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発明の名称 磁石発電機およびその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−82295(P2007−82295A)
公開日 平成19年3月29日(2007.3.29)
出願番号 特願2005−264122(P2005−264122)
出願日 平成17年9月12日(2005.9.12)
代理人 【識別番号】100057874
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照
発明者 梅崎 知和 / 空地 成彦
要約 課題
加工コストが低く、かつ加工時間が短いフライホイルを有する磁石発電機およびその製造方法を提供する。

解決手段
カップ状にプレス成形されたフライホイル3と、フライホイル3の内周面に設けられた複数個の磁石4と、を備え、フライホイル3の外周面には、回転信号を検出するためのリラクタンス突起11が複数個設けられた磁石発電機であって、リラクタンス突起11は、フライホイル3の開口端部10が径方向に拡大して形成されているものである。
特許請求の範囲
【請求項1】
カップ状にプレス成形されたフライホイルと、
前記フライホイルの内周面に設けられた複数個の磁石と
を備え、
前記フライホイルの外周面には、回転信号を検出するためのリラクタンス突起が複数個設けられた磁石発電機であって、
前記リラクタンス突起は、前記フライホイルの開口端部が径方向に拡大して形成されていることを特徴とする磁石発電機。
【請求項2】
前記リラクタンス突起の前記軸線方向の長さLtと、前記フライホイルの軸線方向の長さLとは、0<Lt≦L*0.75の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の磁石発電機。
【請求項3】
前記フライホイルの経線に対する前記リラクタンス突起の立ち上がり部の角度θ1は、0°≦θ1≦45°であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁石発電機。
【請求項4】
前記リラクタンス突起は、隣接した前記磁石の間に設けられることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れか1項に記載の磁石発電機。
【請求項5】
前記フライホイルと、前記フライホイルを回転させるシャフトと接続されるボスとが一体成形されていることを特徴とする請求項1から請求項4までの何れか1項に記載の磁石発電機。
【請求項6】
前記リラクタンス突起の数は、24個以下であることを特徴とする請求項1から請求項5までの何れか1項に記載の磁石発電機。
【請求項7】
請求項1に記載の磁石発電機の製造方法であって、
前記フライホイルをカップ状にプレス成形する第1の工程と、
前記リラクタンス突起をプレス成形する第2の工程と
を含むことを特徴とする磁石発電機の製造方法。
【請求項8】
前記第1の工程と前記第2の工程とは、同時に行われることを特徴とする請求項7に記載の磁石発電機の製造方法。
【請求項9】
請求項1に記載の磁石発電機の製造方法であって、
予備成形用の予備金型を用いて前記フライホイルを予備プレス成形する工程と、
その後、本成形用の本金型を用いて前記予備成形された前記フライホイルを本プレス成形する工程と
を含むことを特徴とする磁石発電機の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、外周面に回転信号を検出するためのリラクタンス突起が設けられたフライホイルを備えた磁石発電機およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の磁石発電機用回転子のトリガピース打ち出し装置は、椀形状に形成されて中央部に回転軸支持用のボスが一体成形されたヨーク(本発明の「フライホイル」に相当する)の外周側に回転角度検出用のトリガピース(本発明の「リラクタンス突起」に相当する)を打ち出す装置であって、ベースに固定されている固定パンチと、プレス装置のプランジャに連結されているダイとを備えている。
固定パンチは、ヨークの内周面のほぼ半周の内周面と当接可能な円環部と、トリガピースに対応した大きさで円環部の外周側に膨出形成されている突起部とを有している。
ダイは、ヨークの外周面の一部に当接可能な支持部を有しており、支持部の中央部には、突起部と係合可能な凹部が没設されている。
ここで、固定パンチにヨークを固定して突起部と凹部とを対向させ、プレス装置のプランジャによってダイをヨークの径方向に沿って移動させることにより、ヨークの外周側にトリガピースが打ち出されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特公平7−50978号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の磁石発電機用回転子のトリガピース打ち出し装置では、固定パンチにヨークを固定して、トリガピースの数と同じ回数のプレス成形を行う必要がある。
また、近年、内燃機関の出力あるいは排気ガスの量を精密に制御するために、内燃機関のシャフトの回転角度等の回転信号をより細かい範囲で検出する必要があり、トリガピースの数が多くなっている。
そのため、トリガピースを打ち出すためのプレス成形の回数が多くなり、フライホイルの加工コストが高くなるとともに、加工時間が長くなるという問題点があった。
