JP2001136720A - フライホイール磁石回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フライホイールの内側に配置される固定子の発
電コイルを効果的に冷却することができるフライホイー
ル磁石回転子を提供する。 【解決手段】カップ状に形成されて底壁部２ｂに複数の
貫通孔２ｅが形成されたフライホイール２と、フライホ
イール２の周壁部の内周に固定された永久磁石３とを備
えたフライホイール磁石回転子１において、各貫通孔２
ｅのフライホイールの内側への開口部の周縁部の一部
に、フライホイールの周方向を横切るように突出した突
出部２ｆを設ける。フライホイールが回転した際に突出
部２ｆが各貫通孔２ｅよりも回転方向の前方側に位置す
るように、各突出部２ｆの位置を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石発電機のフラ
イホイール磁石回転子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に装着され、該機関により駆動
されて電力を発生する磁石発電機として、ほぼカップ状
に形成されたフライホイールの周壁部の内周に永久磁石
を備えたフライホイール磁石回転子と、電機子鉄心に発
電コイルを巻回したものからなっていてフライホイール
磁石回転子の内側に配置された固定子とを備えたものが
広く使用されている。

【０００３】固定子の発電コイルは、例えば内燃機関の
点火装置の電源用のエキサイタコイルや、バッテリ充電
用の充電コイルあるいはランプ点灯用の点灯コイルとし
て用いられるものであり、フライホイール磁石回転子の
回転により電機子鉄心に生ずる磁束変化により、これら
の発電コイルに電圧が発生する。

【０００４】この種の発電機においては、発電コイルか
ら負荷に電力が供給されている状態でコイル導体の電気
抵抗と負荷電流とによるジュール熱が発生し、また電機
子鉄心でもその磁束変化による鉄損により発熱が生じる
ため、運転時にその温度が上昇するのを避けられない。
特に近時フライホイール磁石発電機の小形高出力化が図
られているが、小形高出力化が図られた磁石発電機程著
しい温度上昇を示す傾向がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁石発電機において、
発電コイルの温度が高くなると、コイル導体を構成する
絶縁エナメル銅線の絶縁寿命が短くなるのを避けられな
い。これを防ぐために絶縁被覆の耐熱ランクが高いエナ
メル銅線を用いることが行われているが、耐熱ランクが
高いエナメル導線を用いると、発電コイルの材料費が高
くなるのを避けられない。

【０００６】そこで、発電コイルの温度上昇を抑制する
ために、フライホイールの底壁部に貫通孔を形成して、
該貫通孔を通してフライホイールの内外の空気の流通を
図るようにした磁石発電機が提案されている。しかしな
がら、従来のこの種のフライホイール磁石発電機では、
貫通孔の両端の空気の圧力差（フライホイール内外の空
気の圧力差）がほとんど生じないため、貫通孔を通して
大量の空気を流通させることが難しく、大きな冷却効果
を期待することができなかった。

【０００７】本発明の目的は、フライホイールの底壁部
に形成した貫通孔を通して多くの空気を流通させること
ができるようにして、発電コイルを効果的に冷却するこ
とができるようにしたフライホイール磁石回転子を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ほぼカップ状
に形成されて底壁部に複数の貫通孔が形成されたフライ
ホイールと、該フライホイールの周壁部の内周に固定さ
れた永久磁石とを備えたフライホイール磁石回転子に係
わるものである。

【０００９】本発明においては、上記各貫通孔のフライ
ホイールの内側への開口部周縁のフライホイールの回転
方向と交差する位置に突出部を設け、フライホイールが
回転した際に該突出部が各貫通孔よりも回転方向の前方
側に位置するように、各突出部の位置を設定する。

【００１０】フライホイールが鋳物からなる場合、上記
の突出部は各貫通孔の周辺部の一部に設けた肉盛り部に
より形成することができる。

【００１１】フライホイールがプレス加工品からなる場
合には、各貫通孔の周辺部の一部をフライホイールの内
側に切り起こした切起し部により、上記突出部を形成す
ることができる。

