JPH065375U - 内燃機関用磁石発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】永久磁石を大きくすることなく電機子鉄心に流
れる磁束を増加させて、小形で高出力を発生する内燃機
関用磁石発電機を提供する。 【構成】カップ状の回転子ヨーク３の周壁の内周に第１
の磁石界磁６ａ〜６ｄを設け、回転子ヨークのボス部の
外周に第２の磁石界磁７ａ〜７ｄを設ける。磁極構成ブ
ロック８ａ〜８ｄと磁極構成ブロック相互間に位置する
鉄心脚部９ａ〜９ｄと、各鉄心脚部の一端及び他端をそ
れぞれ各鉄心脚部の両側の異なる磁極構成ブロックに磁
気結合する継鉄部１０ａ〜１０ｄとを備えた電機子鉄心
を、第１の磁石界磁と第２の磁石界磁との間に配置す
る。電機子鉄心の鉄心脚部の少なくとも１つに電機子コ
イル１１ａ〜１１ｄを巻く。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関に取付けられる磁石発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

オートバイ等の内燃機関に取付けられて機関の点火やバッテリの充電のための 電力を供給する発電機として、機関により駆動される磁石回転子と、電機子鉄心 と該電機子鉄心に巻回された電機子コイルとを有する固定子とを備えた磁石発電 機が用いられている。

【０００３】 従来のこの種の磁石発電機としては、いわゆるフライホイール磁石発電機が多 く用いられている。フライホイール磁石発電機は、周壁部及び底壁部と該底壁部 の中央に設けられたボス部とを有するほぼカップ状の回転子ヨークの周壁部の内 周に永久磁石を取り付けて、この永久磁石により周方向に交互に異極性の極性が 配列された磁石界磁を構成した磁石回転子と、この回転子の内側に配置されて回 転子の各磁極と対向する磁極部を有する多極の電機子鉄心に電機子コイルを巻回 してなる固定子とからなっていて、磁石回転子の回転により生ずる電機子鉄心の 磁束変化で電機子コイルに電圧を誘起させるようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

オートバイ、特にモトクロスやロードレース用の車両などでは、その機関に取 付けられる磁石発電機が小形、軽量で高出力を発生することが要求されている。 しかも最近では、機関の燃料系や排気系に電気的制御機器が用いられるようにな っているため、発電機の負荷が増大する傾向にあり、磁石発電機の高出力化がま すます要求されるようになっている。

【０００５】 磁石発電機の出力を増大させるためには、永久磁石の体積を増加させる必要が あるが、従来の磁石発電機では、出力を増大させるために永久磁石の体積を増加 させると磁石回転子の外径または軸方向長さが増大し、磁石発電機が大形化して しまうという問題があった。

【０００６】 本考案の目的は、回転子ヨークの周壁部の内周に設けられた永久磁石を大きく することなく電機子鉄心に流れる磁束を増加させて、小形で高出力を得ることが できるようにした内燃機関用磁石発電機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、内燃機関により駆動される磁石回転子と、電機子鉄心とこの電機子 鉄心に巻回された電機子コイルとを有する固定子とを備えた内燃機関用磁石発電 機に係わるものである。

【０００８】 本考案においては、磁石回転子が、周壁部及び底壁部とこの底壁部の中央に設 けられて周壁部の内側を同心的に伸びるボス部とを有するほぼカップ状の回転子 ヨークと、前記回転子ヨークの周壁部の内側に取付けられた永久磁石からなる第 １の磁石界磁と、回転子ヨークのボス部の外周に取付けられた永久磁石からなる 第２の磁石界磁とを備えており、第１の磁石界磁及び第２の磁石界磁は周方向に 配列されて交互に異なる極性を示すように着磁された２ｎ個（ｎは２以上の整数 ）の磁極部を有していて、両磁石界磁の同極性の磁極部同士が径方向に対向配置 されている。

