JP4660310B2 - 三相磁石式発電機 - Google Patents

Description

本発明は、三相磁石式発電機、特に、大出力かつ低発熱で、しかもコイル引出線と出力用リード線との接続が容易な三相磁石式発電機に関する。

エンジンクランクシャフトの回転数が最大１００００rpm以下で使用される大型クルーザー用オートバイは、ヘッドライトの他にステレオやヒータ等、多くの電気負荷が装着されるため、大出力を出すことができる励磁コイル式発電機（オルタネーター）が使用されている。

この励磁コイル式発電機は、エンジンの後背部に取り付けられ、クランクシャフトから駆動機構を介して増速して回転すると同時に、ファンで発電コイルを冷却する構造のため、大出力を出すことが可能である。

しかし、エンジンのレイアウト上、励磁コイル式発電機に代わって、クランクシャフトに直に装着する高出力の磁石式発電機を使用することが要請されている。

磁石式発電機において、コアの外径及び希土類磁石の体積を増大させることにより高出力を得ることが可能である。一方、出力電流が増大すると、コイルの温度が上昇するため、コイルの温度を下げるためにはコイルの径を太くする必要がある。

従来のように、出力電流が最大で３５A程度であれば、コイルの径φは１．２mm程度あればよく細いため、図３０に示すように巻線した後、巻き始めa,b,c及び巻き終わりa´,b´,c´を図２７に示す位置Aまで図２８に示すようにコイル２６間を波状に這い回して集めた後、６本のコイル引出線２５を図２７の位置Aで束ねる作業を手作業で行うことは可能であった。その後、位置Aに集めたコイル引出線２５と出力用リード線４１を図２７に示す位置Bで筒状のスリーブ６１内に入れて固定した後、半田付けにより結線し、その上から保護チューブ４２を被せクリップ４３で３本の出力用リード線４１を束ねてコア２１にねじ４４でねじ締め固定していた。

[問題点１]
しかし、出力電流が４０A以上になると、コイル２６の径φは１．３mm以上必要になり太くなるため、コイル引出線２５を這い回して位置Aに集める作業を手作業で行ったり、図２７，２８に示すようにコイル２６にコイル引出線２５を固定するためにコイル引出線２５を互いに巻きつけて束ねる作業を手作業で行うと、作業者の手が痛くなるという問題が発生する。

ここで、コイル引出線２５を位置Aに集めて固定する目的は、コイル引出線２５と出力用リード線４１を結線した後、図２９に示すクリップ４３からグロメット６２までの寸法L4のばらつきを小さくするためである。位置Aでコイル引出線２５をコイル２６に固定しない場合には、コイル引出線２５が容易に動き、図２８，２９に示す寸法L1が定まらず、ばらつくようになる。出力用リード線４１の長さL2は、リード線製作時に予め決まっており、寸法L1がばらつくと、クリップ４３に対する結線部先端までの寸法L3が同じようにばらつき、それにつれて寸法L4もばらつくことになる。寸法L4がばらつくと、図２６に示すようにエンジンカバー３００にグロメット６２を装着するときに問題が生じる。つまり、寸法L4が短くなり過ぎると、グロメット６２がエンジンカバー３００の溝３０２に嵌らなくなる。逆に、長くなり過ぎると、グロメット６２とクリップ４３間の弛みが大きくなってリード線カバー６３が回転子１側に押し出され、回転子１の外周と接触するおそれが生じる。

また、他の目的は、コイル引出線２５をコイル２６に固定しない場合には、振動し易くなりコイル引出線２５の耐振性が低下するため、コイル引出線２５をコイル２６に固定することによってコイル引出線２５の耐振性を確保することにある。

[問題点２]
また、出力電流を増大させると出力用リード線４１も太くする必要があるため、２本の太いコイル引出線２５と１本の太い出力用リード線４１とを一体に結線すると結線箇所の剛性が増大し、この結線箇所に半田付けを行う作業やこの結線箇所を図２９に示すようなクリップ４３で固定する作業を手作業で行う際、コイル引出線２５が硬くて容易に動かないため作業者の手が痛くなるという問題が発生する。

なお、本発明者は、先行技術調査により特許文献１を発見した。この特許文献１には、ボビンに端子を打ち込み、端子を介してコイル引出線と出力用リード線を接続する構造が開示されている。しかし、この構造には、下記１〜３のような問題がある。

1.コアにボビンを挿入するためには、寸法公差を考慮した隙間が必要となり、また、ボビンを成形するためには、約０．７mmの肉厚が必要となる。このため、ボビンからコアへの熱伝導が悪く、コイルからコアへの放熱が少なく、コイル温度が上昇する。

2.同時に、巻線スペースが減少してその分、細い銅線しか巻けなくなり、コイル温度が上昇する。

3.樹脂に端子を圧入しただけのため、太いコイル引出線や出力用リード線の振動に耐えられず、端子の緩みが発生するおそれがある。
特開２００３−２５９５８８公報（図４）

