JP2006060965A - 磁石式発電機のマグネットホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁石式発電機のロータを構成する永久磁石を固定するための接着剤を注入する時、フライホイール部材へのマグネットケースの沈み込み不具合を解消する。
【解決手段】 磁石式発電機１０のロータ１４を構成するマグネットホルダ２８は、フライホイール部材２２の底面２２ａに着座するリング部２８ａと、リング部２８ａよりその軸方向一方に突出する４本のリブ部２８ｂと、リブ部２８ｂの先端の突起部２８ｃとを有する。ロータ組立時、フライホイール部材２２に挿入されるマグネットケース２６は、マグネットホルダ２８の突起部２８ｃに一時的に係止する。これによりマグネットケース２６が、フライホイール部材２２の底面２２ａから離反した状態となり、この状態を維持しながら永久磁石２４・マグネットケース２６間に接着剤を注入することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば内燃機関のクランク軸を動力源として発電可能な磁石式発電機のマグネットホルダに関する。

自動二輪車などの小型の内燃機関（エンジン）では、内燃機関のクランク軸にフライホイール兼用のロータを固定し、このロータに固定された永久磁石がステータに対向した位置で回転するようにした永久磁石式交流発電機が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。

この交流発電機では、内燃機関のクランク軸の一端がテーパ状に形成され、ここに磁石発電機のロータが固定されている。一般にロータは、クランク軸に固定されたボスと、このボスに固定された略椀状に形成されたフライホイール部材（マグネットホルダ）と、フライホイール部材の内周面に沿って等間隔に接着固定された複数の永久磁石と、フライホイール部材の内部に配置され永久磁石が飛散するのを防止するための筒状マグネットケースとを有する。

図１は、ロータ組み立て過程において永久磁石をフライホイール部材に固定する一方法を示している。１はフライホイール部材、２は永久磁石、３はマグネットケースである。ここでは、永久磁石２は、位置決めスペーサ４などを介してフライホイール部材１の内周面に沿って適切な位置に配置された後、永久磁石２の内側に筒状のマグネットケース３が挿入される。次に、図示するようにマグネットケース３をフライホイール部材１の底面から半分ほど浮かした状態で、マグネットケース３の外周面と永久磁石２との間に接着剤吐出ノズル５を介して接着剤が注入される。そして、接着剤吐出ノズル５を固定したまま、この仮アセンブリ（フライホイール部材１とマグネットケース３）を一回転することにより、マグネットケース３の全周に亘り接着剤が塗布される。接着剤の塗布が完了したならば、次にマグネットケース３をフライホイール部材の底面に向けて押し込む。これにより永久磁石２がフライホイール１の内周面に接着固定される。

上記接着剤塗布工程は、マグネットケース３をフライホイール部材１の底面より半分浮かしながらの作業であるため、接着剤の注入過程でこの状態を保つためには、永久磁石２の内径とマグネットケース３との締代をマグネットケース全周に亘り適切な値に調整しなくてはならない。しかしながら現状は、永久磁石２やマグネットケース３の寸法バラツキにより締代を均一に保つことは困難であった。このため、実際の作業ではマグネットケース３がフライホイール底面まで沈み込んで接着剤が注入できないといったような不具合があった。

特開２００１−１３６６９４号公報

本発明は、このような現状を考慮したものであって、磁石式発電機のロータを構成する永久磁石を固定するための接着剤を注入する時、フライホイール部材へのマグネットケースの沈み込み不具合を解消できるような磁石式発電機のマグネットホルダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、磁石式発電機のロータを構成する略椀状フライホイール部材の底部に配置され、前記フライホイール部材の内周面に接着固定される複数の永久磁石を位置決めするためのリング状のマグネットホルダであって、前記フライホイール部材の底面に着座する円環状のリング部と、前記リング部に連結され、前記リング部よりその軸方向一方に突出する複数のリブ部と、前記リブ部の各先端に設けられ、前記リング部の半径方向内側に突出する複数の突起部とを有することを特徴とする磁石式発電機のマグネットホルダを提供する。