【０００９】 電機子鉄心は、前記第１の磁石界磁及び第２の磁石界磁の相対向する２ｎ個の 磁極部間にそれぞれ配置された２ｎ個の磁極構成ブロックと、この２ｎ個の磁極 構成ブロック相互間に配置された２ｎ個の鉄心脚部と、各鉄心脚部の一端及び他 端をそれぞれ各鉄心脚部の両側の異なる磁極構成ブロックに磁気結合する継鉄部 とを備えていて、電機子鉄心の２ｎ個の鉄心脚部の少なくとも１つに電機子コイ ルが巻回されている。

【００１０】

【作用】 上記の発電機において、磁石回転子の第１の磁石界磁及び第２の磁石界磁の相 対向する同極性の磁極部が電機子鉄心の各磁極構成ブロックと対向すると、電機 子鉄心の各鉄心脚部には、第１の磁石界磁による磁束と第２の磁石界磁による磁 束とが同方向に加わった状態で流れる。各鉄心脚部の磁束は、磁石回転子の１回 転当たりｎサイクルの交番変化をするため、該鉄心脚部に巻回された電機子コイ ルには１回転当りｎサイクルの交流電圧が誘起する。第２の磁石界磁は回転子ヨ ークのボス部の外周に取付けられた永久磁石からなっているので、回転子ヨーク の周壁部の外径を大きくすることなく鉄心脚部を通る磁束を増加させることがで き、小形で高出力の磁石発電機を得ることができる。

【００１１】

【実施例】

以下添付図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００１２】 図１ないし図３は本考案を４極（ｎ＝２）の磁石発電機に適用した実施例を示 したもので、これらの図において１は図示しない内燃機関により駆動される磁石 回転子、２は機関のケースに取付けられる固定子で、磁石回転子１と固定子２と で内燃機関用磁石発電機が構成されている。

【００１３】 ３は磁性材料からなる周壁部３ａと底壁部３ｂとを有するフライホイール、４ は磁性材料からなっていてフライホイール３の底壁部３ｂの中央部に固定された フランジ部４ａとフライホイール３の周壁部３ａの内側をフライホイールと同心 的にのびる筒状部４ｂとを有するボス部で、フライホイール３とボス部４とによ りほぼカップ状の回転子ヨーク５が形成されている。

【００１４】 フライホイール３の周壁部３ａの内周には、第１の磁石界磁を構成する円弧状 の４個の永久磁石６ａ〜６ｄが等角度間隔で取付けられ、また回転子ヨークのボ ス部４の筒状部４ｂの外周には、第２の磁石界磁を構成する円弧状の４個の永久 磁石７ａ〜７ｄが等角度間隔で、かつ永久磁石６ａ〜６ｄとそれぞれ径方向に対 向する位置に配置した状態で取付けられている。

【００１５】 第１の磁石界磁を構成する永久磁石６ａ〜６ｄ及び第２の磁石界磁を構成する 永久磁石７ａ〜７ｄは、径方向に着磁されてそれぞれ交互に異なる極性を呈する ４個（２ｎ＝４）の磁極部を形成し、両磁石界磁の同極性の磁極部同士が径方向 に対向するように配置されている。

【００１６】 上記回転子ヨーク５と第１及び第２の磁石界磁をそれぞれ構成する永久磁石６ ａ〜６ｄ及び７ａ〜７ｄとにより磁石回転子１が構成され、この磁石回転子１は ボス部４の筒状部内側に形成されたテーパ孔４ｃを機関の回転軸に嵌着させるこ とにより機関に取り付けられる。

【００１７】 固定子２は磁石回転子１の内側に配置されている。この固定子２は、４個の磁 極構成ブロック８ａ〜８ｄと、該磁極構成ブロック相互間に配置された４個の鉄 心脚部９ａ〜９ｄと、各鉄心脚部を磁極構成ブロックに磁気結合する４個の継鉄 部１０ａ〜１０ｄとを備えた電機子鉄心と、該電機子鉄心の各鉄心脚部にそれぞ れ巻回された電機子コイル１１ａ〜１１ｄとからなり、電機子鉄心は固定子台板 １３（図２参照）に取付けられている。