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、端子板セットを用いて太いコイル引出線と出力用リード線との接続を行うことにより、大出力かつ低発熱で、しかもコイル引出線と出力用リード線との接続が容易な三相磁石式発電機を提供することを目的とする。

本発明による三相磁石式発電機は、希土類磁石を用い極数が４n（ｎ：４〜８のいずれかの整数）の回転子と、３つのコイル群を有し極数が３nの固定子とを備え、前記各コイル群は、粉体樹脂塗装されたコアの巻線部に径φが１．３mm〜２mmの銅線を２コイル飛びに同じ方向に集中巻して構成されるとともに、電気角位相差が約２４０°となるよう互いにデルタ結線される三相磁石式発電機であって、前記コアの巻線部の基端側の環状部に貫通取付孔を形成するとともに、該貫通取付孔に固着される端子板セットを設け、前記端子板セットは、各々横棒部と縦棒部とからなる略T字形の３個の端子板と、該３個の端子板を固定保持する樹脂成形体とにより構成され、前記各端子板は、前記横棒部にコイル引出線結線用の２つのターミナル部を有するとともに前記縦棒部の先端に出力用リード線結線用の１つのターミナル部を有し、前記樹脂成形体は、前記横棒部の２つのターミナル部と前記縦棒部の１つのターミナル部とを除いて前記３個の端子板を囲包み固定するとともに前記縦棒部の周囲に前記貫通取付孔に圧入固定される取付脚部が形成されており、前記端子板セットは、前記貫通取付孔に前記取付脚部を圧入固定したとき、前記各端子板の横棒部の２つのターミナル部が回転子の奥側に位置するとともに前記各端子板の縦棒部の１つのターミナル部が回転子の開放側に位置するよう構成され、かつ、前記各端子板の横棒部の２つのターミナル部が各々当該ターミナル部に結線されるコイル引出線の端部近くに位置するよう横棒部の長さが予め調節されて構成されていることを特徴とする。

本発明の三相磁石式発電機において、回転子の極数は４n（ｎ：４〜８のいずれかの整数）であり、かつ固定子の極数は３nである。このようにnを４〜８に設定した理由は、nを３以下に設定すると、回転子の極数は１２極以下となり発生周波数が低下するため、コイルの巻数を増やす必要が生じ、その結果太い銅線を巻けなくなるからであり、また、nを９以上に設定すると、固定子の極数は２７極以上となり、隣り合う極同士の間隔が狭くなり過ぎて太い銅線を巻けなくなるからである。

nを４に設定した場合、回転子の極数は１６極となり、最大回転数１００００rpmで使用した場合の発生周波数は１３３３Hｚになる。このため、三相磁石式発電機の出力電圧を制御するレギュレータとしてSCR素子を使用したもので良いため、安価なレギュレータを使用することが可能になる。nを５以上に設定した場合、レギュレータとしてSCR素子よりも高価なFET素子を使用する必要があるが、発生周波数が高くなるため巻数を低減できる効果がある。

また、回転子の極数を２n、固定子の極数を３nに設定した場合には、コイルの巻数が多くなり太い銅線を巻けなくなる。

上記のような考察に基づき、本発明の三相磁石式発電機は、回転子の極数を４n（ｎ：４〜８のいずれかの整数）に、固定子の極数を３nに設定した。このため、本発明によると、大出力かつ低発熱の三相磁石式発電機を提供できる。また、本発明によると、端子板セットをコアに固着したとき、端子板の２つのターミナル部が当該ターミナル部に結線されるコイル引出線の端部近くに位置するようになるため、太いコイル引出線を容易にターミナル部に結線することができ、端子板を介してコイル引出線と出力用リード線とを容易に接続することができるようになる。

ここで、前記各端子板には、樹脂が充填された結合孔が形成されていることが好ましい。この結合孔には、樹脂成形体の成形時に樹脂材料が充填されるようになり、このため、各端子板と樹脂成形体との結合強度が増大する。
また、前記ターミナル部は、前記樹脂成形体を介して該ターミナル部の前記コアへの結合強度を高めるための圧入樹脂部を有していることが好ましい。これにより、ターミナル部のコアへの結合強度を高めることができる。
また、前記ターミナル部を一体的に結合する結合部を設け、該結合部は、該結合部を前記コアに固定するための保持金具部を有し、該保持金具部は圧入により該コアに固定されていることが好ましい。これによっても、ターミナル部のコアへの結合強度を高めることができる。
また、前記出力用リード線の切口部は、シールド材で覆われていることが好ましい。これにより、エンジンオイルなどが出力用リード線の切口部から芯線内に侵入する不具合を解消することができる。
また、前記端子板のターミナル部を挿入して端子絶縁カップが前記コアに取り付けられ、該ターミナル部に接続される前記出力用リード線の切口部が該端子絶縁カップ内に位置してシールド材で覆われるように構成することが好ましい。これによっても、エンジンオイルなどが出力用リード線の切口部から芯線内に侵入する不具合を解消することができる。

