JP2003274601A - 内燃機関用フライホイール磁石回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フライホイールの外周に設ける誘導子磁極部の
極弧角が大きい場合でも質量のアンバランスを補正する
ことができる内燃機関用フライホイール磁石回転子を提
供する。 【解決手段】誘導子磁極部１ｄを設けたことにより生じ
る回転子全体の質量のアンバランスを補正する非磁性材
料からなる質量アンバランス補正用ウェイト３を、フラ
イホイール１の周壁部１ａの内周部に配置して、このウ
ェイトをフライホイール１の周壁部１ａに固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に取り付
ける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】内燃機関に取り付ける磁石発電機の回転
子として、カップ状に形成された鉄製のフライホイール
と、該フライホイールの内周に取り付けられた永久磁石
とからなるフライホイール磁石回転子が用いられてい
る。

【０００３】内燃機関においては、その点火時期や、燃
料の噴射時間などを制御する際に、機関のクランク角情
報（例えば、クランク角度位置が設定された基準位置に
一致したことを示す情報）や機関の回転速度情報を必要
とする。そのため、磁石発電機の回転子としてフライホ
イール磁石回転子が用いられる場合には、フライホイー
ルの周壁部の外周に、該周壁部の周方向に延びる弧状の
突起からなる誘導子磁極部（リラクタ）を設けて、信号
発電子によりこの誘導子磁極部の回転方向の前端側のエ
ッジ及び後端側のエッジを検出することにより、クラン
ク角情報や回転速度情報を含むパルスを発生させるよう
にしている。この種の目的に用いる信号発電子は、誘導
子磁極部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周知のもので、誘導子磁極部が該信
号発電子の鉄心の磁極部との対向を開始する際（信号発
電子が誘導子磁極部の回転方向の前端側のエッジを検出
した際）及び誘導子磁極部が該信号発電子の鉄心の磁極
部との対向を終了する際（信号発電子が誘導子磁極部の
回転方向の後端側のエッジを検出した際）にそれぞれ極
性が異なるパルスを発生する。

【０００４】図５（Ａ）及び（Ｂ）は、誘導子磁極部を
備えた従来のフライホイール磁石回転子を示したもの
で、これらの図において、１はカップ状に形成された鉄
製のフライホイール、２Ａないし２Ｄはフライホイール
１の周壁部１ａの内周に接着などにより固定された複数
（図示の例では４個）の弧状の永久磁石である。永久磁
石２Ａないし２Ｄは、フライホイールの周方向に交互に
異なる極性の磁極が並ぶように，着磁方向を交互に異な
らせてフライホイールの径方向に着磁されている。フラ
イホイール１の底壁部１ｂの中央部には孔１ｃが形成さ
れているが、この孔には回転軸取り付け用のボス（図示
せず。）が取り付けられる。フライホイール１の周壁部
１ａには、該周壁部の一部を内側から外側に打ち出すこ
とにより、弧状の突起からなる誘導子磁極部１ｄが形成
されている。誘導子磁極部１ｄを外側に突出させたこと
による質量のアンバランスを補正するため、該誘導子磁
極部１ｄの内側に凹部１ｅが形成されている。

【０００５】図６（Ａ）及び（Ｂ）は誘導子磁極部を備
えた従来の他のフライホイール磁石回転子を示したもの
で、この例では、誘導子磁極部１ｄを設けたことにより
生じる質量のアンバランスを補正するために、フライホ
イールの底壁部１ｂにアンバランス補正用の孔または凹
部からなる肉抜き部（図示の例で孔からなる）１ｆを形
成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５に示したように、
フライホイールの外周に誘導子磁極部１ｄを形成したこ
とにより生じる質量のアンバランスを補正するために、
誘導子磁極部１ｄの内側に凹部１ｅを形成した場合に
は、凹部１ｅを形成した部分でフライホイールの周壁部
の肉厚が薄くなるため、凹部１ｅの両側に位置する永久
磁石２Ｃ及び２Ｄ相互間を流れる磁束の通路の磁気抵抗
が大きくなって、磁石発電機の出力が低下したり、出力
波形が歪んだりするという問題があった。

