JP2003259576A - インナーロータ型発電機のロータ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐久信頼性が高く、出力電圧を全体的に向上さ
せかつ安定させることができるインナーロータ型発電機
のロータ構造を提供する。 【解決手段】ロータ１は、磁性体よりなる円板状の薄板
を軸方向に積層することによって構成されるロータコア
１０と、ロータコア１０の径方向外側位置でロータ回転
方向に所定間隔をおいて複数穿設された軸方向の穴であ
って磁石Ｍをそれぞれ挿入することによって複数の磁石
Ｍをロータコア１０に挿着可能な磁石挿着穴１４と、ロ
ータコア１０の外周面１６に凹設されロータ回転方向に
互いに隣り合う磁石挿着穴１４の間を軸方向に延在する
溝部１７とを有する。これにより、磁石Ｍをロータコア
１０に確実に固定し、ロータ１の耐久信頼性を向上させ
ると共に、出力電圧を全体的に向上させ、また、低電流
側の出力電圧を特に向上させて出力電圧を高い値で安定
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転するロータの
外周囲にステータが対向配置されたインナーロータ型発
電機のロータ構造に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、エンジン発電機には、例えば特
開平８−２２３８５３号公報に示されるように、回転す
るロータの外周囲にステータが対向配置されたインナー
ロータ型発電機がある。

【０００３】図６及び図７は、従来のインナーロータ型
発電機のロータの構造を説明する図であり、図６は、ロ
ータの軸方向に沿った断面を示す説明図、図７は、ロー
タの軸方向に直交する断面を示す説明図である。

【０００４】ロータ１０１は、図６に示すように、エン
ジンのクランク軸（図示せず）に同軸上に連結されるロ
ータシャフト１０２と、そのロータシャフト１０２と一
体に回転可能に固定されるロータコア１０３を有してい
る。ロータコア１０３は、磁性体よりなる円板状の薄板
を複数枚、軸方向に積層し、４本の固定ボルト１０４で
固定することによって構成されており、軸長さが直径よ
りも短い短軸円柱形状を有し、ロータコア１０３の外周
面１０５には、マグネット１０６を装填するための凹陥
部１０７が回転方向に所定間隔をおいて形成されてい
る。

【０００５】マグネット１０６は、図７に示すように、
ロータコア１０３の凹陥部１０７への装填によって、ロ
ータコア１０３の外周面１０５と面一となる湾曲形状を
有しており、外周面１０５側がＮ極で回転中心側がＳ極
のものと、外周面１０５側がＳ極で回転中心側がＮ極の
ものの２種類が存在し、ロータコア１０３の回転方向に
交互に並ぶように各凹陥部１０７に装填される。

【０００６】図６に示される符号１０８は、マグネット
１０６が軸方向に飛び出すのを防止するための押さえ板
であり、ロータコア１０３を軸方向外側から挟持するよ
うに対をなして配置され、ロータコア１０３の固定ボル
ト１０４によってロータコア１０３に共締め固定されて
いる。

【０００７】また、符号１１０は、マグネット１０６が
回転遠心力によって径方向外方に向かって飛び出すのを
防止するためにロータコア１０３の外周面１０５上に捲
かれるテープである。従来のマグネット１０６のロータ
コア１０３への固定は、マグネット１０６を凹陥部１０
７内に装填して接着剤により接着し、更にテープ１１０
をロータコア１０３の外周面１０５上に捲くことによっ
て行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接着剤
とテープ１１０の捲回では、振動等により接着剤が剥が
れて、回転遠心力によりマグネット１０６が径方向外方
に向かって移動してロータコア１０３から離脱するおそ
れがあり、耐久信頼性の点で不安があった。また、テー
プ１１０を使用するので部品コストが増大し、製造工程
数の増加により組立コストも増大していた。また、上記
形状を有するロータ１０３の場合には、特に低電流側で
の出力電圧の落ち込み度合が大きく、全体的な安定性に
欠けていた。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、耐久信頼性が高く、出力電圧を全
体的に向上させかつ安定させることができるインナーロ
ータ型発電機のロータ構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明によるインナーロータ型発電機
のロータ構造は、回転するロータの外周囲にステータが
対向配置されたインナーロータ型発電機のロータ構造に
おいて、ロータが、磁性体よりなる円板状の薄板を軸方
向に積層することによって構成されるロータコアと、ロ
ータコアの径方向外側位置でロータ回転方向に所定間隔
をおいて複数穿設された軸方向の穴であって磁石をそれ
ぞれ挿入することによって複数の磁石をロータコアに挿
着可能な磁石挿着穴と、ロータコアの外周面に凹設され
ロータ回転方向に互いに隣り合う磁石挿着穴の間を軸方
向に延在する溝部とを有することを特徴とする。