さらに、本発明による三相磁石式発電機は、希土類磁石の回転子と、３つのコイル群を有した固定子とを備え、該各コイル群は、粉体樹脂塗装されたコアの巻線部に銅線を２コイル飛びに同じ方向に集中巻して構成されるとともに、デルタ結線される三相磁石式発電機であって、前記コアの巻線部の基端側の環状部に貫通取付孔を形成するとともに、該貫通取付孔に固着される端子板セットを設け、前記端子板セットは、各々横棒部と縦棒部とからなる略T字形の３個の端子板と、該３個の端子板を固定保持する樹脂成形体とにより構成され、前記各端子板は、前記横棒部にコイル引出線結線用の２つのターミナル部を有するとともに前記縦棒部の先端に出力用リード線結線用の１つのターミナル部を有し、前記樹脂成形体は、前記横棒部の２つのターミナル部と前記縦棒部の１つのターミナル部とを除いて前記３個の端子板を囲包み固定するとともに前記縦棒部の周囲に前記貫通取付孔に圧入固定される取付脚部が形成されており、前記端子板セットは、前記貫通取付孔に前記取付脚部を圧入固定したとき、前記各端子板の横棒部の２つのターミナル部が回転子の奥側に位置するとともに前記各端子板の縦棒部の１つのターミナル部が回転子の開放側に位置するよう構成されたことを特徴とする。
この発明によっても、三相の太いコイル引出線を容易にターミナル部に結線することができ、端子板を介して三相のコイル引出線と出力用リード線とを容易に接続することができる。

ここで、前記コアの巻線部の銅線の径φは１．３ｍｍ〜２ｍｍとすることが好ましい。これにより、巻線部の銅線は接続が容易な程度に比較的太くなり、出力電流を増大させる一方、コイル温度の上昇を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る三相磁石式発電機をエンジンに装着した状態を示す断面図、図２は、同三相磁石式発電機を回転子の開放側から見たときの平面図、図３は、同三相磁石式発電機の固定子を回転子の奥側から見たときの平面図、図４は、同三相磁石式発電機の端子板セットの平面図、図５は、同端子板セットの側面図、図６は、同端子板セットが固着されるコアの貫通取付孔の孔形状を示す部分詳細図、図７は、同端子板セットの断面図であって図３図示X-X断面図、図８は、上記貫通取付孔の断面図であって図３図示X-X断面図、図９は、上記端子板セットを上記貫通取付孔に固着した状態の断面図であって図３図示X-X断面図、図１０は、上記固定子の巻線図、図１１は、同三相磁石式発電機の出力電圧のベクトル図、図１２は、図３図示の固定子の結線図、図１３は、変形例に係る固定子の結線図、図１４は、同固定子を回転子の奥側から見たときの平面図をそれぞれ示す。

図１〜図１４において、本実施形態に係る三相磁石式発電機１００は、エンジンのクランクシャフト２００に固定された回転子１と、エンジンカバー３００に固定され、回転子１の内周側に配置された固定子２とにより構成される。

回転子１の極数は４n（n＝５）つまり２０極であり、固定子２の極数は３nつまり１５極である。

回転子１は、磁性体からなる回転部材１１を備える。回転部材１１は、熱間鍛造後切削により仕上げ加工されている。回転部材１１の中央のボス部１１aの内側には、テーパ部１１bが形成されており、テーパ部１１bは、ボルト５１によってクランクシャフト２００の端部に嵌合、固着されている。回転部材１１の端面部１１cには、冷却用貫通孔１１dが複数設けられている。回転部材１１の円筒状の外周部１１eはヨークを構成している。回転部材外周部１１eの内側に、非磁性体からなるリング状のスペーサ１２、１４、及び、円周方向に等間隔に配置された２０個の希土類磁石１３が、クランクシャフト２００の軸方向に沿って配設されている。希土類磁石１３は、その内側に磁石保護リング１５を配置し回転部材外周部１１ｅの先端部１１ｆを巻きかしめすることによって回転部材外周部１１eの内周面に固定されている。なお、磁石保護リング１５は、ステンレス板をプレス加工して形成されている。

固定子２はコア２１を備える。コア２１は、電磁鋼板をプレス加工したコアシート２２aを複数枚積層した積層コアシート２２の両側に、コアシート２２aよりも若干厚いコアエンドプレート２３を配置し、リベット５２（図２，３）をかしめることによって一体化されている。

コア２１の巻線部２１a（図１０）の表面はエポキシ樹脂による粉体樹脂塗装層２４で絶縁されており、この粉体樹脂塗装層２４に径φが１．３mm〜２mmの銅線２５A、２５B、２５C（図１０）を巻線して３つのコイル群２６A、２６B、２６Cが形成されている。各コイル群２６A、２６B、２６Cは、図１０に示すように、銅線２５A、２５B、２５Cを巻き始めa,b,cから２コイル飛びに同じ方向に巻き終わりa´、b´、c´まで集中巻して構成され、図１１，１２に示すように、電気角位相差が約２４０°となるよう互いにデルタ結線され、結果として各コイル群２６A、２６B、２６Cは、電気角位相差が１２０°の三相出力が得られる。

