JP2008043124A

JP2008043124A - 磁石発電機

Info

Publication number: JP2008043124A
Application number: JP2006216711A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kihara; 伸浩木原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2026-08-09
Also published as: US7586226B2; US8205321B2; US20090134728A1; US20080036324A1; DE102006057295A1; JP4312778B2

Abstract

【課題】１台当りに使用する永久磁石の、加工工数及び使用量（素材量）を低減した磁石発電機を得る。
【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た複数個の永久磁石６と、この永久磁石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９とを備えている磁石発電機において、永久磁石６は、直方体形状の磁石本体が分割されて径方向に延びた分割面を有する複数個の磁石片２３で構成されている。
【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面接触して固定された複数個の弓形形状の永久磁石と、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２００３−３４８７８４号公報（図２）

上記磁石発電機では、弓形形状の永久磁石を製造するためには、切削や研磨加工を必要とし、永久磁石の製造に要する加工工数が多く、また加工時に多くの取代を必要とするためにそれだけ永久磁石の素材量が多くなってしまう。

また、近年、磁石発電機は高出力化の傾向にあり、永久磁石（磁極）の多極化による高周波化、及び永久磁石体積の増加による高磁力化により、１台当りに使用する永久磁石の使用量（素材量）が増大し、永久磁石の、加工工数及び加工時の取代と相俟って、永久磁石のコストが嵩み、製品コストが増大してしまうという問題点があった。

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、１台当りに使用する永久磁石の、加工工数及び使用量（素材量）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ている磁石発電機において、前記永久磁石は、直方体形状の磁石本体が分割されて径方向に延びた分割面を有する複数個の磁石片で構成されている。

この発明に係る磁石発電機によれば、１台当りに使用する永久磁石の、加工工数及び使用量（素材量）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の磁石発電機の側断面図、図３は図１の回転子１の部分正断面図、図４は図３の回転子の側断面図である。
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）にボス部４で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永久磁石６と、各永久磁石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。

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。

永久磁石６は、図５に示すように、希土類磁石からなる直方体形状の磁石本体２１を中央部で分割して径方向に延びた分割面２２を有する一対の磁石片２３で構成されている。
各永久磁石６は、内径側がＮ極、外径側がＳ極の永久磁石６と、内径側がＳ極、外径側がＳ極の永久磁石６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６は、隣接する永久磁石６が互いに逆極性に着磁されており、回転子１の内側空間では、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。

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６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、車載バッテリ等に給電される。

上記構成の磁石発電機によれば、永久磁石６は、直方体形状の磁石本体２１を中央部で分割して径方向に延びた分割面２２を有する一対の磁石片２３で構成されているので、図６に示すように、直方体形状の磁石本体２１を切削加工して弓形形状の永久磁石２４を製造する場合と比べて、形状が簡素であるため、加工工数を低減でき、また加工時の取代を少なくできるために永久磁石の使用量（素材量）の低減が可能となる。

また、図７に示すように、フライホイール３と永久磁石６との間の隙間（ｇ）は、直方体形状の磁石本体２１を分割せずに用いた場合のフライホイール３と磁石本体２１との間の隙間（Ｇ）と比較して大幅に小さくすることができ、磁気的な損失を低減することができる。
また、永久磁石６を用いた場合の保護環７の内周半径（ｒ）は、磁石本体２１を用いた場合の保護環７の内周半径（Ｒ）と比較して大きくできるため、フライホイール３の内側に位置する固定子２のスペース確保（例えば発電コイル９の巻線スペースの確保等）が容易になる。

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。
この実施の形態では、図９に示すように、磁石本体２１の上側表面に、スリット２５が形成されている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態による磁石発電機によれば、磁石本体２１に予めスリット２５が形成されているので、磁石本体２１を２分割する際には、このスリット２５を基点として磁石本体２１は分割され、磁石本体２１を所定の部位から分割できるという効果がある。

実施の形態３．
図１０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の部分正断面図である。
この実施の形態では、図１１に示すように、磁石本体２１の下側表面に、スリット２６が形成されている。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態による磁石発電機によれば、磁石本体２１に予めスリット２６が形成されているので、磁石本体２１を２分割する際には、このスリット２６を基点として磁石本体２１は分割され、磁石本体２１を所定の部位から分割できるという効果がある。
なお、磁石本体２１の上側及び下側の両面に、スリットを形成するようにしてもよい。
また、磁石本体２１の側面にスリットを形成してもよいし、磁石本体２１の全周に渡ってスリットを形成してもよい。

実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による磁石発電機の回転子１の部分正断面図である。
この実施の形態では、フライホイール２７の内周壁面は、多角形状である。
他の構成は、実施の形態１の磁石発電機と同じである。

この実施の形態によれば、図１３に示すように、フライホイール２７と磁石片２３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とともに、フライホイール２７が回転する際の永久磁石６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、永久磁石６は、磁石本体２１を２分割した一対の磁石片２３で構成されているが、勿論３分割以上分割した３個以上の磁石片で構成されていてもよい。
また、永久磁石６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６及び保護環７をフライホイール３，２６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６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６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の磁石発電機の側断面図である。図１の回転子の部分正断面図である。図３の回転子の側断面図である。図３の永久磁石が形成される手順を示す図である。従来例の永久磁石が形成される手順を示す図である。フライホイールと永久磁石との間の隙間について、実施の形態１と従来例とを比較して示した図である。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の永久磁石が形成される手順を示す図である。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１０の永久磁石が形成される手順を示す図である。この発明の実施の形態４による磁石発電機の回転子の部分正断面図である。図１２の永久磁石が形成される手順を示す図である。

符号の説明

１回転子、２固定子、３，２７フライホイール、６，２４永久磁石、９発電コイル、１０固定子鉄心、２１磁石本体、２２分割面、２３磁石片、２５，２６スリット。

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
を備えている磁石発電機において、
前記永久磁石は、直方体形状の磁石本体が分割されて径方向に延びた分割面を有する複数個の磁石片で構成されていることを特徴とする磁石発電機。
前記磁石本体は、対向した面の少なくとも一方にスリットが形成されており、このスロットを基点として前記分割面が形成されることを特徴とする請求項１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１または２に記載の磁石発電機。