JPH08149771A - 磁石発電機の固定子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻線の太線化およびコイルの占有面積向上に
より高出力化の可能な磁石発電機の固定子およびその製
造方法を提供する。 【構成】 内回転式の磁石発電機の固定子に用いられる
コア１０は、直線状に延びる連鎖部１１と、連鎖部１１
から互いに平行に延びる複数の極部１２とからなる。極
部１２に取付けたボビン１３の上からコイル１４を巻装
し、極部１２が径内方向を向くようにコア１０を円環状
に曲げて連鎖部１１の一方の端部１１ｃと他方の端部１
１ｄとを当接させ、リング状のヨークの内部に圧入す
る。連鎖部１１に設けられた穴１５および穴１５から扇
状に広がる溝１６により、コア１０を曲げる操作が容易
である。コイル１４の巻装時に巻線機の稼働スペースが
広く取れるため巻線の太線化が可能なフライヤ方式の巻
線機が使用可能であり、またコア１０を曲げることによ
り極部１２同士が接近するので連鎖部１１内のコイル１
４の占有面積を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁石発電機の固定子お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁石発電機は、起電力を発生するための
コイルが巻装された固定子と、複数個の永久磁石が環状
に配置されて界磁極を形成し固定子の内周または外周で
回転される回転子とからなり、回転子の回転に伴って固
定子のコイルが界磁極の磁界を相対的に横切ることによ
り発電するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の磁石発電機のう
ち、固定子の内周と対向して回転子が回転する内回転式
の磁石発電機においては、固定子としてリング状の連鎖
部から径方向内側に延びる複数の極部を有するコアが用
いられ、この極部のそれぞれにはコイルが巻装されてい
る。コイルの巻装は、コアの内側から極部に巻線を巻く
ことにより行われる。

【０００４】このような内回転式の磁石発電機の固定子
では、コアの径方向内側の狭く閉じられた空間から巻線
が巻かれるため、コイルの巻装にはノズル方式の巻線機
が用いられる。しかし、ノズル方式の巻線機では、ノズ
ルの強度上、線径の大きい巻線を使用することが困難で
ある。また、各コイル間にはノズルの入るスペースが必
要となるため、連鎖部の径方向内側でのコイルの占有面
積が低くなる。これらの原因から、内回転式の固定子の
高出力化は困難であった。

【０００５】特開昭６２−１３８０３１号公報には、内
回転式の磁石発電機の固定子の製造方法として、図６に
示すように、外周部コア１と磁極部コア２とを分離し、
この磁極部コア２を絶縁体４により直線状に連鎖させた
状態で一方向からコイル３を巻装するか、またはリング
状に連鎖させた状態で外周からコイル３を巻装した後、
リング状の外周部コア１の内部に係合する方法が開示さ
れている。しかし、この方法によると、コイル３の巻装
時に固定されるのは樹脂などからなる保持体４ａおよび
回転子と対向する部分に当たる磁極部２ａであり幅、厚
みが薄く、線径の大きい巻線を使用する場合には巻線テ
ンションは４〜６ｋｇｆ程度になるため充分な固定がで
きないという問題がある。充分な固定をするために磁極
部の幅、厚みを増すことが考えられるが、この部分は磁
気回路の一部であるため厚みを増すと磁気回路が長くな
るため磁気抵抗が大きくなり、また厚みを増すと回転子
の径が小さくなり回転子の周速が低下して発電出力が低
下するという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、コイルの巻装作業が容易
で巻線の太線化による高出力化が可能な磁石発電機の固
定子およびその製造方法を提供することにある。また、
本発明の他の目的は、連鎖部の径方向内側におけるコイ
ルの占有面積を高くして高出力化が可能な磁石発電機の
固定子およびその製造方法を提供することにある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、線径の大きな
巻線を安定して巻装することが可能な磁石発電機の固定
子およびその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の請求項１記載の磁石発電機の固定子は、
外力を加えない解放状態において開曲線をなす連鎖部と
この連鎖部の延びる方向とほぼ直角方向に突出する複数
の極部とを有し、前記連鎖部の両端が対向するようにリ
ング状に曲げられたコアと、前記極部の外周に設けられ
たボビンと、前記ボビンの外周に巻装されたコイルと、
前記連鎖部の反極部側を取付けるリング状のヨークと、
を有することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の請求項２記載の磁石発電機
の固定子は、請求項１記載の磁石発電機の固定子であっ
て、前記連鎖部は、略円形状の穴と前記穴から極部側に
扇状に広がる溝とを有することを特徴とする。また、本
発明の請求項３記載の磁石発電機の固定子は、請求項２
または３記載の磁石発電機の固定子であって、前記コア
をリング状に曲げたとき、前記溝の一辺と他辺とが互い
に当接することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の請求項４記載の磁石発電機
の固定子の製造方法は、開曲線をなす連鎖部と前記連鎖
部から突出する極部とを有するコアを形成する工程と、
前記極部の外周にボビンを取付ける工程と、前記ボビン
にコイルを巻装する工程と、前記コアをリング状に曲げ
る工程と、前記コアをリング状のヨークの内周部または
外周部に取付ける工程と、を含むことを特徴とする。

