JP4640851B2 - 磁石発電機 - Google Patents

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で発電する磁石発電機に関するものである。

従来、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径側に設けられ外周面が前記永久磁石と対面した固定子鉄心と、この固定子鉄心に導線が巻回されて構成された発電コイルと、この発電コイルの口出し線と接続部を介して電気的に接続された外部出力用のリード線と、このリード線を固定するクランプ部材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）。

特開２００７−１６６７５２号公報（図１）

従来の磁石発電機では、外的な振動（エンジン振動等）が固定子鉄心及び発電コイルからなる固定子に加わった際に、接続部も加振される。接続部では圧着端子をかしめた後、半田付けにより口出し線と外部出力用のリード線とを接続しているため、口出し線、リード線単体と比較して質量が大きく。そのため、接続部は、口出し線及びリード線と比較して大きな加振力が働き、口出し線及びリード線と比較して破損し易い。
特に、近年のエンジン出力の増大等に伴い、固定子に加わる外的な振動が増大し、過剰な応力が接続部に加わり接続部及びその近傍で、破損、断線す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、接続部における耐振性を高め、接続部及びその近傍での破損、断線の発生を低減した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、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径側に設けられ外周面が前記永久磁石と対面した固定子鉄心と、この固定子鉄心に導線が巻回されて構成された発電コイルと、この発電コイルの口出し線と接続部を介して電気的に接続された外部出力用のリード線とを備えた磁石発電機において、前記固定子鉄心に固定され、前記接続部に対向した部位に窓が形成されたクランプ部材を備えており、前記クランプ部材は、前記窓の周方向の一側の部位が前記口出し線を挟み、他側の部位が前記リード線を挟んで、前記接続部の両側を固定している。

この発明による磁石発電機によれば、接続部の両側をクランプ部材により固定することで、接続部に対する加振力が低減され、接続部及びその近傍での破損、断線の発生が低減される等の効果がある。

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ＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図、図３は図１中の矢印Ａの方向から固定子１１を視たときの部分側面図である。
この磁石発電機は、内燃機関と連結された回転子と、この回転子と対面し固定部材（図示せず）に取り付けられた固定子１１を備えている。
回転子は、椀状のフライホイール１及び永久磁石２を備えている。フライホイール１は、軸線Ｂ−Ｂを中心として回転する。ボス部５は、内燃機関により回転駆動される回転軸（図示せず）に固定される。

フライホイール１の円筒部の内周壁面には、例えば４個の永久磁石２が固定されている。永久磁石は、Ｎ極、Ｓ極及びＮ極の順に着磁された磁石と、Ｓ極、Ｎ極及びＳ極の順に着磁された永久磁石２が各２個ずつ交互に、回転軸線Ｂ−Ｂの周りに、互いに等しい角度間隔で配置されている。複数個の永久磁石は、隣接する永久磁石が互いに逆極性に着磁されており、永久磁石の内周側空間では、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。
各永久磁石２の各内周面には、筒状の保護環３が密着して嵌め込まれている。各永久磁石２の回転軸線Ｂ−Ｂ方向の両端側、及び隣接した各永久磁石２間には、モールド成形材４が充填されている。このモールド成形材４によって、複数個の永久磁石２及び保護環３がフライホイール１の円筒部の内周壁面に固定されている。

固定子１１は、中空円柱状の積層された薄板鋼板６及び両側に配置された単板７からなる固定子鉄心８と、発電コイル９と、発電コイル９と単板７との間に設けられた絶縁材１０から構成されている。この絶縁材１０としては、例えば樹脂モールド成形材、エポキシ系パウダ塗装が用いられる。
発電コイル９は、固定子鉄心８に表面がエナメル被膜された導線が巻回されて構成されている。発電コイル９は３相発電コイルであり、各相コイル部はデルタ結線で接続されている。
発電コイル９の各口出し線１２は、接続部１４を介して外部出力用のリード線１３と電気的に接続されている。接続部１４では、圧着端子をかしめた後、半田付けにより口出し線１２の端部とリード線１３の端部とを接続している。
各口出し線１２は、フライホイール１の開口部側から導出され、保護チューブ１６で保護されている。接続部１４は、保護チューブ１７が被覆され、保護されている。リード線１３は、保護チューブ１８が被覆され、保護されている。接続部１４では、保護チューブ１７，１８の２層で被覆されている。
なお、各保護チューブ１６，１７，１８は、耐熱性、絶縁性に優れており、ポリエステル繊維を編み込んだチューブにワニスを含浸して構成されている。