【００１２】またフライホイールがプレス加工品からな
る場合、上記の突出部は、各貫通孔の開口部の周縁部の
一部に隣接する部分に設けた打出し部により形成するこ
とができる。

【００１３】上記のように、フライホイールの底壁部に
複数の貫通孔を形成して、該各貫通孔のフライホイール
内側への開口部周縁に、フライホイールの回転方向の前
方側に位置させた状態で突出部を設けると、各突出部が
風を切りながらフライホイールが回転した際に、各突出
部の後方側が負圧になる。そのため、各貫通孔のフライ
ホイール内側への開口部の圧力がフライホイール外側へ
の開口部の圧力よりも低くなり（フライホイールの内側
が負圧になり）、フライホイールの外側の温度が低い空
気が各貫通孔を通してフライホイールの内側に流入す
る。したがって、この流入した空気によりフライホイー
ルの内側の温度を低下させることができ、発電コイルの
冷却を効果的に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。

【００１５】図１（Ａ），（Ｂ）及び図２は、フライホ
イールが鋳物からなる内燃機関用のフライホイール磁石
回転子１に本発明を適用した場合の一実施形態を示して
いる。図１（Ａ）はカップ状のフライホイールをその開
口側から見た正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ
線断面図、図２は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【００１６】図１（Ａ），（Ｂ）において、２はフライ
ホイール、３は永久磁石、４は永久磁石３を覆うマグネ
ットケースで、これらによりフライホイール磁石回転子
１が構成されている。

【００１７】図示のフライホイール２は鋳物からなって
いて、周壁部２ａと底壁部２ｂとを有するほぼカップ状
の形状に形成されている。フライホイールの底壁部２ｂ
の中央部にはボス部２ｃが、該底壁部２ｂと一体に形成
されており、ボス部２ｃの中心部にはテーパ孔２ｄが形
成されている。ボス部２ｃのテーパ孔が図示しない内燃
機関のクランク軸のテーパ部に嵌合されることにより、
フライホイール磁石回転子１が内燃機関に取り付けられ
る。

【００１８】フライホイールの底壁部２ｂにはまた、該
底壁部をフライホイールの軸線方向に貫通した複数（こ
の例では２個）の貫通孔２ｅが形成されている。図示の
例では、２個の貫通孔２ｅ，２ｅが、フライホイールの
回転中心軸に対して対称な位置にそれぞれ形成されてい
て、これらの貫通孔が、フライホイールの内側に配置さ
れる固定子を冷却するための空気の流通孔として用いら
れるとともに、磁石回転子の着脱を行う際に、その回り
止めを図るための工具の挿入孔としても用いられるよう
になっている。

【００１９】図示のフライホイール磁石回転子を機関の
クランク軸に取り付ける際には、例えば、クランクの先
端部に形成されたテーパ部をフライホイールのボス部の
テーパ孔２ｄに嵌合させた状態で、クランク軸の先端に
形成されたネジ部にナットを螺合させることによりフラ
イホイール磁石回転子１をクランク軸に締結する。この
ような構造でフライホイールを機関に取り付ける場合、
フライホイール締結用のナットを締める際には、フライ
ホイールの底壁部に形成した貫通孔２ｅ，２ｅに回り止
め用の工具のレバーに設けられた１対の突起を挿入し
て、該工具によりフライホイール磁石回転子の回り止め
を図りつつ、ナットを締め付ける。同様に、フライホイ
ール締結用のナットを緩めてフライホイールを機関から
取り外す際にも、上記の貫通孔２ｅ，２ｅに回り止め用
工具の突起を挿入して、フライホイールの回り止めを図
る。

【００２０】永久磁石３は例えばフェライト磁石からな
っていて、フライホイールの周壁部２ａの内周に接着に
より固定されている。永久磁石３の内周面は、ステンレ
ス鋼等の非磁性金属の薄板により形成されたマグネット
ケース４により被覆されて保護されている。永久磁石３
は、周方向に間隔を隔て並ぶ所定個数の着磁領域を有し
ていて、フライホイール２の周方向に交互に異極の磁極
が並ぶように各着磁領域が径方向に着磁されている。

