JPS5932983B2 - 磁石発電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁石発電機の回転子に係り、小形で高強度、し
かも高精度な構造及び製造方法に係る。

まず従来の磁石発電機の構造を第１図に於て説明する。

１はエンジンの駆動軸、２はその軸の先端のテーバ音−
３はボスであって筒部４と鍔部５を有しており、筒部４
は上記テーパ部２に嵌合しており、鍔部５は筒部４と一
体に冷間鍛造成形等により構成されている。

６は上記駆動軸１の端部に螺合し座金７を介して上記筒
部４をテーパ部２に圧着するナツト、８は上記鍔部５に
穿設された鋲孔、９はフライホイール主体で、鋼板を成
形したフライホイール継鉄１０の内周面にほぼ等間隔に
、磁極片１２を貼付した複数個の永久磁石１１が固着さ
れている。

上記永久磁石１１は極性が交互になるようζこ配置され
、又磁極片１２の内周面は発電コイル１３を巻回した固
定鉄心１４と空隙を介して対向する。

１５は上記フライホイール主体９のフライホイール継鉄
の円板部材１０１と鍔部５を連結する鋲で、通常リベッ
ト用軟鋼線材から成形される直径４〜６２Ｗ２の鋲が６
〜９本使用される。

１５１は鋲頭部、１５２は加縮された側の鋲頭部である
。

１６は着火用断続器で、基板１７に軸１８を植立固定し
、該軸１８に回動自在（こ支承された腕１９の一端を前
記筒部４の一部外周に形成したカムに摺動させ、接点を
開閉させている。

父上記基板１７はエンジンケースに固定された発電機基
板２０に固定鉄心１４と共にねじ固定される。

このような構造ζこ於て鋲頭部１５１と発電コイル１３
の間のすきまｌは、フライホイール主体９が回転した時
干渉しないために必要な寸法でであるため、発電機の全
長の短縮を図るためには円板部材の厚みｔｌ、鍔材厚み
ｔｌ、鋲頭部厚みｔ３を薄くするか、いずれかをなくす
ことにより可能となるが、材厚等を薄くすることは機械
的強度が劣ってしまうため実用化できない。

又鋲１５に代えて溶接も考えられるが、溶接そのものは
熱を加えるたるめ結合部の材料の性質を変えてしまうこ
と、溶接状態が容易に確認しにくく作業性が悪く、量産
品にはむかないこと、溶接面を平らにすることはむずか
しく美観を確保するためには仕上げ加工が必要である等
の問題点があった。

一方、この種発電機に於て回転子は設計的見地から、（
イ）常用回転数１１．００ ＯＲＰＭで問題ないこと、
（ｏ）２２．００ ＯＲＰＭで破壊しないこと、（ハ）
−４０℃〜１８０℃の熱変化（こ耐えること等の諸条件
を満足しなければならない。

これらの諸条件を考慮し、従来は、回転子ボス鍔部とホ
イール主体の継鉄を鋲により加締固定していたが、鋲加
締の鋲孔やピッチ寸法は、寸法精度を高く仕上げなけれ
ば加締後の要求強度を満足できず、ひいては鋲の緩み等
が問題となる。

したがって、当然部品の加工コスト、組立コストが高く
なっていた。

本発明の目的は、機械的に安定でしかも小形な磁石発電
機の回転子及びその製造を提供することにある。

本発明の特徴は、ボス外周とフライホイール継鉄の内周
との間に各々全周にわたり溝を設けさらに谷溝の底面に
は円周方向に添って凸凹を設け。

この間にリング状の結合部材を挿入し、結合部材の剪断
力と緊迫力にて結合力を得るようζこした点にある。

以下、本発明の一実施例を第２図ならびに第５図に基づ
き説明する。

２１は機械構造用炭素鋼よりなる筒状のボスで鍔部はな
く、外周にはカムが、内側にはキー溝２２が形成されて
いる。

このボス２１と位置決め用孔２３を設けたフライホイー
ル継鉄１０を、設計で定めた位置に金型４０，４１ 。

４２を使用して合わせ、第３、第４図に示すような別の
軟鋼線材等の金属材料を略リング状に成形、又はリング
状に打抜いた結合部材２４を、ボス２１の外周と熱間圧
延軟鋼板より成形されたフライホイール継鉄１０の円板
部材１０１の内周面とボス２１の外周間によって形成さ
れた空隙に配置し、一方向から金型３０で加圧すること
によって結合部材２４を前記円板部材の内周面とボス部
外周に設けられた断面凹形環状溝９１，２１１間に塑性
流動させ結合を計るものである。

