JPH0640463Y2 - 磁石発電機の回転子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案は、例えば船外機用機関の点火および発電に供
せられる磁石発電機の回転子に関するものである。

【従来の技術】

一般に船外機用機関では磁石発電機に大きな慣性モーメ
ントを必要とし、このため磁石発電機の回転子は大型化
して重量が増大する。そして、回転子はクランクシャフ
トに直結されるため回転子の重量増によりクランク系の
共振周波数が低下して常用回転域と一致し運転中に共振
により破壊される。これを避けるには、例えば実開昭50
-138512号公報に示されるように回転子を柔軟構造にす
るのがよいことが知られている。 第３図はこの種回転子の断面図を示し、図において、１
は機関のクランクシャフトに支軸されるボス、２は弾性
を有する板からなる平板状のハブで、ボス１にリベット
３で固定されている。４はハブ２の外周部にボルト９で
取付けられた環状のヨーク、５は極片６と共にヨーク４
の内周面にねじ７で取付けられた磁石、８はヨーク４の
外周面のインロー部4aに焼ばめなどで取付けられたリン
グギヤ若しくは慣性モーメントを得るための部材であ
る。 上記のように構成した磁石発電機の回転子は、機関のク
ランクシャフトに直結して使用されるため、機関の爆発
行程、圧縮行程などの行程の変化により生ずる角速度の
変化、いわゆるトルク変動やクランクシャフトの撓みに
起因する曲げ方向のモーメントが回転毎に加わり、さら
に機関の振動がこれに加わる。これらの力のサイクルが
系の共振点と一致すると大きな応力が各部に加わって破
壊する。一方、船外機用機関においては磁石発電機に大
きな慣性モーメントを要求するため回転子の質量が増大
し、クランクシャフト系の共振点を下げる結果、共振周
波数が機関の常用回転域に入り機関の各部あるいは発電
機の回転子を破壊する。この共振周波数は系の質量が大
きいほど低くなり、機関の共振回転数が低くなる。そし
て、共振時に各部に加わる応力は共振回転数が低いほど
小さくなるため、共振による破壊を防ぐには共振回転数
を常用回転数以上に設定するか、可能な限り低い回転数
まで下げるのが効果的であるが、磁石発電機の慣性モー
メントは機関にとって重要なものであり質量により共振
点を変えるのには制約がある。このため、従来では磁石
発電機の回転子を第３図に示すように構成してクランク
シャフトの振動系と分離するようにしている。つまり、
従来の磁石発電機の回転子は、質量の大きいヨーク４と
リングギヤ８を弾性を有するハブ２を介してボス１に取
付けることで共振振動をハブ２で吸収しヨーク４に加わ
る応力を少なくしようとしていた。

【考案が解決しようとする問題点】

従来の磁石発電機の回転子は以上のように応力を下げる
試みがなされているが、完全に振動が緩和されるもので
はなく、重量のあるヨーク４やリングギヤ８を支えるた
め、このヨーク４やリングギヤ８とハブ２との接合点に
大きな力が加わり、結合部材となるボルト９やその締結
部分が破損するという問題があった。 これを以下に説明する。機関の爆発力によりクランクシ
ャフトがたわみ、これによりボス１が軸方向に動かされ
る。仮にボス１が第３図において右方向に動いたとす
る。このとき、回転子の外周部（ヨーク４、磁石５およ
びリングギヤ８）は質量が大きいので、ボス１が動いて
も元の位置からあまり動かない。従って、弾性を有する
ハブ２は左方向にたわみ、ボルト９やその締結部分に応
力が集中する。逆に、ボス１が左方向に動いた場合は、
上記とは逆にハブ２が右方向にたわみ、この場合もボル
ト９やその締着部分に応力が集中する。 この考案は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、共振による応力を緩和し、接合部の強度を確
保できるとともに、しかも安価に作製することのできる
磁石発電機の回転子を得ることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

この考案に回転子は、ハブは弾性部材で構成されるとと
もに、円筒部の円周方向に複数の切欠部を有し、かつ、
この切欠部間に形成される弧状部が磁極部材と慣性部材
とにより両面を挟持され締結固定されるものである。

【作用】

この考案における回転子は、有底円筒状のハブの弧状部
が磁極部材と慣性部材とにより両面を挟持されて締結固
定されているので、締結部材の締結力に加えて、磁極部
材、弧状部および慣性部材の相互間に面圧が生じ、この
結合部の結合強度が大きくなる。そこで、この接合部に
大きな振動などによる力が加わっても、結合部は充分に
耐えられる。

