JP2008199697A - 磁石発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石がフライホイールの開口部側に移動するのを抑制する抑制力を、簡単な構成及び安価で増大させることができる磁石発電機を得る。
【解決手段】この発明に係る磁石電機では、フライホイール３の開口部側の内周壁面には、溝部９が形成され、磁石位置決め部材７のフライホイール３の開口部側には、永久磁石５の端面を覆った磁石抜け止め部１０が設けられているともに、この磁石抜け止め部１０に溝部９と係合した、突起部１１が形成されており、突起部１１が、溝部９に係合して永久磁石５の軸線方向の移動が抑制されるようになっている。
【選択図】図２

Description

この発明は、フライホイールの回転により永久磁石と発電コイルとの電磁誘導作用により発電する磁石発電機に関するものである。

従来、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、永久磁石の内側に設けられ、径方向の外側に折曲された鍔部を有し前記永久磁石を保護する筒状の保護カバーと、開口端面に塑性変形によって前記鍔部を固定する係止片を有するフライホイールとを備えた磁石発電機が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−３１９５８６号公報（第５頁、第８図） 特開平１０−１４５９９６号公報（第４頁、第２図）

上記特許文献１の磁石発電機では、フライホイールの周側面に、隣接した永久磁石間に突出して形成された打込み部により、永久磁石の周方向の移動は規制されているが、永久磁石の軸線方向の移動を積極的に規制する機能はなく、永久磁石の重量の増大、外的負荷（エンジン振動等）の増大により、永久磁石がフライホイールの開口部側に移動する恐れがあるという問題点があった。

また、上記特許文献２の磁石発電機では、保護カバーの開口端部に鍔部を形成し、この鍔部にフライホイールの係止片を塑性変形して係止しており、加工コストが嵩むとともに、永久磁石の軸線方向の移動に対しては、塑性変形した、鍔部及び係止片で規制しているものの、上記特許文献１と同様に、永久磁石がフライホイールの開口部側に移動する恐れがあるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、永久磁石がフライホイールの開口部側に移動するのを抑制する抑制力を、簡単な構成及び安価で増大させることができる磁石発電機を得ることを目的とする。

この発明に係る磁石発電機では、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機において、前記フライホイールの開口部側の内周壁面には、突起部または溝部が形成され、前記磁石位置決め部材の前記フライホイールの開口部側には、前記永久磁石の端面を覆った磁石抜け止め部が設けられているともに、この磁石抜け止め部に前記突起部または前記溝部と係合した、溝部または突起部が形成されており、前記フライホイールの前記突起部または前記溝部が、前記磁石抜け止め部の前記溝部または前記突起部に係合して前記永久磁石の軸線方向の移動が抑制されるようになっている。

この発明に係る磁石発電機では、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機において、前記フライホイールの開口部には、鍔部が形成されており、前記磁石位置決め部材の前記フライホイールの開口部側では、前記永久磁石の端面と前記鍔部との間に介在した磁石抜け止め部が設けられている。

この発明に係る磁石発電機では、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、この磁石位置決め部材の内壁面に沿って設けられ、前記永久磁石を保護する筒状の保護カバーと、前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機において、前記フライホイールの開口部側の前記保護カバーの周縁端部には、鍔部が形成されており、前記磁石位置決め部材の前記フライホイールの開口部側には、前記永久磁石の端面を覆った磁石抜け止め部が設けられているとともに、この磁石抜け止め部に前記鍔部が埋設されている。

この発明に係る磁石発電機によれば、永久磁石がフライホイールの開口部側に移動するのを抑制する抑制力を、簡単な構成及び安価で増大させることができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による磁石発電機を示す正面図、図２は図１の磁石発電機の回転子１を示す側断面図である。
この磁石発電機は、内燃機関と連結される回転子１と、この回転子１の内側に設けられブラケット（図示せず）に取り付けられる固定子２を備えている。
回転子１は、内燃機関により回転駆動される回転軸（図示せず）に連結されるボス部４を有する椀状のフライホイール３と、このフライホイール３の内周壁面に周方向に間隔を空けて設けられた永久磁石５と、この永久磁石５の内側に設けられ、永久磁石５をフライホイール３と一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材７と、各永久磁石５の内側に密着した筒状でＳＵＳ等の非磁性体金属製の保護カバー６とを備えている。