【００１８】 磁極構成ブロック８ａ〜８ｄは、それぞれ所定の形状の鉄板を積層したものか らなっていて、磁石回転子１の第１の磁石界磁と第２の磁石界磁の相対向する４ 組の永久磁石６ａと７ａ，６ｂと７ｂ，６ｃと７ｃ，６ｄと７ｄの磁極部にそれ ぞれ小ギャップを介して対向するように配置されている。鉄心脚部９ａ〜９ｄは それぞれ棒状の鉄心からなり、各鉄心脚部はその軸線を磁石回転子１の軸線と平 行させた状態で磁極構成ブロック８ａ〜８ｄ相互間に配置されている。

【００１９】 鉄心脚部と磁極構成ブロックとを磁気結合する継鉄部１０ａ〜１０ｄは、それ ぞれ各磁極構成ブロックの軸線方向の端面に当接する板状の磁極構成ブロック結 合部と、その両側に伸びている鉄心脚部結合部とを有している。図１及び図３に 見られるように、継鉄部１０ａ及び１０ｃはそれぞれその磁極構成ブロック結合 部が１８０度対向位置にある磁極構成ブロック８ａ及び８ｃの軸線方向の下面に 重ねて配置され、鉄心脚部結合部はそれぞれ磁極構成ブロック８ａ及び８ｃのそ れぞれの両側の異なる鉄心脚部９ａと９ｂ及び９ｃと９ｄの各一端に結合されて いる。

【００２０】 また継鉄部１０ｂ及び１０ｄはそれぞれその磁極構成ブロック結合部が１８０ 度対向位置にある他の磁極構成ブロック８ｂ及び８ｃの軸線方向の上面に重ねて 配置され、鉄心脚部結合部はそれぞれ磁極構成ブロック８ｂ及び８ｃのそれぞれ の両側の異なる鉄心脚部９ｂと９ｃ及び９ｄと９ａのそれぞれの他端に結合され ている。各磁極構成ブロックと該磁極構成ブロックに重ねて配置された各継鉄部 とは、それらに設けられた軸線方向の貫通孔に挿通された取付ねじ１２により固 定子台板１３に固定されている（図２参照）。

【００２１】 各鉄心脚部９ａ〜９ｄには絶縁ボビンを介して電機子コイル１１ａ〜１１ｄが それぞれ巻回されている。

【００２２】 上記構成の磁石発電機において、磁石回転子１が図１に示す回転位置にあって 、第１の磁石界磁の永久磁石６ａ〜６ｄ及び第２の磁石界磁７ａ〜７ｄの各磁極 部がそれぞれ図示のように磁極構成ブロック８ａ〜８ｄと対向している状態では 、例えば鉄心脚部９ａには、永久磁石６ａ→磁極構成ブロック８ａ→継鉄部１０ ａ→鉄心脚部９ａ→継鉄部１０ｄ→永久磁石６ｄ→回転子ヨーク５の周壁部３ａ →永久磁石６ａの経路で第１の磁石界磁による磁束が図示の矢印方向に流れると ともに、永久磁石７ａ→磁極構成ブロック８ａ→継鉄部１０ａ→鉄心脚部９ａ→ 継鉄部１０ｄ→永久磁石７ｄ→ボス部４→永久磁石７ａの経路で第２の磁石界磁 による磁束も図示矢印方向に流れる。従って鉄心脚部９ａには第１及び第２の磁 石界磁による磁束が同方向に加わった状態で流れる。同様に、鉄心脚部９ｂ，９ ｃ，９ｄにもそれぞれ第１の磁石界磁による磁束と第２の磁石界磁による磁束と が同方向に加わった状態で流れる。

