JPH0524736B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁石発電機の回転子に関し、特に、
回転子がフライホイールに兼用される形式のもの
の改良に係り、例えば、オートバイ等の小型車両
またはレーシングカーやバギー等の特殊車両のよ
うに比較的高速回転領域において使用されるフラ
イホイールマグネトの回転子に利用して有効なも
のに関する。

〔従来の技術〕

従来のフライホイールマグネトとして、略有底
円筒形状に形成されているヨークの内周面に複数
個のマグネツトが環状に配されているとともに、
これらマグネツトがヨークの開口部緑辺に形成さ
れた巻きかしめ部により固定されている回転子が
発電子周りに配設されており、この回転子がエン
ジンに駆動されて発電子の周囲を回転することに
より、発電子の各磁極コイルにおいて起電力を誘
起せしめるように構成されているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなフライホイールマグネトの回転子に
おいては、回転時に自重による遠心力とマグネツ
トの重量による遠心力との合力をヨークが受ける
ことになるが、ヨークの筒壁のうち有底側は底壁
により支えられて充分な耐遠心強度を確保される
のに対し、ヨークの開口端側は巻きかしめ代部を
形成されることにより支えがないため、有底側に
比べて遠心力によつて外方向へ膨出変形が高速回
転になるにしたがつて大きくなるという問題点が
あることが、本発明者によつて明らかにされた。

本発明の目的は、高速回転領域における膨出変
形を防止することができる磁石発電機の回転子を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかる磁石発電機の回転子は、フライ
ホイールを兼ねるヨーク１１の内周面にマグネツ
ト１２が複数個、環状に配されて固定されてちる
磁石発電機の回転子において、 前記ヨーク１１は、直径が互いに等しく、一端
が開口し他端に底壁部を少なくとも内周辺部に部
分的に有する円筒形状に絞り加工によつてそれぞ
れ形成されている第１円筒体１１ａと第２円筒体
１１ｂとを備えており、第１円筒体１１ａと第２
円筒体１１ｂとが互いの開口端面同士を突き合わ
されて結合部２０によつて結合されて成り、 このヨーク１１内には非磁性材料が用いられて
一体成形されたケース１３が嵌入され、このケー
ス１３はリング３３の一端面に複数本の隔壁部３
５が周方向に間隔を置かれて軸心方向にそれぞれ
立設されているとともに、各隔壁部３５の高さが
前記マグネツト１２はその高さよりも低く形成さ
れており、また、各隔壁部３５の間には前記各マ
グネツト１２がそれぞれ挿入されており、 さらに、このケーズ１３内には磁性金属材料を
用いられて鍔付の円筒形状に形成されたカバー１
４が前記マグネツト１２群を被覆するように嵌入
されており、 このカバー１４の鍔部の上に非磁性材料が用い
られてリング形状に形成された押さえリング１５
が当てがわれて、前記第２円筒部１１ｂの底壁部
が押さえリング１５およびカバー１４の鍔部を介
してケース１３およびマグネツト１２群を前記第
１円筒部１１ａの底壁部の方向へ押さえているこ
とを特徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、ヨークが一対の略有底
円筒体を結合することにより形成されているた
め、ヨークの両端部における機械的剛性が略等し
くなり、その結果、遠心力によるヨーク端部にお
ける外方向への膨出変形は効果的に抑制される。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるフライホイー
ルマグネトの回転子を示す縦断面図、第２図はそ
の一部省略一部切断平面図、第３図は第１図部
の拡大部分断面図である。

本実施例において、フライホイールマグネトの
回転子はフライホイールを兼用するヨーク１１
と、ヨーク１１の内周に配設される複数個のマグ
ネツト１２と、マグネツト１２を位置決め固定す
るためのケース１３と、マグネツト１２を保護す
るためのカバー１４と、押さえリング１５とを備
えている。

