JP2013148015A - アキシャルギャップ型発電体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン1のクランクケース20に対して固定された発電体ケース110,120と、発電体ケースの内部に収容され、エンジンのクランクシャフト10に対して固定されたロータヨーク150と、発電体ケースの内面に固定されるとともに、ロータヨークを回転軸方向に挟んで配置された第1のステータコア130及び第2のステータコア140とを備えるアキシャルギャップ型発電体100を、発電体ケースのクランクケースに対向する面部がクランクケースとの間に間隔を有するように発電体ケースを支持する発電体ケース支持部114を有する構成とする。
【選択図】図3
Description
例えば、特許文献1には、自動二輪車のエンジンのクランクシャフト端部に固定されるフライホイールに発電用の磁石を設けるとともに、これらの磁石と径方向に対向する箇所に、エンジンに対して固定された発電用のコイルを設けることが記載されている。
例えば、特許文献2には、クランクシャフトから外径側に突き出して配置され、軸方向に間隔をおいて配置された一対のロータヨークの間隔に、エンジンに固定されたステータコアを配置したアキシャルギャップ型の発電体が記載されている。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、エンジンから発電体ケースへの熱伝導を抑制したアキシャルギャップ型発電体を提供することである。
請求項1に係る発明は、エンジンのクランクケースに対して固定された発電体ケースと、前記発電体ケースの内部に収容され、前記エンジンのクランクシャフトに対して固定されたロータヨークと、前記発電体ケースの内面に固定されるとともに、前記ロータヨークを回転軸方向に挟んで配置された第1のステータコア及び第2のステータコアとを備えるアキシャルギャップ型発電体であって、前記発電体ケースの前記クランクケースに対向する面部が前記クランクケースとの間に間隔を有するように前記発電体ケースを支持する発電体ケース支持部を有することを特徴とするアキシャルギャップ型発電体である。
これによれば、発電体ケースとクランクケースとの間に間隔を設けることによって、これらの間の熱伝導を抑制し、発電体の内部が高温となって発電効率が低下することを防止できる。
これによれば、支持部からステータコアへの熱伝達経路を長くして、ステータコアへの熱伝導を抑制することができる。
請求項3に係る発明は、前記発電体ケース支持部は、前記クランクケースを前記クランクシャフトの軸方向から見たときに前記クランクケース内のオイル貯留部から外れた位置に配置されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアキシャルギャップ型発電体である。
これによれば、高温のオイルが発する熱がクランクケースの壁面越しに発電体側へ伝達されることを抑制することができる。
請求項4に係る発明は、前記発電体ケース支持部は、前記発電体ケースと前記クランクケースとの少なくとも一方から他方側へ突出して形成された突出部を有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のアキシャルギャップ型発電体である。
これによれば、部品点数を増加させることなく上述した各発明の効果を得ることができる。
実施例のアキシャルギャップ型発電体は、例えば、産業用の汎用エンジンのクランクシャフトの一方の端部に取り付けられて駆動されるものである。
図1は、実施例のアキシャルギャップ型発電体を備えたエンジンの断面図である。
図2は、図1のエンジン及びアキシャルギャップ型発電体の分解斜視図である。
エンジン1は、クランクシャフト10、クランクケース20等を備えて構成されている。
クランクシャフト10は、エンジン1の出力軸であって、クランクケース20に設けられた軸受部によって回転可能に支持されている。
クランクシャフト10は、中間部にクランクピン11、クランクアーム12、クランクウェイト13等が設けられ、その両側で軸受部に支持されている。
出力軸部14は、後述するアキシャルギャップ型発電体100が取り付けられ、これを駆動するものである。
出力軸部14の先端部の端面14aは、軸方向と直交する方向に延在する平面状に形成されている。
また、端面14aから軸方向に沿って、アキシャルギャップ型発電体100のロータヨーク150を固定するアダプタ160、及び、フライホイール210が共締めにより締結されるネジ穴14bが形成されている。
出力軸部15は、図示しない被駆動対象となる機器が接続される部分である。
クランクケース20には、エンジン1のシリンダ部が一体に形成され、このシリンダ部には、吸排気ポート、動弁及びその駆動系、点火プラグ等が設けられたシリンダヘッド30(図2参照)等が取り付けられる。
また、図1に示すように、クランクケース20内の下部には、エンジン1の潤滑用のオイルOが貯留されている。
アキシャルギャップ型発電体100は、フロントケース110、リアケース120、フロントステータコア130、リアステータコア140、ロータヨーク150、アダプタ160等を有して構成されている。
フロントケース110及びリアケース120は、軸方向に二分された2つ割のケースとして構成され、アキシャルギャップ型発電体100の構成部材が収容される筐体(発電体ケース)となるものである。
フロントケース110は、円盤部111、周壁部112、冷却フィン113、取付部114等を、例えばアルミニウム系合金のダイキャストによって一体に形成したものである。