接続部１４の両側は、扁平円環形状の第１のクランプ部材１５Ａ及び第２のクランプ部材１５Ｂにより固定されている。
第１のクランプ部材１５Ａは、口出し線１２を挟み、基端部でネジ１９を用いて固定子鉄心８に固定されている。また、第２のクランプ部材１５Ｂは、リード線１３を挟み、基端部でネジ１９を用いて固定子鉄心８に固定されている。

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１が回転し、その際に永久磁石２で生じる交番磁界により、発電コイル９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、車載バッテリなどの負荷に給電される。

上記構成の磁石発電機によれば、接続部１４の両側をクランプ部材１５Ａ，１５Ｂで固定することで、固定端（第１のクランプ部材１５Ａ）から固定端（第２のクランプ部材１５Ｂ）までの距離を短くし、接続部１４に対する加振力が低減され、接続部１４及びその近傍での破損、断線の発生を低減することができる。
また、クランプ部材１５Ａ，１５Ｂは、口出し線１２及びリード線１３をそれぞれ挟んで接続部１４を固定しているので、接続部１４に対して安定した固定力を得ることができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による磁石発電機を示す正面図である。
この実施の形態では、クランプ部材１５Ｃは、一部材で構成され、また接続部１４に対向した部位に窓２０が形成されている。
他の構成は、実施の形態１と同様である。

この実施の形態による磁石発電機によれば、接続部１４の両側は、クランプ部材１５Ｃの周方向の両側の部位で固定されており、実施の形態１と同様に、固定端から固定端までの距離を短くし、接続部１４に対する加振力が低減され、接続部１４及びその近傍での破損、断線の発生を低減することができる。
また、クランプ部材１５Ｃは一部材で構成されているので、部品点数が削減されるとともに、組付性を向上できる。
また、接続部１４に対向した部位に窓２０が形成されているので、接続部１４とクランプ部材１５Ｃとの電気的な短絡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による磁石発電機を示す正面図、図６は図５中の矢印Ａの方向から固定子１１を視たときの部分側面図である。
この実施の形態では、クランプ部材１５Ｄの周方向の両側には、保護チューブ１８の径方向の内側に突出し径方向に延びたリブ２１がそれぞれ対向して形成されている。
他の構成は、実施の形態２と同様である。

この実施の形態による磁石発電機によれば、実施の形態２の磁石発電機と同様の効果を得ることができるとともに、クランプ部材１５Ｄにクランプ部材１５Ｄを補強するためのリブ２１が設けられているので、クランプ部材１５Ｄの剛性が向上し、クランプ部材１５Ｄの撓み量が低減し、固定力の低下が抑制される。
また、リブ２１は、保護チューブ１８の径方向の内側に突出し、保護チューブ１８に食い込んでいるので、固定力がさらに向上する。

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ＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 図１の固定子を矢印Ａの方向から視たときの部分側面図である。 この発明の実施の形態２による磁石発電機を示す正面図である。 この発明の実施の形態３による磁石発電機を示す正面図である。 図５の固定子を矢印Ａの方向から視たときの部分側面図である。

符号の説明

１ フライホイール、２ 永久磁石、８ 固定子鉄心、９ 発電コイル、１１ 固定子、１２ 口出し線、１３ リード線、１４ 接続部、１５Ａ 第１のクランプ部材、１５Ｂ 第２のクランプ部材、１５Ｃ，１５Ｄ クランプ部材、２０ 窓、２１ リブ。

Claims (4)

1. 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径側に設けられ外周面が前記永久磁石と対面した固定子鉄心と、
   この固定子鉄心に導線が巻回されて構成された発電コイルと、
   この発電コイルの口出し線と接続部を介して電気的に接続された外部出力用のリード線とを備えた磁石発電機において、
   前記固定子鉄心に固定され、前記接続部に対向した部位に窓が形成されたクランプ部材を備えており、
   前記クランプ部材は、前記窓の周方向の一側の部位が前記口出し線を挟み、他側の部位が前記リード線を挟んで、前記接続部の両側を固定していることを特徴とする磁石発電機。
2. 前記クランプ部材は、内径側端部のみで前記固定子鉄心に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
3. 前記クランプ部材には、補強用のリブが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁石発電機。
4. 前記リブは、前記口出し線及び前記リード線の径方向の内側に突出していることを特徴とする請求項３に記載の磁石発電機。

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