JP2004135382A

JP2004135382A - Magnet type generator

Info

Publication number: JP2004135382A
Application number: JP2002294985A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Takeuchi; 竹内　則和
Original assignee: Denso Corp; DensoTrim Corp
Current assignee: Denso Corp; DensoTrim Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnet type generator in which the shape of a laminate core is devised to allow the winding of a generating coil by tightly contacting the side surface of the laminate core for improved heat conductivity from the generating coil to the laminate core, and a gap between adjoining generating coil is enlarged to facilitate the winding work of the generating coil with the heat radiation of the generating coil improved. <P>SOLUTION: The magnet type generator comprises a laminate core 41 around which a generating coil 42 is wound. Related to the laminate core 41, the width of a rotor's rotation direction (a) narrows stepwise from the center in a rotor's axis direction (b) toward both ends. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートバイ（自動二輪車）などに搭載され、バッテリを充電するとともに前照灯など電気負荷に電力を供給する磁石式発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、特開２００１−１２８４２９号公報に記載されるように、ロータ側に永久磁石を備え、ステータ側に積層コアと積層コアに巻かれた発電コイルを備えたオートバイ用の磁石式発電機が知られている。
【０００３】
近年、この種のオートバイ用の磁石式発電機に対して、電気負荷の増加に伴う出力電流増加の要求がある。さらに、低回転域のアイドリング回転時にバッテリを充電させたいことから、電気負荷の増加に比例して出力電流を増加する必要がある。一方、高回転域では、出力電流に余裕があるためレギュレータで短絡して出力電流を抑えるようにしており、このため、高回転域では、負荷電流の増加に比例して出力電流を増加する必要はなく、むしろ、レギュレータの容量、発電コイルの発熱を少なくするために出力電流は少ない方がよい。
【０００４】
低回転域での出力電流増加の要求及び高回転域での出力電流抑制の要求を同時に満たすためには、積層コアの厚さを厚くする必要がある。また、出力電流の増加に伴う発電コイルの温度上昇を抑制するためには、発電コイルの巻線を太くする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の積層コアは、プレス機で打ち抜かれた同一形状のコアプレートを積層して構成されるため、この積層コアに太い発電コイルを巻くときに、図６に示すように、積層コア４１の中央部で発電コイル４２が大きく膨らむようになる。このため、隣り合う発電コイル４２間の隙間が狭くなり、発電コイル４２の巻線作業が困難になる。さらに、上記隙間が狭くなることによる発電コイル４２の放熱の悪化、及び、積層コア４１の側面５０ａと発電コイル４２との間に隙間が発生することによる発電コイル４２から積層コア４１への熱伝導の低下により、発電コイル４２の温度が上昇し、耐熱限界を超えてしまうという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記の如き問題点を解決し、積層コアの形状を工夫することにより積層コアの側面に発電コイルを密着して巻くことを可能にし、これにより、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間の拡大により発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する磁石式発電機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁石式発電機は、発電コイルが巻装される積層コアを備える磁石式発電機において、前記積層コアは、ロータ軸方向の中央部から両端に向かってロータ回転方向の幅が段階的に狭くなるよう構成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、積層コアのロータ回転方向の幅がロータ軸方向の中央部から両端に向かって段階的に狭くなるよう構成されているため、積層コアに太い発電コイルを巻装するとき、発電コイルを積層コアの外面に密着させて巻装させることができる。このため、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間が拡大することから発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る磁石式発電機の断面図、図２は、ステータの正面図、図３は、図２図示ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、図４は、コアプレートの正面図をそれぞれ示す。
【００１１】
図１〜図４において、１は、エンジンのクランクシャフト、２は、エンジンカバーをそれぞれ表している。
【００１２】
クランクシャフト１の端部１ａにはロータ３が固定され、ロータ３の内側にステータ４が配設されている。
【００１３】
