(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電コイル要素を周方向に組み合わせて形成される円環状の発電コイルを備える磁石発電機であって、各発電コイル要素を発電コイル外周部において固定する固定部と、各発電コイル要素を発電コイル内周部において固定するスペーサを設け、該スペーサは、隣り合う発電コイル要素の凹条溝間で形成される空間に圧入されるU字状の線材により構成されることを特徴とする磁石発電機。
【請求項２】
前記固定部は、各発電コイル要素のコアの周方向端面に形成された凹凸部を有し、互いに隣り合う発電コイル要素間の凹凸部を互いに嵌め合わせることによって各発電コイル要素を固定することを特徴とする請求項１記載の磁石発電機。
【請求項３】
前記発電コイルは、磁性材からなるハウジングの内周面に焼き嵌めされてなることを特徴とする請求項２記載の磁石発電機。
【請求項４】
前記コアの前記ハウジング内周面との対向面に、凹部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の磁石発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石発電機、特に、インナータイプの磁石発電機（回転子が内側、発電コイルが外側に配置される磁石発電機）の発電コイルの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インナータイプの磁石発電機の発電コイルとして、複数の発電コイル要素を周方向に組み合わせて円環状に形成される発電コイルが知られている。そして、この種の発電コイルは、円環状のヨークの内周面から内方へ複数のコアが突出し、各コアに絶縁を行うためのボビンを介して巻線を巻いた構成をとっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、磁石発電機を自動二輪車など振動の激しい環境下で使用する場合、従来の発電コイルによると、上記のように各発電コイル要素が片持ち構造であるため、激しい振動を受けたときに各発電コイル要素の先端部が振動し、外周部で固定されている結合部がゆるみ発電コイルに断線等の問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、振動の激しい環境下で使用される場合であっても、発電コイル要素の固定が維持され、ゆるむことがない磁石発電機発電機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１によると、各発電コイル要素は、発電コイル外周部において固定部によって固定されるとともに発電コイル内周部においてスペーサによって固定されるため、振動の激しい環境下で使用される場合であっても、発電コイル要素の先端部の振動を抑制することができ、外周部で固定されている結合部がゆるみ断線等の問題が生じることを防止できる。また、構成が簡素で安価なスペーサを提供することができる。
【０００７】
請求項２によると、各発電コイル要素を周方向において互いに結合させるようにしたため、従来からの半径方向において中心コアを外周コアにあり溝結合によって固定するようにした固定部の場合（特開２００１−１１２１９２参照）、強度確保のため半径方向の肉厚を厚くする必要が生じるのに対し、半径方向の肉厚を薄くすることができ、発電機の小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項３によると、焼き嵌めの際、加熱したハウジングが冷却するときに、ハウジングの収縮により発電コイルの外周面が加圧されるようになり、発電コイルが強固に固定されるようになる。
【０００９】
請求項４によると、焼き嵌めの際、加熱したハウジングが冷却するときに、ハウジングの収縮によりハウジングの一部が凹部内に膨出して固化するようになり、発電コイルの回り止め作用をさらに強固に発揮することができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は、一実施形態に係る磁石発電機を台座に取り付けた状態の側面断面図、図２は、同磁石発電機の正面図、図３は、同磁石発電機からスペーサを取り除いた状態の一部を示す正面図、図４は、シャフトを視点として発電コイルを見たときの展開図、図５および図６は、スペーサ受け部の変形例を示す要部正面図、図７は、スペーサ受け部の変形例を示す要部正面図および図４と同様な展開図であって該スペーサ受け部に対するスペーサの変形例との関係を示す展開図、図８は、発電コイルの磁路の説明図をそれぞれ示している。
【００１２】
