JP2003134769A - 発電機 - Google Patents
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- JP2003134769A JP2003134769A JP2001325897A JP2001325897A JP2003134769A JP 2003134769 A JP2003134769 A JP 2003134769A JP 2001325897 A JP2001325897 A JP 2001325897A JP 2001325897 A JP2001325897 A JP 2001325897A JP 2003134769 A JP2003134769 A JP 2003134769A
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- magnetic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電機のコギングトルクを低減させ発電機の
駆動手段を小型化することである。 【解決手段】 アウタロータ１１内に磁界を形成するネ
オジウム磁石１８を、マグネット極対中心角度がそれぞ
れ３２度に設定された磁極Ｐを周方向に６つ並べて構成
される第１の磁極部１９と、マグネット極対中心角度が
それぞれ２８度に設定された磁極Ｐを周方向に６つ並べ
て構成される第２の磁極部２０とで構成する。また、ス
テータコア１２に設けられ、それぞれネオジウム磁石１
８と対向する１８個のステータティースＳＴを周方向に
等間隔に配設する。そして、それぞれのステータティー
スＳＴをそれぞれ対応する磁極Ｐに対して異なる位相で
対向させて、それぞれのステータティースＳＴと磁極Ｐ
との間に生じるコギングトルクの位相がずれるようにす
る。
駆動手段を小型化することである。 【解決手段】 アウタロータ１１内に磁界を形成するネ
オジウム磁石１８を、マグネット極対中心角度がそれぞ
れ３２度に設定された磁極Ｐを周方向に６つ並べて構成
される第１の磁極部１９と、マグネット極対中心角度が
それぞれ２８度に設定された磁極Ｐを周方向に６つ並べ
て構成される第２の磁極部２０とで構成する。また、ス
テータコア１２に設けられ、それぞれネオジウム磁石１
８と対向する１８個のステータティースＳＴを周方向に
等間隔に配設する。そして、それぞれのステータティー
スＳＴをそれぞれ対応する磁極Ｐに対して異なる位相で
対向させて、それぞれのステータティースＳＴと磁極Ｐ
との間に生じるコギングトルクの位相がずれるようにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電機に関し、特
に、複数の磁極と発電コイルとを有する磁石発電機に適
用して有効なものである。
に、複数の磁極と発電コイルとを有する磁石発電機に適
用して有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】発電機は、外部から供給される機械エネ
ルギを電気エネルギに変換する電磁形の電気・機械変換
器機であり、機械動力を受けて直流電力を発生する直流
発電機や、３相または単相の交流電力に変換する同期発
電機などがある。
ルギを電気エネルギに変換する電磁形の電気・機械変換
器機であり、機械動力を受けて直流電力を発生する直流
発電機や、３相または単相の交流電力に変換する同期発
電機などがある。
【０００３】このような発電機としては、たとえば、車
両に搭載されて車両の走行に必要な電力を供給し、ま
た、余分な電力をバッテリに充電する磁石発電機が知ら
れている。磁石発電機のロータは車両に搭載されたエン
ジンのクランク軸に連結されてエンジンにより回転駆動
されるようになっており、その内周面には磁界を形成す
るための界磁システムとしてＮ極とＳ極とが周方向に交
互に配設された複数の永久磁石が装着されている。ま
た、このロータと対向するステータコアには周方向に等
間隔に配設された複数のステータティースが形成されて
おり、これらのステータティースにはそれぞれ３つの相
に分けて結線された複数の発電コイルが装着されてい
る。そして、エンジンが運転状態となりロータが回転す
ると、それぞれの発電コイルに対して永久磁石による磁
界が回転移動して発電コイルに誘起電圧を生じさせ、こ
の発電機から電流が出力されるようになっている。
両に搭載されて車両の走行に必要な電力を供給し、ま
た、余分な電力をバッテリに充電する磁石発電機が知ら
れている。磁石発電機のロータは車両に搭載されたエン
ジンのクランク軸に連結されてエンジンにより回転駆動
されるようになっており、その内周面には磁界を形成す
るための界磁システムとしてＮ極とＳ極とが周方向に交
互に配設された複数の永久磁石が装着されている。ま
た、このロータと対向するステータコアには周方向に等
間隔に配設された複数のステータティースが形成されて
おり、これらのステータティースにはそれぞれ３つの相
に分けて結線された複数の発電コイルが装着されてい
る。そして、エンジンが運転状態となりロータが回転す
ると、それぞれの発電コイルに対して永久磁石による磁
界が回転移動して発電コイルに誘起電圧を生じさせ、こ
の発電機から電流が出力されるようになっている。
【０００４】一方、エンジンの始動はスタータモータに
よりクランク軸を回転させることにより行われるように
なっており、エンジン始動時には、スタータモータはエ
ンジンのクランク軸と磁石発電機とを駆動するようにな
っている。
よりクランク軸を回転させることにより行われるように
なっており、エンジン始動時には、スタータモータはエ
ンジンのクランク軸と磁石発電機とを駆動するようにな
っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような発電機で