ヨーク１１は略同一形状に形成された一対の第
１円筒体１１ａと第２円筒体１１ｂとを備えてお
り、第１円筒体１１ａは構造用鋼等のような磁性
材料からなる素材を用いて深絞り加工
（drawing）により、一端面（以下、上面とす
る。）が開口し下面が閉塞した略円筒形状に一体
成形されている。第１円筒体１１ａの下面閉塞壁
には、エンジンに直結させるボス（図示せず）を
挿通するための軸孔１６が中心に、この回転子を
ボスに結合させるための複数の取り付け孔１７が
軸孔１６の外方位置にそれぞれ穿設されている。
取り付け孔１７の外方位置にはケース１３を回り
止めするための凸部１８が、下面閉塞壁を外面か
ら突き上げられることにより複数突設されてお
り、取り付け孔１７と凸部１８とは任意の角度で
周方向に配設されている。

ヨーク１１の上部を構成する第２円筒体１１ｂ
は第１円筒体１１ａと同質の材料を用いて同様な
手段により、第１円筒体１１ａと略同一の形状に
一体成形されており、その閉塞壁には窓孔１９が
同心円に配されて外周辺部を残して大きく開設さ
れている。第１円筒体１１ａと第２円筒体１１ｂ
とは互いに腹合わせにされ、その接合面はその全
周において溶接等のような適当な手段によつて形
成された結合部２０により一体的に結合されて、
ヨーク１１を構成している。

マグネツト１２はヨーク１１の深さ以下の高さ
を有し、幅方向においてヨーク１１の内側に沿つ
て弯曲した円弧形状を有する略直方体に一体成形
されている。

ケース１３は樹脂等のような適度な弾性を有す
る非磁性材料が用いられて一体成形されており、
略円形リング形状に形成されたリング３３の一端
面に複数本の隔壁部３５が周方向に等間隔に配さ
れて軸心方向にそれぞれ立設されて成る全体的に
前記ヨーク１１内に嵌合する略円筒形状に形成さ
れている。ケース１３において複数本の隔壁部３
５が周方向に並ぶことにより仮想的に形成される
筒壁３０には、隣合う隔壁部３５，３５間に形成
される空間である収容室３１が複数、互いに略等
しい位相差で周方向に配列されてそれぞれ形成さ
れている。隔壁部３５は前記マグネツト１２の高
さ以下の高さと、マグネツト１２の幅よりも若干
大きめの幅を有する柱形状に形成されている。各
収容室３１の床面壁部３２は互いに隣り合つて一
連のリング３３を形成している。リング３３の下
面には複数個の凹部３４が没設されており、各凹
部３４は前記ヨーク１１における凸部１８に嵌合
するように形成されている。隔壁部３５には押さ
え部３６が周方向の両側面に配されて、略接線方
向（隔壁部における周方向の中心を通る法線に対
して直角方向）に突出するようにそれぞれ形成さ
れている。

カバー１４は薄鉄板等の磁性金属材料を用いて
絞りプレス加工により一体成形されており、全体
的に前記ケース１３内に嵌合する略円筒形状に形
成されている。押さえリング１５は前記ケース１
３と同じ材料を用いてケース１３と略等しい円形
のリング形状に一体成形されている。

次に、前記各部品の組立作業を説明する。

ヨーク１１に組み立てられる前の第１円筒体１
１ａ内にケース１３が嵌入され、第１円筒体１１
ａの底壁に隆起されている各凸部１８にケース１
３下面の各凹部３４がそれぞれ嵌合される。この
凸部１８と凹部３４との嵌合により、ケース１３
はヨーク１１に一体回転するように回り止めされ
ることになる。