前記溝２１１゜９１の深さは０．１〜１．０履程度が望
ましい。

浅すぎると剪断強度が充分に得られず深すぎると、結合
部材を塑性流動させるのに大きな加圧力が必要となる。

第５図に示すように、フライホイール継鉄１０、ならび
にボス２１ ｃ３ 各々金型４０で同心度が維持されて
おり、前記の如く、金型位置決めピン４１ならびにキー
溝位置決め部４２で円周方向の相関寸法が維持されてお
り、高い精度の結合が得られる。

結合工程においては、まず第６図に示すように、結合部
材２４を、フライホイール主体９、ボス２１の間の空隙
部２４０Ｉこ挿入する。

次に、第Ｔ図に示すように、全体を金型４０の上に置き
、空隙部幅Ｔｏより幅の小さいｔの先端面３１を有する
金型３０の加圧部３２で結合部材２４を加圧し、塑性変
形により溝９１，２１１内に結合部材２４を流入させる
。

第６図に示す挿入工程も、金型３０で行なってもよい。

第６図に示す状態で結合部材２４６瓜金型３０．４０に
対応する上端、下端部分を除きフライホイール主体９と
ボス２１で包囲されており、かつ軸方向長さの差ΔＨは
ごく小さい。

従って加圧直前の状態は結合部材の全体がフライホイー
ル主体とボスと金型で包囲されているといえる。

そのため、第７図に示す如く、加圧時、結合部材が空隙
部外へ逃げることはほとんどない。

第７図に示すように、金型３０の加圧突部側面３３は先
端面３１に垂直な方向（挿入方向）に対しθだけ傾斜し
ている。

θは、６°〜１５°程度が望ましい。

これはθが小さいと、結合後、金型３０が抜けにくくな
るためである。

また、θが太きすぎると、金型の挿入方向と逆方向にす
なわち、空隙部外へ結合部材が流出しやすくなり、また
挿入深さを深くできず、結合部材に大きな内部応力を発
生させることができず、従って大きな結合力を得にくく
なる。

金型加圧部３２は、第７図に示すようにその先端面３１
と、溝９１，２１１の上端との距離Ｓをできるだけ小さ
く、換言すれば、先端面３１ができるだけ溝９１，２１
１に近くなるよう深く挿入されることが望ましい。

これにより、塑性流動に伴なう摩擦損失が少なくなり、
溝部へ結合部材を充分に挿入できる。

以上のような構成を維持するためには、フライホイール
継鉄１０、ボス２１の材料が、結合部材２４より硬いこ
と及び剛性が大きいことが条件となる。

すなわち、結合部材２４は、フライホイール継鉄１０、
ボス２１より変形抵抗の小さい材料であることが条件と
なる。

結合部材２４を空隙部２４０内に挿入し、加圧ζこより
溝内をこ充填させることにより結合部材は局部的に塑性
変形されて内圧が高くなり、即ち、結合部材の降伏応力
よりも大きい弾性応力が生じ、外方に拡がろうとする力
が作用する。

従って結合部分には半径方向に緊迫力が生じる。

また、溝９１．２１１の両側面により、軸方向外力に対
し、剪断力を生じ、両者により、結固な結合力が得られ
る。

フライホイール継鉄１０とボス２１ならびに、 ・溝９
１．２１１の構成は、゛第８、第１０図に示すような構
造のものもある。

まず第８図に於て、ボス２１と、フライホイール継鉄１
０の結合部表面９１１．２２１間には幅Ｔｏ、高さＨｏ
のリング状空隙部２４０が介在する。

１０ｃ 、 ２１ ｃは端面である。

また、表面に直角な方向に各々溝９１，２１１が設けら
れている。

第９、第１０図に示すように合溝の底面には、円周方向
に添って小さな凹凸部９１ａ（又は２１１ ａ）が設け
られている。

溝９１，２１１の底面の凹凸部中心線ｍ−ｍまでの深さ
ｈｌｏは０．２〜１．０７／Ｉ！Ｉｌ。

望ましくは０．２〜０．５ｆ２程度がよい。

また、底面の凹凸部の平均高さｂｉｔも０．２〜１．０
履、望ましくは０．２〜０．５履程度がよい。

一方、２４は被結合部材２１．１０より塑性変形しやす
い、すなわち、変形抵抗の小さい金属からなる結合部材
であり、幅Ｔ１はＴｏに略等しいか、ないしは若干小さ
く、高さＨｌはＨｏと同等以下ないしは若干高い。