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図について説明する。 第１図および第２図はそれぞれこの考案の磁石発電機の
回転子を示す断面図および正面図であり、図において１
は機関のクランクシャフトに支軸されるボス、２は弾性
部材、例えばばね鋼板で作製されたハブであって、この
ハブ２は底面部2aを有する有底円筒状に形成され、その
底面部2aの中心がボス１にリベット３により固定されて
取り付けられている。2cはハブ２の円筒部周縁に円周方
向に等間隔で形成された複数の切欠部であり、この切欠
部2c間が弧状部2bとなっている。 ４はハブ２の円筒部外周面に取り付けられた磁性材から
なる環状のヨークであり、このヨーク４は磁石の磁路と
して、また機関に対する慣性モーメントを与えるものと
して機能する。５はハブ２の弧状部2bの内周面に取り付
けられた磁石、６は各磁石５の内周面に設けられた極片
である。この磁石５は発電機の界磁として極数分設けら
れるが、一部を単なるポールピースとしてもよい。７は
ハブ２をヨーク４と磁石５とで挟みつけ、これらを締結
固定するねじである。なお、極片６はねじ７により磁石
５とともに固定されている。８はヨーク４の外周面に形
成したインロー部4aに焼きばめされたリングギヤであっ
て、リングギヤ８の他に、慣性モーメントを得るための
リング状の部材であってもよい。ここで、磁石５、ポー
ルピースが磁極を構成する磁極部材に相当し、またヨー
ク４あるいは慣性モーメントを得るための部材が慣性部
材に相当する。 なお、ハブ２の弧状部2bは、磁石５の磁路にもなり、弧
状部2bは磁石５の円弧長さと同等、もしくはそれ以上の
円弧長さであってもよい。 このように構成されたこの考案による回転子は、ヨーク
４と磁石５とでハブ２の弧状部2bを両面から挟持し、さ
らにねじ７により一体に締結固定されているので、弧状
部2bとヨーク４および磁石５との間で面圧が生じる。そ
こで、弧状部2b、ヨーク４および磁石５は、ねじ７の締
結力に加えて面圧による保持力により強固に接合される
ことになる。その結果、クランクシャフトの振動がボス
１を介してハブ２に加わっても、弧状部2b、ヨーク４お
よび磁石５の接合部における破損の発生を抑えることが
できる。 また、ハブ２、ヨーク４および磁石５が一括して締結固
定されるので、組立工数が削減できるとともに、大きな
接合強度が得られるので、従来構造に比べて所定強度を
得るためのねじ７の使用本数の削減が可能であり、回転
子を安価に作製することができる。 また、弧状部2bに歪があっても、ヨーク４と磁石５とで
挟持することで該歪は修正され、さらに該歪によりそれ
らの部材間に生じる面圧を増大させるので、ハブ２の形
状精度を高める必要もなく、ハブ２の加工性を向上させ
ることができ、回転子を安価に作製することができる。 また、一般に磁石発電機の回転子は、ハブとヨークとが
同一材料からなるフライホイルで構成され、少なくとも
磁路として一定の厚さが必要となるため、フライホイル
自体は剛性の高いものとなっていた。そして、このフラ
イホイルはそれ自体が一定の強度を有しているが、慣性
モーメントを増やすためにフライホイルの外周にリング
ギヤや慣性モーメントを得るための部材を設けると、こ
の質量に加わる力を支えるためにフライホイルの強度を
更に高める必要がでてくる。この質量の増大により、共
振周波数が低下し、機関の常用回転数の範囲の上限付近
に入ると、機関から受ける力が大きくなって、上述の様
々な問題が生じてくる。 しかしながら、この実施例による回転子は、ハブ２をば
ね鋼板で作製しているので、その弾性により柔軟支持構
造となっている。そこで、クランクシャフトの振動にと
もないボス１が振動しても、ボス１の振動に応じてハブ
２の底面部2aの中心部が主に振動し、ハブ２の円筒部ま
で伝達される力が低減される。そして、ハブ２の円筒部
の弧状部2bがクランクシャフトの振動系と分離されるこ
とになる。その結果、弧状部2b、ヨーク４および磁石５
の接合部に作用する応力が低減され、接合部における破
損の発生が抑えられる。 なお、上記実施例では、４極の磁石発電機の例を示した
が、極数に限定されることはなく、ハブ２の切欠部2cの
数と極数とを一致させることも必要条件ではない。例え
ば、切欠部2cが４個所、したがって弧状部2bが４つで磁
石５が８つ装着することでも、また逆の場合でもよい。
しかも、切欠部2cはハブ自体の強度に影響するので、形
状については特に限定しない。 また、上記実施例では、慣性部材であるヨーク４と磁極
部材である磁石５とで弧状部2bを両面から挟持するもの
としているが、慣性部材と磁極部材とにより両面から弧
状部2bを直接的に挟持する必要もなく、弧状部2bを両面
から挟持して面圧を生じさせればよい。例えば、ヨーク
４の外周に装着する慣性モーメントを得るための部材の
幅がある程度広い場合には、ハブ２の弧状部2bの外周面
に慣性モーメントを得る部材を配し、弧状部2bの内周面
にヨーク４を配し、さらにヨーク４の内周面に磁石５を
配して、それらを一体的に締結固定してもよい。この場
合、ハブ２は磁性体である必要もない。

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、ハブは弾性部材で構成
されるとともに、円筒部の円周方向に複数の切欠部を有
し、かつ、この切欠部間に形成される弧状部が磁極部材
と慣性部材とにより両面を挟持され締結固定されている
ので、締結力に加えて、それらの相互間に面圧が生じ、
結合部の結合強度が増大して、共振などによる応力に充
分に耐えることができるとともに、組立工数の低減が図
られ、安価に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による磁石発電機の回転子
を示す断面図、第２図はこの考案の一実施例による磁石
発電機の回転子を示す正面図、第３図は従来の磁石発電
機の回転子を示す断面図である。 １…ボス、２…ハブ、2b…弧状部、2c…切欠部、４…ヨ
ーク、５…磁石、６…極片、７…ねじ、８…リングギ
ヤ。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関のクランクシャフトに支軸されるボス
   と、一端側を開口とする円筒部とこの円筒部の他端側に
   設けられた底部とからなる有底円筒状に形成され、上記
   底部中心が上記ボスに固定されたハブと、このハブの円
   筒部に取付けられた磁極を構成する磁極部材と、上記ハ
   ブの円筒部に取付けられた慣性部材とを備えた磁石発電
   機の回転子であって、上記ハブは、弾性部材で構成され
   るとともに、上記円筒部の円周方向に複数の切欠部を有
   し、かつ、この切欠部間に形成される弧状部が上記磁極
   部材と上記慣性部材とにより両面を挟持され締結固定さ
   れることを特徴とする磁石発電機の回転子。