启动发电机以及启动发电机的制造方法与流程

1.本发明涉及一种启动发电机及启动发电机的制造方法。


背景技术：

2.以往，已知有启动发电机，此启动发电机在发动机(engine)车等车辆中，将定子马达(stator motor)的旋转传递至发动机的旋转轴而使发动机启动，并且将发动机的旋转能量转换为电能而对电池等进行充电。这些启动发电机中，公开了下述技术，即：与发动机的旋转轴同轴地设有离合器机构，经由离合器机构来传递定子马达的旋转。
3.例如，专利文献1中公开了一种交流发电机的结构，具有磁石转子及定子，所述磁石转子具有磁轭，此磁轭在圆筒形的侧部固定有永磁体，且连结于旋转轴。在磁轭的底部形成有离合器嵌套部，通过离合器嵌套部将离合器机构定位并固定。根据专利文献1所记载的技术，通过在磁轭设置离合器嵌套部，从而可使转子小型化。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：专利第4705639号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的问题
8.此种发电机中，有时在发电机的旋转时由发动机产生的油泥(sludge)残留于离合器部的内部。作为将所述油泥排出至外部的方法，例如可想到在收容有离合器部的飞轮等形成沿轴向贯穿的孔，从所述孔排出油泥。
9.但是，在新设置沿轴向贯穿的孔的情况下，要追加用于形成孔的工序，因而有可能工序数增加，制造成本增加。
10.因此，本发明提供一种启动发电机以及启动发电机的制造方法，抑制工序数的增加，且通过简便的方法将进入离合器部的油泥可靠地向外部排出。
11.解决问题的技术手段
12.为了解决所述问题，本发明的启动发电机的特征在于包括：转子，具有磁轭及永磁体，所述磁轭具有筒状的第一侧壁、及与所述第一侧壁一体地设置的第一底部，所述永磁体设于所述第一侧壁的内周部；飞轮，具有第二底部及筒状的第二侧壁，所述第二底部相对于所述第一底部而设于与所述第一侧壁相反的一侧，所述第二侧壁从所述第二底部向与所述第一底部相反的一侧延伸；以及离合器部，固定于所述第二侧壁及所述第二底部的至少一者，且所述飞轮具有：支柱部，从所述第二底部向与所述第二侧壁相反的一侧设置，贯穿所述第一底部；凹部，形成于所述第二底部的、所述第一底部与所述第二底部之间，具有向所述第二侧壁的径向外侧开口的开口部；以及贯穿孔，从所述第二底部及所述第二侧壁的至少一者的内侧的面朝向
13.本发明的启动发电机的特征在于，所述第一底部具有：通风孔，设于与所述第二底
部的所述凹部重叠的位置。
14.本发明的启动发电机的特征在于，所述凹部在从所述第二侧壁的轴向观看时，形成为随着朝向所述径向的外侧而圆周方向的开口宽度增加的扇形状。
15.本发明的启动发电机的特征在于，所述凹部具有：第一阶部，形成于所述第二底部；以及第二阶部，形成于所述第一阶部，凹陷深度较所述第一阶部更深。
16.本发明的启动发电机的特征在于，所述第一阶部及所述第二阶部均具有所述开口部，在所述第二阶部形成有所述贯穿孔。
17.本发明的启动发电机的制造方法制造所述启动发电机，其特征在于包括：第一工序，通过锻造加工及铸造加工的任一个，形成所述第二侧壁及具有所述凹部的所述第二底部；以及第二工序，在所述第一工序后，通过从所述第二侧壁侧切削所述第二底部从而形成所述贯穿孔。
18.发明的效果
19.根据本发明，可提供一种启动发电机以及启动发电机的制造方法，抑制工序数的增加，且通过简便的方法将进入离合器机构的油泥可靠地向外部排出。
附图说明
20.图1为第一实施方式的启动发电机的截面图。
21.图2为第一实施方式的磁轭的立体图。
22.图3为第一实施方式的飞轮的立体图。