【0005】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、加工コストが低く、かつ加工時間が短いフライホイルを有する磁石発電機およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る磁石発電機およびその製造方法は、カップ状にプレス成形されたフライホイルと、フライホイルの内周面に設けられた複数個の磁石とを備え、フライホイルの外周面には、回転信号を検出するためのリラクタンス突起が複数個設けられた磁石発電機であって、リラクタンス突起は、フライホイルの開口端部が径方向に拡大して形成されているものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明の磁石発電機およびその製造方法によれば、フライホイルの開口端部を径方向に拡大させてリラクタンス突起を形成することにより、容易にリラクタンス突起を形成することができるので、フライホイルの加工コストを低減することができ、加工時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【0009】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る磁石発電機の回転子1と信号用ピックアップ2とを示す正面図、図2は、図1のII−II線に沿った矢視断面図である。
【0010】
図において、この回転子1は、板状の鉄板をプレス成形してカップ状に形成したフライホイル3を有している。フライホイル3の内周面には、界磁用の磁石4が周方向に4つ配置されている。磁石4の内周面には、常磁性あるいは非磁性の薄状板材を円筒形にプレス成形した磁石保護環5が配置されている。磁石4は、磁石保護環5によって位置決めされている。
フライホイル3と磁石保護環5との間には、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂6が充填されている。フライホイル3、磁石4および磁石保護環5は、熱可塑性樹脂6が加熱されて固化することによって互いに固定されている。
【0011】
また、フライホイル3には、フライホイル3を回転させる図示しない内燃機関のシャフトと接続されるボス7が設けられている。フライホイル3とボス7とは、リベット8を用いて互いに固着されている。ボス7は、テーパ部9を有しており、テーパ部9でシャフトと嵌合している。
【0012】
磁石保護環5の内周側には、磁石保護環5から所定のエアギャップを介して、磁石発電機の固定側である図示しない電機子が配置されている。電機子は、複数の突起部が設けられたコアを有しており、各々の突起部には、マグネットワイヤが巻回されている。
【0013】
フライホイル3の外周面には、プレス成形によってフライホイル3の開口端部10を径方向に拡大してリラクタンス突起11が形成されている。リラクタンス突起11は、フライホイル3の回転角度や回転速度等の回転信号の検出に用いられる。
リラクタンス突起11の外周側には、リラクタンス突起11から所定のエアギャップを介して、回転子1の回転信号を検出する信号用ピックアップ2が設けられている。
信号用ピックアップ2は、図示しない磁石と、この磁石に直列に接続され、マグネットワイヤが巻回された図示しないコアとを有している。
【0014】
ここで、リラクタンス突起11をプレス成形する工程(第2の工程)と、フライホイル3をカップ状にプレス成形する工程(第1の工程)とは、一つの金型を用いて同時に行われている。リラクタンス突起11は、フライホイル3の開口端部10が径方向に拡大して形成されているので、フライホイル3をカップ状にプレス成形する工程と同時に行うことができる。
【0015】
ここで、リラクタンス突起11は、隣接した磁石4の間に形成されている。
リラクタンス突起11は、フライホイル3の開口端部10が径方向に拡大して形成されているため、リラクタンス突起11の数が多くなるにつれて、磁石4がフライホイル3の内周面と接する面積が小さくなり、磁石4とフライホイル3の内周面との空隙が大きくなる。この空隙は、磁束が通過する際の抵抗となり、通過磁束量が少なくなり、磁石発電機の出力が低下する可能性がある。
そのため、本実施の形態では、上記の空隙による磁束量の減少を低減するために、リラクタンス突起11を隣接した磁石4の間に形成している。
【0016】
図3は、この発明の実施の形態1に係る磁石発電機のリラクタンス突起11を24個有するフライホイル3を示す正面図、図4は、図3のIV−IV線に沿った矢視断面図である。
図において、リラクタンス突起11の軸線方向の長さLtは、フライホイル3の軸線方向の長さLに対して、0<Lt≦L*0.75の関係を満たすように設定されている。
長さLtは、信号用ピックアップ2との間でリラクタンスの変化を検出できる程度の大きさを有していれば、その長さに特別な制限はなく、長さLtとフライホイル3の軸線方向の長さLとを等しくしても問題は生じない。
しかしながら、長さLtを長くすると、加工長が長くなるため、プレスの圧力を高くする必要があり、高い能力を有するプレス機が必要となる。また、プレスの圧力が大きくなるため、金型の寿命が短くなる。
そのため、本実施の形態では、プレス機の能力および金型の寿命を考慮して、長さLtを上記の範囲に設定している。
【0017】
また、フライホイル3の経線に対するリラクタンス突起11の立ち上がり部の角度θ1は、0°≦θ1≦45°の範囲内に設定されている。
リラクタンス突起11の立ち上がり部の角度θ1は、高い精度で回転信号を検出するために、鋭角な突起を有していることが望ましい。すなわち、角度θ1は、0°に近い方がよく、フライホイル3の内周側の角度θ2も0°に近い方がよい。
しかしながら、角度θ1を小さくすると、加工長が長くなるため、上記と同様に高い能力を有するプレス機が必要となり、金型の寿命も短くなる。
そのため、本実施の形態では、プレス機の能力、金型の寿命および回転信号の検出精度を考慮して、角度θ1を上記の範囲に設定している。
【0018】