【０００７】また誘導子磁極部１ｄの極弧角αが小さい
場合には、図５に示したように、その内側に凹部１ｅを
形成するという手段により回転子の質量のアンバランス
を補正することができるが、誘導子磁極部１ｄの極弧角
αが大きい場合（例えばαが１８０°に近い場合）に
は、フライホイールの周壁部の内周にプレス加工により
凹部１ｅを形成することができないため、同じ手段で質
量のアンバランスを補正することはできない。

【０００８】また仮に何らかの方法により極弧角が大き
い誘導子磁極部の内側にアンバランス補正用の凹部を形
成することができたとしても、その凹部の周方向長さは
相当に長くなるのを避けられないため、該凹部によるフ
ライホイールの周壁部の断面積の減少が甚だしくなり、
磁石発電機の出力が大幅に低下してしまう。

【０００９】図６に示したように、フライホイールの底
壁部にアンバランス補正用の肉抜き部を形成するように
すれば、磁石発電機の出力に悪影響が及ぶことはない
が、誘導子磁極部の極弧角が大きい場合には、アンバラ
ンス量が大きくなるため、図６に示したような肉抜き部
によって、質量のアンバランスを補正することは困難で
あった。

【００１０】本発明の目的は、誘導子磁極部の極弧角が
大きい場合でも、磁石発電機の出力に悪影響を及ぼすこ
となく、質量のアンバランスを補正することができるよ
うにした誘導子磁極部付きの内燃機関用フライホイール
磁石回転子を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、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取
りつけるとともに、フライホイールの周壁部の周方向に
伸びる弧状の突起からなる誘導子磁極部をフライホイー
ルの周壁部の外周に形成してなる内燃機関用フライホイ
ール磁石回転子を対象とする。

【００１２】本発明においては、誘導子磁極部を設けた
ことにより生じる回転子全体の質量のアンバランスを補
正する、非磁性材料からなる質量アンバランス補正用ウ
ェイトを、フライホイールの周壁部の内周部に配置し
て、このウェイトをフライホイールの周壁部に固定する
ようにした。

【００１３】上記のように、フライホイールの周壁部寄
りの部分に質量アンバランス補正用のウェイトを取り付
けるようにすると、該ウェイトの大きさや比重を適当に
選定することにより、誘導子磁極部の極弧角が大きい場
合でも質量のアンバランスを補正することができる。

【００１４】また上記の質量アンバランス補正用のウェ
イトは、非磁性材料からなっていて、磁石回転子の永久
磁石から生じる磁束の流れに影響を与えないため、該ア
ンバランス補正用ウェイトを設けることにより磁石発電
機の出力に悪影響が及ぶことはない。

【００１５】上記質量アンバランス補正用ウェイトは、
リラクタの極弧角に応じて、適宜の大きさと質量とを有
するものとを用いる。また質量アンバランス補正用ウェ
イトを配置する位置は、誘導子磁極部の存在により生じ
る回転子全体の質量のアンバランスを補正するのに適し
た位置に選定する。

【００１６】フライホイールの周壁部の内周に複数の弧
状の永久磁石が取り付けられている場合には、上記アン
バランス補正用ウェイトを、フライホイールの周壁部の
内周に取り付けられた複数の永久磁石のうちの少なくと
も２つの隣接する永久磁石相互間の隙間内に位置させた
状態で、フライホイールの周壁部に固定する構造にする
ことができる。

【００１７】また上記アンバランス補正用ウェイトを、
フライホイールの周壁部の内周に取り付けられた少なく
とも一つの永久磁石とフライホイールの底壁部との間に
配置して、フライホイールの周壁部に固定する構造にす
ることもできる。

【００１８】更に、誘導子磁極部を設けたことにより生
じる質量のアンバランスを補正する非磁性材料からなる
弧状のアンバランス補正用ウェイトを、フライホイール
の周壁部の内周に取り付けられた少なくとも一つの永久
磁石とフライホイールの底壁部との間に位置させた状態
で、かつ該少なくとも一つの永久磁石の側面とフライホ
イールの底壁部及び周壁部とに添わせた状態で配置し
て、該質量アンバランス補正用ウェイトを永久磁石とフ
ライホイールの底壁部及び周壁部とに接着する構造にす
ることもできる。