図１〜図４において、１００は磁石発電機、２００は、磁石発電機１００の台座を表している。磁石発電機１００は、エンジンのクランク軸にスプライン等で連結されるシャフト１を有する。シャフト１は、回転子２に圧入固定されている。回転子２の本体部２１は、円弧状に分割されたものあるいは円環状の永久磁石により構成される外周部２２と、円環状（小径円筒状）の積層コアにより構成される内周部２３とから構成される。本体部２１の左右端部には、それぞれ円環状の回転子側スペーサ２４が配設される。両回転子側スペーサ２４は、薄肉円筒状の非磁性材からなる一端が椀状にしぼられた磁石保護ケース２５の内部に本体部２１と共に配置した状態で、磁石保護ケース２５の端部２５ａを内方へカシメることによって本体部２１と一体化されている。シャフト１は、台座２００およびハウジング４にそれぞれ配設されたベアリング５によって回転自在に保持されている。
【００１３】
回転子２の外周面つまり磁石保護ケース２５の外周面には、僅かな隙間を介して固定子となる円環状（概ね厚肉円筒状）の発電コイル３が対向配置されている。発電コイル３は、図２に示すように、周方向へ組み合わされた複数（本例では１２個）の発電コイル要素３１を備える。各発電コイル要素３１は、断面Ｈ字状の磁性材例えば鋼材からなるコア（積層コア）３６を備える。コア３６は、軸線方向がシャフト１の中心部からの放射方向と一致する軸部３６ａと、この軸部３６ａの内側端部から直角方向（周方向）に延在する内側フランジ部３６ｂと、軸部３６ａの外側端部から直角方向（周方向）に延在する外側フランジ部３６ｃとを備える。軸部３６ａには、コア３６との絶縁用のボビンに巻線を巻いて構成される巻線部３７が外装されている。
【００１４】
内側フランジ部３６ｂの内側端面は、僅かな間隙を置いて回転子２の外周面と対向している。内側フランジ部３６ｂの側周面、つまり、シャフト１の軸線方向と直交する面は、ボビンから延在した環状の非磁性部３６ｉによって被覆されている。非磁性部３６ｉの左右方向側部、つまり、シャフト１の軸線と平行な部分には、図３に示すような凹条溝（スペーサ受け部）３６ｊが形成されており、図４に示すように、隣り合う発電コイル要素３１の凹条溝３６ｊ間で形成される空間に、非磁性材で構成されるＵ字状の線材（スペーサ）５Ａが圧入され、発電コイル３の内周部は、スペーサ５Ａによって強固に固定されている。なお、凹条溝３６ｊの形状は、図３に示したような円弧状のものに限定されるものではなく、図５および図６に示すように、Ｖ字形状またはコ字形状のものであってもよい。さらに、非磁性部３６ｉの左右方向側部は、図７（Ａ）に示すように凹条溝３６ｊを有していない平滑面（スペーサ受け部）３６ｋで構成されていてもよい。ただし、この場合、スペーサとして、図７（Ｂ）に示すような非磁性材で構成されるスプリング付き板材５Ｂを用い、スプリング５ａの弾性力によって平滑面３６ｋを押圧し、各々の発電コイル要素３１の内側フランジ部３６ｂに圧縮力を加えるようにし、発電コイル３を内周部において強固に固定させるようにする。なお、スペーサとして、図示を省略したが、線状リングと、この線状リングから同一方向へ平行に延設された複数の棒状部とから構成され、各棒状部がスペーサ受け部３６ｋに圧入されるよう構成されたものを用いるようにしてもよい。
【００１５】
外側フランジ部３６ｃは、内側フランジ部３６ｂよりも長尺であり、その両端部に、それぞれ凹凸部３６ｄ、３６ｅが形成されている。隣り合う２つの発電コイル要素３１は、外側フランジ部３６ｃの端部に形成されたコア結合部３６ｆによって結合されている。コア結合部３６ｆにおいては、一方の発電コイル要素３１の外側フランジ部３６ｃの凹凸部３６ｄと、他方の発電コイル要素３１の外側フランジ部３６ｃの凹凸部３６ｅとが互いに嵌り合っている。また、コア結合部３６ｆの外周面つまりハウジング４の内周面との対向面には、凹部３６ｇが形成されており、この凹部３６ｇを介して凹凸部３６ｄ、３６ｅの合せ面に溶接等を行えば、凹凸部３６ｄ、３６ｅ相互間の結合強度が増大されるほか、ハウジング４へ焼き嵌めする際、コイル要素３１が一体となっているため組付性も向上する（図２、図３における符号３６ｈは、溶接時の凸部を表す）。なお、符号３８は、外側フランジ部３６ｃの端部（シャフト１の軸方向と一致する方向における端部）を部分的に覆っているボビンの一部を表している。
【００１６】
上記のような発電コイル３は、磁性材例えば鋼材からなるハウジング４の内周面に固定されている。ハウジング４の内周面は、各発電コイル要素の外側フランジ部３６ｃに圧接している。また、ハウジング４の内周面の一部４１は、コア結合部３６ｆの凹部３６ｇ内に膨出しており、発電コイル３の回り止め作用をさらに強く発揮している。
【００１７】
