JP2009177893A - Magnet-type generator - Google Patents
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Description
この発明は磁石式発電機、特にエンジンにより駆動される磁石式発電機に関するものである。 The present invention relates to a magnet generator, and more particularly to a magnet generator driven by an engine.
磁石式発電機は回転子と固定子により構成される。回転子には複数個の磁石がNS交互に配置されている。固定子は鉄心にコイル線が巻装されている。
回転子はエンジンのクランクシャフトに締結され、固定子は回転子に装着された磁石に固定子鉄心が対向するようにエンジン側に固定されている。回転子が回転することにより磁石と対向した固定子側コイルに電流が発生する。
一方、磁石式発電機の回転子は、エンジンの回転ムラを抑制する「はずみ車」としての機能も合わせ持つ。船舶用船外機エンジン等、外的負荷の変動の激しいエンジンにおいては、このはずみ車としての機能がスムーズで安定したエンジンの回転を維持するため重要となる。また、はずみ車としての機能はフライホイルの慣性モーメントが大きくなるほど高くなる。
近年、発電機を搭載する車輌等では使用電装品の増加により総消費電力が増加し、発電量の増加が求められる。
従来発電機の発電電流を増加させる方法としては、フライホイルと磁石のサイズ、それに対応する固定子鉄心サイズを大きくして磁束の変化を増大させていた。
また別な方法として特許文献1に示すように、クランクシャフトの先端にフライホイルを2個並べてそれぞれ対応する固定子を設置し、発生する電流を合計して出力する方法が知られている。
The magnet generator is composed of a rotor and a stator. A plurality of magnets are alternately arranged NS on the rotor. The stator has a coil wire wound around an iron core.
The rotor is fastened to the crankshaft of the engine, and the stator is fixed on the engine side so that the stator iron core faces a magnet mounted on the rotor. When the rotor rotates, a current is generated in the stator side coil facing the magnet.
On the other hand, the rotor of the magnet generator also has a function as a “flying wheel” that suppresses uneven rotation of the engine. In an engine such as a marine outboard motor, where the external load fluctuates greatly, the function as the flywheel is important in order to maintain smooth and stable engine rotation. Further, the function as a flywheel increases as the moment of inertia of the flywheel increases.
In recent years, the total power consumption of a vehicle equipped with a generator has increased due to the increase in electrical components used, and an increase in the amount of power generation is required.
Conventionally, as a method of increasing the generated current of the generator, the size of the flywheel and the magnet and the corresponding stator core size are increased to increase the change in magnetic flux.
As another method, as shown in Patent Document 1, there is known a method in which two flywheels are arranged at the tip of a crankshaft and corresponding stators are installed, and the generated currents are summed and output.
フライホイルの慣性モーメントは回転子の重量と回転軸の中心までの距離の2乗の積に比例する。従来のようにクランクシャフトを延長し、軸方向に二重にフライホイルを取り付ける場合やフランジを内外両側に取り付けるような場合は、発電量の要求は満たされ、且つ慣性モーメントも一応増加する。しかし、慣性モーメントを更に増大させたいという要求がある。これに応えるためにフライホイルの径を大きくすると無駄なスペースが発生するという問題がある。 The moment of inertia of the flywheel is proportional to the product of the weight of the rotor and the square of the distance to the center of the rotating shaft. When the crankshaft is extended and the flywheels are double-attached in the axial direction as in the prior art, or when the flanges are attached to both the inside and outside, the power generation requirement is satisfied and the moment of inertia increases temporarily. However, there is a demand for further increasing the moment of inertia. In order to respond to this, there is a problem that a wasteful space is generated when the diameter of the flywheel is increased.
上記課題を解決するために、複数の磁石を回転軸を中心としてフライホイル上に環状に設置した回転子と、これらの磁石に対向して設置するコイルを巻回した複数の固定子鉄心から構成される磁石式発電機において、1個のフライホイルに少なくとも半径方向に2重に磁石を取り付け、その磁石に対向するように少なくとも2重にコイルを巻回した固定子鉄心を配設する。 In order to solve the above-mentioned problem, a plurality of magnets are composed of a rotor that is installed in an annular shape on a flywheel around a rotation axis, and a plurality of stator cores that are wound with coils that are installed to face these magnets. In a magnet generator, a magnet is attached to one flywheel at least twice in the radial direction, and a stator core around which a coil is wound at least twice is arranged so as to face the magnet.
本発明を適用すると無駄なスペースを発生させることなく、慣性モーメントの要求と発電量の要求をバランス良く両立できる。 By applying the present invention, it is possible to balance the demand for the moment of inertia and the demand for the amount of power generation in a balanced manner without generating a useless space.
実施の形態1.