23.图4为图3的iv部的第二底部的俯视图。
24.图5为第一实施方式的飞轮的截面图。
25.图6为第二实施方式的飞轮的截面图。
26.图7为第三实施方式的飞轮的截面图。
具体实施方式
27.接下来，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
28.(第一实施方式)
29.(启动发电机)
30.图1为第一实施方式的启动发电机1的截面图。
31.启动发电机1为外转子(outer rotor)型的发电机，且包括：转子2，与发动机的旋转轴11一体旋转；定子12，配置于转子的内侧；飞轮3，与转子2连结，与发动机的旋转轴11一体旋转；离合器部4，配置于飞轮3的内侧；以及连结构件5，将转子2与飞轮3连结。
32.(转子)
33.转子2形成为以与发动机的旋转轴11同轴的轴线c为中心的圆筒状。以下的说明中，将沿着转子2的轴线c的方向称为轴向，将与轴线c正交的方向称为径向，将绕轴线c的方向称为圆周方向。
34.转子2包括磁轭20、及配置于磁轭20的内侧的永磁体21。
35.图2为第一实施方式的磁轭20的立体图。
36.如图1及图2所示，磁轭20形成为有底筒状，具有：筒状的第一侧壁22，以轴线c为中
心；以及第一底部23，与第一侧壁22一体地设置，并且覆盖第一侧壁22的发动机侧的开口。在第一侧壁22，通过压制加工而向径向外侧突设有突起22a，此突起22a用于检测转子2及旋转轴11的旋转位置。磁轭20的第一底部23形成为在中央具有穿插孔25的环状。穿插孔25与轴线c同轴地设置。第一底部23除了穿插孔25以外，还具有第一连结孔26及通风孔27。第一连结孔26设于较穿插孔25更靠径向外侧，将第一底部23沿轴向贯穿。第一连结孔26在圆周方向设有多个(本实施方式中为六个)。通风孔27在圆周方向设有多个(本实施方式中为六个)。通风孔27将第一底部23沿轴向贯穿。
37.如图1所示，在磁轭20的第一侧壁22的内周部24，固定有永磁体21。永磁体21在圆周方向设有多个，各永磁体21以磁极在圆周方向交替排列的方式经磁化。
38.在永磁体21的径向内侧，与永磁体21空开间隔地配置有定子12。定子12例如固定于发动机的外壳(未图示)等。在定子12卷绕有未图示的线圈。线圈的绕线端部电连接于车体所搭载的电池或用电零件等(均未图示)。通过转子2相对于定子12旋转，从而在线圈产生电流，向电池进行充电或向用电零件供给电源。
39.(飞轮)
40.在轴向的较转子2更靠发动机侧，配置有飞轮3。飞轮3形成为筒状，具有：筒状的第二侧壁31，以轴线c为中心；第二底部32，覆盖第二侧壁31中转子2侧的开口；以及支柱部33，从第二底部32向转子2侧突出。飞轮3的第二底部32与转子2的第一底部23相向，并且第二底部32与第二底部32的轴向外侧的端面彼此互相抵接。飞轮3的支柱部33与第二底部32一体形成。支柱部33从第二底部32的中央部向转子2侧突出，形成为与轴线c同轴的圆筒状。支柱部33插入至转子2的穿插孔25。支柱部33在中央具有轴插入孔33a，轴插入孔33a的内部形状成为锥孔，即：对照旋转轴11的顶端的形状，以随着朝向转子2侧缩径的方式倾斜。对于支柱部33，在向转子2侧突出的旋转轴11的顶端部形成有外螺纹33b，支柱部33及旋转轴11以绕轴线c一起旋转的方式由螺母13固定。
41.图3为第一实施方式的飞轮3的立体图。图4为图3的iv部的第二底部32的俯视图。图5为第一实施方式的飞轮3的截面图。
42.如图3所示，飞轮3的第二底部32具有：凹部34，从第二底部32向第二侧壁31侧凹陷；以及第二连结孔35及第三连结孔45，将第二底部32沿轴向贯穿。