次に、上記のように構成された磁石発電機１００を製造する工程において、複数の発電コイル要素３１を組み立て、ハウジング４に固定し、さらに、発電コイル３を内周部において固定する方法について順に説明する。
【００１８】
まず、複数の発電コイル要素３１を周方向に組み合わせ固定させる。このとき、隣り合う２つの発電コイル要素３１は、コア結合部３６ｆ同士の凹凸部３６ｄ、３６ｅを互いに嵌め合わせることによって互いに結合される。そして、必要に応じてコア結合部３６ｆの凹部３６ｇを介して凹凸部３６ｄ、３６ｅの合せ面に溶接を行う。次に、加熱したハウジング４の内部に上記組み立てた発電コイル３を配置し、ハウジング４を冷却することによって、発電コイル３をハウジング４の内周面に焼き嵌め（ホットインサート）する。この焼き嵌めの際、加熱により熱膨張したハウジング４が冷却されるとき、ハウジング４が収縮するため、ハウジング４の内周面は発電コイル３の外側フランジ部３６ｃの外周面と圧接した状態で固化し、発電コイル３の結合強度が向上する。また、図３に示すように、ハウジング４の内周面の一部４１は、コア結合部３６ｆの凹部３６ｇ内に部分的に膨出して固化し、発電コイル３の回り止め作用をさらに強く発揮する。
【００１９】
その後で、スペーサ５Ａまたは５Ｂを互いに対向する凹条溝３６ｊまたは平滑面３６ｋ間に圧入して発電コイル３を内周部において固定する。
【００２０】
このように製造された磁石発電機１００は、発電コイル３が外周部で固定部（コア結合部３６ｆ等）によって固定されるとともに内周部がスペーサ５Ａまたは５Ｂによって固定される。このため、激しい振動を受ける環境下で使用されても、各発電コイル要素３１の振動を防止できることから、各発電コイル要素３１が振動してコア結合部のゆるみや発電コイル断線等の不具合を解消することができる。
【００２１】
さらに、隣り合う発電コイル要素３１は、コア３６の外側フランジ部３６ｃのコア結合部３６ｆにおいて凹凸部３６ｄ、３６ｅを互いに嵌め合わせることによって結合される。つまり、各々の発電コイル要素３１のコア３６を周方向において結合することによって固定される。このため、中心コアと外周コアを半径方向において結合させることによって固定する従来技術（特開２００１−１１２１９２）では、結合強度増大のために半径方向の厚みを厚肉に設定する必要があったのに対し、外側フランジ部３６ｃの厚みを図８に示すような磁路Ｂ１として機能可能な薄肉に設定することができる。さらに、ハウジング４を磁性材にて構成したため、図８に示すようにハウジング４も磁路Ｂ２を構成するようになり、ハウジング４に非磁性材を用いた場合と比べ、さらなる薄肉化を図ることができ、磁石発電機１００の小型化を図ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による磁石発電機によると、激しい振動を受ける環境下においても発電コイル要素の振動を防止でき、コア結合部のゆるみや発電コイル断線等の不具合を解消できるようになる。また、発電機の小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁石発電機を台座に取り付けた状態の側面断面図である。
【図２】同磁石発電機の正面図である。
【図３】同磁石発電機からスペーサを取り除いた状態の一部を示す正面図である。
【図４】シャフトを視点として発電コイルを見たときの展開図である。
【図５】スペーサ受け部の変形例を示す要部正面図である。
【図６】スペーサ受け部の他の変形例を示す要部正面図である。
【図７】スペーサ受け部のさらに他の変形例を示す要部正面図、および、図４と同様な展開図であって該スペーサ受け部に対するスペーサの変形例との関係を示す展開図である。
【図８】発電コイルの磁路の説明図である。
【符号の説明】
１００    磁石発電機
３    発電コイル
３１    発電コイル要素
３６    コア
３６ｄ、３６ｅ    凹凸部
３６ｆ    コア結合部（固定部）
３６ｇ    凹部
３６ｊ    凹条溝（スペーサ受け部）
３６ｋ    平滑面（スペーサ受け部）
４    ハウジング
５Ａ    Ｕ字状の線材（スペーサ）
５Ｂ    スプリング付き板材（スペーサ）
【図１】
0003736466.tif 000002
【図２】
0003736466.tif 000003
【図３】
0003736466.tif 000004
【図４】
0003736466.tif 000005
【図５】
0003736466.tif 000006
【図６】
0003736466.tif 000007
【図７】
0003736466.tif 000008
【図８】
0003736466.tif 000009