ロータ３は、磁性体からなる回転部材３１を備える。回転部材３１は、熱間鍛造後切削により仕上げ加工されてなる。回転部材３１の中央のボス部３１ａの内側には、テーパ部３１ｂが形成されており、テーパ部３１ｂは、ボルト３２によってクランクシャフト端部１ａに嵌合、固着されている。回転部材３１の端面部３１ｃには、冷却用貫通穴３１ｄが複数個設けられている。回転部材３１の円筒状の外周部３１ｅはヨークを構成している。回転部材外周部３１ｅの内側に、非磁性体からなるリング状のスペーサ３３、円周方向に等間隔に配置された複数個の永久磁石３４、及び、非磁性体からなるリング状の位置決めケース３５が、クランクシャフト１の軸方向に沿って順に配設されている。複数個の永久磁石３４は、位置決めケース３５に形成された凸部（図示せず）によって円周方向に等間隔となるよう位置決めされるとともに、永久磁石３４の内側に磁石保護リング３６を圧入し回転部材外周部３１ｅの先端部３１ｆを巻きかしめすることによって回転部材３１に固定されている。なお、磁石保護リング３６は、ステンレス板をプレス加工して形成されている。
【００１４】
ステータ４は積層コア４１を備える。積層コア４１は、鉄板をプレス加工したコアプレート４８を複数枚積層し、その両側にコアプレート４８より若干厚いエンドプレート４９を重ねた後、リベット５２でかしめて一体化し、その表面をエポキシ樹脂５０で絶縁されてなり、この積層コア４１に巻線用銅線５１を巻装して発電コイル４２が形成されている。ステータ４は、積層コア４１に形成されたねじ挿通用貫通穴４１ａに締付ねじ４３を通し、締付ねじ４３をエンジンカバー２に形成されたねじ穴２ａにねじ込むことによって、エンジンカバー２に固定されている。
【００１５】
発電コイル４２は、絶縁チューブ４４内でリード線４５と結線されている。絶縁チューブ４４は、積層コア４１にねじ止めされたクリップ４６で保持されている。絶縁チューブ４４から引き出されたリード線４５は、保護チューブ４７によって保護されてグロメット部（図示せず）まで伸び、グロメット部を介して外部に引き出されている。
【００１６】
積層コア４１を構成する複数枚のコアプレート４８は、図３に示すように、ロータ回転方向ａにおける幅ｃ（図４参照）が各々異なっている３種類のコアプレート４８ａ，４８ｂ，４８ｃからなり、ロータ回転方向ａに対し垂直なロータ軸方向ｂにおける中央部に最大幅ｃ１のコアプレート群（幅広コアプレート群）４８Ａが位置し、この最大幅コアプレート群４８Ａの両側に、中間幅ｃ２のコアプレート群（中間幅コアプレート群）４８Ｂが位置し、この中間幅コアプレート群４８Ｂの両側に、最小幅ｃ３のコアプレート群（幅狭コアプレート群）４８Ｃが位置しており、各コアプレート４８のロータ回転方向ａにおける中心位置が一致するよう構成されている。換言すると、コアプレート群４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃは、ロータ軸方向ｂの中央部において最大幅ｃ１を有し、この中央部からロータ軸方向ｂの両端に向かってｃ２，ｃ３と段階的に幅が狭くなっている。また、エンドプレート４９のロータ回転方向ａの幅ｃ４は、幅狭コアプレート群４８Ｃのロータ回転方向ａの幅ｃ３よりも狭く形成されている。
【００１７】
このようにコアプレート群４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ及びエンドプレート４９は、全体としてロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かって段階的に幅狭になっているため、エポキシ樹脂５０もこの外形形状に沿った形状つまりロータ軸方向ｂの中央部が膨らみ両端部が縮んだような形状となる。このため、エポキシ樹脂５０の外側に太い巻線用銅線５１を巻装するとき、太い巻線用銅線５１をエポキシ樹脂５０の外面５０ａにほぼ密着して巻装することが可能になる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、図３に示すように積層コア４１の幅ｃを３段階（エンドプレートを含めると４段階）に設定しているが、積層コア４１のロータ軸方向ｂの長さが短い場合、あるいは、発電コイル４２の巻線用銅線５１の線径が細い場合には、図５に示すように、２段階（エンドプレートを含めると３段階）に設定するようにしてもよく、積層コア４１のロータ軸方向ｂの長さあるいは発電コイル４２の線径の太さに応じて段階数を適宜設定すればよい。
【００１９】
ロータ３の回転時、発電コイル４２と鎖交する永久磁石３４の磁束変化により発電コイル４２に電流が流れ、この電流によって発電コイル４２は発熱する。発電コイル４２の発熱は、ロータ３の回転による空気攪拌により生成される、ロータ３の内側から冷却用貫通孔３１ｄ及びロータ３の外側を経てロータ３の内側へ戻る空気循環通路ｄから、エンジンカバー２を経てエンジンカバー２の外側に放熱されるとともに、発電コイル４２から積層コア４１を経てエンジンカバー２に至る放熱経路ｅを経てエンジンカバー２の外側に放熱される。
【００２０】
本実施形態の場合、上述したように発電コイル４２の巻線用銅線５１はエポキシ樹脂５０の外面５０ａとほぼ密着している。このため、積層コア４１に発電コイル４２を巻装した状態において発電コイル４２のロータ軸方向ｂの中央部は、図６図示の従来の場合と比べロータ回転方向ａの寸法が小さくなり、隣り合う発電コイル４２間の隙間が拡大する。したがって、上記空気循環通路ｄにおける抵抗が小さくなり、この空気循環通路ｄを流れる空気の流速が増大することから、この空気循環通路ｄからエンジンカバー２を経て外部に放出される放熱経路の放熱効率が向上する。また、発電コイル４２から積層コア４１への熱伝導が向上するため、発電コイル４２から積層コア４１及びエンジンカバー２を経て外部に放出される放熱経路ｅの放熱効率も向上する。また、隣り合う発電コイル４２間の隙間の拡大により、積層コア４１に発電コイル４２を巻装する巻線作業が容易になる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の磁石式発電機は、発電コイル４２が巻装される積層コア４１を備える磁石式発電機において、積層コア４１は、ロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かってロータ回転方向ａの幅が段階的に狭くなるよう構成される。
【００２２】
本実施形態によると、積層コア４１のロータ回転方向ａの幅がロータ軸方向ｂの中央部から両端に向かって段階的に狭くなるよう構成されているため、積層コア４１に太い発電コイル４２を巻装するとき、発電コイル４２を積層コア４１の外面５０ａに密着させて巻装させることができる。このため、発電コイル４２から積層コア４１への熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイル４２の隙間が拡大することから発電コイル４２の巻線作業が容易になるとともに発電コイル４２の放熱が向上する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の磁石式発電機によると、積層コアのロータ回転方向の幅がロータ軸方向の中央部から両端に向かって段階的に狭くなるよう構成されているため、積層コアに太い発電コイルを巻装するとき、発電コイルを積層コアの外面に密着させて巻装させることができる。このため、発電コイルから積層コアへの熱伝導が向上し、また、隣り合う発電コイルの隙間が拡大することから発電コイルの巻線作業が容易になるとともに発電コイルの放熱が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁石式発電機の断面図である。