コア２１の巻線部２１aの基端側の環状部２１bには、図６，８に示すような貫通取付孔２７A、２７B、２７Cが形成されている。各貫通取付孔２７A、２７B、２７Cは、図８に示すように、回転子１の奥側に位置するコアエンドプレート２３（２３A）の孔２３aが積層コアシート２２の孔２２bより若干大きく形成されており、また、回転子１の開放側に位置するコアエンドプレート２３（２３B）の孔２３bが積層コアシート２２の孔２２bより若干小さく形成されている。３つの貫通取付孔２７A、２７B、２７Cには、図３，４，５，７，９などに示すような端子板セット３０が固着される。

端子板セット３０は、３個の端子板３１A、３１B、３１Cと、３個の端子板３１A、３１B、３１Cを固定保持する樹脂成形体３２とにより構成される。

各端子板３１A、３１B、３１Cは、図７に示すように、横棒部３１aと縦棒部３１bとからなり略T字形をしている。横棒部３１aには、コイル引出線結線用の２つのターミナル部３１c、３１dが形成されている。縦棒部３１bの先端には、出力用リード線結線用の１つのターミナル部３１eが形成されている。

樹脂成形体３２は、図５，７，９に示すように、横棒部３１aの２つのターミナル部３１c、３１dと縦棒部３１bの１つのターミナル部３１eとを除いて３個の端子板３１A、３１B、３１Cを囲包み固定する。そして、樹脂成形体３２には、その成形時、金型にセットした３個の端子板３１A、３１B、３１C同士が成形圧力によって接触しないよう位置決め手段を用いたことによる溝部３２f（図４，５）が形成されている。また、各端子板３１A、３１B、３１Cには、結合孔３１fが形成されており、樹脂成形体３２の成形時に結合孔３１fに樹脂材料が充填されることにより、各端子板３１A、３１B、３１Cと樹脂成形体３２との結合強度が増大する。縦棒部３１bの周囲には、貫通取付孔２７A、２７B、２７Cに圧入固定される取付脚部３２a、３２b、３２cが形成されている。

各取付脚部３２a、３２b、３２cは、基端側に形成された幅広部３２dと先端側に形成された幅狭部３２eとを有しており、幅広部３２dは積層コアシート２２の孔２２bに圧入固定され、また、幅狭部３２eは回転子１の開放側に位置するコアエンドプレート２３（２３B）の孔２３bに圧入固定される。したがって、各取付脚部３２a、３２b、３２cは、コア２１の貫通取付孔２７A、２７B、２７C内の上下二箇所で強固に固定される。また、端子板セット３０を回転子１の奥側に配されるコアエンドプレート２３（２３A）側から挿入する際、該コアエンドプレート２３（２３A）の孔２３aが積層コアシート２２の孔２２bよりも大きいため、取付脚部３２a、３２b、３２cを容易に貫通取付孔２７A、２７B、２７Cに案内することができる。

端子板セット３０は、貫通取付孔２７A、２７B、２７Cに取付脚部３２a、３２b、３２cを圧入固定したとき、図２，３に示すように、各端子板３１A、３１B、３１Cの横棒部３１aの２つのターミナル部３１c、３１dが回転子１の奥側に位置するとともに各端子板３１A、３１B、３１Cの縦棒部３１bの１つのターミナル部３１eが回転子１の開放側に位置するよう構成され、また、図３に示すように、各端子板３１A、３１B、３１Cの横棒部３１aの２つのターミナル部３１c、３１dが各々当該ターミナル部３１c、３１dに結線されるコイル引出線２５a（巻き始めa,b,c）、２５b（巻き終わりa´、b´、c´）の端部近くに位置するよう横棒部３１aの長さが予め調節されて構成されている。

各端子板３１A、３１B、３１Cの２つのターミナル部３１c、３１ｄは、それぞれ略U字溝に形成されており、一方のU字溝に１つのコイル群のコイル引出線（巻き始め）を挟んで固定した後に半田付けが行われ、他方のU字溝に他の１つのコイル群のコイル引出線（巻き終わり）を挟んで固定した後に半田付けが行われる。例えば、端子板３１Aのターミナル部３１cにコイル群２６Aのコイル引出線２５a（巻き始めa）が結線されるとともに端子板３１Aのターミナル部３１dにコイル群２６Cのコイル引出線２５b（巻き終わりc´）が結線され、また、端子板３１Bのターミナル部３１cにコイル群２６Bのコイル引出線２５a（巻き始めb）が結線されるとともに端子板３１Bのターミナル部３１dにコイル群２６Aのコイル引出線２５b（巻き終わりa´）が結線され、また、端子板３１Cのターミナル部３１cにコイル群２６Cのコイル引出線２５a（巻き始めc）が結線されるとともに端子板３１Cのターミナル部３１dにコイル群２６Bのコイル引出線２５b（巻き終わりb´）が結線され、これにより、図１２に示すような３つのコイル群２６A、２６B、２６Cのデルタ結線が得られる。