続いて、ケース１３の各収容室３１にマグネツ
ト１２が上方からそれぞれ圧入されて行く。マグ
ネツト１２が収容室３１に強力に押し込まれる
と、第２図に示されているように、隔壁部３５の
側面に突設されている押さえ部３６はマグネツト
１２の側面に押し潰されるように強く押圧され
る。この押し潰された状態は押さえ部３６がマグ
ネツト１２に圧縮変形されて強力に弾発している
状態であるため、相対的にマグネツト１２は収容
室３１内において両側の押さえ部３６，３６で押
し合われることになる。

その後、ケース１３の各収容室３１に収容固定
されて環状に整列しているマグネツト１２群の内
側に、マグネツト１２群が構成する円形内周面の
直径と略等しい外径有する円筒形状に形成されて
いるカバー１４が圧入される。次いで、ケース１
３の上端面を被覆しているカバー１４の上側鍔部
上に押さえリング１５が当てがわれる。

次いで、第２円筒体１１ｂが第１円筒体１１ａ
に腹合わせとなる向きに配されてケース１３に嵌
合される。続いて、第１円筒体１１ａと第２円筒
体１１ｂとの接合面が溶接等のような適当な手段
により結合され、もつて、ヨーク１１が一体的に
形成される。

これにより、ヨーク１１、マグネツト１２、ケ
ース１３、カバー１４および押さえリング１５は
かしめ着けられて一体化することになる。すなわ
ち、この回転子において、各マグネツト１２はヨ
ーク１１に嵌入されたケース１３における各収容
室３１にそれぞれ収容されてヨーク１１の内周に
位置決めされ、かつ、隔壁部３５，３５間におい
て押さえ部３６によつて挟圧固定される。

次に使用を説明する。

回転子が高速回転されると、ヨーク１１は自重
による遠心力とマグネツト１２の重量による遠心
力との合力を受ける。その結果、ヨーク１１の筒
壁はマグネツトが配されている位置において強い
遠心力を局所的に受けるため、当該箇所において
外方向に膨出しようとする。ちなみに、ケースの
重量による遠心力はマグネツト１２に比べて充分
に小さい。

このとき、ヨークの筒壁のうち下部（閉塞壁側
部分）は閉塞壁がリブのように作用して剛性を高
められるため、耐遠心力強度を充分に確保され
る。その結果、ヨークの筒壁部下部は局所的な膨
出変形を阻止される。

これに対して、ヨークの筒壁のうち上部が完全
に開口していた場合、耐遠心強度は下部に比べて
弱くなるため、その結果、ヨークの筒壁上部は遠
心力をマグネツトが配された位置において局所的
に強く受けると、外方向に膨出変形することにな
る。

つまり、ヨークの筒壁は第１図に想像線で示さ
れているように、その開口部付近が外方向に倒れ
るように膨出し、当該膨出変形は第２図に想像線
で示されているように周方向においてマグネツト
の中央部をそれぞれピークとする。そして、その
変形量は回転子の回転数に略比例する。

ところが、前記構成にかかる回転子のように、
ヨーク１１が略有底円筒形状にそれぞれ形成され
た第１円筒体１１ａと第２円筒体１１ｂとを腹合
わせにして結合することにより、一体的に作製さ
れていると、ヨーク１１の上部も下部と略同等の
機械的強度を発揮することになる。

すなわち、第３図に詳示されているように、ヨ
ーク１１の上部を構成する第２円筒体１１ｂには
その上端外周辺部において、第１円筒体１１ａと
同様に円形リング形状の内側鍔部が一体的に形成
されているからである。

本実施例によれば、略有底円筒形状に形成され
ている第１円筒体と、円形リング形状の内側鍔部
が形成されている第２円筒体とによりヨークの両
端に径方向に対する剛性を高めるリブ部を形成す
ることにより、高速回転時におけるヨーク両端部
における外方向への膨出変形を抑制することがで
きるため、回転子の耐高速回転強度を高めること
ができ、その安全性を高めることができる。

すなわち、高速回転により、ヨークが膨出変形
を繰り返すことは、金属疲労の危険性が高まるこ
とを意味するが、膨出変形が抑制されるととも
に、それが起こる高速回転領域が高くなれば、金
属疲労の危険性は大幅に低減される。