請求項２の発明は、請求項１のマグネットホルダにおいて、前記永久磁石の内周面側に略円筒状のマグネットケースが装着され、前記突起部の各先端は、前記マグネットケースの外周面より半径方向内側に位置することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２のマグネットホルダにおいて、前記マグネットホルダは、耐熱性樹脂材料により形成された一体成形品であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２のマグネットホルダにおいて、少なくとも前記突起部は、前記リブ部またはリング部を成す部材とは別の部材から形成されることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載のマグネットホルダを使用した磁石式発電機のロータ組立方法であって、略椀状フライホイール部材の底部に前記マグネットホルダを配置し、前記複数の永久磁石が前記マグネットホルダの各リブ部の間にそれぞれ位置するように、前記永久磁石を前記フライホイール部材の内周面に沿って周状に配置し、前記永久磁石より内側のフライホイール部材の内部空間に、筒状のマグネットケースを挿入すると共に、前記永久磁石の間よりフライホイール部材の半径方向内方に突き出す、前記マグネットホルダの突起部の上に前記マグネットケースを載せ、前記マグネットケースの外周面と永久磁石の内周面との間に接着剤を注入し、前記接着剤の注入後、前記マグネットケースをフライホイール部材の底面に向けてさらに挿入し、マグネットケースの端部をフライホイール部材の底面に突き当て固定することを特徴とするロータ組立方法を提供する。

請求項１の発明によれば、マグネットホルダは、各永久磁石を位置決めするリブ部の先端に半径方向内側に突出する突起部を有するため、ロータ組立時、フライホイール部材内に挿入されるマグネットケースを前記突起部に一時的に係止させることで、フライホイール部材の底面からマグネットケースを安定した状態で浮かすことができ、この状態を維持しながら永久磁石・マグネットケース間に接着剤を注入することができる。

請求項２の発明によれば、マグネットホルダにおいて、前記突起部の各先端は、前記マグネットケースの外周面より半径方向内側に位置する、すなわち、マグネットを配置後にマグネットの内周面より半径方向内側に位置することにより、挿入されるマグネットケースを確実にマグネットホルダの突起部に係止することができ、その後の接着剤注入が容易となる。

請求項３の発明によれば、マグネットホルダは、耐熱性樹脂材料からなる一体成形品であることにより部品点数を増やすことなく低コストで永久磁石の接着固定が確実となる。

請求項４の発明によれば、マグネットホルダの少なくとも突起部は、リブ部またはリング部を成す部材とは別の部材から形成されるため、例えば類似した既存の位置決めスペーサに突起部材を結合することで、本発明のマグネットホルダを提供できる。

請求項５の発明によれば、磁石式発電機のロータ組立方法において、使用されるマグネットホルダは、各永久磁石を位置決めするリブ部の先端に半径方向内側に突出する突起部を有するため、永久磁石より内側のフライホイール部材の内部空間に、筒状のマグネットケースを挿入した際、マグネットケースは突起部に一時的に係止され、フライホイール部材の底面からマグネットケースが離反した状態で浮かすことができる。したがって、次の接着剤注入工程では、例えば接着剤吐出ノズルの位置を固定し、接着剤を注入しながらフライホイール部材を安定した状態で回転させることでマグネットケース全周に亘って接着剤を確実に永久磁石・マグネットケース間に注入することができる。

図２は、本発明に係るマグネットホルダを備えた磁石式発電機の縦断面図である。図２で符号１０は磁石式発電機、１２は内燃機関（図示せず）のクランク軸である。このクランク軸１２の一端はテーパ状に形成され、ここに磁石式発電機１０のロータ１４が固定されている。１６はステータであり、ロータ１４の内側に位置するように内燃機関のクランクケースカバー１８に取り付けられている。

ロータ１４は、クランク軸１２に固定されるボス部材２０と、このボス部材２０に固定されたフライホイール部材２２と、このフライホイール部材２２に接着により固定された複数（本実施例では４個）の永久磁石２４と、これら永久磁石４とステータ１６との間に介挿されるマグネット飛散防止用のマグネットケース２６と、フライホイール部材２２の底面２２ａに配置されるマグネットホルダ２８とを有する。