は、ロータが回転する際には、永久磁石とステータティ
ースとの間における磁気吸引力によりコギングトルクを
生じることになる。また、従来の発電機では、永久磁石
の磁極はそれぞれのマグネット極対中心角度を同一とし
て周方向に配置されているため、同一相のコイルが巻か
れた各ステータティースは永久磁石に対して同じ位相で
対向した状態となる。そのため、それぞれのステータテ
ィースに生じるコギングトルクは同一位相で積み重なる
ことになり、コギングトルクを増加させることになって
いた。また、このコギングトルクは磁気吸引力により生
じるため、たとえば、界磁システムに高い最大磁気エネ
ルギを有するネオジウム磁石を使用して発電機の出力を
向上させた場合には、これにともなってコギングトルク
が増加することになる。そのため、エンジン始動時のス
タータモータには、エンジンのクランク軸に連結された
ピストンの乗り越しトルクに加えて大きなコギングトル
クが加わることになり、発電機の出力向上にともないス
タータモータの出力を向上させることが必要となり、ス
タータモータの大型化やコストの増加を招くことになっ
ていた。また、コギングトルクが増大することにより、
発電機から騒音が発生することにもなっていた。
は、ロータが回転する際には、永久磁石とステータティ
ースとの間における磁気吸引力によりコギングトルクを
生じることになる。また、従来の発電機では、永久磁石
の磁極はそれぞれのマグネット極対中心角度を同一とし
て周方向に配置されているため、同一相のコイルが巻か
れた各ステータティースは永久磁石に対して同じ位相で
対向した状態となる。そのため、それぞれのステータテ
ィースに生じるコギングトルクは同一位相で積み重なる
ことになり、コギングトルクを増加させることになって
いた。また、このコギングトルクは磁気吸引力により生
じるため、たとえば、界磁システムに高い最大磁気エネ
ルギを有するネオジウム磁石を使用して発電機の出力を
向上させた場合には、これにともなってコギングトルク
が増加することになる。そのため、エンジン始動時のス
タータモータには、エンジンのクランク軸に連結された
ピストンの乗り越しトルクに加えて大きなコギングトル
クが加わることになり、発電機の出力向上にともないス
タータモータの出力を向上させることが必要となり、ス
タータモータの大型化やコストの増加を招くことになっ
ていた。また、コギングトルクが増大することにより、
発電機から騒音が発生することにもなっていた。
【０００６】そのため、たとえば特開2001-112226号公
報に示す３相磁石発電機では、発電コイルを巻いたステ
ータティース数を３ｍ（ｍは正の整数）、ロータに固定
した永久磁石の磁極数を２ｎ（ｎは正の整数）として、
２ｎ／ｍが整数にならないようにステータティース数お
よび磁極数を設定し、同一相の発電コイルを周方向に連
続する複数のステータティースに巻くことにより、同一
相の発電コイルが巻かれたステータティースがそれぞれ
異なる位相で磁極と対向するようにしてコギングトルク
を低減させるようにしている。
報に示す３相磁石発電機では、発電コイルを巻いたステ
ータティース数を３ｍ（ｍは正の整数）、ロータに固定
した永久磁石の磁極数を２ｎ（ｎは正の整数）として、
２ｎ／ｍが整数にならないようにステータティース数お
よび磁極数を設定し、同一相の発電コイルを周方向に連
続する複数のステータティースに巻くことにより、同一
相の発電コイルが巻かれたステータティースがそれぞれ
異なる位相で磁極と対向するようにしてコギングトルク
を低減させるようにしている。
【０００７】しかし、この方法ではステータティースの
数に対する永久磁石の磁極数が増加するため、永久磁石
の使用量が増してコストが増加することになり、また、
単相発電機を構成することができないなどの問題点があ
った。
数に対する永久磁石の磁極数が増加するため、永久磁石
の使用量が増してコストが増加することになり、また、
単相発電機を構成することができないなどの問題点があ
った。
【０００８】本発明の目的は、発電機のコギングトルク
を低減させて発電機の駆動手段を小型化することにあ
る。
を低減させて発電機の駆動手段を小型化することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の発電機は、本体
部に固定される固定子と前記固定子に対して回転自在に
設けられ、駆動手段により回転駆動される回転子とを有
し、前記固定子と前記回転子との間で機械エネルギを電
気エネルギに変換する発電機であって、前記固定子もし
くは前記回転子のいずれか一方に設けられ、周方向に隣
り合う異極性の磁極のマグネット極対中心角度が第１の
角度に設定された第１の磁極部と、周方向に隣り合う異
極性の磁極のマグネット極対中心角度が前記第１の角度
と相異する第２の角度に設定された第２の磁極部とを有
する界磁システムと、前記固定子もしくは前記回転子の
いずれか他方に設けられ、それぞれ発電コイルが装着さ
れ、周方向に等間隔に配設されて前記界磁システムと対
向する複数のティースを有する電機子とを備え、それぞ
れの前記ティースがそれぞれ対応する前記磁極に対して
異なる位相で対向することを特徴とする。
部に固定される固定子と前記固定子に対して回転自在に
設けられ、駆動手段により回転駆動される回転子とを有
し、前記固定子と前記回転子との間で機械エネルギを電
気エネルギに変換する発電機であって、前記固定子もし
くは前記回転子のいずれか一方に設けられ、周方向に隣
り合う異極性の磁極のマグネット極対中心角度が第１の
角度に設定された第１の磁極部と、周方向に隣り合う異
極性の磁極のマグネット極対中心角度が前記第１の角度
と相異する第２の角度に設定された第２の磁極部とを有
する界磁システムと、前記固定子もしくは前記回転子の
いずれか他方に設けられ、それぞれ発電コイルが装着さ