【００１１】本発明によると、ロータコアのロータ回転
方向に所定間隔をおいて複数穿設された軸方向の磁石挿
着穴に磁石をそれぞれ挿入することによって複数の磁石
をロータコアに挿着することができる。したがって、従
来の接着剤やテープを用いることなく、磁石をロータコ
アに確実に固定することができ、ロータの耐久信頼性を
向上させることができる。

【００１２】また、本発明によると、ロータ回転方向に
互いに隣り合う磁石挿着穴の間を軸方向に延在するよう
に溝部が、ロータコアの外周面に凹設されている。この
溝部を設けることにより、出力電圧を全体的に向上させ
ることができ、特に低電流側の出力電圧を向上させるこ
とができ、より高い値で全体的に安定させることができ
る。尚、上記形状を有する溝部が上記効果を有するとい
う事実は、発明者が種々の実験を行うことによって得た
ものである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１に記載のイン
ナーロータ型発電機のロータ構造において、ロータコア
の外周面上の所定位置からロータ回転方向後方に位置す
る溝部に亘りロータ回転方向後方に向かって移行するに
したがって漸次径方向中心に接近する傾斜平面状に切り
欠かれた切欠部を有することを特徴とする。

【００１４】この発明によると、ロータコアの外周面の
所定位置からロータ回転方向後方に位置する溝部に亘っ
て切欠部が設けられており、この切欠部は、ロータ回転
方向後方に向かって移行するにしたがって漸次径方向中
心に接近する傾斜平面状を有している。この切欠部と上
記請求項１に記載した溝部を設けることにより、出力電
圧を全体的に向上させることができ、特に低電流側の出
力電圧を向上させることができ、より高い値で全体的に
安定させることができる。尚、上記形状を有する切欠部
と溝部が上記効果を有するという事実は、発明者が種々
の実験を行うことによって得たものである。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２に記載のイン
ナーロータ型発電機のロータ構造において、切欠部のロ
ータ回転方向の長さが、ロータ回転方向に互いに隣り合
う溝部の間の距離の約１／３の長さに設定されたことを
特徴とする。

【００１６】この発明は、上記請求項２に記載した発明
を具体的に限定したものであり、これによると、切欠部
のロータ回転方向の長さは、隣り合う溝部の間の距離の
約１／３の長さに設定されている。この形状によれば、
出力電圧を全体的に向上させることができ、特に低電流
側の出力電圧を向上させることができ、より高い値で全
体的に安定させることができる。尚、上述の切欠部のロ
ータ回転方向の長さが、上記効果を有するという事実
は、発明者が種々の実験を行うことによって得たもので
ある。

【００１７】請求項４の発明は、請求項２または３に記
載のインナーロータ型発電機のロータ構造において、切
欠部が、ロータコアの外周面の接線方向に対して約１０
度の傾斜勾配を有することを特徴とする。

【００１８】この発明は、上述の請求項２または３に記
載した発明を具体的に限定したものであり、これによる
と、切欠部は、ロータコアの外周面の接線方向に対して
約１０度の傾斜勾配を有している。この形状によれば、
出力電圧を全体的に向上させることができ、特に低電流
側の出力電圧を向上させることができ、より高い値で全
体的に安定させることができる。尚、上述の切欠部の傾
斜勾配が、上記効果を有するという事実は、発明者が種
々の実験を行うことによって得たものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。図１は、本実施の形態におけ
るロータ１の外観を概略的に示す説明図、図２は、図１
のＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図、図３は、図１の
Ｂ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図である。

【００２０】本実施の形態におけるロータ１は、ロータ
１の外周囲にステータ（図示せず）が対向配置されるイ
ンナーロータ型発電機に用いられるものである。

【００２１】ロータ１のロータシャフト２は、図示して
いないエンジンのクランク軸に同軸上に連結され、他端
がベアリング３を介してマグネットカバー（図示せず）
に回転自在に支持される構造を有している。そして、図
２に示すように、ロータシャフト２の軸中心には貫通孔
４が穿設されており、その貫通孔４のクランク軸側の端
部には、クランク軸の軸端部が嵌め合わされることによ
ってロータシャフト２をクランク軸と同軸上に支持する
ためのテーパ穴４ａが形成されている。この貫通孔４に
通しボルト（図示せず）を挿通してクランク軸の軸端部
に先端を螺入することによって、ロータシャフト２をク
ランク軸と同軸上に連結することができる。このロータ
シャフト２には、ロータシャフト２と同一の回転中心を
有するようにロータコア１０が取り付けられている。