ボス部材２０は、クランク軸１２に嵌合されるボス部２０ａと、このボス部２０ａから外周方向に円盤状に延びるフランジ部２０ｂとを有する。
クランク軸１２のテーパ面はボス部２０ａに形成されたテーパ孔２０ｃに嵌合され、クランク軸１２の軸端に螺合されたナット３０により両者は結合される。なお、クランク軸１２のキー孔１２ａに係入させた半月キー３２を、ボス部２０ａ側に形成したキー溝２０ｄに係合することにより、両者の回転方向の位置ずれを規制している。

フライホイール部材２２は略椀状に形成され、前記ボス部２０ａが通る孔を有する円盤状のフランジ部２２ｂと、このフランジ部２２ｂの外周縁を円筒状に折曲した円筒部２２ｃとを有する。この円筒部２２ｃの内周面には永久磁石２４が接着固定される。

マグネットケース２６は略円筒状に形成され、永久磁石２４の外端面に突き当てられるフランジ部２６ａと、このフランジ部２６ａの内周縁を円筒状に折曲した円筒部２６ｂとを有する。このマグネットケース２６は、ステンレス薄板などの非磁性材で形成される。この円筒部２６ｂの外周面にも永久磁石２４が接着固定される。

本発明に係るマグネットホルダ２８は、このように永久磁石２４をフライホイール部材２２とマグネットケース２６に接着固定する際、その接着を確実にするために、マグネットホルダ２６を一時的にフライホイール部材２２の底面２２ａから浮かせて保持するためのものである。また、このマグネットホルダ２８は、組立時、フライホイール部材２２内部に永久磁石２４を配置する際、永久磁石２４の位置決め用スペーサとしての機能を併せ持つものである。マグネットホルダ２８は、フライホイール部材２２の底面２２ａに着座する円環状のリング部２８ａと、このリング部２８ａ上の所定位置に立設された複数（本実施例では４個）のリブ部２８ｂと、このリブ部２８ｂの先端部においてリング部２８の半径方向内側に突出する突起部２８ｃとを有する。この突起部２８ｃの作用については後述する。

フライホイール部材２２とボス部材２０とは、複数のリベット３４によって一体的に係合されている。すなわち、フライホイール部材２２の内側からそのフランジ部２２ｂ及びボス部材２０のフランジ部２０ｂにリベット３４が挿通され、ボス部材２０側からこのリベット３４を加締めて（叩きつぶして）係合するものである。

なお、このロータ１４には、エンジン始動時にスタータモータ(図示せず)の回転が与えられる。そのためにボス部材２０にはワンウェイクラッチ３６を介してスタータ歯車３８の回転が伝えられるようになっている。すなわちワンウェイクラッチ３６のアウターレース（外輪）３６ａがボス部材２０のフランジ部２０ｂに固定されている一方、スタータ歯車３８のボス部３８ａがこのワンウェイクラッチ３６のハブとなっている。

ワンウェイクラッチ３６のアウターレース（外輪）３６ａは、フライホイール部材２２の内側からそのフランジ部２２ｂ及びボス部材２０のフランジ部２０ｂを貫通してアウターレース３６ａに螺入する複数のボルト４０によって固定されている。

図３は、マグネットホルダ２８の外観斜視図である。マグネットホルダ２８は、弾力のある耐熱性樹脂材料から形成され、好ましくは、リング部２８ａ、リブ部２８ｂ、及び突起部２８ｃが一体の成形部品から構成される。

リング部２８から軸方向一方に突出する計４本のリブ部２８ｂは、フライホイール部材２２の内周面に配置される永久磁石２４の位置決めスペーサとして機能するものであり、ロータ組立時においては各々のリブ部２８ｂの両側に永久磁石２４が位置することになる。

