JP3671398B2

JP3671398B2 - 磁石発電機

Info

Publication number: JP3671398B2
Application number: JP2002141485A
Authority: JP
Inventors: 博久横田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: US7078841B2; JP2003333801A; US20030222520A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フライホイールの回転により磁石と電機子巻線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。
【０００２】
【従来の技術】
図６は例えば実開平４−１２１３８０号公報に示された従来のフライホイール形の磁石発電機の回転子の平面断面図である。図において、図７は図６のVII-VII線に沿う矢視断面図である。磁石発電機の回転子は、椀形のフライホイール１と、このフライホイール１の内周面に周方向に等間隔に配置された４個の磁石２と、金属板の絞り加工によって形成され、環状に設置された磁石２の内側に密着して嵌合する筒状の保護環３と、フライホイール１と保護環３の間で磁石２の両側部および各磁石２の端部間に充填され磁石２および保護環３をフライホイール１に一体に固定する磁石固定樹脂４と、フライホイール１の底面１ａの中心部に設けられ図示しない回転軸と連結されるボス部５と、フライホイール１の底面１ａの保護環３の内側の位置に全周にわたって等間隔に設けられ、フライホイール１内に配設される図示しない発電コイルを冷却する複数のフィン４ａとを有している。
【０００３】
このような構成の磁石発電機においては、ボス部５に連結される図示しない回転軸の回転によりフライホイール１が回転し、回転する磁石２と、フライホイール１内に配設される図示しない発電コイルとの電磁誘導作用により発電する。
【０００４】
そして、フライホイール１の回転にともない、フライホイール１の底面１ａに設けられたフィン４ａが回転し、フライホイール１内の空間に存在する気体を撹拌し、鉄損等により発熱した図示しない発電コイルを冷却する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の磁石発電機においては、フライホイール１内部の気体は撹拌されるが、フライホイール１が通気穴を有しておらず、また外部の気体に対しては強制的な流れを起こすことができないため、フライホイール１内部の換気が十分に行われなかった。
【０００６】
一方、発電コイルである電機子巻線には発電電流の二乗に比例した発熱があり、前述の通り換気が不十分で熱せられた気体の交換が行われにくいと、巻線の温度上昇による抵抗値上昇を十分抑制できず発電電流の低下も十分に抑制されないという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、フライホイール内部の換気及び外部気流の発生を効率的に行い発電コイルである電機子巻線の温度上昇を防止するとともに、発電電流の低下を防止できる磁石発電機を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る磁石発電機は、円筒状の周壁部、及び周壁部の一端側をふさぐ天面部を有するフライホイールと、フライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、フライホイール内に磁石と対向して設置され、磁石との電磁誘導作用により発電する発電コイルとを有する磁石発電機であって、フライホイールには、周壁部と天面部の接合部に天面部及び周壁部の軸線方向の途中にわたって穿孔された換気穴と、
にわたって穿孔された換気穴と、天面部に立設され、フライホイールの回転にともない、換気穴を介してフライホイール内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、発電コイルを冷却する複数のフィンとが設けられている。
【０００９】
また、磁石の周辺部に充填され磁石をフライホイールに固定するとともに磁石を保護する磁石保護樹脂をさらに有し、フィンは磁石保護樹脂の成形と同時に樹脂にて成形される。
【００１０】
また、フィンは、フライホイールの内周面に対して所定の角度傾いて形成されている。
【００１１】
また、フィンは、フライホイールの回転方向側が凹となるような湾曲面を有する。
【００１２】
さらに、磁石保護樹脂は成型時に磁石の嵌合部が形成され、嵌合部に磁石が装着された後、フライホイールに装着される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の磁石発電機の回転子の平面断面図である。図２は図１のII-II線に沿う矢視断面図である。図において、本実施の形態の回転子は、概略筒状の周壁部１１ａとこの周壁部１１ａの一端側をふさぐ天面部１１ｂとにより形成された概略椀状のフライホイール１１を備えている。このフライホイール１１の天面部１１ｂの中央には、例えば内燃機関のクランクシャフトなどの図示しない回転軸と連結するためのボス部１５が設けられている。また、フライホイール１１の周壁部１１ａの内周面には、図６，図７に示される従来例と同様に、周方向に４つの細長い円弧状の磁石１２が配列されている。
【００１４】
フライホイール１１の周壁部１１ａの内周面には周方向に延びる４つの円弧状の磁石１２が周壁部１１ａの内周面に密着して配設されている。複数の磁石１２は全周にわたって等間隔に環状に配列されている。
【００１５】
複数の磁石１２は、磁石１２の周辺部に充填された磁石保護樹脂１４によって、フライホイール１１に固定されている。磁石保護樹脂１４は、磁石１２をフライホイール１１に固定するとともに磁石１２を保護する。
【００１６】