【００２２】ロータコア１０は、磁性体よりなる円板状
の薄板（本実施の形態では板厚が0.5mmのケイ素鋼板）
を複数枚、軸方向に積層することによって構成されてお
り、軸方向の長さが直径よりも短い短軸円柱形状を有し
ている。そして、図３に示すように、ロータシャフト２
が嵌入される中心穴１１と、薄板を積層状態で組付固定
する固定ボルト５用のボルト穴１２と、重量軽減のため
の肉抜き孔１３が設けられている。このロータコア１０
の径方向外側位置には、ロータ回転方向に所定間隔をお
いて複数穿設された軸方向の穴であって、磁石Ｍをそれ
ぞれ挿入することによって複数の磁石Ｍをロータコア１
０に挿着可能な磁石挿着穴１４が開口形成されている。

【００２３】磁石挿着穴１４は、ロータコア１０の径方
向に直交する方向に延在する略細長で矩形の開口形状を
有しており、この開口形状と同一形状を有して軸方向に
延在している。そして、本実施の形態では、８極タイプ
のロータ１を構成するように合計８個の磁石挿入穴１４
が設けられている。

【００２４】磁石Ｍは、ロータコア１０の側方から軸方
向に沿って磁石挿着穴１４に嵌入可能であって、嵌入に
より磁石挿着穴１４内に固定保持される略平盤形状を有
している。そして、磁石挿着穴１４に挿着された状態で
ロータコア１０の径方向に直交する一方の面にＮ極を有
し、他方の面にＳ極を有するように構成されており、Ｎ
極とＳ極とが径方向に向かって交互に向くようにそれぞ
れの磁石挿着穴１４に挿着される。したがって、従来の
ように接着剤やテープを用いることなく、磁石Ｍをロー
タコア１０に確実に固定することができ、ロータ１の耐
久信頼性を従来よりも飛躍的に向上させることができ
る。

【００２５】ロータコア１０の外周面１６には複数本の
溝部１７が凹設されている。溝部１７は、ロータ回転方
向に互いに隣り合う磁石挿着穴１４の間の位置を軸方向
に延在するように設けられており、磁石挿着穴１４の穴
壁面に沿って延在し互いに対向する一対の傾斜面を有し
ている。本実施の形態では、傾斜面が互いに約６０度の
傾斜を有するＶ字溝形状を有している。

【００２６】また、ロータコア１０の外周面１６には、
外周面１６上の所定位置からロータ回転方向後方に位置
する溝部１７に亘って切欠部１８が設けられている。こ
の切欠部１８は、ロータ回転方向後方に向かって移行す
るにしたがって漸次径方向中心に接近する傾斜平面形状
を有している。切欠部１８のロータ回転方向の長さは、
ロータ回転方向に隣り合う溝部の間の距離Ｌの約１／３
の長さ（Ｌ／３）に設定されている。また、切欠部１８
は、ロータコア１０の外周面１６の接線方向に対して約
１０度の傾斜勾配を有するように傾斜形成されている。

【００２７】図２に示される符号１９は、ロータコア１
０を軸方向両側から挟み込んで、磁石Ｍが磁石挿着穴１
４からロータコア１０の軸方向に飛び出すのを押さえる
押さえ板である。押さえ板１９は、ロータコア１０を組
付固定する固定ボルト５によって、ロータコア１０に共
締め固定されている。

【００２８】図４は、上記構成を有するロータ１と従来
型のロータ１０１（図６及び図７参照）の発電性能を比
較するための実験結果を示した表であり、図５は、その
グラフである。この実験結果によれば、本実施の形態に
おけるロータ１を用いた場合の方が従来型のロータ１０
１よりも、出力電圧の電圧値が全体的に上昇しているこ
とがわかる。また、従来型は、低電圧側で出力電圧が急
激に変化しているのに対して、ロータ１の場合には、特
に低電流側の出力電圧が向上して、出力電圧の変化が緩
やかになり、全体的に高い値で安定していることがわか
る。

【００２９】上述のインナーロータ型発電機のロータ構
造によると、ロータ１は、ロータ回転方向に所定間隔を
おいて複数穿設された軸方向の穴であって、磁石Ｍをそ
れぞれ挿入することによって複数の磁石Ｍをロータコア
１０に挿着可能な磁石挿着穴１４を有しているので、磁
石Ｍを磁石挿着穴１４に挿着することによって磁石Ｍを
ロータコア１０に容易かつ確実に固定保持させることが
できる。したがって、従来の接着剤やテープを用いるも
のよりも、ロータ１の耐久信頼性を従来よりも飛躍的に
向上させることができる。また、従来のように接着剤や
テープなどを用いる必要がないことから部品コストを低
減することができ、更に製造組立時における磁石Ｍのロ
ータコア１０への接着工程を省略することによって製造
コストを低減することができ、製品単価を安価なものに
することができる。