【００１９】このように構成すると、質量アンバランス
補正用ウェイトが永久磁石とフライホイールの底壁部及
び周壁部とに接着されるため、質量アンバランス補正用
ウェイトの取付強度を高めることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下図１ないし図４を参照して本
発明の実施形態を説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）はそ
れぞれ本発明の第１の実施形態を示した正面図及びＢ１
−Ｂ１線断面図である。これらの図において、１はカッ
プ状に形成された鉄製のフライホイール、２Ａないし２
Ｄはフライホイール１の周壁部１ａの内周に取り付けら
れた４個の弧状の永久磁石である。４個の永久磁石２Ａ
ないし２Ｄのそれぞれの極弧角は等しく設定され、隣接
する永久磁石相互間の隙間は等しく設定されている。フ
ライホイール１の底壁部１ｂの中央部には回転子取付用
のボス部を取り付けるための孔１ｃが形成され、周壁部
１ａの外周には、極弧角αが大きい誘導子磁極部（リラ
クタ）１ｄが形成されている。この例では、永久磁石２
Ａ及び２Ｂが、フライホイール１の中心軸線を含み、誘
導子磁極部１ｄを周方向に２等分する平面に対して、左
右対称に配置されている。

【００２１】この実施形態では、誘導子磁極部１ｄを形
成したことにより生じる質量のアンバランスを補正する
ために、誘導子磁極部１ｄと相対する位置に、誘導子磁
極部１ｄを周方向に２等分する平面に対して左右対称に
配置された２つの永久磁石２Ａ，２Ｂ相互間の隙間内に
ステンレス鋼、黄銅、銅などの非磁性材料からなる質量
アンバランス補正用ウェイト３が配置されて、このウェ
イトが、永久磁石２Ａ，２Ｂとフライホイール１の周壁
部１ａの内周面とに接着されている。

【００２２】質量アンバランス補正用ウェイト３は、そ
の厚み寸法（フライホイールの径方向に計った寸法）が
永久磁石２Ａないし２Ｄの内周面より径方向の内側に突
出しない範囲（永久磁石の厚み寸法を超えない範囲で）
で、誘導子磁極部１ｄを形成したことにより生じる質量
のアンバランスを補正するために必要な質量を有するよ
うに大きさが設定されて、回転子の質量のアンバランス
を補正するのに適した位置（図示の例では誘導子磁極部
１ｄの周方向の中心に相対する位置）に配置される。

【００２３】このように、非磁性材料からなる質量アン
バランス補正用ウェイト３をフライホイールの周壁部寄
りの位置に配置して、該ウェイトをフライホイールに対
して固定することにより質量のバランスをとるようにす
ると、フライホイールの周壁部の断面積を小さくするこ
となく、また永久磁石から生じる磁束に影響を与えるこ
となく、回転子の質量のバランスをとることができる。
またアンバランス補正用ウェイト３の大きさや比重を適
当に選定することにより、誘導子磁極部１ｄの極弧角が
大きい場合でも何ら問題なく回転子の質量のバランスを
とることができる。

【００２４】図１に示した例では、誘導子磁極部１ｄの
中心に相対する位置に１個の質量アンバランス補正用ウ
ェイト３を配置したが、本発明は、このように質量アン
バランス補正用ウェイト３を配置する場合に限定されな
い。

【００２５】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第２の
実施形態を示したもので、この例では、フライホイール
の中心軸線を含み、誘導子磁極部１ｄを周方向に２等分
する平面により、永久磁石２Ａも周方向に２等分される
ように、誘導子磁極部１ｄと永久磁石２Ａとが相対して
設けられている。このように誘導子磁極部１ｄと永久磁
石とが配置されている場合には、誘導子磁極部１ｄと相
対する永久磁石２Ａの両端とその両側の永久磁石２Ｄ，
２Ｂとの間の隙間にそれぞれ質量アンバランス補正用ウ
ェイト３，３を配置して、これらのアンバランス補正用
ウェイトを永久磁石とフライホイールの周壁部とに接着
することにより、回転子の質量のバランスをとることが
できる。