【００１１】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１記載の磁石
発電機の固定子によると、解放状態において前記コアが
開曲線状であるので、前記コアをリング状に曲げる前に
前記コイルを巻装すれば前記コイルの巻装作業が容易で
ある。また、前記連鎖部の反極部側は前記ヨークに取付
けられているので、前記ヨークによって前記コアの形状
を安定に保持することが可能である。

【００１２】また、本発明の請求項２および３記載の磁
石発電機の固定子によると、前記連鎖部に設けられた前
記穴および前記溝により前記コアをリング状に曲げる作
業が容易である。また、本発明の請求項４記載の磁石発
電機の固定子の製造方法によると、例えば内回転式の磁
石発電機の固定子の場合には、前記コアが開曲線をなす
状態で前記コイルを巻装するため、巻線機の稼働スペー
スが広く巻線作業が容易である。また、前記連鎖部の幅
および厚みを増せば、前記コイルの巻線時に前記連鎖部
を固定することにより巻線作業を安定して行うことが可
能である。前記連鎖部の幅および厚みを増すことは磁気
的には断面積が大きくなり磁気抵抗が低下するので、発
電出力の向上につながるという効果がある。また、前記
コイルの巻装時には前記コアをリング状にした状態に比
べて極部の間隔が広いので、前記コアをリング状にした
状態における前記連鎖部の内周でのコイルの占有面積を
向上させることができる。さらに、リング状に曲げられ
た前記コアを前記ヨークの内部に挿入することにより、
前記コアの形状を容易に保つことができるという効果が
ある。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）本発明を内回転式の磁石発電機の固定子
に適用した第１実施例を図１〜図３に示す。

【００１４】図１に示すように、鋼板を積層して連鎖状
に形成されたコア１０は、外力を加えない解放状態にお
いて直線状に延びる連鎖部１１と、連鎖部１１の一方の
長辺１１ａから連鎖部１１の延びる方向と垂直に互いに
平行に延びた複数の極部１２とを有する。連鎖部１１に
は、後述のように連鎖部１１を環状に丸める際に連鎖部
１１を曲げやすくするために、略円形状の穴１５および
穴１５から連鎖部１１の一方の長辺１１ａの各極部１２
の間に向けて扇状に広がる溝１６が設けられている。溝
１６の一辺１６ａと他辺１６ｂとのなす角は、連鎖部１
１を環状に丸めたときに一辺１６ａと他辺１６ｂとが当
接する角度あるいはほぼ近似する角度である。また、連
鎖部１１の一方の端部１１ｃおよび他方の端部１１ｄに
は、溝１６の延びる方向に沿って半分に分割された穴１
５ｃ、１５ｄおよび溝１６ｃ、１６ｄがそれぞれ形成さ
れている。連鎖部１１の他方の長辺１１ｂは、極部１２
の反対側にそれぞれ設けられる連続した円弧からなる。