れ、周方向に等間隔に配設されて前記界磁システムと対
向する複数のティースを有する電機子とを備え、それぞ
れの前記ティースがそれぞれ対応する前記磁極に対して
異なる位相で対向することを特徴とする。
【００１０】本発明の発電機は、前記第１の磁極部を構
成する磁極の着磁角と前記第２の磁極部を構成する磁極
の着磁角とが異なる角度に設定されていることを特徴と
する。
成する磁極の着磁角と前記第２の磁極部を構成する磁極
の着磁角とが異なる角度に設定されていることを特徴と
する。
【００１１】本発明の発電機は、前記第１の磁極部にお
ける周方向に隣り合う磁極間の隙間が、前記第２の磁極
部における周方向に隣り合う磁極間の隙間と相異するこ
とを特徴とする。
ける周方向に隣り合う磁極間の隙間が、前記第２の磁極
部における周方向に隣り合う磁極間の隙間と相異するこ
とを特徴とする。
【００１２】本発明の発電機は、前記駆動手段が車両に
搭載されたエンジンであることを特徴とする。
搭載されたエンジンであることを特徴とする。
【００１３】本発明の発電機は、前記車両が１つの前輪
と1つの後輪とを有する２輪車であることを特徴とす
る。
と1つの後輪とを有する２輪車であることを特徴とす
る。
【００１４】本発明の発電機は、前記発電コイルが３つ
の相を有することを特徴とする。
の相を有することを特徴とする。
【００１５】本発明にあっては、磁界を形成する界磁シ
ステムを、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット
極対中心角度が第１の角度に設定された第１の磁極部
と、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット極対中
心角度が第１の角度と相異する第２の角度に設定された
第２の磁極部とにより構成し、それぞれ発電コイルが装
着される複数のティースがそれぞれ対応する磁極に対し
て異なる位相で対向するようにしたので、それぞれのテ
ィースと磁極との間に生じるコギングトルクの位相をず
らして発電機のコギングトルクを低減させ、この発電機
を駆動する駆動手段を小型化することができる。
ステムを、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット
極対中心角度が第１の角度に設定された第１の磁極部
と、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット極対中
心角度が第１の角度と相異する第２の角度に設定された
第２の磁極部とにより構成し、それぞれ発電コイルが装
着される複数のティースがそれぞれ対応する磁極に対し
て異なる位相で対向するようにしたので、それぞれのテ
ィースと磁極との間に生じるコギングトルクの位相をず
らして発電機のコギングトルクを低減させ、この発電機
を駆動する駆動手段を小型化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施の形態である磁石発
電機を示す断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線
に沿う断面図である。また、図３は、図１に示す磁石発
電機の電圧波形を示す特性線図である。
電機を示す断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線
に沿う断面図である。また、図３は、図１に示す磁石発
電機の電圧波形を示す特性線図である。
【００１８】図１に示す磁石発電機１は、ステータ極数
が１８極、ロータ極数が１２極であり、発電コイルがＵ
相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相を有するアウタロータ式の３
相同期発電機となっており、図示しない２輪車に搭載さ
れたエンジン２により駆動されて車両の運転に必要な電
力を供給し、また、余分な電力をバッテリに充電するも
のである。
が１８極、ロータ極数が１２極であり、発電コイルがＵ
相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相を有するアウタロータ式の３
相同期発電機となっており、図示しない２輪車に搭載さ
れたエンジン２により駆動されて車両の運転に必要な電
力を供給し、また、余分な電力をバッテリに充電するも
のである。
【００１９】この磁石発電機１が取り付けられる駆動手
段としてのエンジン２には駆動手段としてのスタータモ
ータ３が固定されており、このスタータモータ３の出力
軸４は、この出力軸４に軸方向に摺動自在に設けられた
ピニオンギヤ５とエンジン２のクランク軸６に固定され
てピニオンギヤ５と噛み合い可能に設けられたリングギ
ヤ７とを介してクランク軸６と連結可能となっている。
そして、エンジン２を始動する際には、ピニオンギヤ５
を摺動させてリングギヤ７と噛み合わせるとともにスタ
ータモータ３を始動させてクランク軸６を回転させるこ
とによりエンジン２が始動されるようになっている。な
お、エンジン２が運転状態となったときには、ピニオン
ギヤ５は軸方向に摺動されてリングギヤ７との噛み合い
を解除されることになる。
段としてのエンジン２には駆動手段としてのスタータモ
ータ３が固定されており、このスタータモータ３の出力
軸４は、この出力軸４に軸方向に摺動自在に設けられた
ピニオンギヤ５とエンジン２のクランク軸６に固定され
てピニオンギヤ５と噛み合い可能に設けられたリングギ
ヤ７とを介してクランク軸６と連結可能となっている。
そして、エンジン２を始動する際には、ピニオンギヤ５
を摺動させてリングギヤ７と噛み合わせるとともにスタ
ータモータ３を始動させてクランク軸６を回転させるこ
とによりエンジン２が始動されるようになっている。な
お、エンジン２が運転状態となったときには、ピニオン