希土類磁石からなる直方体形状の各永久磁石５は、内径側がＮ極、外径側がＳ極の永久磁石５と、内径側がＳ極、外径側がＳ極の永久磁石５とが周方向に交互に配列されている。このように、複数個の永久磁石５は、隣接する永久磁石５が互いに逆極性に着磁されており、回転子１の内側空間では、交互に方向が変化する磁界を発生するようになっている。
フライホイール３の周側面には、隣接した永久磁石５間に突出した打込み部８が形成されている。この打込み部８により、永久磁石５の周方向の移動は規制されている。

フライホイール３の開口部側の内周壁面には、周方向に沿って全周に延びた溝部９が形成されている。
磁石位置決め部材７のフライホイール３の開口部側には、永久磁石５の端面を覆った磁石位置決め部材７と一体の磁石抜け止め部１０が設けられている。この磁石抜け止め部１０には、溝部９と係合した、楔形状の突起部１１が設けられている。
なお、溝部９およびと突起部１１は周方向に沿って断続的に形成してもよい。

固定子２は、中空円柱状の固定子鉄心（図示せず）及び３相の発電コイル１２を有する。固定子鉄心の外周部には、径外側方向に放射状に周方向に等分間隔で突出した各ティース１３が形成されている。
外周部に複数個のティース１３が形成された固定子鉄心は、冷間圧延鋼板である中空の薄板磁性鋼板を回転軸線の方向に沿って多数枚積層して構成された積層鉄心（図示せず）と、この積層鉄心の両側面にそれぞれ密着して重ねられた、端板（図示せず）とから構成されている。
端板及び積層鉄心には、回転軸線と平行に貫通した貫通孔１４が３カ所形成されている。この貫通孔１４に貫通したボルト（図示せず）及びボルトの端部に螺着されたナット（図示せず）により、積層鉄心と端板とが一体化されている。

発電コイル１２は、固定子鉄心のティースの周側面に、それぞれ表面がエナメル被膜された導線が巻回されて構成され、導線が巻回された周側面には、エポキシ系パウダ塗装の絶縁材１５が被覆されている。
固定子鉄心から延出した、発電コイル１２の各相の口出し線１６は、第１の保護チューブ１７で被覆されている。各相の口出し線１６は、第１の保護チューブ１７内で、電気機器（図示せず）へ導出するためのリード線１８とそれぞれ電気的に接続されている。固定子２の接線方向に延出したリード線１８は、第２の保護チューブ１９で被覆されている。

上記構成の磁石発電機では、内燃機関により回転駆動される回転軸に連動してフライホイ−ル３が回転し、その際に永久磁石５により生じる交番磁界により、発電コイル１２には電力が生じる。この際の交流出力は、図示しない整流用ダイオードにより整流され、車載バッテリ、ヘッドライト等に給電される。

上記構成の磁石発電機によれば、磁石位置決め部材７のフライホイール３の開口部側に、永久磁石５の端面を覆った磁石抜け止め部１０が設けられ、この磁石抜け止め部１０に、旋盤等により加工した溝部９と係合した楔形状の突起部１１が設けられている。
従って、永久磁石５にエンジン振動等の外的負荷により軸線方向（図２中の矢印Ａ方向）の力が作用した場合、その力は主に突起部１１に生じたせん断応力で支えられ、簡単な構成及び安価で、永久磁石５の軸線方向の移動に対する耐力が大幅に向上する。