各リブ部２８ｂの先端部分に一体形成される突起部２８ｃは、図２及び図３に示すように、リブ部２８ｂよりも内側に突出するものであり、その先端は、マグネットケース外径寸法Ｄｃよりも（すなわち、マグネットケースの外周面よりも）半径方向内方に位置するように形成される。

図４は、マグネットケース２６の外観斜視図である。

図５は、ロータ組立過程において、マグネットケース２６・永久磁石２４間に接着剤を注入する際のマグネットホルダ２８を使用例を説明する図である。

ロータ組立は、まずフライホイール部材２２をその底部２２ｂを下に配置し、その底面２２ａ上にマグネットホルダ２８を配置する。次に、複数の永久磁石２４をフライホイール部材２２の内周面に沿って周状かつ等間隔に配置する。この時、マグネットホルダ２８の各リブ部２８ｂは、隣り合う永久磁石２４間に位置することになり、これにより永久磁石２４の周方向位置が決定されることになる。このようにして各永久磁石２４の位置決めが完了したならば、次に各永久磁石２４の内側に磁石飛散防止のためのマグネットケース２６が挿入される。マグネットホルダ２８の突起部２８ｃの先端は、マグネットケース外径寸法Ｄｃよりも、すなわち、マグネットケースの外周面よりも半径方向内方に位置するため、その挿入過程において図５（ａ）に示すように、ケース端面がマグネットホルダ２８の突起部２８ｃに係止し、フライホイール部材２２の底面２２ａよりも上方に浮いた状態に保持される。

そして、永久磁石２４・マグネットケース２６間への接着剤の注入は、図５（ａ）の状態を保持したまま、接着剤吐出ノズル５（図１参照）から接着剤を吐き出しながら同ノズルまたはフライホイール部材２２全体を回転することにより、マグネットケース２６全周に亘って接着剤が塗布されることになる。

接着剤塗布後は、マグネットケース２６をフライホイール部材２２の中に更に押し込み、図５（ｂ）に示すように、マグネットケース２６の端部をフライホイール部材２２の底面２２ａに突き当て、これにより永久磁石２４がその内周全面に亘ってマグネットケース２６に接着固定される。

なお、永久磁石２４の外周面とフライホイール部材２２との接着は、フライホイール部材２２へのマグネットケース２６の挿入に先立って、フライホイール部材２２の内周面に永久磁石２４を設置する際に行われるが、前記接着剤吐出ノズルにより、永久磁石２４・マグネットケース２６間の接着工程に前後して行っても良い。

以上説明したように、本実施例によるマグネットホルダ２８は、各永久磁石２４を位置決めするリブ部２８ｂの先端に半径方向内側に突出する突起部２８ｃを有するため、ロータ組立時、フライホイール部材２２内に挿入されるマグネットケース２６が突起部２８ｃに一時的に係止し、フライホイール部材２２の底面２２ａからマグネットケース２６を安定した状態で浮かすことができ、製品バラツキによるフライホイール部材２２へのマグネットケース２６の沈み込み不具合を解消できる。これにより作業者は比較的簡単な作業で永久磁石２４をマグネットケース２６に接着固定できる。

また、本実施例によるマグネットホルダ２８は、従来からの永久磁石位置決めスペーサ部品にマグネットケース２６の保持機能を持たせたものであるため、マグネットホルダ２８を耐熱性樹脂材料からなる一体成形部品とした場合、部品点数を増やすことなく、ロータ構造としてはシンプルでかつ低コストで格段の効果を奏することが出来る。

なおマグネットホルダ２８の他の構成例としては、マグネットホルダ２８を構成する各部分（リング部２８ａ、リブ部２８ｂ、突起部２８ｃ）をそれぞれ別部材で構成し、それらを組立てたものでも良く、あるいは従来からある既存の位置決めスペーサに、別部品としての突起を接合したものでも良い。この場合、マグネットホルダを構成する部品点数は多くなるが、例えば永久磁石数が異なるロータなどにも容易に対処でき、汎用性に富むマグネットホルダを提供できる。