円盤部111は、クランクシャフト10の中心軸に対して直交する平面に沿って配置された平板状かつ円盤状の部分である。
円盤部111の中央部には、クランクシャフト10が挿入される開口111aが形成されている。
また、円盤部111には、フロントステータコア130の締結に用いられるビス穴111bが、周方向に分散して形成されている。
冷却フィン113は、周壁部112の外周面から、径方向に突き出して形成されている。
冷却フィン113は、後述するブロワファン部211が生成する冷却風の流れ方向に沿って延在するヒレ状に形成され、フロントケース110の周方向に分散して複数形成されている。
冷却風は、これらの冷却フィン113の間隔を通ってシリンダヘッド30側へ流れるようになっている。
図3に示すように、取付部114は、フロントケース110の円盤部111の外周縁部から外径側に突き出して形成され、円盤部111の周方向に分散して、例えば4箇所が設けられている。
各取付部114は、フロントステータコア130及びリアステータコア140の外周縁部に対して外径側に配置されている。
取付部114は、フロントケース110をクランクケース20に締結するボルトが挿入されるボルト穴114aが形成されている。
また、取付部114がクランクケース20と当接する当接面部114bは、円盤部111に対してクランクケース20側に段状に突き出して配置されている。
このため、フロントケース110をクランクケース20に締結した際に、円盤部111とクランクケース20との間には間隔が設けられるようになっている。
また、取付部114とクランクケース20との結合箇所は、クランクケース20をクランクシャフト10の軸方向から見たときに、高温のオイルOが貯留される範囲から外して配置されている。
リアケース120は、円盤部121、周壁部122、冷却フィン123等を、例えばアルミニウム系合金のダイキャストによって一体に形成したものである。
円盤部121は、クランクシャフト10の中心軸に対して直交する平面に沿って配置された平板状かつ円盤状の部分である。
円盤部121の中央部には、アダプタ160が挿入される開口が形成されている。この開口は、フロントケース110の開口111aと実質的に同様に形成されている。
また、円盤部121には、リアステータコア140の締結に用いられるビス穴が、周方向に分散して形成されている。このビス穴は、フロントケース110のビス穴111bと実質的に同様に形成されている。
フロントケース110の周壁部112と、リアケース120の周壁部122とは、その先端縁部どうしを付き合わせた状態で接合され、ボルト等によって締結される。
このとき、フロントケース110及びリアケース120の相対位置合わせ精度を向上するため、周壁部112の先端部は、フロントケース110の内径側の部分がリアケース120側に段状に突き出して形成されるとともに、周壁部122の先端部には、この突出部が嵌め込まれる段状の凹部が形成されている。
フロントケース110とリアケース120とは、周壁部112の突出部と、周壁部122の凹部とを嵌合させることによって、いわゆるインロウ構成によって位置決めされている。
冷却フィン123は、上述したフロントケース110の冷却フィン113と実質的に同様に形成されている。
また、アキシャルギャップ型発電体100外周の周方向における位置が重なって配置された冷却フィン113と冷却フィン123とは、実質的に連続した面部を構成するように形成されている。
フロントステータコア130は、フロントケース110の円盤部111のリアケース120側の面部に取り付けられている。
リアステータコア140は、リアケース120の円盤部121のフロントケース110側の面部に取り付けられている。
フロントステータコア130、リアステータコア140は、周方向において複数のピースに分割して形成され、各ピースはビスによって各円盤部111,121に締結される。
フロントステータコア130、リアステータコア140は、相互にクランクシャフト10の軸方向に対向して配置されている。
ロータヨーク150は、フロントステータコア130、リアステータコア140の中間に、各ステータコアとの間に所定のギャップを隔てて配置される。
ロータヨーク150は、以下説明するアダプタ160を介してクランクシャフト10に固定され、エンジン1の運転時に、各ステータコア130,140に対して相対回転する。
アダプタ160は、円盤部161、筒状部162、シム挟持部163、フライホイール取付部164を一体に形成したものである。
円盤部161は、外径側の部分にロータヨーク150の内径側の部分が締結される平板状かつ円盤状の部分である。
円盤部161は、クランクシャフト10の軸方向における位置が、出力軸部14の先端部付近に設けられ、リアケース120の内部に配置されている。
ロータヨーク150は、円盤部161のクランクケース20側の面部に取り付けられている。
シム挟持部163は、筒状部162の底面を形成する面部であって、クランクシャフト10の回転軸方向と直交する方向の平面状に形成されている。
このシム挟持部163と、クランクシャフト10の出力軸部14の端面14aとの間には、ロータヨーク150の軸方向位置を調節するための円盤状のシムSが挟持されている。
このシムSは、ロータヨーク150が、フロントステータコア130及びリアステータコア140とそれぞれ適切なギャップを有して配置されるよう、厚さが設定されている。