【００１５】このコア１０を用いた内回転式の磁石発電
機の固定子は、以下のように製造される。コア１０のそ
れぞれの極部１２の外周に、樹脂などの絶縁材からなり
軸方向の両端につば部１３ａ、１３ｂを有するボビン１
３を取付ける。図示しない治具により直線状に延びる連
鎖部１１の他方の長辺１１ｂ側を固定し、ボビン１３の
上から図示しない巻線機によって極部１２にコイル１４
を巻装する。

【００１６】図２に示すように、他方の長辺１１ｂを外
周側として極部１２が中心方向を向くようにコア１０を
丸め、連鎖部１１の一方の端部１１ｃと他方の端部１１
ｄとを当接させる。このとき、それぞれの溝１６の一辺
１６ａと他辺１６ｂとが当接し、他方の長辺１１ｂに設
けられた円弧は一つの円となるため、連鎖部１１は穴１
５を有する連続した円環状になる。コア１０を丸めるこ
とにより、極部１２はボビン１３のつば部１３ａが互い
に接触する程度にまで近接する。ここで、コア１０がス
プリングバックなどにより元の形状に戻ることを防ぐた
めに、連鎖部１１の一方の端部１１ｃと他方の端部１１
ｄとを溶接などにより接合してもよい。

【００１７】図３に示すように、鋼板をプレスして形成
されるヨーク１７は、円筒部１８の軸方向の一端にフラ
ンジ部１９を有し、フランジ部１９には内燃機関の外側
にヨーク１７を取り付けるための取付穴２０が形成され
ている。この円筒部１８の内部に丸めた状態のコア１０
を圧入すると、圧入による円周方向の圧縮力と溝１６の
当接部に発生する反力とがつり合うため十分な抜け強度
が得られる。ここで、使用条件によっては、さらに強度
を向上させるためにコア１０とヨーク１７とを接着また
は溶接してもよい。

【００１８】このヨーク１７の取付穴２０に図示しない
ボルトを通し、フランジ部１９の一方の面１９ａまたは
他方の面１９ｂを図示しないエンジンケースに当接させ
て締付け固定することにより、固定子がエンジンケース
に固定される。本実施例によると、コイル１４の巻装
時、極部１２は開空間に向かって先端１２ａが直線上に
並ぶようにして互いに平行に延びているため、巻線機を
設置するスペースが充分取れるので、フライヤ方式の巻
線機を使用することができる。このため、コイル１４の
巻線の太線化による磁石発電機の高出力化が可能とな
る。また、極部１２の間隔が広い状態でコイル１４を巻
装した後にコア１０を丸めて極部１２を接近させるため
コイル１４の巻装が容易であり、さらに、コア１０を丸
めた状態において連鎖部１１の内側でのコイル１４の占
有面積を大きくできるので磁石発電機の高出力化が可能
である。また、コイル１４の巻装時に連鎖部１１の他方
の長辺１１ｂを全長にわたって保持できるため全ての極
部１２が安定し、巻線が安定して行えるという効果があ
る。

【００１９】また、固定子をエンジンケースに固定する
際、従来は鋼板を積層して形成されるコアをボルトによ
りエンジンケースに固定し、コアの軽量化のためボルト
座面を半円形にしているものが多かった。このため、相
手側エンジンケースとの寸法差により座面に段差が発生
してボルトの首下部に過大な応力が発生するためボルト
の強度が不安定であった。本実施例によると、コア１０
を圧入したヨーク１７のフランジ部１９にボルトの取付
穴２０を設けたため、固定子が軽量化されるとともにボ
ルト座面が平坦となり、安定なボルトの締付強度を得る
ことができる。

【００２０】（第２実施例）本発明の第２実施例を図４
に示す。この第２実施例は、図４に示すように、第１実
施例では解放状態において直線状であった連鎖部の形状
を略円弧状にした例である。図４に示すように、コア３
０は、解放状態において極部３２が互いに離れる方向の
略円弧状に連鎖部３１が形成されており、連鎖部３１の
なす円弧の径外方向に極部３２が突出している。この状
態で極部３２の外周にボビンを取付け、連鎖部３１のな
す円弧の径外方向から図示しない巻線機によってコイル
１４を巻装した後、極部３２が径内方向を向くようにコ
ア３０を丸めて円環状にする。この他の部分の構成は第
１実施例と同様である。