ギヤ５は軸方向に摺動されてリングギヤ７との噛み合い
を解除されることになる。
【００２０】磁石発電機１は本体部としてのエンドフレ
ーム１０と回転子としてのアウタロータ１１および固定
子としてのステータコア１２とを有しており、エンドフ
レーム１０に設けられた取り付け部１３にてエンジン２
の端部に固定されている。
ーム１０と回転子としてのアウタロータ１１および固定
子としてのステータコア１２とを有しており、エンドフ
レーム１０に設けられた取り付け部１３にてエンジン２
の端部に固定されている。
【００２１】エンドフレーム１０の軸心には円筒部１４
が形成されており、この円筒部１４の内部にはボールベ
アリング１５，１６により回転自在に支持されてエンジ
ン２のクランク軸６が挿通されている。
が形成されており、この円筒部１４の内部にはボールベ
アリング１５，１６により回転自在に支持されてエンジ
ン２のクランク軸６が挿通されている。
【００２２】アウタロータ１１は底付き円筒形状に形成
されたヨーク１７を有しており、このヨーク１７の底部
１７ａに設けられた固定部１７ｂにおいてクランク軸６
の先端部に固定されてエンジン２により回転駆動される
ようになっている。
されたヨーク１７を有しており、このヨーク１７の底部
１７ａに設けられた固定部１７ｂにおいてクランク軸６
の先端部に固定されてエンジン２により回転駆動される
ようになっている。
【００２３】ヨーク１７の内周面１７ｃには円筒形状に
形成された界磁システムとしてのネオジウム磁石１８が
固定されており、このネオジウム磁石１８にはその周方
向に１２極の磁極Ｐが異極性の磁極Ｐを隣り合わせて着
磁されている。なお、本実施の形態においては、界磁シ
ステムとしてネオジウム磁石１８が用いられているが、
これに限らず、フェライト磁石など他の永久磁石や界磁
コイル等を用いるようにしてもよい。なお、本実施の形
態においては、ネオジウム磁石１８の極数は１２極とさ
れているが、これに限らず、発電機の仕様に合わせて設
定することができる。
形成された界磁システムとしてのネオジウム磁石１８が
固定されており、このネオジウム磁石１８にはその周方
向に１２極の磁極Ｐが異極性の磁極Ｐを隣り合わせて着
磁されている。なお、本実施の形態においては、界磁シ
ステムとしてネオジウム磁石１８が用いられているが、
これに限らず、フェライト磁石など他の永久磁石や界磁
コイル等を用いるようにしてもよい。なお、本実施の形
態においては、ネオジウム磁石１８の極数は１２極とさ
れているが、これに限らず、発電機の仕様に合わせて設
定することができる。
【００２４】これら１２個の磁極Ｐのうち、図２中の左
側に位置して周方向に並んで配置される６つの磁極Ｐ
は、それぞれ着磁角が３２度に設定されて周方向に隣り
合う磁極Ｐのマグネット極対中心角度が第１の角度とし
て３２度に設定された第１の磁極部１９を構成してい
る。また、図２中の右側に位置して周方向に並んで配置
される６つの磁極Ｐは、それぞれの着磁角が第２の角度
として２８度に設定されて周方向に隣り合う磁極Ｐのマ
グネット極対中心角度が２８度に設定された第２の磁極
部２０を構成している。そして、これらの磁極部１９，
２０により、アウタロータ１１内に磁界が形成されるよ
うになっている。なお、マグネット極対中心角度とは、
互いに周方向に隣り合う２つの異極性の磁極Ｐにおけ
る、それぞれの磁極Ｐの着磁角の中心線間の角度を示す
ものである。
側に位置して周方向に並んで配置される６つの磁極Ｐ
は、それぞれ着磁角が３２度に設定されて周方向に隣り
合う磁極Ｐのマグネット極対中心角度が第１の角度とし
て３２度に設定された第１の磁極部１９を構成してい
る。また、図２中の右側に位置して周方向に並んで配置
される６つの磁極Ｐは、それぞれの着磁角が第２の角度
として２８度に設定されて周方向に隣り合う磁極Ｐのマ
グネット極対中心角度が２８度に設定された第２の磁極
部２０を構成している。そして、これらの磁極部１９，
２０により、アウタロータ１１内に磁界が形成されるよ
うになっている。なお、マグネット極対中心角度とは、
互いに周方向に隣り合う２つの異極性の磁極Ｐにおけ
る、それぞれの磁極Ｐの着磁角の中心線間の角度を示す
ものである。
【００２５】ステータコア１２は等方性の珪素鋼帯を複
数枚重ね合わせて形成されており、エンドフレーム１０
に形成された円筒部１４の先端部に嵌合固定されてい
る。このステータコア１２には、それぞれ周方向に等間
隔に配設された１８個のステータティースＳＴが形成さ
れている。これらのステータティースＳＴにはそれぞれ
発電コイルＣが装着されており、これらの発電コイルＣ
は３つの相に分けて設けられている。つまり、たとえば
図中に示すＵ相の場合には、互いに２つおきに配置され
る６つのステータティースＳＴに装着される６つの発電
コイルＣ1〜Ｃ6が互いに直列に接続されており、図示し
ないが、Ｖ相、Ｗ相においても同様に発電コイルＣが装
着されている。これらの３つの相は、それぞれその端部
において互いにΔ結線されており、それらの接続部は図
示しないダイオードやボルテージリミッタを介して車両
に搭載された図示しないバッテリや各電気機器等に接続
されている。なお、本実施の形態においては、ステータ
ティースＳＴおよび発電コイルＣがそれぞれ１８極設け
られているが、これに限らず、発電機の仕様やネオジウ
ム磁石１８の極数などに応じて任意の極数に設定しても
よい。
数枚重ね合わせて形成されており、エンドフレーム１０
に形成された円筒部１４の先端部に嵌合固定されてい
る。このステータコア１２には、それぞれ周方向に等間
隔に配設された１８個のステータティースＳＴが形成さ
れている。これらのステータティースＳＴにはそれぞれ
発電コイルＣが装着されており、これらの発電コイルＣ
は３つの相に分けて設けられている。つまり、たとえば
図中に示すＵ相の場合には、互いに２つおきに配置され