また、リラクタンス突起11は、図1ではフライホイル3の外周面に30°おきに11個、図3では15°おきに24個形成されている。なお、図1では、基準位置を設定するためにリラクタンス突起11が1個省略されている。
リラクタンス突起11の数は、細かい範囲で回転信号を検出するために、多く形成されることが望ましい。
しかしながら、リラクタンス突起11の数を多くすると、加工箇所が多くなるため、上記と同様に高い能力を有するプレス機が必要となり、金型の寿命も短くなる。
そのため、本実施の形態では、プレス機の能力および金型の寿命を考慮して、リラクタンス突起11の数の上限を24個としている。
【0019】
以下、上記構成の磁石発電機についての動作を説明する。
まず、内燃機関の駆動によってシャフトが回転すると、シャフトに接続された回転子1が回転される。
続いて、回転子1が回転することによって、電機子のコアを通過する磁束量に変化が生じ、電機子のコアに交流電力が発生される。
磁石発電機で発生された交流電力は、図示しない整流器であるレクチファイヤーによって整流され、図示しないバッテリに充電される。
【0020】
また、回転子1が回転することによって、リラクタンス突起11が信号用ピックアップ2を横切り、信号用ピックアップ2のコアを通過する磁束量に変化が生じ、信号用ピックアップ2のコアに電圧が発生される。
ここで、回転子1が1回転すると、信号用ピックアップ2のコアには、リラクタンス突起11の数と同数の正負の急峻な交流電力が発生される。
発生された交流電力は、信号用ピックアップ2に接続された図示しない電子用制御ユニットに入力され、この入力に基づいて点火時期あるいは燃料噴射量が制御される。
【0021】
この発明の実施の形態1に係る磁石発電機によれば、フライホイル3をカップ状にプレス成形する際に、同時にフライホイル3の開口端部10を径方向に拡大させてリラクタンス突起11をプレス成形することにより、容易にリラクタンス突起11を形成することができるので、フライホイル3の加工コストを低減することができ、加工時間を短縮することができる。
【0022】
また、リラクタンス突起11の軸線方向の長さLtは、フライホイル3の軸線方向の長さLに対して、0<Lt≦L*0.75の関係を満たすように設定されている。
また、フライホイル3の経線に対するリラクタンス突起11の立ち上がり部の角度θ1は、0°≦θ1≦45°の範囲内に設定されている。
また、リラクタンス突起11の数は、24個以下とされている。
従って、プレスの圧力を高くする必要がなく、フライホイル3の加工性をさらに向上させることができる。
【0023】
また、リラクタンス突起11は、隣接した磁石4の間に設けられている。
そのため、磁石4の内部を通過する磁束量の減少を低減し、磁石発電機の発生出力の低下を補償することができる。
【0024】
なお、上記実施の形態1では、ボス7はフライホイル3にリベット8により固着されていると説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、図5に示すように、フライホイル3とボス7とが一体成形されたボスフライホイル12を用いてもよい。
このものの場合、フライホイル3とボス7とを固着する必要がなく、回転子1の加工性をさらに向上させることができる。
【0025】
また、上記実施の形態1では、磁石4は樹脂で固定されているとしたが、勿論このものに限定されるものではなく、磁石4は接着剤で固定されていてもよいし、ネジ止めされていてもよい。
このものの場合も、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
【0026】
また、上記実施の形態1では、リラクタンス突起11を有するフライホイル3は、一度のプレス成形で形成されるとしたが、フライホイル3は、複数回のプレス成形を経て形成されてもよい。複数回のプレス成形を経てフライホイル3を形成する方法として、以下の2通りの方法が挙げられる。
【0027】
まず、第1の方法として、フライホイル3をカップ状にプレス成形する工程(第1の工程)とリラクタンス突起11をプレス成形する工程(第2の工程)を含むものが挙げられる。
このものの場合、1回のプレス成形でリラクタンス突起11が形成されたフライホイル3を形成することはできないが、リラクタンス突起11の数と同じ回数のプレス成形を行う場合と比較して、フライホイル3の加工コストを低減することができ、加工時間を短縮することができる。
【0028】
次に、第2の方法として、予備金型を用いてフライホイル3を予備プレス成形する工程と、本金型を用いて予備プレス成形したフライホイル3を本プレス成形する工程とを含むものが挙げられる。
このものの場合も、1回のプレス成形でリラクタンス突起11が形成されたフライホイル3を形成することはできないが、上記第1の方法と同様にフライホイル3の加工コストを低減することができ、加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】この発明の実施の形態1に係る磁石発電機の回転子と信号用ピックアップとを示す正面図である。
【図2】図1のII−II線に沿った矢視断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係る磁石発電機のリラクタンス突起を24個有するフライホイルを示す正面図である。
【図4】図3のIV−IV線に沿った矢視断面図である。
【図5】この発明の実施の形態1に係る磁石発電機において、フライホイルとボスとが一体成形されたボスフライホイルを示す断面図である。
【符号の説明】
【0030】
1 回転子、3 フライホイル、4 磁石、7 ボス、10 開口端部、11 リラクタンス突起。




 

 


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