【図２】ステータの正面図である。
【図３】図２図示ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】コアプレートの正面図である。
【図５】他の実施形態に係るステータの断面図である。
【図６】従来のステータの断面図である。
【符号の説明】
４１　　積層コア
４２　　発電コイル
ａ　　ロータ回転方向
ｂ　　ロータ軸方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnet generator mounted on a motorcycle (motorcycle) or the like, which charges a battery and supplies power to an electric load such as a headlight.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-128429, a magnet-type generator for a motorcycle including a permanent magnet on the rotor side, a laminated core on the stator side, and a generating coil wound on the laminated core is known. Are known.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for this type of motorcycle magnet generator to increase the output current as the electric load increases. Further, the battery needs to be charged at the time of idling rotation in a low rotation range, so that the output current needs to be increased in proportion to the increase of the electric load. On the other hand, in the high speed range, the output current has a margin, so the output current is suppressed by short-circuiting with the regulator.In the high speed range, it is necessary to increase the output current in proportion to the increase of the load current. Rather, it is better to reduce the output current in order to reduce the capacity of the regulator and the heat generated by the power generation coil.
[0004]
In order to simultaneously satisfy the requirement for increasing the output current in the low rotation region and the requirement for suppressing the output current in the high rotation region, it is necessary to increase the thickness of the laminated core. Further, in order to suppress a rise in the temperature of the power generation coil due to an increase in the output current, it is necessary to make the winding of the power generation coil thick.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional laminated core is formed by laminating core plates of the same shape punched by a press machine, when winding a large power generation coil around the laminated core, as shown in FIG. The power generation coil 42 expands greatly at the center of the area. For this reason, the gap between the adjacent power generation coils 42 becomes narrow, and the winding operation of the power generation coils 42 becomes difficult. Further, heat dissipation of the power generation coil 42 is deteriorated due to the narrowing of the gap, and heat conduction from the power generation coil 42 to the multilayer core 41 due to generation of a gap between the side surface 50 a of the laminated core 41 and the power generation coil 42. As a result, the temperature of the power generation coil 42 rises, which causes a problem that the temperature exceeds the heat resistance limit.
