JP2007282393A

JP2007282393A - 磁石発電機

Info

Publication number: JP2007282393A
Application number: JP2006106529A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kihara; 伸浩木原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25
Also published as: US7402930B2; US20070236093A1; DE102006034993B4; DE102006034993A1

Abstract

【課題】フライホイールの内周面に複数個の永久磁石を組付けるのに要する工数を低減することができる磁石発電機を得る。
【解決手段】この発明に係る磁石電機では、回転軸線の回りを回転する椀状のフライホイール３と、このフライホイール３の内周壁面に固定され、隣接した永久磁石４が連結部材５を介して連結された永久磁石ユニット６と、この永久磁石ユニット６の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えている。
【選択図】図３

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により発電する磁石発電機に関するものである。

従来、回転軸線の回りを回転する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周方向に配列されて固定された複数個の永久磁石と、この永久磁石の内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備え、複数個の永久磁石は、それぞれフライホイール内周面に設けた円環状の底部位置決め部材および開口部位置決め部材に挟まれるように配設され、フライホイールの開口縁部のかしめ部を内側にかしめて開口部位置決め部材を永久磁石に押し付けることで固定され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２００５−１３０５４８号公報（第８頁、図４、図５）

上記磁石発電機では、複数個の永久磁石をそれぞれ底部位置決め部材に挿入、保持する必要があるために、永久磁石の組み付けに要する工数が多いという問題点があった。
特に、近年高出力化の傾向にあり、永久磁石の多極化により高周波化しており、そのために１台当りに使用する永久磁石の個数が増加し、その工数の増加は大きな問題点になっていた。

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、フライホイールの内周面に複数個の永久磁石を組付けるのに要する工数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、回転軸線の回りを回転する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、少なくとも隣接した２個の永久磁石が連結部材を介して連結された永久磁石ユニットと、この永久磁石ユニットの内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルとを備えている。

この発明に係る磁石発電機によれば、フライホイールの内周面に複数個の永久磁石を組付けるのに要する工数を低減することができる。

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の側断面図、図３は図１の回転子１の部分正断面図、図４は図３の側断面図である。
この磁石発電機は、内燃機関と連結される回転子１と、この回転子１の内側に設けられブラケット（図示せず）に取り付けられる固定子２を備えている。
回転子１は、内燃機関により回転駆動される回転軸（図示せず）に連結される椀状のフライホイール３と、このフライホイール３の内周壁面に周方向に間隔と空けて設けられた４個の永久磁石ユニット６と、各永久磁石ユニット６の内側に密着した筒状の保護環７と、この保護環７及び各永久磁石ユニット６を一体にするとともにフライホイール３の内周壁面に固定するモールド成形材８とを備えている。

永久磁石ユニット６は、図５に示すように円弧状であり、希土類磁石からなる円弧状の永久磁石４と、隣接した永久磁石４を連結した円弧状の連結部材５とから構成されている。連結部材５は、非磁性のエポキシ樹脂で構成され、両端面が接着材で永久磁石４の端面と接着されている。各永久磁石４は、内径側がＮ極、外径側のＳ極の永久磁石４と、内径側がＳ極、外径側のＳ極の永久磁石４とが周方向に交互に配列されている。このように、複数個の永久磁石４は、隣接する永久磁石４が互いに逆極性に着磁されており、永久磁石４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。

固定子２は、中空円柱状の固定子鉄心１０及び３相の発電コイル９を有する。固定子鉄心１０の外周部には、径外側方向に放射状に周方向に等分間隔で突出した各ティース１１が形成されている。
外周部に複数個のティース１１が形成された固定子鉄心１０は、冷間圧延鋼板である中空の薄板磁性鋼板を回転軸線の方向に沿って多数枚積層して構成された積層鉄心１２と、この積層鉄心１２の両側面にそれぞれ密着して重ねられた、第１の端板１３及び第２の端板１４とから構成されている。
中空状で冷間圧延鋼板等により構成された、第１の端板１３及び第２の端板１４は、発電コイル９を保持するために外周縁部が発電コイル９側に折曲されている。
第１の端板１３、第２の端板１４及び積層鉄心１２には、回転軸線と平行に貫通した貫通孔１５が３カ所形成されている。この貫通孔１５に貫通したボルト（図示せず）及びボルトの端部に螺着されたナット（図示せず）により、積層鉄心１２と、第１の端板１３及び第２の端板１４とが一体化されている。

発電コイル９は、固定子鉄心１０のティース１１の周側面に、それぞれ表面がエナメル被膜された導線が巻回されて構成され、導線が巻回された周側面には、エポキシ系パウダ塗装の絶縁材１６が被覆されている。
固定子鉄心１０から延出した、発電コイル９の各相の口出し線１７は、第１の保護チューブ１８で被覆されている。各相の口出し線１７は、第１の保護チューブ１８内で、電気機器（図示せず）へ導出するためのリード線１９とそれぞれ電気的に接続されている。固定子２の接線方向に延出したリード線１９は、第２の保護チューブ２０で被覆されている。