なお、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において、
種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、両円筒体の接合面についての結合手段
は溶着を使用するに限らず、接着材やかしめ等を
使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、回転子
の高速回転領域における使用を可能にすることに
より、フライホイールマグネトの性能を大幅に向
上させることができる。

しかも、従来の一体型のヨークを絞り加工によ
り作製する場合に比べて、第１および第２円筒体
における深さがヨークの深さよりも小さくなるた
め、円筒体についての絞り率が緩和されることに
よつて、その絞り加工性を向上させ、材料歩留り
が改善されることになる。その結果、従来の一体
型のヨークに比べて絞り加工における素材の材質
並びに板厚についての選択範囲を広げることがで
き、設計の自由度を高め、耐遠心強度を一層向上
させることができる。

また、回転子の軸長が出力に応じて異なる場
合、第２円筒体を変えることによつて対応でき、
汎用性および量産性を向上することができる。

さらに、本発明においては、マグネツトがケー
スの隔壁部間に挿入され、かつ、カバーに被覆さ
れた状態でヨークに取り付けられているため、マ
グネツトをケースおよびカバーによつて保護した
状態でヨークに固定することができるとともに、
マグネツト自体に凹部等の変形部を形成せずにヨ
ークに固定することができる。その結果、マグネ
ツトはヨークに均一な力で固定された状態にな
る。

また、ケースおよび押さえリングを使用するこ
とにより、マグネツトに対する第１円筒体および
第２円筒体の寸法誤差を吸収することができるた
め、第１円筒体および第２円筒体の絞り加工精度
を緩和させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるフライホイー
ルマグネトの回転子を示す縦断面図、第２図はそ
の一部省略一部切断平面図、第３図は第１図部
の拡大部分断面図である。 １１……ヨーク、１２……マグネツト、１３…
…ケース、１４……カバー、１５……押さえリン
グ、１６……軸孔、１７……取り付け孔、１８…
…凸部、１９……窓孔、２０……結合部、３０…
…筒壁、３１……収容室、３２……底面壁部、３
３……リング、３４……凹部、３５……隔壁部、
３６……押さえ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フライホイールを兼ねるヨーク１１の内周面
   にマグネツト１２が複数個、環状に配されて固定
   されている磁石発電機の回転子において、 前記ヨーク１１は、直径が互いに等しく、一端
   が開口し他端に底壁部を少なくとも内周辺部に部
   分的に有する円筒形状に絞り加工によつてそれぞ
   れ形成されている第１円筒体１１ａと第２円筒体
   １１ｂとを備えており、第１円筒体１１ａと第２
   円筒体１１ｂとが互いの開口端面同士を突き合わ
   されて結合部２０によつて結合されて成り、 このヨーク１１内には非磁性材料が用いられて
   一体成形されたケース１３が嵌入され、このケー
   ス１３はリング３３の一端面に複数本の隔壁部３
   ５が周方向に間隔を置かれて軸心方向にそれぞれ
   立設されているとともに、各隔壁部３５はその高
   さが前記マグネツト１２の高さよりも低く形成さ
   れており、また、各隔壁部３５の間には前記各マ
   グネツト１２がそれぞれ挿入されており、 さらに、このケース１３内には磁性金属材料を
   用いられて鍔付の円筒形状に形成されたカバー１
   ４が前記マグネツト１２群を被覆するように嵌入
   されており、 このカバー１４の鍔部の上に非磁性材料が用い
   られてリング形状に形成された押さえリング１５
   が当てがわれて、前記第２円筒部１１ｂの底壁部
   が押さえリング１５およびカバー１４の鍔部を介
   してケース１３およびマグネツト１２群を前記第
   １円筒部１１ａの底壁部の方向へ押さえているこ
   とを特徴とする磁石発電機の回転子。