【００２６】図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の
実施形態を示したものである。この例では、誘導子磁極
部１ｄと永久磁石２Ａとが図２に示した例と同様に配置
され、永久磁石２Ａとフライホイール１の底壁部１ｂと
の間に弧状の質量アンバランス補正用ウェイト３が配置
されている。図示の例では、質量アンバランス補正用ウ
ェイト３が永久磁石２Ａの側面と、フライホイールの底
壁部１ｂ及び周壁部１ａとに添わせた状態で（永久磁石
２Ａとフライホイールの底壁部との間に挟み込まれた状
態で）配置されて、該ウェイト３が永久磁石２Ａとフラ
イホイール１の底壁部１ｂ及び周壁部１ａとに接着され
ている。

【００２７】上記のように、質量アンバランス補正用ウ
ェイト３を永久磁石２Ａと、フライホイール１の底壁部
１ｂ及び周壁部１ａとに添わせた状態で配置して、該ウ
ェイトを永久磁石２Ａとフライホイールの底壁部１ｂ及
び周壁部１ａとに接着する構造にすると、アンバランス
補正用ウェイトを強固に取り付けることができるが、本
発明は、このようにアンバランス補正用ウェイト３をフ
ライホイールと永久磁石との双方に接着する場合に限定
されるものではなく、例えば、アンバランス補正用ウェ
イトをフライホイールの周壁部１ａの内周面にのみ接触
する状態で配置して、該アンバランス補正用ウェイトを
周壁部１ａにのみ接着する構造にしてもよい。

【００２８】図４（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第４の実
施形態を示したもので、この例では、誘導子磁極部１ｄ
と永久磁石２Ａないし２Ｄとが図１に示した例と同様に
配置され、フライホイール１の中心軸線を含み、誘導子
磁極部１ｄを周方向に２等分する平面に対して対称に配
置された永久磁石２Ａ，２Ｂとフライホイールの底壁部
１ｂとの間にそれぞれ大きさと質量が等しい弧状の質量
アンバランス補正用ウェイト３，３が配置されている。
永久磁石２Ａとフライホイールの底壁部との間に配置さ
れたアンバランス補正用ウェイト３は永久磁石２Ａの側
面とフライホイールの周壁部１ａの内周面とに添わせた
状態で配置されて、該磁石２Ａの側面とフライホイール
の周壁部１ａとに接着されている。同様に、永久磁石２
Ｂとフライホイールの底壁部１ｂとの間に配置されたア
ンバランス補正用ウェイト３は永久磁石２Ｂの側面とフ
ライホイールの周壁部１ａの内周面とに添わせた状態で
配置されて、該磁石２Ｂの側面とフライホイールの周壁
部とに接着されている。

【００２９】以上本発明の好ましい実施の形態について
説明したが、質量アンバランス補正用ウェイトは、誘導
子磁極部を設けたことにより生じる質量のアンバランス
を補正することができるように配置すればよく、該ウェ
イトの数及び配置の仕方は、上記の例に限定されない。
例えば、永久磁石相互間の隙間に配置する質量アンバラ
ンス補正用ウェイトと、磁石とフライホイールの底壁部
との間に配置する質量アンバランス補正用ウェイトとを
適宜に組み合わせて用いることもできる。

【００３０】また上記の例では、磁石回転子が４極の場
合を例にとったが、本発明は任意の極数のフライホイー
ル磁石回転子に適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フライ
ホイールの周壁部の内周部に質量アンバランス補正用の
ウェイトを配置して、該ウェイトをフライホイールの周
壁部に固定したので、該ウェイトの大きさや比重を適当
に選定することにより、誘導子磁極部の極弧角が大きい
場合でも何ら問題なく回転子の質量のアンバランスを補
正することができる。

【００３２】また本発明によれば、質量アンバランス補
正用ウェイトを非磁性材料により形成して、該ウェイト
が磁石回転子の永久磁石から生じる磁束の流れに影響を
与えることがないようにしたため、磁石発電機の出力に
何ら影響を与えることなく、回転子の質量のバランスを
とることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態を示した
正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ１−Ｂ１線断面図である。