【００２１】本発明の第２実施例によると、連鎖部が直
線状である場合に比べてコイル１４の巻装時における極
部３２の間隔がさらに広くなるため、コイル１４の巻装
が容易になるという効果が得られる。 （第３実施例）本発明の第３実施例を図５に示す。この
第３実施例は、外回転式の磁石発電機の固定子に本発明
を適用した例である。

【００２２】上記の第１および第２実施例では、内回転
式の磁石発電機の固定子に本発明を適用した例について
述べた。第３実施例では、図５に示すように、扇状の溝
５６は、直線状に延びる連鎖部５１に設けられた穴５５
から反極部側である他方の長辺５１ｂに向けて延びるよ
うに形成されている。また、他方の長辺５１ｂは連続し
た円弧からなり、極部５２が外側になるようにコア５０
を円環状に丸めたときに他方の長辺５１ｂはひとつの円
を形成するようになっている。図示しないヨークへの組
付時、リング状のヨークの外周に連鎖部５１の他方の長
辺５１ｂを取付けることにより外回転式の磁石発電機の
固定子を製造する。

【００２３】なお、上記の第１〜第３実施例では、解放
状態における連鎖部の形状を直線状および略円弧状とし
たが、本発明としては、連鎖部の解放状態における形状
はこれに限らず、コイルの巻装に支障のない範囲の開曲
線状であればよい。例えば、極部が互いに接近する方向
の円弧状に連鎖部を形成した場合には、コイルの巻装後
に連鎖部を丸める操作が容易であるという効果がある。

【００２４】また、上記の第１〜第３実施例では、磁気
回路断面積を上げるためヨークを磁性体である鋼板で形
成したが、磁石発電機の出力が大きく回転子が高回転で
使用されて鉄損が問題となる場合にはヨークを非磁性体
で形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による磁石発電機の固定子
を示す図であり、解放状態におけるコアを示す平面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例による磁石発電機の固定子
を示す平面図である。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す図であり、解放状態
におけるコアを示す平面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す図であり、解放状態
におけるコアを示す平面図である。

【図６】従来の磁石発電機の固定子を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１０ コア １１ 連鎖部 １１ａ 一方の長辺 １１ｂ 他方の長辺 １１ｃ 一方の端部 １１ｄ 他方の端部 １２ 極部 １３ ボビン １４ コイル １５ 穴 １６ 溝 １６ａ 一辺 １６ｂ 他辺 １７ ヨーク １８ 円筒部 １９ フランジ部 ２０ 取付穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力を加えない解放状態において開曲線
   をなす連鎖部とこの連鎖部の延びる方向とほぼ直角方向
   に突出する複数の極部とを有し、前記連鎖部の両端が対
   向するようにリング状に曲げられたコアと、 前記極部の外周に設けられたボビンと、 前記ボビンの外周に巻装されたコイルと、 前記連鎖部の反極部側を取付けるリング状のヨークと、 を有することを特徴とする磁石発電機の固定子。
2. 【請求項２】 前記連鎖部は、略円形状の穴と前記穴か
   ら極部側に扇状に広がる溝とを有することを特徴とする
   請求項１記載の磁石発電機の固定子。
3. 【請求項３】 前記コアをリング状に曲げたとき、前記
   溝の一辺と他辺とが互いに当接することを特徴とする請
   求項１または２記載の磁石発電機の固定子。
4. 【請求項４】 開曲線をなす連鎖部と前記連鎖部から突
   出する極部とを有するコアを形成する工程と、 前記極部の外周にボビンを取付ける工程と、 前記ボビンにコイルを巻装する工程と、 前記コアをリング状に曲げる工程と、 前記コアをリング状のヨークの内周部または外周部に取
   付ける工程と、 を含むことを特徴とする磁石発電機の固定子の製造方
   法。