[0006]
The present invention solves the above-described problems, and enables the power generation coil to be closely wound around the side surface of the laminated core by devising the shape of the laminated core. It is an object of the present invention to provide a magnet generator in which conduction is improved, winding work of the power generating coil is facilitated by enlarging a gap between adjacent power generating coils, and heat radiation of the power generating coil is improved.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The magnet type generator according to the present invention is a magnet type generator including a laminated core on which a generating coil is wound, wherein the laminated core has a stepwise width in a rotor rotation direction from a center portion in a rotor axial direction to both ends. It is characterized in that it is configured to be narrower.
[0008]
According to the present invention, the width of the laminated core in the rotor rotation direction is configured to gradually decrease from the center in the rotor axial direction toward both ends. The coil can be wound in close contact with the outer surface of the laminated core. For this reason, the heat conduction from the power generation coil to the laminated core is improved, and the gap between the adjacent power generation coils is enlarged, so that the winding operation of the power generation coil is facilitated and the heat radiation of the power generation coil is improved.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
1 is a sectional view of a magnet generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a stator, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2, and FIG. The figures are shown respectively.
[0011]
1 to 4, reference numeral 1 denotes an engine crankshaft, and reference numeral 2 denotes an engine cover.
[0012]
A rotor 3 is fixed to an end 1 a of the crankshaft 1, and a stator 4 is disposed inside the rotor 3.
[0013]
The rotor 3 includes a rotating member 31 made of a magnetic material. The rotating member 31 is formed by finishing after hot forging. A tapered portion 31b is formed inside the central boss portion 31a of the rotating member 31, and the tapered portion 31b is fitted and fixed to the crankshaft end 1a by a bolt 32. A plurality of cooling through-holes 31d are provided in the end face 31c of the rotating member 31. The cylindrical outer peripheral portion 31e of the rotating member 31 forms a yoke. A ring-shaped spacer 33 made of a non-magnetic material, a plurality of permanent magnets 34 arranged at equal intervals in the circumferential direction, and a ring-shaped positioning case 35 made of a non-magnetic material inside the outer periphery 31 e of the rotating member. Are arranged in order along the axial direction of the crankshaft 1. The plurality of permanent magnets 34 are positioned at equal intervals in the circumferential direction by convex portions (not shown) formed on the positioning case 35, and a magnet protection ring 36 is press-fitted inside the permanent magnets 34. The distal end portion 31f of the rotating member outer peripheral portion 31e is fixed to the rotating member 31 by crimping. The magnet protection ring 36 is formed by pressing a stainless steel plate.
[0014]
The stator 4 includes a laminated core 41. The laminated core 41 is formed by laminating a plurality of core plates 48 formed by pressing an iron plate, stacking end plates 49 slightly thicker than the core plate 48 on both sides thereof, caulking them with rivets 52, and integrating the surface with an epoxy resin 50. The power generation coil 42 is formed by winding a copper wire 51 for winding on the laminated core 41. The stator 4 is fixed to the engine cover 2 by passing a tightening screw 43 through a screw insertion through hole 41 a formed in the laminated core 41 and screwing the tightening screw 43 into a screw hole 2 a formed in the engine cover 2. Have been.
[0015]
The power generating coil 42 is connected to a lead wire 45 in the insulating tube 44. The insulating tube 44 is held by a clip 46 screwed to the laminated core 41. The lead wire 45 drawn out from the insulating tube 44 is protected by a protection tube 47, extends to a grommet portion (not shown), and is drawn out through the grommet portion.
[0016]
As shown in FIG. 3, the plurality of core plates 48 constituting the laminated core 41 are composed of three types of core plates 48a, 48b and 48c having different widths c (see FIG. 4) in the rotor rotation direction a. A core plate group (wide core plate group) 48A having a maximum width c1 is located at the center in the rotor axis direction b perpendicular to the rotor rotation direction a, and an intermediate width c2 is provided on both sides of the maximum width core plate group 48A. A core plate group (middle width core plate group) 48B is located, and a core plate group (narrow core plate group) 48C having a minimum width c3 is located on both sides of the intermediate width core plate group 48B. 48 are arranged so that the center positions in the rotor rotation direction a coincide with each other. In other words, the core plate groups 48A, 48B, and 48C have the maximum width c1 at the center in the rotor axis direction b, and the width gradually increases from this center to both ends in the rotor axis direction b as c2 and c3. It is getting smaller. The width c4 of the end plate 49 in the rotor rotation direction a is formed to be narrower than the width c3 of the narrow core plate group 48C in the rotor rotation direction a.