【００２１】各貫通孔２ｅのフライホイールの内側への
開口部周辺部の一部の、フライホイールの回転方向と交
差する位置には、図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示した
ように、フライホイールの底壁部と一体の肉盛り部から
なる突出部２ｆが形成されている。

【００２２】各突出部２ｆは、フライホイール２が回転
した際に各貫通孔２ｅよりも回転方向（この例では図１
Ａ及び図２に矢印で示した方向）の前方側に位置するよ
うに設けられている。突出部２ｆのフライホイール内側
への突出高さ（軸線方向の高さ）は、例えば、フライホ
イールの底壁部内面から数mm（例えば２〜３mm程度）と
する。

【００２３】図３（Ａ），（Ｂ）は、上記のフライホイ
ール磁石回転子１を用いた磁石発電機を示したものであ
る。図３（Ａ）は同図（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図、図３
（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。これらの
図において、５は図示しない内燃機関のケースに取り付
けられる固定子台板６にねじ７により固定されている固
定子である。フライホイール磁石回転子１は、フライホ
イール２のボス部のテーパ孔２ｄを機関のクランク軸８
の一端のテーパ部８ａに嵌合させた状態で、クランク軸
の先端に設けられたネジ部に螺合されたナット９により
締めつけられて、クランク軸８に固定されている。

【００２４】固定子５は、鋼板の積層体からなる電機子
鉄心１０と、該電機子鉄心に巻回された発電コイルとか
らなっている。図示の電機子鉄心１０は、環状の継鉄部
１０ａから放射状に多数の（図示の例では６個の）凸極
１０ｂを突出させた形状を有する多極星形鉄心で、凸極
１０ｂ，１０ｂ，…には、絶縁ボビン１１を介して発電
コイル１２ａないし１２ｆが巻回されている。

【００２５】発電コイルは、例えば点火電源用のエキサ
イタコイルや点灯・充電コイル等として用いられる。

【００２６】フライホイールの底壁部２ｂに設けられた
１対の貫通孔２ｅ，２ｅは、フライホイールの底壁部２
ｂに対向する発電コイル１２ａないし１２ｆの側面に対
向する位置に形成されている。

【００２７】図示の例ではまた、フライホイール２の周
壁部２ａの外周に、フライホイールの周方向に延びる円
弧状の突起からなるリラクタ２ｇが形成されていて、フ
ライホイールの周壁部の外側に配置されて固定子台板６
に固定されたパルサ１３の磁極部が、フライホイールの
周壁部の外周に対向させられている。パルサ１３は、リ
ラクタ２ｇに対向する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄
心に巻回された信号コイルと該鉄心に磁気結合された永
久磁石とを有する公知のもので、リラクタ２ｇの回転方
向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出してパルス信号を
発生する。パルサ１３が発生するパルス信号は、内燃機
関を点火する点火装置等に機関の回転情報を与えるため
に用いられる。

【００２８】図３に示したフライホイール磁石発電機に
おいて、フライホイール磁石回転子１が回転すると、発
電コイル１２ａないし１２ｆに鎖交する磁束が交番し
て、発電コイルに電圧が誘起する。この電圧により発電
コイルから負荷を通して電流が流れると、発電コイルを
通して流れる電流とコイル導体の抵抗とによりジュール
熱が発生する。このジュール熱と電機子鉄心の各凸極に
生ずる鉄損とにより、発電コイル１２ａ〜１２ｆの温度
が上昇し、これらの発電コイルの近傍の空気の温度も高
くなる。