【００２３】 磁石回転子が９０度（３６０度／２ｎ，ｎ＝２）回転した位置では、各磁極構 成ブロックに対向する永久磁石の磁極部の極性が反転するので各鉄心脚部を流れ る磁束の方向と逆となりる。従って各鉄心脚部には磁石回転子１の１回転当り２ サイクル（ｎサイクル）の磁束変化が生ずる。この磁束変化により各鉄心脚部に 巻回された電機子コイル１１ａ〜１１ｄにはそれぞれ１回転当り２サイクルの電 圧が誘起されて、該各電機子コイルの出力により負荷に電力が供給される。

【００２４】 上記の実施例では、４個の鉄心脚部のすべてに電機子コイルが巻回されている が、必要に応じて鉄心脚部の１個ないし３個に電機子コイルを巻回してもよい。 上記の実施例では、磁石発電機が４極であって、第１及び第２の磁石界磁のそ れぞれの磁極、磁極構成ブロック及び鉄心脚部がそれぞれ４個設けられているが 、これらをそれぞれ２ｎ個（ｎは２以上の整数）設けることにより２ｎ極の磁石 発電機を構成することができる。

【００２５】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、回転子ヨークの周壁部の内周に取付けられた 永久磁石からなる第１の磁石界磁と、回転子ヨークのボス部の外周に取付けられ た永久磁石からなる第２の磁石界磁とを設けて、電機子鉄心の電機子コイルが巻 回される鉄心脚部に、第１及び第２の磁石界磁による磁束が同方向に加わった状 態で流れるようにしたので、第１の磁石界磁のみを有する従来の発電機に比べて 回転子ヨークの周壁部の外径を大きくすることなく発電コイルの出力を増大させ ることができる。従って小形で高出力の内燃機関用磁石発電機を得ることができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の構成を示した構成図である。

【図２】図１のＡ−Ｏ−Ａ線断面図である。

【図３】図１における固定子の組立構造を示した斜視図
である。

【符号の説明】

１ 磁石回転子 ２ 固定子 ３ フライホイール ３ａ 周壁部 ３ｂ 底壁部 ４ ボス部 ５ 回転子ヨーク ６ａ〜６ｄ 永久磁石（第１の磁石界磁） ７ａ〜７ｄ 永久磁石（第２の磁石界磁） ８ａ〜８ｄ 磁極構成ブロック ９ａ〜９ｄ 鉄心脚部 １０ａ〜１０ｄ 継鉄部 １１ａ〜１１ｄ 電機子コイル １３ 固定子台板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関により駆動される磁石回転子
   と、 電機子鉄心と該電機子鉄心に巻回された電機子コイルと
   を有する固定子とを備えた内燃機関用磁石発電機におい
   て、 前記磁石回転子は、周壁部及び底壁部と該底壁部の中央
   に設けられて前記周壁部の内側を同心的に伸びるボス部
   とを有するほぼカップ状の回転子ヨークと、前記回転子
   ヨークの周壁部の内側に取付けられた永久磁石からなる
   第１の磁石界磁と、前記回転子ヨークのボス部の外周に
   取付けられた永久磁石からなる第２の磁石界磁とを備
   え、 前記第１の磁石界磁及び第２の磁石界磁は周方向に配列
   されて交互に異なる極性を示すように着磁された２ｎ個
   （ｎは２以上の整数）の磁極部を有していて、両磁石界
   磁の同極性の磁極部同士が径方向に対向配置され、 前記電機子鉄心は、前記第１の磁石界磁及び第２の磁石
   界磁の相対向する２ｎ個の磁極部間にそれぞれ配置され
   た２ｎ個の磁極構成ブロックと、前記２ｎ個の磁極構成
   ブロック相互間に配置された２ｎ個の鉄心脚部と、前記
   各鉄心脚部の一端及び他端をそれぞれ各鉄心脚部の両側
   の異なる磁極構成ブロックに磁気結合する継鉄部とを備
   え、 前記電機子コイルは前記電機子鉄心の２ｎ個の鉄心脚部
   の少なくとも１つに巻回されていることを特徴とする内
   燃機関用磁石発電機。