43.凹部34在圆周方向设有多个(本实施方式中为三个)。凹部34设置于在圆周方向与设于磁轭20的第一底部23的通风孔27重叠的位置(参照图1)。凹部34设于第二底部32中与转子2的第一底部23的对接面。如图4及图5所示，凹部34具有：第一阶部36，形成于第二底部32；以及第二阶部37，形成于第一阶部36，凹陷深度较第一阶部36更深。第一阶部36的凹陷深度h1小于第二底部32的板厚t(h1＜t)。第二阶部37的凹陷深度h2大于第二底部32的板厚t(h2＞t)。
44.如图4所示，第一阶部36从轴向观看，形成为随着朝向径向外侧而圆周方向的开口宽度增加的大致扇形状。
45.第一阶部36具有向径向外侧开口的第一开口部36a。由此，在飞轮3的第二底部32与转子2的第一底部23抵接而凹部34从轴向被堵塞的状态下，由第一阶部36所形成的内部空间经由第一开口部36a与飞轮3的外部连通。
46.第二阶部37从轴向观看，位于第一阶部36的内侧。第二阶部37从轴向观看，与第一
阶部36形成为相似形状。具体而言，第二阶部37形成为随着朝向径向外侧而圆周方向的开口宽度增加的扇形状，以位于径向外侧的扇形状的一边、与第一阶部36的位于径向外侧的一边成为相同位置的方式形成。
47.第二阶部37具有向径向外侧开口的第二开口部37a。第二开口部37a的圆周方向的长度尺寸小于第一开口部36a的圆周方向的长度尺寸。在飞轮3的第二底部32与转子2的第一底部23抵接而凹部34从轴向被堵塞的状态下，由第二阶部37所形成的内部空间经由第二开口部37a与启动发电机1的外部连通。第二开口部37a与第一开口部36a在轴向连通。
48.在第二阶部37中的径向内侧的端部，设有贯穿孔38。贯穿孔38将第二阶部37沿轴向贯穿。贯穿孔38为通过第二阶部37的凹陷深度h2大于第二底部32的板厚从而贯穿第二底部32的孔。即，如图1及图5所示，贯穿孔38通过从第二底部32的支柱部33突出的一侧的面到第二阶部37的底面为止的距离h2，较从第二底部32的内侧(安装有离合器部的一侧)的面到第二底部32的支柱部33突出的一侧的面为止的距离t更大，从而从第二侧壁31或第二底部32的内侧的面朝向凹部34开口而形成。而且，如图4所示，贯穿孔38设于第二阶部37中位于较第二侧壁31的内周面30更靠径向内侧的整个区域。本实施方式中，贯穿孔38从轴向观看，对照第二阶部37的端部的形状而形成为半圆形状。
49.如图3所示，第二连结孔35在沿圆周方向相邻的凹部34之间分别设有各两个(即，合计六个)。第三连结孔45在圆周方向，设于在相邻的凹部34间设置的两个第二连结孔35之间。即，第三连结孔45合计设有三个。
50.(离合器部)
51.回到图1，在飞轮3的第二侧壁31的内周部，设有离合器部4。离合器部4具有：环状的外圈(outer ring)43，通过螺栓等固定于第二底部32；以及单向离合器(one-way clutch)41，配置于较外圈43更靠径向内侧。
52.外圈43通过压入至飞轮3，并且由插入至第二底部32的第三连结孔45的螺栓等紧固，从而固定于飞轮3。
53.单向离合器41包含多个圆柱状的轴承，相对于外圈43的内周侧而在圆周方向配置有多个，而且在轴向旋转自如地受到支撑。在离合器部4，支撑有定子啮合齿轮部44，此定子啮合齿轮部44包含：圆筒构件，支撑于单向离合器41的内周部；以及圆板构件，与圆筒构件一体地形成，且在外周形成有与未图示的定子马达的输出齿轮啮合的齿轮部。
54.此外，在外圈43，也可设有用于使由发动机产生的油泥从单向离合器41释出的、从径向内侧连通至外侧的槽等。
55.(连结构件)
56.在转子2的第一底部23与飞轮3的第二底部32抵接的状态下，连结构件5将第一底部23与第二底部32连结。具体而言，连结构件5例如为铆钉(rivet)等紧固构件。连结构件5通过分别穿插至第一连结孔26及第二连结孔35并紧固(铆接)，从而将磁轭20与飞轮3连结。由此，磁轭20与飞轮3一体旋转。