【００２９】フライホイール磁石回転子１が図示の矢印
方向に回転すると、フライホイールの内側の底壁部２ｂ
付近の空気は、該底壁部に対して相対的にフライホイー
ルの回転方向と逆方向に流れる。この空気の流れの一部
は、図２に破線矢印で示すように、底壁部２ｂの表面か
ら貫通孔２ｅの前方の突出部２ｆの表面に沿って流れる
ので、突出部２ｆの後方側従って貫通孔２ｅのフライホ
イール内側開口部付近が負圧になる。そのため、図３
（Ｂ）及び図２に破線矢印で示したように、フライホイ
ールの底壁部２ｂの外側の温度の低い空気が貫通孔２ｅ
を通してフライホイールの内側に流入する。従って、こ
の温度の低い空気によってフライホイールの内側の空気
の温度が低下させられる。この低温の空気により、特に
温度が高くなり易いフライホイール底壁部内面に対向す
る発電コイルの側面部が冷却されるため、発電コイルの
冷却が効果的に行われ、その温度上昇が抑制される。

【００３０】実測結果の一例によれば、肉盛り部からな
る突出部２ｆの高さを２mmとした場合に、発電コイルの
温度を、突出部を設けない従来の同等のフライホイール
磁石回転子に比べて、約２０℃低下させることができ
た。

【００３１】図４は、フライホイールがプレス加工品か
らなるフライホイール磁石回転子２０に本発明を適用す
る場合の一実施形態を示したものである。

【００３２】図４において、２１は鋼板をプレス加工に
よりほぼカップ状に形成してなるフライホイールで、該
フライホイールの底壁部２１ｂには複数（この例では例
えば２個）の貫通孔２１ｅが形成されている。フライホ
イールの周壁部２１ａの内周には永久磁石３が固定さ
れ、該永久磁石の内周面はマグネットケース４で保護さ
れている。２２はフライホイールの底壁部２１ｂの中央
部に固定されたボス部材で、該ボス部材の筒状部２２ａ
の内側にはテーパ孔２２ｄが形成されている。ボス部材
２２のフランジ部２２ｂが複数のリベット２３によりフ
ライホイールの底壁部２１ｂに締結されている。

【００３３】各貫通孔２１ｅのフライホイールの内側へ
の開口部周縁の一部には、フライホイールの回転方向の
前方側の位置に位置させた状態で、突出部２１ｆが設け
られている。突出部２１ｆは、各貫通孔２１ｅの周辺部
の一部をフライホイールの内側に切り起こすことにより
形成した切り起こし部や、貫通孔の開口部の周縁部の一
部に隣接する部分をフライホイールの内側に打ち出すこ
とにより形成した打ち出し部により形成することができ
る。

【００３４】図５及び図６は、突出部２１ｆを切起し部
により形成した場合の例について、貫通孔２１ｅ及び突
出部２１ｆを示したもので、図５は斜視図、図６は図５
のＥ−Ｅ線断面図である。これらの図において、突出部
２１ｆは、貫通孔２１ｅの周辺部のフライホイール回転
方向（図示実線矢印方向）の前方側の部分のフライホイ
ール底壁部２１ｂをプレス加工で切り起こすことにより
形成された切起し部２１f1からなっている。

【００３５】フライホイール磁石回転子が回転している
状態では、底壁部２１ｂに沿って流れる空気は、図６に
破線矢印で示したように切起し部２１f1に当たることに
より、その流れが変えられ、突出部２１ｆの後方側で、
貫通孔２１ｅの開口部（フライホイール内側への開口
部）付近が負圧にさせられる。そのため、フライホイー
ルの外側の温度が低い空気が貫通孔２１ｅを通してフラ
イホイールの内側に流入し、この低温の空気により発電
コイルが冷却される。

【００３６】図７及び図８は、突出部２１ｆを打出し部
により形成した例を示したもので、図７は斜視図、図８
は図７のＦ−Ｆ線断面図である。これらの図に示した例
では、貫通孔２１ｅの周辺部のうち、フライホイールの
回転方向（図示の実線矢印方向）の前方側に位置する部
分がプレス加工によりフライホイールの内側に打ち出さ
れて打出し部２１f2が形成され、この打出し部２１f2に
より、突出部２１ｆが形成されている。フライホイール
磁石回転子が回転している状態では、底壁部２１ｂに沿
って流れる空気が、図８に破線矢印で示したように打出
し部２１f2により妨げられてその流れが変わり、突出部
２１ｆの後方側で、貫通孔２１ｅのフライホイール内側
への開口部付近が負圧になる。そのため、フライホイー
ルの外側の低温の空気が貫通孔２１ｅを通してフライホ
イールの内側に流入し、これにより発電コイルが冷却さ
れる。