図1に本発明の実施の形態1による磁石式発電機の構造を示す。
この発電機の回転子1はフライホイルの外側フランジ部2と内側フランジ部3の内周面上に、所定の数の磁石4a、4bを周方向円状に配設したものである。エンジンブロック5側には、回転子1をクランクシャフト6に締結した時に回転子1の磁石4a、4bと正対する所定の数の固定子鉄心7a、7bが円状に取り付けてある。クランクシャフト6に締結された回転子1が回転することにより固定子鉄心7a、7bに巻回したコイル8a、8bに電流が発生する。コイル8aに発生する電流は、回転軸を中心として周方向に隣接するコイルに発生する電流と合わせて電流引き出し線から出力される。コイル8bに発生する電流も同様である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the structure of a magnet generator according to Embodiment 1 of the present invention.
The generator rotor 1 has a predetermined number of
ここで、特許文献1では、軸方向に並べた2個のフライホイルにより2個の発電機が構成されていると考えて、その中の1個の発電機とこの実施の形態の発電機について、フライホイルが形成するスペース、回転子の慣性モーメント及び発電電力を比較する。この実施の形態のフライホイルは、半径が特許文献1のものの2倍であり、かつ、軸方向の寸法は同一であるものとする。 Here, in Patent Document 1, it is considered that two generators are constituted by two flywheels arranged in the axial direction, and one generator among them and the generator of this embodiment are described. Compare the space formed by the flywheel, the moment of inertia of the rotor and the generated power. The flywheel of this embodiment has a radius twice that of Patent Document 1 and has the same axial dimension.
フライホイルが形成するスペースは、半径の二乗に比例するから、この実施の形態のフライホイルが形成するスペースは4倍となる。
発電機の発電電圧Eは、E=Bvlで与えられる。Bは磁束密度、vは磁束がコイルを横切る速度、lはコイルの長さである。発電電力は発電電圧Eの二乗に比例する。
この実施の形態の外側フランジ部2の半径は特許文献1のものの2倍であるとすると、クランクシャフトの回転角速度が同じとすれば、磁石4aの磁束がコイル8aを横切る速度は特許文献1のものの2倍となる。また、半径が2倍となったことにより、磁石4a及びコイル8aの個数を2倍(あるいは個数は同じでサイズを2倍)にできるから、磁束と鎖交するコイル長は2倍となる。従って、コイル8aに発生する電圧は4倍に電力は16倍になる。内側フランジ部3の半径が特許文献1のものと等しいとすれば、それに対応するコイル8bに発生する電圧及び電力は特許文献1のものと等しくなる。そうすると、この実施の形態のコイル8a,8bに発生する電力の合計は、特許文献1のものの17倍となる。この実施の形態の回転子は、半径が特許文献1のものの2倍で質量は約4倍であるから、慣性モーメントは約16倍となる。
Since the space formed by the flywheel is proportional to the square of the radius, the space formed by the flywheel of this embodiment is quadrupled.
The generated voltage E of the generator is given by E = Bvl. B is the magnetic flux density, v is the speed at which the magnetic flux traverses the coil, and l is the length of the coil. The generated power is proportional to the square of the generated voltage E.
Assuming that the radius of the
以上により、この実施の形態の発電機は、特許文献1の軸方向に2個並べた2個の発電機のうち1個に比し、スペースは4倍、発電電力は17倍、慣性モーメントは約16倍となる。従って、この実施の形態の発電機は、特許文献1の軸方向に2個並べた2個の発電機全体に比し、スペースは2倍、発電電力は8.5倍、慣性モーメントは約8倍となる。つまり、スペースを2倍にすることにより、発電電力と慣性モーメントを約8倍にできるので、スペース効率は著しく改善した。
これにより発電量の要求と慣性モーメントの要求をバランス良く両立することができる。
As described above, the generator of this embodiment is four times as large as the one of the two generators arranged in the axial direction of Patent Document 1, the space is 4 times, the generated power is 17 times, and the moment of inertia is It will be about 16 times. Therefore, the generator of this embodiment is twice the space, 8.5 times the generated power, and about 8 times the moment of inertia compared to the two generators arranged in the axial direction of Patent Document 1. Doubled. That is, by doubling the space, the generated power and the moment of inertia can be increased by about 8 times, so that the space efficiency has been remarkably improved.
Thereby, the request | requirement of electric power generation amount and the request | requirement of a moment of inertia can be reconciled with sufficient balance.
また、特許文献1に示す従来技術では、重量のあるフライホイルの重心が軸先端方向に移動するため、回転軸への負担が増え、結果的にシャフトの剛性を上げて更に重量が増えるという問題があった。更にフライホイルを二重にすると、まずエンジン側の固定子を取り付けた後フライホイルを取り付け、その後外側のフライホイル、外側の固定子の順に取り付けるという具合に作業が複雑になり、その都度軸合わせの工程が別途必要になるという問題もあった。
本発明の適用により、クランクシャフト軸方向への軸の延長の必要が無く、クランクシャフトの直径の増加、エンジン全体の重量増、占有スペースを最低限に抑えて発生電流の増加を図ることが可能となる。
また、重量物がエンジンの直近に設置できるのでクランシャフト先端にかかる重力方向への負荷を軽減でき、エンジン全体の省スペ−ス化も図られる。
また、エンジン側に一度に全ての固定子を取り付けた後、フライホイルを取り付けて軸合わせをすれば良く、全ての工程を各1度で済ませることができ、組み立て工程を簡素化することもできる。
In addition, in the conventional technique shown in Patent Document 1, since the center of gravity of a heavy flywheel moves in the direction of the shaft tip, the burden on the rotating shaft increases, resulting in an increase in shaft rigidity and weight. was there. Furthermore, if the flywheel is doubled, first the engine side stator is attached, then the flywheel is attached, then the outer flywheel and then the outer stator are attached in that order, and the work becomes complicated. There is also a problem that this process is required separately.