57.此外，连结构件5例如也可为螺栓与螺母等紧固构件，也可为通过焊接或热铆缝等而焊着的构件。而且，也可不使用紧固构件，而在飞轮3的支柱部33的外周面形成锯齿(serration)，通过卡合将转子2的穿插孔25的内周面与支柱部33固定。
58.(启动发电机的制造方法)
59.接下来，对所述启动发电机1的制造方法进行说明。
60.启动发电机的制造方法具有：第一工序，通过锻造加工及铸造加工的任一个，形成第二侧壁31及具有凹部34的第二底部32；第二工序，在第一工序后，通过从第二侧壁31侧切削第二底部32从而形成贯穿孔38；以及第三工序，在第二工序后，将飞轮3与转子2连结。
61.本实施方式中，第一工序中，首先通过锻造加工来形成飞轮3。此处，如图5的二点链线所示，在锻造加工中，以飞轮3的第二侧壁31、第二底部32及支柱部33的厚度大于设计值的方式来形成飞轮3的外形。具体而言，以第二侧壁31的径向的厚度及轴向的长度、第二底部32的轴向的厚度、以及支柱部33的径向的厚度分别大于设计值的方式形成。而且，通过对锻造加工的模具例如在与凹部34对应的位置设有凸部，从而形成具有凹部34的第二底部32。
62.在第一工序完成的状态下，第二底部32的切削前板厚tf大于凹部34的最大深度h2(tf＞h2)。
63.接下来，第二工序中，为了制造出飞轮3的内径尺寸，从飞轮3的第二侧壁31侧沿着轴向插入立铣刀(endmill)或车床等工具，由此对飞轮3的内周部进行除去加工。具体而言，切削第二侧壁31的轴向端面、第二侧壁31的内周面30及第二底部32的内侧端面。此时，切削至第二侧壁31的内周面30位于较第二阶部37的径向内侧端部更靠径向外侧为止。而且，切削至第二底部32的厚度小于第二阶部37的深度尺寸h2为止。通过这样进行轴向的除去加工，从而形成将第二侧壁31的内侧的空间与凹部34连通的贯穿孔38。
64.而且，此时通过切削而形成有第二连结孔35。
65.而且，例如也可在利用立铣刀等进行切削后，在利用夹头等将飞轮3的支柱部33固定的状态下，使飞轮3高速旋转，使工具接触飞轮3的内周部进行车削，由此一边对内周部进行精加工，一边从第二侧壁31或第二底部32的内侧(离合器部4安装侧)的面朝向凹部34形成贯穿孔38。
66.此外，第二连结孔35也可通过第一工序的锻造加工而形成。
67.第三工序中，将通过第一工序及第二工序所形成的飞轮3与转子2连结。具体而言，使第一底部23与第二底部32抵接，在第一连结孔26及第二连结孔35插入连结构件5，由此将飞轮3与转子2紧固固定。
68.这样，通过经过第一工序、第二工序及第三工序，从而制造启动发电机1。
69.而且，也可在第一工序后，在第二工序中切削第二底部32的支柱部33侧的面，在第三工序中将飞轮3与转子2固定后，利用通过车削等对第二底部32的内侧(离合器部4安装侧)的面进行加工的工序，来制造具有在第二侧壁31或第二底部32的内侧的面成形有贯穿孔38的飞轮3及转子2的启动发电机1。
70.(作用、效果)
71.接下来，对所述启动发电机1以及启动发电机的制造方法的作用、效果进行说明。
72.根据本发明的形态的启动发电机1，在飞轮3的内周部设有离合器部4，因而例如通过连接于定子啮合齿轮部44的定子马达(未图示)进行驱动，从而飞轮3向规定方向旋转。由此，可启动车辆的发动机。而且，在飞轮3的第二底部32形成有支柱部33，支柱部33贯穿第一底部23，并且连结构件5将第一底部23与第二底部32连结，由此可将磁轭20与飞轮3连结。借此，飞轮3与磁轭20一体旋转。因此，通过磁轭20相对于配置于磁轭20的内周侧的定子12旋