る６つのステータティースＳＴに装着される６つの発電
コイルＣ1〜Ｃ6が互いに直列に接続されており、図示し
ないが、Ｖ相、Ｗ相においても同様に発電コイルＣが装
着されている。これらの３つの相は、それぞれその端部
において互いにΔ結線されており、それらの接続部は図
示しないダイオードやボルテージリミッタを介して車両
に搭載された図示しないバッテリや各電気機器等に接続
されている。なお、本実施の形態においては、ステータ
ティースＳＴおよび発電コイルＣがそれぞれ１８極設け
られているが、これに限らず、発電機の仕様やネオジウ
ム磁石１８の極数などに応じて任意の極数に設定しても
よい。
【００２６】これらのステータティースＳＴは周方向に
等間隔に配設されているが、これに対して、前述のよう
にネオジウム磁石１８の磁極Ｐは、そのマグネット極対
中心角度が第１の磁極部１９における第１の角度と第２
の磁極部２０における第２の角度とで異なる値に設定さ
れている。そのため、ある相を構成するそれぞれのステ
ータティースＳＴはそれぞれ対向する磁極Ｐとの位置関
係が所定の位相だけ異なるようになっている。たとえ
ば、Ｕ相を構成するステータティースＳＴにおいては、
図中１２時の方向に位置するステータティースＳＴを基
準とした場合、他のステータティースＳＴは、図中に示
すように、発電コイルＣ2とＣ6とが装着されたステータ
ティースＳＴでは機械角で４度、発電コイルＣ3とＣ5と
が装着されたステータティースＳＴでは８度、発電コイ
ルＣ4が装着されたステータティースＳＴでは１２度
と、対向する磁極Ｐに対する位相が異なるようになって
いる。同様に、Ｖ相、Ｗ相においてもそれぞれのステー
タティースＳＴは対向する磁極Ｐとの位相が異なるよう
になっている。
等間隔に配設されているが、これに対して、前述のよう
にネオジウム磁石１８の磁極Ｐは、そのマグネット極対
中心角度が第１の磁極部１９における第１の角度と第２
の磁極部２０における第２の角度とで異なる値に設定さ
れている。そのため、ある相を構成するそれぞれのステ
ータティースＳＴはそれぞれ対向する磁極Ｐとの位置関
係が所定の位相だけ異なるようになっている。たとえ
ば、Ｕ相を構成するステータティースＳＴにおいては、
図中１２時の方向に位置するステータティースＳＴを基
準とした場合、他のステータティースＳＴは、図中に示
すように、発電コイルＣ2とＣ6とが装着されたステータ
ティースＳＴでは機械角で４度、発電コイルＣ3とＣ5と
が装着されたステータティースＳＴでは８度、発電コイ
ルＣ4が装着されたステータティースＳＴでは１２度
と、対向する磁極Ｐに対する位相が異なるようになって
いる。同様に、Ｖ相、Ｗ相においてもそれぞれのステー
タティースＳＴは対向する磁極Ｐとの位相が異なるよう
になっている。
【００２７】このような構造の磁石発電機１が取り付け
られたエンジン２が運転状態となると、クランク軸６と
ともにアウタロータ１１が回転してステータコア１２に
装着された発電コイルＣに対して磁界が回転移動するこ
とになり、これらの発電コイルＣにはフレミングの右手
の法則により誘起電圧が生じることになる。つまり、ス
テータコア１２とネオジウム磁石１８との間で、クラン
ク軸６の機械エネルギつまり回転エネルギが電気エネル
ギつまり誘起電力に変換されることになる。この誘起電
圧は、発電コイルＣが３相設けられているので３相交流
となって生じ、図示しないダイオードやボルテージリミ
ッタを介して所定の電圧の直流電流に変換されて図示し
ない出力端子から出力されることになる。
られたエンジン２が運転状態となると、クランク軸６と
ともにアウタロータ１１が回転してステータコア１２に
装着された発電コイルＣに対して磁界が回転移動するこ
とになり、これらの発電コイルＣにはフレミングの右手
の法則により誘起電圧が生じることになる。つまり、ス
テータコア１２とネオジウム磁石１８との間で、クラン
ク軸６の機械エネルギつまり回転エネルギが電気エネル
ギつまり誘起電力に変換されることになる。この誘起電
圧は、発電コイルＣが３相設けられているので３相交流
となって生じ、図示しないダイオードやボルテージリミ
ッタを介して所定の電圧の直流電流に変換されて図示し
ない出力端子から出力されることになる。
【００２８】前述のように、このような磁石発電機１が
装着されたエンジン２の始動は、スタータモータ３によ
りクランク軸６を回転させることにより行われる。した
がって、エンジン始動時には、スタータモータ３はクラ
ンク軸６とともにこのクランク軸６に連結された磁石発
電機１のアウタロータ１１をも回転させることになる。
このとき、アウタロータ１１には、ネオジウム磁石１８
と発電コイルＣが装着されたステータティースＳＴとの
間における磁気吸引力によるコギングトルクが生じるこ
とになるため、スタータモータ３にはこのコギングトル
クによる負荷トルクが加えられることになる。
装着されたエンジン２の始動は、スタータモータ３によ
りクランク軸６を回転させることにより行われる。した
がって、エンジン始動時には、スタータモータ３はクラ
ンク軸６とともにこのクランク軸６に連結された磁石発
電機１のアウタロータ１１をも回転させることになる。
このとき、アウタロータ１１には、ネオジウム磁石１８
と発電コイルＣが装着されたステータティースＳＴとの
間における磁気吸引力によるコギングトルクが生じるこ
とになるため、スタータモータ３にはこのコギングトル
クによる負荷トルクが加えられることになる。
【００２９】このコギングトルクはそれぞれの磁極Ｐの
マグネット極対中心角度をすべて同一の角度とした場合
には、図３に一点鎖線で示すように、ある相のそれぞれ
のステータティースＳＴに装着された発電コイルＣに生
じる電圧は同一位相で積み重なって増加し、つまり、コ
ギングトルクが同一位相で積み重なって増加することに
