に設けたため、リラクタｒ1ないしｒn-1とその内側の回転子磁極との間をスリット１１０により完全に分断することができる。従って、各リラクタとその内側の回転子磁極との間の磁気抵抗を十分に大きくすることができ、回転子磁極から生じる磁束φrの殆どをスリット１１０と回転子ヨークの周壁部１００ａの内周面との間の肉厚部内を通して流すことができる。これにより、図５に示されているように、回転子磁極から生じる磁束φrがリラクタ側に殆ど流れないようにすることができ、信号発電子３が発生するパルスの波形が歪むのを防ぐことができる。
【００６５】
上記スリット１１０の厚み（回転子ヨークの径方向に測った隙間寸法）は、パルス波形の歪みを防ぐ効果を得るために必要な大きさと、スリットの加工性とを勘案して実験的に決定する。
【００６６】
本実施形態のように、回転子ヨーク１００の軸線方向に測ったスリット１１０の軸線方向寸法ｓを、回転子ヨークの軸線方向に測った磁極構成体１０１の軸線方向寸法ａよりも長く設定して、磁極構成体１０１の軸線方向の一端及び他端をスリットの軸線方向の一端及び他端にそれぞれ相応する位置よりも内側に位置させておくと、回転子磁極から生じた磁束がリラクタ側に流れるのをより効果的に抑制することができる。
【００６７】
また本実施形態のように、スリット１１０と回転子ヨーク１００の周壁部１００ａの内周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みｔ1を、スリット１１０と周壁部１００ａの外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の厚みｔ2よりも厚くするように、スリット１１０を設けておくと、スリットと回転子ヨークの周壁部の内周面との間に存在する周壁部の肉厚部の磁気抵抗を、スリットと周壁部の外周面との間に存在する周壁部の肉厚部の磁気抵抗よりも小さくすることができるため、回転子磁極から回転子ヨークの周壁部に流れる磁束の大部分を、リラクタから側路させて流すことができ、回転子磁極からリラクタ側に磁束が殆ど流れないようにして、パルスの波形が歪むのを防ぐことができる。
【００６８】
また本実施形態のように、スリット１１０内に、回転子ヨークを構成する材料よりも透磁率が低い低透磁率材料からなる充填材１１１を充填しておくと、回転子ヨークの周壁部の肉厚を薄くした場合に、回転子磁極から生じる磁束がリラクタ側に流れるのを抑制する効果を低減させることなく、スリット１１０により回転子ヨークの機械的強度が低下するのを防ぐことができる。
【００６９】
上記の実施形態では、スリット１１０内に低透磁率材料１１１を充填したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、回転子ヨークの機械的強度に不安がない場合には、スリット１１０内に低透磁率材料を充填することなく、スリット１１０内を空隙のままにしておくようにしてもよい。
【００７０】
上記の実施形態のように、スリット１１０を回転子ヨークの周壁部の全体に亘って延びるように設けると、回転子磁極からリラクタ側に磁束が流れるのを抑制する効果を高めることができるだけでなく、スリットの加工を容易にすることができるが、本発明は、スリット１１０を回転子ヨークの周壁部の全体に亘って延びるように設ける場合に限定されるものではなく、スリット１１０を、回転子ヨーク１００の周壁部の周方向に並ぶ複数の単位スリットに分割することもできる。この場合は、各単位スリットを、少なくとも一つのリラクタと、該リラクタの内側に設けられている回転子磁極との間に介在させるように設ける。
【００７１】
上記のように、スリット１１０を複数の単位スリットに分割すると、スリットを設けたことにより回転子ヨークの機械的強度が低下するのを防ぐことができる。
【００７２】
上記の実施形態では、リラクタｒ1ないしｒn-1を回転子ヨーク１００の開口端寄りに設けているため、スリット１１０を回転子ヨーク１００の開口端寄りに設けて、該スリットの一端を回転子ヨーク１００の開口端面に開口させているが、リラクタｒ1ないしｒn-1が回転子ヨーク１００の底壁部１００ｂ寄りの位置に設けられる場合には、スリット１１０を回転子ヨークの底壁部１００ｂ寄りに設けて、該スリットの一端を回転子ヨークの周壁部１００ａの底壁部１００ｂ側の端面に開口させるのが好ましい。
【００７３】
上記の実施形態では、回転子ヨークの周壁部の外周にリラクタｒ1ないしｒn-1を設けてリラクタｒ1とｒn-1との間の角度間隔を、他のリラクタ相互間の角度間隔θよりも大きくしているが、図６に示した従来の磁石式発電機と同様に、回転子ヨークの周壁部の外周に等角度間隔でリラクタｒ1ないしｒnを設けて、一つのリラクタｒnの極弧角を他のリラクタの極弧角よりも大きくするようにしてもよい。また本発明を適用する磁石式発電機において、リラクタの数は任意であり、例えばリラクタを一つだけ設ける場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  磁石回転子
１００  回転子ヨーク
１００ａ  回転子ヨークの周壁部
１０１  磁極構成部材
１１０  スリット
１１１  低透磁率材料
２  固定子
３  信号発電子
Ｐ1ないしＰm  回転子磁極
ｒ1ないしｒn  リラクタ
【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】
2012165530.tif 000007
【図６】
2012165530.tif 000008
【図７】
2012165530.tif 000009
【図８】
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