【００３７】上記の各実施形態において設けられた貫通
孔２ｅ及び２１ｅは、フライホイール磁石回転子を内燃
機関のクランク軸に着脱する際に該フライホイール磁石
回転子の回り止めに用いる工具の突起を挿入するために
も用いられるため、１対設けられていたが、更に多くの
貫通孔を設けるようにしてもよい。また発電コイルを冷
却するための貫通孔を、回り止め用工具を挿入する孔と
は別個に設けるようにしてもよい。

【００３８】図３に示した例では、フライホイール磁石
回転子及び固定子がそれぞれ６極に構成されているが、
本発明は磁石発電機の極数の如何に係わらず適用できる
のはもちろんである。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フライ
ホイールの底壁部に貫通孔を形成して、フライホイール
の内側に開口した貫通孔の開口部周縁の一部に、該貫通
孔よりも回転方向の前方側に位置させた状態で突出部を
設けて、フライホイールが回転した際に、フライホイー
ルの内側に開口した貫通孔の開口部を負圧とするように
したので、フライホイールの外側から貫通孔を通してフ
ライホイールの内側に流入する空気の量を増加させるこ
とができる。したがって、発電コイルの冷却を効果的に
行わせて、その温度上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フライホイールが鋳物からなる場合の本発明の
実施形態を示したもので、（Ａ）はフライホイールの開
口側から見た正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図
である。

【図２】図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】図１のフライホイール磁石回転子を用いた磁石
発電機の例を示したもので、（Ａ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ断
面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図４】フライホイールがプレス加工品からなる場合の
本発明の実施形態を示した断面図である。

【図５】図４に示した磁石回転子において、突出部を切
起し部により形成した例を示した要部の斜視図である。

【図６】図５のＥ−Ｅ線断面図である。

【図７】図４に示した磁石回転子において、突出部を打
出し部により形成した例を示す要部の斜視図である。

【図８】図７のＦ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１，２０…フライホイール磁石回転子、２，２１…フラ
イホイール、２ａ，２１ａ…周壁部、２ｂ，２１ｂ…底
壁部、２ｃ…ボス部、２ｅ，２１ｅ…貫通孔、２ｆ，２
１ｆ…突出部、２１ｆ1 …切起し部、２１ｆ2 …打出し
部、３…永久磁石、５…固定子 ６…固定子台板、１０
…電機子鉄心、１２ａ〜１２ｆ…発電コイル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼカップ状に形成されて底壁部に複数
   の貫通孔が形成されたフライホイールと、前記フライホ
   イールの周壁部の内周に固定された永久磁石とを備えた
   フライホイール磁石回転子において、 前記各貫通孔のフライホイールの内側への開口部周縁の
   前記フライホイールの回転方向と交差する位置に突出部
   が設けられ、 前記フライホイールが回転した際に前記突出部が各貫通
   孔よりも回転方向の前方側に位置するように、各突出部
   の位置が設定されていることを特徴とするフライホイー
   ル磁石回転子。
2. 【請求項２】 前記フライホイールは鋳物からなり、前
   記突出部は前記各貫通孔の周辺部の一部に形成された肉
   盛り部からなっている請求項１に記載のフライホイール
   磁石回転子。
3. 【請求項３】 前記フライホイールはプレス加工品から
   なり、前記突出部は前記各貫通孔の周辺部の一部をフラ
   イホイールの内側に切り起こすことにより形成された切
   起し部からなっている請求項１に記載のフライホイール
   磁石回転子。
4. 【請求項４】 前記フライホイールはプレス加工品から
   なり、前記突出部は前記開口部の周縁部の一部に隣接す
   る部分に形成された打出し部からなっている請求項１に
   記載のフライホイール磁石回転子。