By applying the present invention, there is no need to extend the shaft in the axial direction of the crankshaft, increasing the diameter of the crankshaft, increasing the overall weight of the engine, and increasing the generated current while minimizing the occupied space It becomes.
In addition, since a heavy object can be installed in the immediate vicinity of the engine, the load on the tip of the clan shaft in the direction of gravity can be reduced, and the space of the entire engine can be saved.
In addition, after attaching all the stators to the engine at once, it is only necessary to attach a flywheel and align the shaft, so that all the processes can be completed once and the assembly process can be simplified. .
実施の形態2.
図2に本発明の実施の形態2による磁石式発電機の構造を示す。
この発電機の回転子1aはフライホイルのフランジ部2a内周面上と外周面に、所定の数の磁石4c、4dを周方向円状に配設したものである。エンジンブロック(図示しない)には、回転子1aをクランクシャフト(図示しない)に締結した時に回転子1aの磁石4c、4dと正対する所定の数の固定子鉄心7c、7dが円状に取り付けてある。クランクシャフトに締結された回転子1aが回転することにより固定子鉄心7c、7dに巻回したコイル8c、8dに電流が発生する。コイル8cに発生する電流は、回転軸を中心として周方向に隣接するコイルに発生する電流と合わせて電流引き出し線から出力される。コイル8dに発生する電流も同様である。この実施の形態2による磁石式発電機は、実施の形態1と同様の効果の他、フライホイルの大きさを変えることなく発電量を増大できる利点がある。
FIG. 2 shows the structure of a magnet generator according to
A rotor 1a of this generator has a predetermined number of
実施の形態3.
図3に本発明の実施の形態3による磁石式発電機の構造を示す。
この発電機の回転子1bはフライホイルの円盤部9の内側に、所定の数の磁石4e、4fを周方向円状に配設したものである。エンジンブロック(図示しない)には、回転子1bをクランクシャフト(図示しない)に締結した時に回転子1bの磁石4e、4fと正対する所定の数の固定子鉄心7e、7fが円状に取り付けてある。クランクシャフトに締結された回転子1bが回転することにより固定子鉄心7e、7fに巻回したコイル8e、8fに電流が発生する。コイル8eに発生する電流は、回転軸を中心として周方向に隣接するコイルに発生する電流と合わせて電流引き出し線から出力される。コイル8fに発生する電流も同様である。これにより、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 shows the structure of a magnet generator according to Embodiment 3 of the present invention.
A
実施の形態4.
図4に本発明の実施の形態4による磁石式発電機の構造を示す。
この発電機の回転子1cはフライホイルの外側フランジ部2bと内側フランジ部3bの内周面上に、所定の数の磁石4g、4hを周方向円状に配設したものである。エンジンブロック側には、回転子1cをクランクシャフト(図示しない)に締結した時に回転子1cの磁石4g、4hと正対する所定の数の大きさの異なる固定子鉄心7g、7hが円状に取り付けてある。クランクシャフトに締結された回転子1cが回転することにより固定子鉄心7g、7hに巻回したコイル8g、8hに電流が発生する。コイル8gに発生する電流は、回転軸を中心として周方向に隣接するコイルに発生する電流と合わせて電流引き出し線から出力される。コイル8hに発生する電流も同様である。この実施の形態4による磁石式発電機は、実施の形態1と同様の効果の他、固定子鉄心7gと7hの大きさを変えることにより、所望の発電量を満たす磁石式発電機をフライホイルの大きさを変更することなく提供することができる。これによって、共通部品を使用する製品のバリエーションを増やすことができ、製造コストを低減することもできる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 shows the structure of a magnet generator according to Embodiment 4 of the present invention.
The generator rotor 1c has a predetermined number of
1,1a,1b,1c 回転子、2,2b 外側フランジ部、2a フランジ部、
3,3b 内側フランジ部、4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g,4h 磁石、5 エンジンブロック、6 クランクシャフト、
7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7h 固定子鉄心、
8a,8b,8c,8d,8e,8f,8g,8h コイル、9 円盤部。
1, 1a, 1b, 1c rotor, 2, 2b outer flange, 2a flange,
3, 3b inner flange, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h magnet, 5 engine block, 6 crankshaft,
7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h Stator core,
8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h Coil, 9 disc part.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008012103A JP2009177893A (en) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | Magnet-type generator |
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WO2012023756A2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-02-23 | Sung Sam Kyung | Generator having a double stator |
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2008
- 2008-01-23 JP JP2008012103A patent/JP2009177893A/en active Pending
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