ＨｌがＨｏより高い場合でも、その差ΔＨはできるだけ
小さく、例えば０．２〜０．３履程度にとどめるのが好
ましい。

また結合部材の断面形状は図ζこ示す矩形断面のほか丸
、楕円、多角形断面等、単純形状のものでよい。

挿入後塑性変形させるため空隙部形状にとられれる必要
はない。

結合工程については前記同様の手順で行なう。

以上のように本発明によれば、構造的には、鋲１５、ボ
ス２１の鍔部５が不要となるため軸方向が短縮出来る。

その効果は軸方向長さで１５％程度の大幅な小型となり
、小形軽量化出来ると同時に、この磁石発電機を装備す
るエンジン本体などの小形化にもつながる。

更にボス２１のキー溝とフライホイール継鉄の位置決め
孔によって角度を正確に合わせることが出来、部品の生
産性がいちじるしく向上することが出来ると同時に、組
立工数の低減が計れる。

又、ボスは鍔を必要としないためシンプルな形となり生
産性が向上する。

次に機械的こは、第２図に示すように、静的強度では矢
印Ｆ１．Ｆ２方向の剪断強度試験で、結合部材力歌鋼の
場合で３２Ｋｑ／ｍ７１！と安定している。

磁石発電機で最も重要な機械的強度は、角加速度、衝撃
に充分な余力を有することである。

この点、鋲どめの場合には、わずかながら隙間が内在し
ているため不安定であるのに対し、本発明では隙間がな
い結合方法であるため高い信頼性が保証される。

尚ロー付や溶接等による結合方法も考えられるが、ロー
付では全体が６００℃以上に加熱されるためボステーバ
部の硬度が下ってクランク軸との結合に問題が生じ、又
溶接の場合はボスとフライホイール継鉄が異種金属であ
るため溶接後燐剤れが生じ、どちらも実用性に乏しい。

以上述べたように、本発明によれば、リベツティング法
などの従来の結合方法に比べ、締結強度が安定して大き
く、軸方向の構造寸法が小さくなり、また加圧組立性に
すぐれている等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁石発電機の要部縦断面図、第２図は本
発明の一実施例になる磁石発電機の要部縦断面図、第３
、第４図は各々本発明の結合部材の形状の一例を示す図
、第５図は本発明による結合方法を示す要部縦断面図、
第６図及び第１図は本発明による結合工程及び結合状態
の説明図、第８図、第９図は各々、本発明の他の実施例
を示す結合部材に設けた溝部の拡大図、第１０図は第９
図のＩＸ−ＩＫ断面を示す図である。 １・・・・・・駆動軸、３・・・・・・ボス、９・・・
・・・フライホイール主体、１０・・・・・・フライホ
イール継鉄、２４・・・・・・結合部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸によって回転されるとボスと、その外周に同
   心的に配置さべ内周面に永久磁石を配置固定してなる略
   カップ状のフライホイール継鉄とを備えた磁石発電機の
   回転子に於いて、外周の一端に環状溝を構成したボスと
   、該ボスの環状の空隙をもって同心的に配置され、かつ
   前記溝と対向する面に環状溝を形成したフライホイール
   継鉄と、前記二つの環状溝の底面に形成された凹凸部と
   、前記環状空隙、環状溝及び凹凸部に抑圧充填され、剪
   断力と緊迫力をもって結合されるリング状の金属結合部
   材とから構成されてなることを特徴とした磁石発電機の
   回転子。 ２ ボスの材料が機械構造用炭素鋼、フライホイール継
   鉄及び結合部材の材料が軟鋼であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の磁石発電機の回転子。 ３ 溝の底面までの深さが０．１７！〜１、ＯＸ、凹凸
   部の平均高さが０．２〜１．ＯＷであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の磁石発電機の回転子。 ４ 駆動軸ζこよって回転されるボスと、その外周ｌこ
   同ノｔ−１ｎに配置さへ内周面に永久磁石を配置固定し
   てなる略カップ状のフライホイール継鉄とを備えた磁石
   発電機の回転子に於いて、環状空隙を介して互に対向配
   置されるボスの外周にらびにフライホイール継鉄の円板
   部材の内周面に各々環状溝を形成し、更に前記各々環状
   溝の底面に凹凸を設ける一方、前記ボス部材ならびにフ
   ライホイール継鉄の円板部材の材料より変形抵抗が小さ
   く、かつ、前記環状空隙部の軸方向の長さと同等もしく
   は近似した軸方向長さを有する略リング状の金属結合部
   材を前記環状空隙部に挿入配置し、該結合部材の全体が
   実質的に前記ボス外周、フライホイール継鉄内周及び金
   型で包囲された状態とし、その後、金型凸部で前記結合
   部材を加圧して前記溝部に局部的に塑性変形させ、結合
   部材の剪断力と緊迫力にて結合することを特徴とする磁
   石発電機の回転子の製造方法。