转，从而可对车辆所搭载的充电器等进行充电。
73.第二底部32具有凹部34，在凹部34形成有将第二侧壁31或第二底部32的内侧的面沿轴向及径向贯穿的贯穿孔38，因而在启动发电机1旋转时由离合器部4所产生的油泥如图1的箭头a所示，从第二底部32的内侧(离合器部4安装侧)的面穿过贯穿孔38向飞轮3的凹部34移动。进而，凹部34具有向径向外侧开口的第一开口部36a及第二开口部37a，因而移动至凹部34的油泥因离心力而向凹部34的径向外侧移动，因离心力而向启动发电机1的外部排出。因此，可将进入离合器部4的油泥可靠地向外部排出，可抑制油泥滞留于离合器部4所致的、启动发电机1的性能降低。
74.而且，凹部34的凹陷方向及贯穿孔38的贯穿方向均以沿着飞轮3的轴向的方式形成，因而可通过从轴向进行加工从而形成凹部34及贯穿孔38。尤其例如在通过切削加工等在飞轮3形成第二连结孔35等、贯穿孔38以外的孔的情况下，可同轴地进行这些加工与贯穿孔38的加工。因此，与为了排出油泥而形成将飞轮3沿径向贯穿的孔的以往技术相比较，可简化加工设备，容易地形成油泥排出用的孔。
75.因此，可提供一种启动发电机1，抑制工序数的增加，且通过简便的方法将进入离合器部4的油泥可靠地向外部地排出。
76.在磁轭20的第一底部23，在与凹部34重叠的位置形成有通风孔27，因而例如为了冷却定子12等而送入的空气通过通风孔27向凹部34送风，经由凹部34向启动发电机1的外部排出。因此，可将由定子12或转子2所产生的热有效率地向外部排出，抑制发热所致的启动发电机1的性能降低。
77.从轴向观看，凹部34形成为随着从径向内侧朝向径向外侧而圆周方向的开口宽度增加的扇形状，因而通过贯穿孔38移动至凹部34内的油泥容易因离心力而向径向外侧移动。因此，可利用离心力将油泥更可靠地向外部排出。
78.凹部34分割为第一阶部36与第二阶部37而形成，因而与形成凹陷深度深的单一的凹部34的情况相比较，可减少形成凹部34时的加工量。因此，可将飞轮3的刚性维持得高。
79.第一阶部36具有第一开口部36a，第二阶部37具有第二开口部37a，因而可将移动至凹部34内的油泥从开口部36a、37a可靠地向启动发电机1的外部排出。而且，在凹陷深度较第一阶部36更深的第二阶部37形成有贯穿孔38，因而可削减飞轮3的加工量并且容易地形成贯穿孔38。
80.根据本发明的形态的启动发电机的制造方法，启动发电机的制造方法具有第一工序及第二工序。
81.第一工序中，通过锻造加工及铸造加工的任一个，形成第二侧壁31及具有凹部34的第二底部32。这样，第一工序中，可通过锻造加工或铸造加工一起形成第二侧壁31和第二底部32。在第一工序完成的状态下，在第二底部32形成有凹部34。因此，可容易地形成凹部34。
82.第二工序中，在第一工序后，通过从第二侧壁31侧切削第二底部32从而形成贯穿孔38。此处，例如在第二侧壁31的内周部配置离合器部4的情况下，需要通过切削对第二侧壁31的内周部进行精加工。所述精加工中，通过以使飞轮3的第二底部32的厚度减少的方式从第二侧壁31侧切削，从而第二侧壁31侧的径向内侧的空间、与设于第二底部32的凹部34连通。可将这样形成的孔作为贯穿孔38，经由此贯穿孔38将进入离合器部4的油泥等向外部
排出。因此，无需通过另外的加工来形成贯穿孔38，可简化制造工序。
83.这样，通过经过第一工序及第二工序，从而可提供一种启动发电机的制造方法，抑制工序数的增加，且通过简便的方法将进入离合器部4的油泥可靠地向外部排出。
84.(第二实施方式)
85.接下来，基于图6对第二实施方式的启动发电机1进行说明。此外，第二实施方式的启动发电机1中，对与第一实施方式的启动发电机1相同、类似构件的结构标注相同符号，省略详细说明。