【図２】（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態を示した
正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ２−Ｂ２線断面図である。

【図３】（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態を示した
正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ３−Ｂ３線断面図である。

【図４】（Ａ）は、本発明の第４の実施の形態を示した
正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ４−Ｂ４線断面図である。

【図５】（Ａ）は、従来のフライホイール磁石回転子を
示した正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ５−Ｂ５線断面図で
ある。

【図６】（Ａ）は、従来の他のフライホイール磁石回転
子を示した正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ６−Ｂ６線断面
図である。

【符号の説明】

１…フライホイール、１ａ…周壁部、１ｂ…底壁部、１
ｄ…誘導子磁極部、２Ａないし２Ｄ…永久磁石、３…質
量アンバランス補正用ウェイト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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取りつけるとともに、前記フ
   ライホイールの周壁部の周方向に伸びる弧状の突起から
   なる誘導子磁極部を前記フライホイールの周壁部の外周
   に形成してなる内燃機関用フライホイール磁石回転子に
   おいて、 前記誘導子磁極部を設けたことにより生じる前記回転子
   全体の質量のアンバランスを補正する非磁性材料からな
   る質量アンバランス補正用ウェイトを、前記フライホイ
   ールの周壁部の内周部に配置して、前記フライホイール
   の周壁部に固定したことを特徴とする内燃機関用フライ
   ホイール磁石回転子。
2. 【請求項２】 カップ状に形成されたフライホイールの
   周壁部の内周に複数の弧状の永久磁石を取りつけるとと
   もに、前記フライホイールの周壁部の周方向に伸びる弧
   状の突起からなる誘導子磁極部を前記フライホイールの
   周壁部の外周に形成してなる内燃機関用フライホイール
   磁石回転子において、 前記誘導子磁極部を設けたことにより生じる前記回転子
   全体の質量のアンバランスを補正するための非磁性材料
   からなるアンバランス補正用ウェイトを、前記フライホ
   イールの周壁部の内周に取り付けられた複数の永久磁石
   のうちの少なくとも２つの隣接する永久磁石相互間の隙
   間内に位置させた状態で前記フライホイールの周壁部に
   固定したことを特徴とする内燃機関用フライホイール磁
   石回転子。
3. 【請求項３】 カップ状に形成されたフライホイールの
   周壁部の内周に複数の弧状の永久磁石を取りつけるとと
   もに、前記フライホイールの周壁部の周方向に伸びる弧
   状の突起からなる誘導子磁極部を前記フライホイールの
   周壁部の外周に形成してなる内燃機関用フライホイール
   磁石回転子において、 前記誘導子磁極部を設けたことにより生じる質量のアン
   バランスを補正するための非磁性材料からなるアンバラ
   ンス補正用ウェイトを、前記フライホイールの周壁部の
   内周に取り付けられた少なくとも一つの永久磁石と前記
   フライホイールの底壁部との間に配置して、前記フライ
   ホイールの周壁部に固定したことを特徴とする内燃機関
   用フライホイール磁石回転子。
4. 【請求項４】 カップ状に形成されたフライホイールの
   周壁部の内周に複数の弧状の永久磁石を取りつけるとと
   もに、前記フライホイールの周壁部の周方向に伸びる弧
   状の突起からなる誘導子磁極部を前記フライホイールの
   周壁部の外周に形成してなる内燃機関用フライホイール
   磁石回転子において、 前記誘導子磁極部を設けたことにより生じる質量のアン
   バランスを補正する非磁性材料からなる弧状のアンバラ
   ンス補正用ウェイトを、前記フライホイールの周壁部の
   内周に取り付けられた少なくとも一つの永久磁石と前記
   フライホイールの底壁部との間に位置させた状態で、か
   つ該少なくとも一つの永久磁石の側面とフライホイール
   の底壁部及び周壁部とに添わせた状態で配置して、該質
   量アンバランス補正用ウェイトを永久磁石と前記フライ
   ホイールの底壁部及び周壁部とに接着したことを特徴と
   する内燃機関用フライホイール磁石回転子。