また、各端子板３１A、３１B、３１Cの１つのターミナル部３１eは、同様に略U字溝に形成されており、このU字溝に、出力用リード線４１A、４１B、４１Cの芯線４１aを挟んで固定した後に半田付けが行われる。例えば、端子板３１Aのターミナル部３１eに出力用リード線４１A（U相）が結線され、また、端子板３１Bのターミナル部３１eに出力用リード線４１B（V相）が結線され、また、端子板３１Cのターミナル部３１eに出力用リード線４１C（W相）が結線される。３本の出力用リード線４１A、４１B、４１Cは、保護チューブ４２を介してクリップ４３で固定され、クリップ４３は締付ねじ４４でコア２１にねじ締め固定される。

固定子２は、コア２１に形成されたねじ挿通用貫通孔２１ｃに締付ねじ５３を通し、エンジンカバー３００に形成されたねじ穴３０１にねじ込むことによって、エンジンカバー３００に固定されている。

なお、端子板セット３０の各端子板３１A、３１B、３１Cを図１４に示すように構成し、各端子板３１A、３１B、３１Cの２つのターミナル部３１c、３１ｄと各コイル群２６A、２６B、２６Cのコイル引出線２５a、２５bとの結線を図１４に示すように行った場合、図１３に示すような３つのコイル群２６A、２６B、２６Cのデルタ結線が得られる。また、極数の変数nは、４〜８のいずれかの整数でよい。また、コア２１の貫通取付孔２７A、２７B、２７Cの断面形状は、図６に示したような四角形状に限定されるものではなく、その他、楕円形状等であってもよい。また、端子板セット３０の取付脚部３２a、３２b、３２cの幅広部３２dは、図５に示すように端子板３１A、３１B、３１Cの四面すべてに設けてもよいし、図示しないが、対向する二面のみに設けるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る三相磁石式発電機１００は、希土類磁石１３を用い極数が４n（ｎ＝５）の回転子１と、３つのコイル群２６A、２６B、２６Cを有し極数が３nの固定子２とを備え、各コイル群２６A、２６B、２６Cは、粉体樹脂塗装されたコア２１の巻線部２１aに径φが１．３mm〜２mmの銅線２５A、２５B、２５Cを２コイル飛びに同じ方向に集中巻して構成されるとともに、電気角位相差が約２４０°となるよう互いにデルタ結線される三相磁石式発電機であって、コア２１の巻線部２１aの基端側の環状部２１bに貫通取付孔２７A、２７B、２７Cを形成するとともに、貫通取付孔２７A、２７B、２７Cに固着される端子板セット３０を設け、端子板セット３０は、各々横棒部３１aと縦棒部３１bとからなる略T字形の３個の端子板３１A、３１B、３１Cと、３個の端子板３１A、３１B、３１Cを固定保持する樹脂成形体３２とにより構成され、各端子板３１A、３１B、３１Cは、横棒部３１aにコイル引出線結線用の２つのターミナル部３１c、３１dを有するとともに縦棒部３１bの先端に出力用リード線結線用の１つのターミナル部３１eを有し、樹脂成形体３２は、横棒部３１aの２つのターミナル部３１c、３１dと縦棒部３１bの１つのターミナル部３１eとを除いて３個の端子板３１A、３１B、３１Cを囲包み固定するとともに縦棒部３１bの周囲に貫通取付孔２７A、２７B、２７Cに圧入固定される圧入樹脂部つまり取付脚部３２a、３２b、３２cが形成されており、端子板セット３０は、貫通取付孔２７A、２７B、２７Cに取付脚部３２a、３２b、３２cを圧入固定したとき、各端子板３１A、３１B、３１Cの横棒部３１aの２つのターミナル部３１c、３１dが回転子１の奥側に位置するとともに各端子板３１A、３１B、３１Cの縦棒部３１bの１つのターミナル部３１eが回転子１の開放側に位置するよう構成され、かつ、各端子板３１A、３１B、３１Cの横棒部３１aの２つのターミナル部３１c、３１dが各々当該ターミナル部３１c、３１dに結線されるコイル引出線２５a、２５bの端部近くに位置するよう横棒部３１aの長さが予め調節されて構成されている。