【００３０】また、ロータ１は、ロータコア１０の外周
面１６に凹設されロータ回転方向に互いに隣り合う磁石
挿着穴１４の間を軸方向に延在する溝部１７を有し、ま
た、ロータコア１０の外周面１６の所定位置からロータ
回転方向後方に位置する溝部１７に亘って切欠部１８を
有し、更にその切欠部１８がロータ回転方向後方に向か
って移行するにしたがって漸次径方向中心に接近する傾
斜平面状に形成されているので、出力電圧を全体的に向
上させることができ、特に低電流側の出力電圧を向上さ
せることができ、より高い値で全体的に安定させること
ができる。

【００３１】特に、切欠部１８のロータ回転方向の長さ
を、隣り合う溝部１７の間の距離の約１／３の長さに設
定し、切欠部１８の傾斜勾配を、ロータコアの外周面の
接線方向に対して約１０度に設定したことにより、出力
電圧を全体的に向上させることができ、特に低電流側の
出力電圧を向上させることができ、より高い値で全体的
に安定させることができるという、好適な結果が得られ
る。

【００３２】尚、本発明は、上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の変更が可能である。例えば、上述では、磁石Ｍを８
個有する、いわゆる８極タイプのロータ１を例に説明し
たが、極数を変更してもよい。

【００３３】また、溝部１７の形状、切欠部１８の長
さ、切欠部１８の傾斜勾配は、発明者が種々の実験を行
うことによって得た好適な形状であり、極数や磁石Ｍの
磁力に応じて適宜変更することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
ナーロータ型発電機のロータ構造によれば、ロータコア
のロータ回転方向に所定間隔をおいて複数穿設された軸
方向の磁石挿着穴に磁石をそれぞれ挿入することによっ
て複数の磁石をロータコアに挿着することができるの
で、従来の接着剤やテープを用いることなく、磁石をロ
ータコアに確実に固定することができ、ロータの耐久信
頼性を向上させることができる。

【００３５】また、ロータ回転方向に互いに隣り合う磁
石挿着穴の間を軸方向に延在するように溝部が、ロータ
コアの外周面に凹設されているので、出力電圧を全体的
に向上させることができ、特に低電流側の出力電圧を向
上させることができ、全体的に高い値で安定させること
ができる。

【００３６】更に、ロータコアの外周面の所定位置から
ロータ回転方向後方に位置する溝部に亘って切欠部が設
けられており、切欠部がロータ回転方向後方に向かって
移行するにしたがって漸次径方向中心に接近する傾斜平
面状を有しているので、出力電圧を全体的に向上させる
ことができ、特に低電流側の出力電圧を向上させること
ができ、より高い値で安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態におけるロータの外観を概略的に
示す説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図であ
る。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図であ
る。

【図４】本発明が適用されたロータと、従来型のロータ
の発電性能を比較する実験結果を示す表である。

【図５】図４のグラフである。

【図６】従来のインナーロータ型発電機のロータの構造
を説明する図である。

【図７】従来のインナーロータ型発電機のロータの構造
を説明する図である。

【符号の説明】

１ ロータ １０ ロータコア １４ 磁石挿着穴 １６ 外周面 １７ 溝部 １８ 切欠部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 操 東京都新宿区西新宿１丁目７番２号 富士 重工業株式会社内 (72)発明者 松田 昌文 神奈川県横浜市港北区樽町１丁目20番12号 スルガ電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA01 AB08 AC06 5H622 AA03 CA02 CA07 CA10 CB05 PP03 PP11 PP17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するロータの外周囲にステータが対
   向配置されたインナーロータ型発電機のロータ構造にお
   いて、 前記ロータは、 磁性体よりなる円板状の薄板を軸方向に積層することに
   よって構成されるロータコアと、 該ロータコアの径方向外側位置でロータ回転方向に所定
   間隔をおいて複数穿設された軸方向の穴であって磁石を
   それぞれ挿入することによって複数の磁石を前記ロータ
   コアに挿着可能な磁石挿着穴と、 前記ロータコアの外周面に凹設され前記ロータ回転方向
   に互いに隣り合う磁石挿着穴の間を軸方向に延在する溝
   部と、 を有することを特徴とするインナーロータ型発電機のロ
   ータ構造。
2. 【請求項２】 前記ロータコアの外周面上の所定位置か
   らロータ回転方向後方に位置する溝部に亘りロータ回転
   方向後方に向かって移行するにしたがって漸次径方向中
   心に接近する傾斜平面状に切り欠かれた切欠部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型発
   電機のロータ構造。
3. 【請求項３】 前記切欠部のロータ回転方向の長さは、 ロータ回転方向に互いに隣り合う溝部の間の距離の約１
   ／３の長さに設定されたことを特徴とする請求項２に記
   載のインナーロータ型発電機のロータ構造。
4. 【請求項４】 前記切欠部は、 前記ロータコアの外周面の接線方向に対して約１０度の
   傾斜勾配を有することを特徴とする請求項２または３に
   記載のインナーロータ型発電機のロータ構造。