86.图6为第二实施方式的飞轮3的截面图。
87.第二实施方式中，在凹部34不具有第二阶部37的方面与所述第一实施方式不同。
88.第二实施方式中，在第二底部32形成有凹部234。凹部234由凹陷深度h3较第二底部32的板厚t更大的单一的阶部形成(t＜h3)。凹部234的径向内侧端部位于较第二侧壁31的内周面30更靠径向内侧。凹部234具有贯穿孔238。贯穿孔238将第二底部32沿轴向贯穿。
89.根据第二实施方式的启动发电机1，凹部234具有单一的阶部，因而与凹部234具有多个阶部的情况相比较，可简化锻造加工时所用的模具的结构。
90.(第三实施方式)
91.接下来，基于图7对第三实施方式的启动发电机1进行说明。此外，第三实施方式的启动发电机1中，对与第一实施方式及第二实施方式的启动发电机1相同、类似构件的结构标注相同符号，省略详细说明。
92.图7为第三实施方式的飞轮3的截面图。
93.第三实施方式中，在凹部34具有锥面的方面与所述第一实施方式不同。
94.第三实施方式中，在第二底部32形成有凹部334。凹部334具有随着从第二底部32的轴向外侧端面朝向凹部334的底面334a而凹陷深度逐渐增加的锥面339。在凹部334的底面334a与锥面339的边界部分，形成有贯穿孔338。贯穿孔338将第二底部32沿轴向贯穿。
95.根据第三实施方式的启动发电机1，凹部334具有锥面339，因而可在锻造加工时提高模具的脱除性。因此，可设为制造性优异的启动发电机1。
96.以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明不限定于这些实施例。可在不偏离本发明主旨的范围内，进行结构的附加、省略、替换及其他变更。本发明不受上文所述的说明限定，仅由随附的权利要求书限定。
97.例如，所述实施方式中，设为从轴向观看而凹部34形成为扇形状的结构，但不限于此。即，从轴向观看，凹部34也可形成为三角形状或矩形状、半圆形状等扇形状以外的形状。但是，形成为扇形状的情况与形成为矩形状等的情况相比较，在可于圆周方向确保开口部36a、37a的宽度大的方面具有优越性。
98.支柱部33与第二底部32也可分开形成。即，也可分别形成支柱部33与飞轮3后，通过紧固固定或压入固定使支柱部33与飞轮3的第二底部32一体化。
99.所述实施方式中，设为在第一阶部36及第二阶部37两者设有开口部36a、37a的结构，但也可使任一者不具有开口部。即，在第一阶部36设有第一开口部36a的情况下，第二开口部37a也可不存在。在第二阶部37设有第二开口部37a的情况下，第一开口部36a也可不存在。
100.设于凹部34的阶部的个数不限于所述实施方式。
101.也可在第一工序中形成贯穿孔38。即，也可以凹部34的最大板厚h2大于切削前板厚tf(h2＞tf)的方式进行锻造加工，然后在第二工序中通过切削加工将贯穿孔38的孔径扩径。
102.也可在第一工序中通过铸造加工形成飞轮3。
103.此外，可在不偏离本发明主旨的范围内，适当将所述实施方式的结构元件替换为众所周知的结构元件，而且也可将所述实施方式适当组合。
104.符号的说明
105.1：启动发电机
106.2：转子
107.3：飞轮
108.4：离合器部
109.20：磁轭
110.21：永磁体
111.22：第一侧壁
112.23：第一底部
113.27：通风孔
114.31：第二侧壁
115.32：第二底部
116.33：支柱部
117.34：凹部
118.36：第一阶部
119.36a：第一开口部(开口部)
120.37：第二阶部
121.37a：第二开口部(开口部)
122.38：贯穿孔