本実施形態に係る三相磁石式発電機１００は、回転子１の極数を４n（本実施形態ではｎ＝５、ただし４〜８のいずれかの整数であればよい）に設定し、かつ固定子２の極数を３nに設定した。nを３以下に設定すると、回転子１の極数は１２極以下となり発生周波数が低下するため、コイル群２６A、２６B、２６Cの巻数を増やす必要が生じ、その結果太い銅線２５A、２５B、２５Cを巻けなくなるが、nを４以上に設定したため、回転子１の極数は１６極以上となり、発生周波数が上昇してコイル群２６A、２６B、２６Cの巻数を減らすことができ、その結果太い銅線２５A、２５B、２５Cを巻けるようになる。また、nを９以上に設定すると、固定子２の極数は２７極以上となり、隣り合う極同士の間隔が狭くなり過ぎて太い銅線２５A、２５B、２５Cを巻けなくなるが、nを８以下に設定したため、固定子２の極数は２４極以下となり、隣り合う極同士の間隔が狭くなり過ぎることにならず、太い銅線２５A、２５B、２５Cを巻けるようになる。また、ｎを４に設定した場合には、回転子１の極数が１６極となり、最大回転数１００００rpmで使用した場合の発生周波数は１３３３Hｚになるため、三相磁石式発電機の出力電圧を制御するレギュレータとしてSCR素子を使用した安価なレギュレータを使用することが可能になる。また、nを５以上に設定した場合、レギュレータとしてSCR素子よりも高価なFET素子を使用する必要があるが、発生周波数が高くなるため巻数を低減できる。したがって、本実施形態によると、大出力かつ低発熱の三相磁石式発電機を提供できる。

また、本実施形態によると、端子板セット３０をコア２１に固着したとき、端子板３１A、３１B、３１Cの２つのターミナル部３１c、３１dが当該ターミナル部３１c、３１dに結線されるコイル引出線２５a、２５bの端部近くに位置するようになるため、太いコイル引出線２５a、２５bを容易にターミナル部３１c、３１dに結線することができ、端子板３１A、３１B、３１Cを介してコイル引出線２５a、２５bと出力用リード線４１A、４１B、４１Cとを容易に接続することができるようになる。

また、各端子板３１A、３１B、３１Cに、樹脂が充填された結合孔３１ｆが形成されている。この結合孔３１ｆには、樹脂成形体３２の成形時に樹脂材料が充填されるようになり、このため、各端子板３１A、３１B、３１Cと樹脂成形体３２との結合強度が増大する。

換言するならば、上述した本実施形態に係る三相磁石式発電機１００は、コイル引出線２５a、２５bの集約部換言するとコイル引出線２５a、２５b同士の接続部をコア２１の一端側つまり図３に示すコア２１の端面側に配すると共に、出力用リード線４１A、４１B、４１Cとの接続をコア２１の他端側つまり図２に示すコア２１の端面側で行う三相磁石式発電機であって、集約部からコア他端側に接続するための複数のターミナル部３１ｃ、３１ｄ、３１eと、このターミナル部３１c、３１ｄ、３１eを一体的に結合する結合部つまり樹脂成形体３２とを備える。このため、結合部つまり樹脂成形体３２を介してコイル引出線２５a、２５bと出力用リード線４１A、４１B、４１Cとを容易に接続することができる。

図１７〜図２０は、図１〜図１４に示した三相磁石式発電機の改良タイプを示し、この改良タイプの三相磁石式発電機は、図１〜図１４に示した三相磁石式発電機の以下の問題点を解決することを目的としてなされたものである。つまり、図１から図１４に示した三相磁石式発電機の場合、図１５の切断線A-Aによる断面図を代表的に表した図１６に示すように、出力用リード線４１Bとターミナル部３１eとの接続部に、噴出されたコイル冷却用のエンジンオイルあるいは攪拌により飛散したコイル冷却用のエンジンオイルが付着し、この付着したエンジンオイルが出力用リード線４１Bの芯線４１bと芯線４１bとの間に浸入し、毛細管現象によりエンジンカバー３００の外側に位置するコネクタ（図示せず）から洩れ出るという不具合が発生し得る。また、他の出力用リード線４１A、４１Cにおいても上記と同様であり、コネクタからエンジンオイルが洩れ出る不具合が発生し得る。このようなエンジンオイルの洩れを防止する対策として、出力用リード線４１A、４１B、４１C内にワニスを含浸させ芯線４１b間の隙間を無くすことが考えられるが、ワニスの含浸によって出力用リード線４１A、４１B、４１Cが硬くなり、組付作業などにおいて取扱いにくくなる。図１７〜図２０に示した改良タイプの三相磁石式発電機は、上記のような問題点を解決し、出力用リード線４１A、４１B、４１Cの柔軟性を確保しつつエンジンオイル洩れを防止することを目的としてなされたものである。なお、図１６において、符号７１は、半田付け部を表している。