[0017]
As described above, since the core plate groups 48A, 48B, 48C and the end plates 49 are gradually reduced in width from the center in the rotor axial direction b toward both ends, the epoxy resin 50 also has this outer shape. The shape along the shape, that is, a shape in which the center portion in the rotor axial direction b is swelled and both end portions are shrunk. Therefore, when the thick copper wire for winding 51 is wound around the outside of the epoxy resin 50, the thick copper wire for winding 51 can be wound almost in close contact with the outer surface 50a of the epoxy resin 50.
[0018]
In the above embodiment, as shown in FIG. 3, the width c of the laminated core 41 is set in three stages (four stages when the end plate is included), but the length of the laminated core 41 in the rotor axial direction b is reduced. When the length is short, or when the wire diameter of the winding copper wire 51 of the power generation coil 42 is small, two stages (three stages including the end plate) may be set as shown in FIG. The number of stages may be appropriately set according to the length of the laminated core 41 in the rotor axial direction b or the thickness of the wire diameter of the power generation coil 42.
[0019]
When the rotor 3 rotates, a current flows through the power generation coil 42 due to a change in the magnetic flux of the permanent magnet 34 linked to the power generation coil 42, and the current generates heat in the power generation coil 42. The heat generated by the power generation coil 42 is generated by the air agitation caused by the rotation of the rotor 3, and from the air circulation passage d returning from the inside of the rotor 3 to the inside of the rotor 3 through the cooling through hole 31 d and the outside of the rotor 3, the engine cover 2, the heat is radiated to the outside of the engine cover 2 via the heat radiation path e extending from the power generation coil 42 to the engine cover 2 via the laminated core 41.
[0020]
In the case of the present embodiment, the winding copper wire 51 of the power generation coil 42 is almost in close contact with the outer surface 50a of the epoxy resin 50 as described above. For this reason, when the power generation coil 42 is wound around the laminated core 41, the center of the power generation coil 42 in the rotor axial direction b has a smaller dimension in the rotor rotation direction a than the conventional case shown in FIG. The gap between the power generation coils 42 increases. Therefore, the resistance in the air circulation passage d is reduced, and the flow velocity of the air flowing through the air circulation passage d is increased, so that the heat radiation efficiency of the heat radiation path discharged from the air circulation passage d to the outside through the engine cover 2 is increased. Is improved. Further, since the heat conduction from the power generation coil 42 to the laminated core 41 is improved, the heat radiation efficiency of the heat radiation path e that is released from the power generation coil 42 to the outside through the laminated core 41 and the engine cover 2 is also improved. In addition, since the gap between the adjacent power generation coils 42 is increased, the winding operation of winding the power generation coils 42 around the laminated core 41 becomes easy.
[0021]
As described above, the magnet type generator according to the present embodiment includes the laminated core 41 around which the generating coil 42 is wound, and the laminated core 41 is provided at both ends from the center in the rotor axial direction b. It is configured such that the width in the rotor rotation direction a gradually decreases in the direction of rotation.
[0022]
According to the present embodiment, the width of the laminated core 41 in the rotor rotation direction a is configured to gradually decrease from the center in the rotor axial direction b toward both ends. At the time of winding, the power generating coil 42 can be wound while being closely attached to the outer surface 50a of the laminated core 41. For this reason, the heat conduction from the power generation coil 42 to the laminated core 41 is improved, and the gap between the adjacent power generation coils 42 is enlarged, so that the winding operation of the power generation coil 42 is facilitated and the heat radiation of the power generation coil 42 is improved. improves.
[0023]
【The invention's effect】
According to the magnet type generator of the present invention, the width of the laminated core in the rotor rotation direction is configured to gradually decrease from the center in the rotor axial direction toward both ends, so that a thick power generating coil is wound around the laminated core. When mounting, the power generating coil can be wound in close contact with the outer surface of the laminated core. For this reason, the heat conduction from the power generation coil to the laminated core is improved, and the gap between the adjacent power generation coils is enlarged, so that the winding operation of the power generation coil is facilitated and the heat radiation of the power generation coil is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a magnet generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a stator.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a front view of a core plate.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a stator according to another embodiment.
FIG. 6 is a sectional view of a conventional stator.
[Explanation of symbols]
41 laminated core 42 power generation coil a rotor rotation direction b rotor axis direction

Claims

発電コイルが巻装される積層コアを備える磁石式発電機において、
前記積層コアは、ロータ軸方向の中央部から両端に向かってロータ回転方向の幅が段階的に狭くなるよう構成されることを特徴とする磁石式発電機。In a magnet generator having a laminated core around which a generating coil is wound,
The magnet type power generator is characterized in that the laminated core is configured such that the width in the rotor rotation direction decreases stepwise from the center in the rotor axial direction toward both ends.