なる。したがって、エンジン始動時にスタータモータ３
に加わる負荷トルクが増大することになるため、スター
タモータ３を大型化して出力を向上させることが必要と
なる。
マグネット極対中心角度をすべて同一の角度とした場合
には、図３に一点鎖線で示すように、ある相のそれぞれ
のステータティースＳＴに装着された発電コイルＣに生
じる電圧は同一位相で積み重なって増加し、つまり、コ
ギングトルクが同一位相で積み重なって増加することに
なる。したがって、エンジン始動時にスタータモータ３
に加わる負荷トルクが増大することになるため、スター
タモータ３を大型化して出力を向上させることが必要と
なる。
【００３０】しかし、本発明の磁石発電機１では、ネオ
ジウム磁石１８を構成する磁極Ｐは、第１の磁極部１９
と第２の磁極部２０とにおいてマグネット極対中心角度
が異なる値に設定されているため、それぞれ発電コイル
Ｃが装着されるステータティースＳＴがそれぞれ対応す
る磁極Ｐに対して異なる位相で対向するので、それぞれ
のステータティースＳＴと磁極Ｐとの間に生じるコギン
グトルクの位相がずれることになる。たとえば、Ｕ相の
各発電コイルＣ1〜Ｃ6においては、図３に示すように、
発電コイルＣ2とＣ6、発電コイルＣ3とＣ5、発電コイル
Ｃ4が装着されたステータティースＳＴには、それぞれ
互いに位相がずれて電圧を生じる、つまり、それぞれの
ステータティースＳＴに生じるコギングトルクは互いに
位相がずれることになる。したがって、この磁石発電機
１のコギングトルクが低減されることになるため、エン
ジン始動時におけるスタータモータ３に加えられる負荷
トルクが低減してスタータモータ３を小型化することが
できる。また、コギングトルクが低減することにより、
発電機の騒音が低減されることになる。
ジウム磁石１８を構成する磁極Ｐは、第１の磁極部１９
と第２の磁極部２０とにおいてマグネット極対中心角度
が異なる値に設定されているため、それぞれ発電コイル
Ｃが装着されるステータティースＳＴがそれぞれ対応す
る磁極Ｐに対して異なる位相で対向するので、それぞれ
のステータティースＳＴと磁極Ｐとの間に生じるコギン
グトルクの位相がずれることになる。たとえば、Ｕ相の
各発電コイルＣ1〜Ｃ6においては、図３に示すように、
発電コイルＣ2とＣ6、発電コイルＣ3とＣ5、発電コイル
Ｃ4が装着されたステータティースＳＴには、それぞれ
互いに位相がずれて電圧を生じる、つまり、それぞれの
ステータティースＳＴに生じるコギングトルクは互いに
位相がずれることになる。したがって、この磁石発電機
１のコギングトルクが低減されることになるため、エン
ジン始動時におけるスタータモータ３に加えられる負荷
トルクが低減してスタータモータ３を小型化することが
できる。また、コギングトルクが低減することにより、
発電機の騒音が低減されることになる。
【００３１】図４は、図１に示す磁石発電機の変形例を
示す断面図であり、ステータコアの極数を１２極とし、
また、それぞれの発電コイルを直列に接続して単相同期
発電機とした場合を示すものである。なお、図４におい
ては前述した部材に対応する部材には同一の符号が付さ
れている。
示す断面図であり、ステータコアの極数を１２極とし、
また、それぞれの発電コイルを直列に接続して単相同期
発電機とした場合を示すものである。なお、図４におい
ては前述した部材に対応する部材には同一の符号が付さ
れている。
【００３２】この磁石発電機３０のアウタロータ１１
は、図１に示すアウタロータ１１と同様に、マグネット
極対中心角度が３２度に設定された６つの磁極Ｐが周方
向に並んで配置された第１の磁極部１９と、マグネット
極対中心角度が２８度に設定された６つの磁極Ｐが周方
向に並んで配置された第２の磁極部２０とを有するネオ
ジウム磁石１８を備えている。
は、図１に示すアウタロータ１１と同様に、マグネット
極対中心角度が３２度に設定された６つの磁極Ｐが周方
向に並んで配置された第１の磁極部１９と、マグネット
極対中心角度が２８度に設定された６つの磁極Ｐが周方
向に並んで配置された第２の磁極部２０とを有するネオ
ジウム磁石１８を備えている。
【００３３】また、この磁石発電機３０のステータコア
３１には、それぞれ周方向に等間隔に配設された１２個
のステータティースＳＴが形成されている。これらのス
テータティースＳＴにはそれぞれ発電コイルＣが装着さ
れており、これらの発電コイルＣは直列に接続されてい
る。なお、この磁石発電機３０では、ステータコア３１
の極数とネオジウム磁石１８の極数とが同一であり隣接
するステータティースＳＴは互いに異なる極性の磁極Ｐ
と対向することになるため、各発電コイルＣの誘起電圧
の極性が一致するように隣り合う発電コイルＣを互いに
その巻き付け方向を逆向きとしている。
３１には、それぞれ周方向に等間隔に配設された１２個
のステータティースＳＴが形成されている。これらのス
テータティースＳＴにはそれぞれ発電コイルＣが装着さ
れており、これらの発電コイルＣは直列に接続されてい
る。なお、この磁石発電機３０では、ステータコア３１
の極数とネオジウム磁石１８の極数とが同一であり隣接
するステータティースＳＴは互いに異なる極性の磁極Ｐ
と対向することになるため、各発電コイルＣの誘起電圧
の極性が一致するように隣り合う発電コイルＣを互いに
その巻き付け方向を逆向きとしている。
【００３４】このような構成とした磁石発電機３０にお
いては、図中１２時の方向に位置するステータティース
ＳＴを基準とした場合、他のステータティースＳＴは、
機械角で２度、４度、６度、８度、１０度、１２度、対
向する磁極Ｐに対する位相が異なるようになっている。
したがって、図１に示す場合と同様に、それぞれのステ
ータティースＳＴに生じるコギングトルクの位相がずれ
てこの磁石発電機３０のコギングトルクが低減されるた
め、エンジン始動時におけるスタータモータ３に加えら