なお、図３に示すように、永久磁石５の端面を覆った磁石抜け止め部１０に周方向に沿って全周に延びた溝部２１を形成し、この溝部２１に係合した凸形状の突起部２０をフライホイール３の開口部の内壁面に形成してもよい。
このものの場合にも、永久磁石５に軸線方向（図３中の矢印Ｂ方向）の力が作用した場合、その力は、主に突起部２０に生じたせん断応力で支えられ、簡単な構成及び安価で、永久磁石５の軸線方向の移動に対する耐力が大幅に向上する。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による磁石発電機の回転子３０を示す側断面図である。
この実施の形態では、フライホイール３１の開口部には、内径側に周方向に沿って全周に渡って折曲された鍔部３２が形成されている。磁石位置決め部材７のフライホイール３１の開口部側では、鍔部３２と永久磁石５の端面との間に介在し、磁石位置決め部材７と一体の磁石抜け止め部３３が設けられている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態では、永久磁石５に軸線方向（図４中の矢印Ｃ方向）の力が作用した場合、その力は主に鍔部３２に生じたせん断応力で支えられ、簡単な構成及び安価で、永久磁石５の軸線方向の移動に対する耐力が大幅に向上する。
なお、フライホイール３１は鉄系で製作されているため、鍔部３２により直接磁石５を抜け止め固定した場合、磁石５からの磁力が鍔部３２にリークするため、発電出力が低下するが、鍔部３２と永久磁石５の端面との間に非磁性材で樹脂製の磁石抜け止め部３３が介在しているので、磁石５と鍔部３２との間に磁気ギャップが確保され、磁力リークによる発電出力の低下を防ぐことができる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による磁石発電機の回転子４０を示す側断面図である。
この実施の形態では、フライホイール４１の開口部側の保護カバー４２の周縁端部には、径方向の外側に折曲され周方向に沿って全周に延びた鍔部４３が形成されている。
磁石位置決め部材７のフライホイール４１の開口部側には、永久磁石５の端面を覆い磁石位置決め部材７と一体の磁石抜け止め部４４が設けられている。この磁石抜け止め部４４には、鍔部４３が埋設されている
他の構成は、実施の形態１と同じである。
なお、鍔部４３は、周方向に沿って断続的に形成してもよい。

この実施の形態では、永久磁石５に軸線方向（図５中の矢印Ｄ方向）の力が作用した場合、その力は主に鍔部４３で支えられ、簡単な構成及び安価で、永久磁石５の軸線方向の移動に対する耐力が大幅に向上する。
また、保護カバー４２の周縁端部には、鍔部４３が設けられているので、円筒形状の保護カバー４２の強度が増大する。

この発明の実施の形態１による磁石発電機を示す正面図である。 図１の磁石発電機の回転子を示す側断面図である。 実施の形態１の磁石発電機の回転子の変形例を示す側断面図である。 実施の形態２の磁石発電機の回転子を示す側断面図である。 実施の形態３の磁石発電機の回転子を示す側断面図である。順を示す図である。

符号の説明

１，３０，４０ 回転子、２ 固定子、３，３１，４１ フライホイール、５ 永久磁石、９，２１ 溝部、１０，３３，４４ 磁石抜け止め部、１１，２０ 突起部、１２ 発電コイル、１３ ティース、３２，４３ 鍔部、４２ 保護カバー。

Claims (4)

1. 回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、
   このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、
   前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、
   前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、
   各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機において、
   前記フライホイールの開口部側の内周壁面には、突起部または溝部が形成され、
   前記磁石位置決め部材の前記フライホイールの開口部側には、前記永久磁石の端面を覆った磁石抜け止め部が設けられているともに、この磁石抜け止め部に前記突起部または前記溝部と係合した、溝部または突起部が形成されていることを特徴とする磁石発電機。
2. 回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、
   このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、
   前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、
   前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、
   各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機において、
   前記フライホイールの開口部には、鍔部が形成されており、
   前記磁石位置決め部材の前記フライホイールの開口部側では、前記永久磁石の端面と前記鍔部との間に介在した磁石抜け止め部が設けられていることを特徴とする磁石発電機。
3. 回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイールと、
   このフライホイールの内周壁面に固定された複数個の永久磁石と、
   前記フライホイールの内側に設けられ、前記永久磁石を前記フライホイールと一体に位置決め固定する樹脂製の磁石位置決め部材と、
   この磁石位置決め部材の内壁面に沿って設けられ、前記永久磁石を保護する筒状の保護カバーと、
   前記永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、
   各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えた磁石発電機において、
   前記フライホイールの開口部側の前記保護カバーの周縁端部には、鍔部が形成されており、
   前記磁石位置決め部材の前記フライホイールの開口部側には、前記永久磁石の端面を覆った磁石抜け止め部が設けられているとともに、この磁石抜け止め部に前記鍔部が埋設されていることを特徴とする磁石発電機。
4. 前記磁石位置決め部材と前記磁石抜け止め部とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁石発電機。

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