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３が回転し、その際に永久磁石４により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、永久磁石ユニット６は、隣接した３個の永久磁石４がそれぞれ連結部材５を介して連結されて構成されているので、１２個の永久磁石４をフライホイール３の内周壁面にそれぞれ組み付ける組み付け作業が１２箇所から４箇所に、１／３の低減が可能となる。
特に、希土類磁石で構成され、磁極単位で分離され個数が増大した永久磁石４を備えた磁石発電機においては、永久磁石４を組み付けるのに要する工数の低減効果は大である。
また、連結部材５は、非磁性部材のエポキシ樹脂で構成されているので、磁性材料で構成された場合と比較して、隣接した永久磁石４間での磁束の漏れが低減し、出力電流を向上させることができる。

なお、図６、図７に示しように、連結部材５Ａを弾性部材で構成することで、永久磁石４を組付ける際の取扱いが容易となり、組み付け作業性を向上させることができる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による磁石発電機の回転子１の部分正断面図である。
この実施の形態の永久磁石ユニット６Ａは、図９に示すように隣接した平板形状の永久磁石４Ａが弾性部材である連結部材５Ａを介して連結されている。
他の構成は、図６に示した実施の形態１の磁石発電機と同じである。
この実施の形態では、図１０に示すように、円弧状の永久磁石４から平板形状の永久磁石４Ａにすることで、磁石の加工工数の低減及び素材量の低減が可能となる。

なお、図１１、図１２に示すように、永久磁石４Ａは、磁化方向が同一の２個の磁石片４Ａ１，４Ａ２が互いに非磁性のつなぎ部２１を介して屈曲可能に連結されていてもよい。
このようにすることで、図１３に示すように、フライホイール３と永久磁石４Ａとの間の隙間Ｇを隙間ｇに低減させることができ、磁気的な損失を低減することができ、出力電流を向上させることができる。
なお、複数の平板形状の永久磁石４Ａがフライホイール３の内周壁面に沿うように最初から折曲形状に接続された剛体の永久磁石ユニットであってもよい。

実施の形態３．
図１４は、この発明の実施の形態３による磁石発電機の回転子１の部分正断面図、図１５は永久磁石ユニット６Ａを示す正面図である。
この実施の形態のフライホイール３Ａは、内周壁面が永久磁石４Ａと面接触する多面形状である、
他の構成は、図８に示した実施の形態２の磁石発電機と同じである。

この実施の形態によれば、図１６に示すように、フライホイール３Ａと永久磁石４Ａとの間の隙間を零にすることができ、磁気的な損失を低減することができ、出力電流を向上させることができる。また、フライホイール３Ａが回転する際の永久磁石４Ａの回り止めとしての機能を有する。

なお、上記各実施の形態では、何れも、永久磁石ユニット６，６Ａは３個の永久磁石４，４Ａを有しているが、これは一例であり、永久磁石４，４Ａが２個、または４個以上であってもよい。永久磁石４，４Ａの個数が増加すれば、それだけ永久磁石ユニット６，６Ａの組み付け作業箇所は低減する。
また、永久磁石４，４Ａは、希土類磁石に限定されるものではなく、例えばフェライト磁石であってもよい。
また、上記各実施の形態では、モールド成形材８により、永久磁石ユニット６，６Ａをフライホイール３，３Ａに固定したが、その他の固定手段として、例えばフライホイールの開口部に形成されたかしめ部をかしめて永久磁石ユニット６，６Ａを固定する手段、あるいはフライホイールの内周面に永久磁石ユニット６，６Ａを接着して固定する手段であってもよい。

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の側断面図である。図１の回転子の部分正断面図である。図３の側断面図である。図３の永久磁石ユニットを示す正面図である。実施の形態１の磁石発電機の回転子の変形例を示す部分正断面図である。図６の永久磁石ユニットを示す正面図である。この発明の実施の形態２による磁石発電機の回転子の部分正断面図である。図８の永久磁石ユニットを示す正面図である。図８の永久磁石の説明図である。実施の形態２による磁石発電機の回転子の変形例を示す部分正断面図である。図１１の永久磁石ユニットを示す正面図である。図１１の永久磁石の説明図である。この発明の実施の形態３による磁石発電機の回転子の部分正断面図である。図１４の永久磁石ユニットを示す正面図である。図１４の永久磁石の説明図である。

符号の説明

１回転子、２固定子、３，３Ａフライホイール、４，４Ａ永久磁石、４Ａ１，４Ａ２磁石片、５，５Ａ連結部材、６，６Ａ永久磁石ユニット、９発電コイル、１０固定子鉄心、２１つなぎ部。

Claims

回転軸線の回りを回転する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、少なくとも隣接した２個の永久磁石が連結部材を介して連結された永久磁石ユニットと、
この永久磁石ユニットの内側に設けられ、径方向外側に突出した複数のティースを有する固定子鉄心と、
各前記ティースに導線が巻回されて構成された発電コイルと
を備えていることを特徴とする磁石発電機。
前記連結部材は、非磁性部材であることを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
前記連結部材は、弾性部材であ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。
前記永久磁石は、平板形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁石発電機。
前記永久磁石は、磁化方向が同一の少なくとも２個の磁石片が互いに屈曲可能に連結されて構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁石発電機。
前記永久磁石ユニットは、剛体であり、複数の前記永久磁石が前記フライホイールの内周壁面に沿うように折曲形状に接続されて構成されていることを特徴とする請求項１、２、または４の何れか１項に記載の磁石発電機。
前記フライホイールは、前記内周壁面が前記永久磁石と面接触する多面形状であることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の磁石発電機。
前記永久磁石は、希土類磁石であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の磁石発電機。