シムSの厚さ選択は、例えば、出力軸部14の端面14aと、クランクケース20あるいはこれに固定された部材に予め設定された計測対象部位との間の、クランクシャフト10の軸方向における距離を測定し、予め準備された距離−シム厚さの相関データから、測定された距離に対応する厚さのシムを選択することによって行なう。
フライホイール取付部164には、エンジン1のフライホイール210が取り付けられる。
フライホイール210は、図1に示すように、アダプタ160とともに、クランクシャフト10に対して、ハイテンションのボルトBによって共締めされ固定されている。
このように、フライホイール取付部164をテーパ軸状に構成することによって、結合強度を確保することが容易となる。
フライホイール210のクランクケース20側、及び、クランクケース20の反対側には、それぞれブロワハウジングベース220、ブロワハウジング230が設けられている。
このブロワハウジングベース220及びブロワハウジング230は、リアケース120に固定されるとともに、ブロワファン部211を含むフライホイール210を取り囲んで配置され、冷却風が冷却フィン113,123を経由してシリンダ及びシリンダヘッド30へ至る空気流路を形成するものである。
(1)フロントケース100の円盤部111から突出した取付部114によって、円盤部111をクランクケース20から離間させて支持したことによって、これらの間の熱伝導を抑制し、アキシャルギャップ型発電体100の内部が高温となって発電効率が低下することを防止できる。
また、取付部114をフロントケース110と一体に形成したことによって、部品点数を増加することなく上述した効果を得られる。
(2)取付部114を各ステータコア130,140に対して外径側に配置したことによって、クランクケース20から各ステータコア130,140への熱伝達経路を長くして、各ステータコア130,140への熱伝導を抑制することができる。
(3)取付部114を、クランクケース20内のオイル貯留部を避けた位置に配置したことによって、オイルOからアキシャルギャップ型発電体への熱伝導を抑制することができる。
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
エンジン及びアキシャルギャップ型発電体を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置等は、上述した実施例の構成に限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、実施例では発電体ケース側に設けられた取付部をクランクケース側に突出させているが、これに代えて、あるいはこれとともに、クランクケース側の取付部を発電体ケース側に突出させてもよい。
また、発電体ケースとクランクケースとの間に、別部品からなるスペーサを介在させるようにしてもよい。この場合、スペーサを例えばナイロン樹脂等のクランクケース及び発電体ケースに対して熱伝導率が低い材料によって形成するとよい。
11 クランクピン 12 クランクアーム
13 クランクウェイト 14 出力軸部
14a 端面 14b ネジ穴
15 出力軸部 20 クランクケース
30 シリンダヘッド O オイル
100 アキシャルギャップ型発電体 110 フロントケース
111 円盤部 111a 開口
111b ビス穴 112 周壁部
113 冷却フィン 114 取付部
114a ボルト穴 114b 当接面部
120 リアケース 121 円盤部
122 周壁部 123 冷却フィン
130 フロントステータコア 140 リアステータコア
150 ロータヨーク 151 永久磁石
160 アダプタ 161 円盤部
162 筒状部 163 シム挟持部
164 フライホイール取付部
S シム B ボルト
210 フライホイール 211 ブロワファン部
220 ブロワハウジングベース 230 ブロワハウジング
Claims (4)
- エンジンのクランクケースに対して固定された発電体ケースと、
前記発電体ケースの内部に収容され、前記エンジンのクランクシャフトに対して固定されたロータヨークと、
前記発電体ケースの内面に固定されるとともに、前記ロータヨークを回転軸方向に挟んで配置された第1のステータコア及び第2のステータコアと
を備えるアキシャルギャップ型発電体であって、
前記発電体ケースの前記クランクケースに対向する面部が前記クランクケースとの間に間隔を有するように前記発電体ケースを支持する発電体ケース支持部を有すること
を特徴とするアキシャルギャップ型発電体。 - 前記発電体ケース支持部は、前記ステータコアの外周縁部よりも外径側に配置されること
を特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型発電体。 - 前記発電体ケース支持部は、前記クランクケースを前記クランクシャフトの軸方向から見たときに前記クランクケース内のオイル貯留部から外れた位置に配置されること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアキシャルギャップ型発電体。 - 前記発電体ケース支持部は、前記発電体ケースと前記クランクケースとの少なくとも一方から他方側へ突出して形成された突出部を有すること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のアキシャルギャップ型発電体。
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