当然ながら、図示したマグネットホルダ２８は、位置決めすべき永久磁石２４の数に対応して４個のリブ部２８ｂを備えるものであったが、その数は限定されるものではない。

本発明の利用例として、磁石式発電機のロータのみならず、永久磁石を備えたステータや永久磁石式モータなど、マグネットケースに永久磁石を接着固定するもの全般に本発明のマグネットホルダを適用することができる。

従来の永久磁石接着法を説明する磁石式発電機のロータ断面図。 本発明の実施例に係るマグネットホルダを備えた磁石式発電機の部分的縦断面図。 本発明の実施例に係るマグネットホルダの外観斜視図。 図３のマグネットホルダに係止されるマグネットケースの外観斜視図。 図３のマグネットホルダを使用したロータ組立工程を説明し、（ａ）は接着剤注入時のマグネットケース及びマグネットホルダの状態、（ｂ）接着剤注入後のマグネットケース及びマグネットホルダの状態を説明する断面図

符号の説明

１：フライホイール部材、２：永久磁石、３：マグネットケース、
４：位置決めスペーサ、５：接着剤吐出ノズル、１０：磁石式発電機、
１２：クランク軸、１２ａ：キー孔、１４：ロータ、１６：ステータ、
１８：クランクケースカバー、２０：ボス部材、２０ａ：ボス部、
２０ｂ：フランジ部、２０ｃ：テーパ孔、２０ｄ：キー溝
２２：フライホイール部材、２２ａ：底面、
２２ｂ：底部、２２ｃ：円筒部、２４：永久磁石、
２６：マグネットケース、２６ａ：フランジ部、２６ｂ：円筒部、
２８：マグネットホルダ、２８ａ：リング部、２８ｂ：リブ部、
２８ｃ：突起部、３０：ナット、３２：半月キー、３４：リベット、
３６：ワンウェイクラッチ、３６ａ：アウターレース（外輪）、
３８：スタータ歯車、３８ａ：ボス部、４０：ボルト

Claims (5)

1. 磁石式発電機のロータを構成する略椀状フライホイール部材の底部に配置され、前記フライホイール部材の内周面に接着固定される複数の永久磁石を位置決めするためのリング状のマグネットホルダであって、
   前記フライホイール部材の底面に着座する円環状のリング部と、前記リング部に連結され、前記リング部よりその軸方向一方に突出する複数のリブ部と、前記リブ部の各先端に設けられ、前記リング部の半径方向内側に突出する複数の突起部とを有することを特徴とする磁石式発電機のマグネットホルダ。
2. 前記永久磁石の内周面側に略円筒状のマグネットケースが装着され、前記突起部の各先端は、前記マグネットケースの外周面より半径方向内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の磁石式発電機のマグネットホルダ。
3. 前記マグネットホルダは、耐熱性樹脂材料により形成された一体成形品であることを特徴とする請求項２に記載の磁石式発電機のマグネットホルダ。
4. 前記突起部は、前記リブ部またはリング部を成す部材とは別の部材から形成されることを特徴とする請求項２に記載の磁石式発電機のマグネットホルダ。
5. 請求項１に記載のマグネットホルダを使用した磁石式発電機のロータ組立方法であって、
   略椀状フライホイール部材の底部に前記マグネットホルダを配置し、
   前記複数の永久磁石が前記マグネットホルダの各リブ部の間にそれぞれ位置するように、前記永久磁石を前記フライホイール部材の内周面に沿って周状に配置し、
   前記永久磁石より内側のフライホイール部材の内部空間に、筒状のマグネットケースを挿入すると共に、前記永久磁石の間よりフライホイール部材の半径方向内方に突き出す、前記マグネットホルダの突起部の上に前記マグネットケースを載せ、
   前記マグネットケースの外周面と永久磁石の内周面との間に接着剤を注入し、
   前記接着剤の注入後、前記マグネットケースをフライホイール部材の底面に向けてさらに挿入し、マグネットケースの端部をフライホイール部材の底面に突き当て固定することを特徴とするロータ組立方法。
   
   

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