れる負荷トルクが低減してスタータモータ３を小型化す
ることができる。
いては、図中１２時の方向に位置するステータティース
ＳＴを基準とした場合、他のステータティースＳＴは、
機械角で２度、４度、６度、８度、１０度、１２度、対
向する磁極Ｐに対する位相が異なるようになっている。
したがって、図１に示す場合と同様に、それぞれのステ
ータティースＳＴに生じるコギングトルクの位相がずれ
てこの磁石発電機３０のコギングトルクが低減されるた
め、エンジン始動時におけるスタータモータ３に加えら
れる負荷トルクが低減してスタータモータ３を小型化す
ることができる。
【００３５】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態
においては、本発明を車両に搭載される磁石発電機に適
用しているが、これに限らず、ブラシを有するダイナモ
等、他の発電機に適用してもよい。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態
においては、本発明を車両に搭載される磁石発電機に適
用しているが、これに限らず、ブラシを有するダイナモ
等、他の発電機に適用してもよい。
【００３６】また、前記実施の形態においては、磁石発
電機はアウタロータ式となっているが、これに限らず、
インナロータ式としてもよい。
電機はアウタロータ式となっているが、これに限らず、
インナロータ式としてもよい。
【００３７】さらに、前記実施の形態においては、ネオ
ジウム磁石１８は１２極の磁極Ｐが着磁された円筒形に
形成されているが、これに限らず、セグメント形に形成
された１２個の磁石を周方向に並べて配置するようにし
てもよい。また、この場合、図５に示すように、第１の
磁極部１９を構成する磁極Ｐと第２の磁極部２０を構成
する磁極Ｐの着磁角を同一（図示する場合は２８度）に
設定し、かつ、磁極部１９における周方向に隣り合う磁
極Ｐ間の隙間Ｔ（図示する場合は機械角で４度）と、磁
極部２０における周方向に隣り合う磁極Ｐ間の隙間ｔ
（図示する場合は機械角で０度）とを相異させることに
より、それぞれの磁極部１９，２０におけるマグネット
磁極中心角度を変えるようにしてもよい。
ジウム磁石１８は１２極の磁極Ｐが着磁された円筒形に
形成されているが、これに限らず、セグメント形に形成
された１２個の磁石を周方向に並べて配置するようにし
てもよい。また、この場合、図５に示すように、第１の
磁極部１９を構成する磁極Ｐと第２の磁極部２０を構成
する磁極Ｐの着磁角を同一（図示する場合は２８度）に
設定し、かつ、磁極部１９における周方向に隣り合う磁
極Ｐ間の隙間Ｔ（図示する場合は機械角で４度）と、磁
極部２０における周方向に隣り合う磁極Ｐ間の隙間ｔ
（図示する場合は機械角で０度）とを相異させることに
より、それぞれの磁極部１９，２０におけるマグネット
磁極中心角度を変えるようにしてもよい。
【００３８】さらに、前記実施の形態においてはネオジ
ウム磁石１８のそれぞれの磁極Ｐのマグネット極対中心
角度は、それぞれ３２度と２８度に設定されているが、
これに限らず、３１度と２９度など、ステータコアやネ
オジウム磁石の極数もしくは単相、３相等、発電機の仕
様に合わせて任意の値に設定することができる。
ウム磁石１８のそれぞれの磁極Ｐのマグネット極対中心
角度は、それぞれ３２度と２８度に設定されているが、
これに限らず、３１度と２９度など、ステータコアやネ
オジウム磁石の極数もしくは単相、３相等、発電機の仕
様に合わせて任意の値に設定することができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、磁界を形成する界磁シ
ステムを、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット
極対中心角度が第１の角度に設定された第１の磁極部
と、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット極対中
心角度が第１の角度と相異する第２の角度に設定された
第２の磁極部とにより構成し、それぞれ発電コイルが装
着される複数のティースがそれぞれ対応する磁極に対し
て異なる位相で対向するようにしたので、それぞれのテ
ィースと磁極との間に生じるコギングトルクの位相をず
らして発電機のコギングトルクを低減させ、この発電機
を駆動する駆動手段を小型化することができる。
ステムを、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット
極対中心角度が第１の角度に設定された第１の磁極部
と、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット極対中
心角度が第１の角度と相異する第２の角度に設定された
第２の磁極部とにより構成し、それぞれ発電コイルが装
着される複数のティースがそれぞれ対応する磁極に対し
て異なる位相で対向するようにしたので、それぞれのテ
ィースと磁極との間に生じるコギングトルクの位相をず
らして発電機のコギングトルクを低減させ、この発電機
を駆動する駆動手段を小型化することができる。
【００４０】また、コギングトルクが低減されることに
より、発電機から生じる騒音を減少することができる。
より、発電機から生じる騒音を減少することができる。
【図１】本発明の一実施の形態である磁石発電機を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示す磁石発電機の電圧波形を示す特性線
図である。
図である。
【図４】図１に示す磁石発電機の変形例を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】図１に示すアウタロータの変形例を示す断面図
である。
である。