図１７及び図１８に示す第１の改良タイプの三相磁石式発電機は、端子絶縁カップ８１を備え、この端子絶縁カップ８１の底部８２の貫通孔８２aに端子板３１A、３１B、３１Cのターミナル部３１eを挿入し、その後、出力用リード線４１A、４１B、４１Cをターミナル部３１eに半田付けし、出力用リード線４１A、４１B、４１Cの切口部４１cをシール材８３で覆うようにして構成される。シール材８３が、流動性が有り垂れるものである場合、シール材８３は端子絶縁カップ８１内に留まることができ、出力用リード線４１A、４１B、４１Cの切口部４１cを良好にシールすることができる。一方、シール材８３が、流動性が無く垂れることのないものである場合には、端子絶縁カップ８１を設ける必要性は乏しく、第２の改良タイプの三相磁石式発電機を示した図１９及び図２０に示すように、端子絶縁カップ８１を取り除き、出力用リード線４１A、４１B、４１Cの切口部４１cをシール材８３で覆うことができ、上記と同様、出力用リード線４１A、４１B、４１Cの切口部４１cを良好にシールすることができる。

図２１〜図２５は、端子板セット３０及びコア２１の変形例を示す。

図２１〜図２５において、端子板セット３０は、図１〜図１４に示した三相磁石式発電機の端子板セット３０に複数例えば２個の保持金具部９１を設けて構成される。つまり、集約部（換言するとコイル引出線２５a、２５b同士の接続部からコア他端側に接続するための複数のターミナル部３１ｃ、３１ｄ）を一体的に結合する結合部つまり樹脂成形体３２に、複数の保持金具部９１が付加されている。また、コア２１には、各保持金具部９１が圧入固定される係止孔２１dが形成されている。

保持金具部９１は、頭部９１aに貫通孔９１bを有しており、保持金具部９１をインサート体として端子板セット３０をインサート成形する際、上記貫通孔９１bに樹脂材料が流入して固化することにより、保持金具部９１は樹脂成形体３２によって強固に保持される。また、保持金具部９１は、脚部９１cの中間部に突出部９１d及び逃し孔９１eを有し、保持金具部９１をコア２１の係止孔２１dに圧入したとき、保持金具部９１の突出部９１dが変形して保持金具部９１の脚部９１cが係止孔２１dと圧着状態となり、保持金具部９１がコア２１に強固に保持されるようになる。保持金具部９１の逃し孔９１eは、この圧入時の突出部９１dの変形を助ける役割を果たす。

上記のように保持金具部９１を結合部つまり樹脂成形体３２に設けたことにより、三相磁石式発電機に大きな冷熱が加わって樹脂成形体３２の取付脚部３２a、３２b、３２cにクリープが発生し、コア２１との結合強度が低下しても、保持金具部９１によって結合強度を保持することが可能になる。また、保持金具部９１に部分的に形成した突出部９１dによってコア２１の係止孔２１dへの圧入が行われるため、少ない圧入力で圧入作業を行うことができる。また、圧入時に、保持金具部９１の逃し孔９１eが内側に変形するため、さらに少ない圧入力で圧入作業を行うことができる。また、保持金具部９１の貫通孔９１bに樹脂材料が充填されることから、保持金具部９１と樹脂成形体３２との結合強度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る三相磁石式発電機をエンジンに装着した状態を示す断面図である。 同三相磁石式発電機を回転子の開放側から見たときの平面図である。 同三相磁石式発電機を回転子の奥側から見たときの平面図である。 同三相磁石式発電機の端子板セットの平面図である。 同端子板セットの側面図である。 同端子板セットが固着されるコアの貫通取付孔の孔形状を示す部分詳細図である。 同端子板セットの断面図であって図３図示X-X断面図である。 上記貫通取付孔の断面図であって図３図示X-X断面図である。 上記端子板セットを上記貫通取付孔に固着した状態の断面図であって図３図示X-X断面図である。 上記三相磁石式発電機の固定子の巻線図である。 同三相磁石式発電機の出力電圧のベクトル図である。 図３図示の固定子の結線図である。 変形例に係る固定子の結線図である。 同固定子を回転子の奥側から見たときの平面図である。 図１〜図１４に示した三相磁石式発電機の問題点を説明するための説明図であり、同三相磁石式発電機を回転子の開放側から見たときの平面図である。 図１５図示A-A断面図である。 第１の改良タイプの三相磁石式発電機を回転子の開放側から見たときの平面図である。 図１７図示B-B断面図である。 第２の改良タイプの三相磁石式発電機を回転子の開放側から見たときの平面図である。 図１９図示C-C断面図である。 変形例に係る端子板セットの平面図である。 同端子板セットの側面図である。 同端子板セットが固着されるコアの貫通取付孔の孔形状を示す部分詳細図である。 同端子板セットを同コアへ圧入する前の状態を示す断面図である。 同端子板セットの同コアへの圧入状態を示す断面図である。 従来の磁石式発電機をエンジンに装着した状態を示す断面図である。 同三相磁石式発電機の固定子を回転子の開放側から見たときの平面図である。 同固定子のコイル引出線の這い回しを説明するための説明図である。 上記従来の三相磁石式発電機における出力用リード線の長さのばらつきを説明するための説明図である。 同三相磁石式発電機の固定子の巻線図である。

符号の説明

１００ 三相磁石式発電機
１ 回転子
２ 固定子
１３ 希土類磁石
２１ コア
２１a 巻線部
２１b 環状部
２５A、２５B、２５C 銅線
２５a、２５b コイル引出線
２６A、２６B、２６C コイル群
２７A、２７B、２７C 貫通取付孔
３０ 端子板セット
３１A、３１B、３１C 端子板
３１a 横棒部
３１b 縦棒部
３１c、３１d ターミナル部
３１e ターミナル部
３１f 結合孔
３２ 樹脂成形体（結合部）
３２a、３２b、３２c 取付脚部（圧入樹脂部）
４１A、４１B、４１C 出力用リード線
４１c 切口部
８３ シール材
９１ 保持金具部

Claims (8)

1. 希土類磁石を用い極数が４n（ｎ：４〜８のいずれかの整数）の回転子と、３つのコイル群を有し極数が３nの固定子とを備え、前記各コイル群は、粉体樹脂塗装されたコアの巻線部に径φが１．３mm〜２mmの銅線を２コイル飛びに同じ方向に集中巻して構成されるとともに、電気角位相差が約２４０°となるよう互いにデルタ結線される三相磁石式発電機であって、
   前記コアの巻線部の基端側の環状部に貫通取付孔を形成するとともに、該貫通取付孔に固着される端子板セットを設け、
   前記端子板セットは、
   各々横棒部と縦棒部とからなる略T字形の３個の端子板と、該３個の端子板を固定保持する樹脂成形体とにより構成され、
   前記各端子板は、前記横棒部にコイル引出線結線用の２つのターミナル部を有するとともに前記縦棒部の先端に出力用リード線結線用の１つのターミナル部を有し、
   前記樹脂成形体は、前記横棒部の２つのターミナル部と前記縦棒部の１つのターミナル部とを除いて前記３個の端子板を囲包み固定するとともに前記縦棒部の周囲に前記貫通取付孔に圧入固定される取付脚部が形成されており、
   前記端子板セットは、前記貫通取付孔に前記取付脚部を圧入固定したとき、前記各端子板の横棒部の２つのターミナル部が回転子の奥側に位置するとともに前記各端子板の縦棒部の１つのターミナル部が回転子の開放側に位置するよう構成され、かつ、前記各端子板の横棒部の２つのターミナル部が各々当該ターミナル部に結線されるコイル引出線の端部近くに位置するよう横棒部の長さが予め調節されて構成されている
   ことを特徴とする三相磁石式発電機。
2. 前記各端子板に、樹脂が充填された結合孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の三相磁石式発電機。
3. 希土類磁石の回転子と、３つのコイル群を有した固定子とを備え、該各コイル群は、粉体樹脂塗装されたコアの巻線部に銅線を２コイル飛びに同じ方向に集中巻して構成されるとともに、デルタ結線される三相磁石式発電機であって、
   前記コアの巻線部の基端側の環状部に貫通取付孔を形成するとともに、該貫通取付孔に固着される端子板セットを設け、
   前記端子板セットは、
   各々横棒部と縦棒部とからなる略T字形の３個の端子板と、該３個の端子板を固定保持する樹脂成形体とにより構成され、
   前記各端子板は、前記横棒部にコイル引出線結線用の２つのターミナル部を有するとともに前記縦棒部の先端に出力用リード線結線用の１つのターミナル部を有し、
   前記樹脂成形体は、前記横棒部の２つのターミナル部と前記縦棒部の１つのターミナル部とを除いて前記３個の端子板を囲包み固定するとともに前記縦棒部の周囲に前記貫通取付孔に圧入固定される取付脚部が形成されており、
   前記端子板セットは、前記貫通取付孔に前記取付脚部を圧入固定したとき、前記各端子板の横棒部の２つのターミナル部が回転子の奥側に位置するとともに前記各端子板の縦棒部の１つのターミナル部が回転子の開放側に位置するよう構成された
   ことを特徴とする三相磁石式発電機。
4. 前記ターミナル部は、前記樹脂成形体を介して該ターミナル部の前記コアへの結合強度を高めるための圧入樹脂部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の三相磁石式発電機。
5. 前記ターミナル部を一体的に結合する結合部が設けられ、該結合部は、該結合部を前記コアに固定するための保持金具部を有し、該保持金具部は圧入により該コアに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の三相磁石式発電機。
6. 前記出力用リード線の切口部がシールド材で覆われたことを特徴とする請求項１又は２に記載の三相磁石式発電機。
7. 前記端子板のターミナル部を挿入して端子絶縁カップが前記コアに取り付けられ、該ターミナル部に接続される前記出力用リード線の切口部が該端子絶縁カップ内に位置してシールド材で覆われたことを特徴とする請求項１又は２に記載の三相磁石式発電機。
8. 前記コアの巻線部の銅線の径φが１．３ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の三相磁石式発電機。

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