【符号の説明】
１ 磁石発電機
２ エンジン
３ スタータモータ
４ 出力軸
５ ピニオンギヤ
６ クランク軸
７ リングギヤ
１０ エンドフレーム
１１ アウタロータ
１２ ステータコア
１３ 取り付け部
１４ 円筒部
１５，１６ ボールベアリング
１７ ヨーク
１７ａ 底部
１７ｂ 固定部
１７ｃ 内周面
１８ ネオジウム磁石
１９ 第１の磁極部
２０ 第２の磁極部
３０ 磁石発電機
３１ ステータコア
Ｐ 磁極
ＳＴ ステータティース
Ｃ 発電コイル
Ｔ，ｔ 隙間
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 川岸 雅和
群馬県桐生市広沢町一丁目二六八一番地
株式会社ミツバ内
Ｆターム(参考） 5H607 AA00 BB02 BB07 BB14 BB17
CC01 CC05 DD01 DD02 DD03
DD16 DD17 FF22
5H621 AA00 AA02 BB10 GA04 HH01
Claims (6)
- 【請求項１】 本体部に固定される固定子と前記固定子
に対して回転自在に設けられ、駆動手段により回転駆動
される回転子とを有し、前記固定子と前記回転子との間
で機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機であっ
て、 前記固定子もしくは前記回転子のいずれか一方に設けら
れ、周方向に隣り合う異極性の磁極のマグネット極対中
心角度が第１の角度に設定された第１の磁極部と、周方
向に隣り合う異極性の磁極のマグネット極対中心角度が
前記第１の角度と相異する第２の角度に設定された第２
の磁極部とを有する界磁システムと、 前記固定子もしくは前記回転子のいずれか他方に設けら
れ、それぞれ発電コイルが装着され、周方向に等間隔に
配設されて前記界磁システムと対向する複数のティース
を有する電機子とを備え、 それぞれの前記ティースがそれぞれ対応する前記磁極に
対して異なる位相で対向することを特徴とする発電機。 - 【請求項２】 請求項１記載の発電機において、前記第
１の磁極部を構成する磁極の着磁角と前記第２の磁極部
を構成する磁極の着磁角とが異なる角度に設定されてい
ることを特徴とする発電機。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の発電機におい
て、前記第１の磁極部における周方向に隣り合う磁極間
の隙間が、前記第２の磁極部における周方向に隣り合う
磁極間の隙間と相異することを特徴とする発電機。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発
電機において、前記駆動手段が車両に搭載されたエンジ
ンであることを特徴とする発電機。 - 【請求項５】 請求項４記載の発電機において、前記車
両が１つの前輪と1つの後輪とを有する２輪車であるこ
とを特徴とする発電機。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の発
電機において、前記発電コイルが３つの相を有すること
を特徴とする発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325897A JP2003134769A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001325897A JP2003134769A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003134769A true JP2003134769A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19142372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001325897A Pending JP2003134769A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003134769A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010122760A1 (ja) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 株式会社デンソー | 車両用交流発電機 |
-
2001
- 2001-10-24 JP JP2001325897A patent/JP2003134769A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010122760A1 (ja) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 株式会社デンソー | 車両用交流発電機 |
| JP2010273531A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-12-02 | Denso Corp | 車両用交流発電機 |
| CN102414965A (zh) * | 2009-04-22 | 2012-04-11 | 株式会社电装 | 用于车辆的ac发电机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041012 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061114 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070110 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070403 |