磁石保護樹脂１４は、図示しない樹脂成形金型によって成型された後、これに磁石１２が装着されてフライホイール１１に挿入されて固定される。樹脂成形金型によって成形された磁石保護樹脂１４には、外周面に磁石１２が固定される図示しない嵌合部が成形される。そして、この嵌合部に磁石１２が埋め込まれる。そしてさらに磁石保護樹脂１４がフライホイール１１に挿入されて固定されることにより、磁石１２がフライホイール１１の内周面に固定される。
【００１７】
フライホイ−ル１１の天面部１１ｂと周壁部１１ａとがつくる断面Ｌ字型の連結部に複数の換気穴１９が穿孔されている。換気穴１９は、断面Ｌ字型の連結部に全周にわたって等間隔に複数個が設けられている。本実施の形態においては、４５度毎に８個が設けられている。換気穴１９は、天面部１１ｂと周壁部１１ａの両部分にわたって形成されている。そして、天面部１１ｂに形成された部分の換気穴１９は半円形をなし、これに連続する周壁部１１ａに形成された部分の換気穴１９は概略矩形をなしている。
【００１８】
隣り合う２つの換気穴１９の間にフィン１６が設けられている。フィン１６は、フライホイ−ル１１の天面部１１ｂと周壁部１１ａとがつくる断面Ｌ字型の連結部に設けられている。すなわち、フィン１６は、概略矩形の平板状をなし一辺を天面部１１ｂに連結し他の一辺を周壁部１１ａに連結して固定されている。フィン１６は、断面Ｌ字型の連結部に換気穴１９と交互になるように概略放射状に設けられている。
【００１９】
フィン１６の作製においては、磁石保護樹脂１４を製作するための図示しない樹脂成形金型にフィン１６を形成するための形状を予め設けておくことにより、磁石保護樹脂１４の成形時に、同時にフライホイール１１の天面部１１ｂにフィン１６を成形することができる。このため、回転子の製造工程において、新たな工程が発生することがなく、安価にフィン１６を作製することができる。
【００２０】
すなわち、磁石発電機は、円筒状の周壁部１１ａ、及び周壁部１１ａの一端側をふさぐ天面部１１ｂを有するフライホイール１１と、フライホイール１１の周壁部１１ａの内周面に設けられた複数個の磁石１２と、フライホイール１１内に磁石１２と対向して設置され、磁石１２との電磁誘導作用により発電する発電コイル（電機子巻線１８）と有する磁石発電機であって、フライホイール１１には、周壁部１１ａと天面部１１ｂの接合部に周壁部１１ａと天面部１１ｂにわたって穿孔された換気穴１９と、天面部１１ｂに立設され、フライホイール１１の回転にともない、換気穴１９を介してフライホイール１１内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、発電コイル（電機子巻線１８）を冷却する複数のフィン１６とが設けられている。
【００２１】
図１に示すフライホイール１１の回転方向Ｂに対し、図１に矢印Ａで示す方向に気流が発生する。つまりフライホイール１１の内周から外周方向に気流が発生する。図３はフライホイール１１の側面断面図にフライホイール１１に対向する電機子１７を加えて示している。上述の気流が発生する際、側面断面方向では図３の矢印Ｃで示す方向にも気流が発生し、電機子１７の発電コイルである電機子巻線１８の表面にも気流を発生させ、発熱する電機子巻線１８の温度上昇を抑制し、発電電流の低下を防止する。
【００２２】
フライホイール１１が回転することにより、フライホイール１１の天面部１１ｂから周壁部１１ａにわたる換気穴１９と、フライホイール１１の天面部１１ｂに設けられた樹脂製のフィン１６によりフライホイール１１の内部と外部で気圧の変化が生じる。これによりフライホイール１１の内部に気流が発生し、この気流により発電コイルである電機子巻線１８の表面が冷却される。
【００２３】
フライホイール１１が回転することにより、フィン１６によりフライホイール１１の内部と外部で気圧の変化が生じる。この気圧の差は、換気穴１９を介して図３の矢印Ｃで示す方向に気流を発生させる。これによりフライホイール１１の内部に気流が発生し、この気流により発電コイルである電機子巻線１８の表面が冷却される。
【００２４】
本実施の形態の特徴としてフライホイール１１の天面部１１ｂから周壁部１１ａにわたって設けられた換気穴１９とフライホイールの天面部１１ｂに成形されたフィン１６との構成によりフライホイール１１内部に電機子巻線１８の冷却効率の高い気流を効率よく発生することが可能である。電機子巻線１８の温度上昇を抑制することで発電電流の低下を防止することができる。
【００２５】
また、本実施の形態の磁石発電機は、フライホイール１１が回転する際、天面部１１ｂから周壁部１１ａにわたって設けられた換気穴１９と、天面部１１ｂの設けられたフィン１６によりフライホイール１６内部の気体に強制的な流れを発生させる。これにより発電コイルである電機子巻線１８のフライホイール天面１８ｂ側表面の温度上昇を抑制し、発電電流の低下を防止するものである。
【００２６】
また、フライホイール１１内部に発生する気体の強制的な流れによりフライホイール１１内部の圧力を変化させフライホイール１１内部の気体を撹拌、排出させることで発電コイルである電機子巻線１８の温度上昇を抑制し、発電電流の低下を防止することができる。
【００２７】
また、本実施の形態の磁石発電機においては、磁石１２周辺部部に充填され磁石１２をフライホイール１１に固定するとともに磁石１２を保護する磁石保護樹脂１４をさらに有し、フィン１６は磁石保護樹脂１４の成形と同時に樹脂にて成形される。そのため、製造工程において、新たな工程が発生することがなく、安価にフィンを追加作製することができる。
【００２８】
尚、本実施の形態において、フィン１６は、概略矩形の平板状をなし一辺を天面部１１ｂに連結し他の一辺を周壁部１１ａに連結して設けられているが、フィン１６は、少なくとも天面部１１ｂに立設されていれば、所定の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の磁石発電機の回転子の平面断面図である。本実施の形態のフィン２６は、図４に示すように傾斜して設けられている。フィン２６は図４のθで示すように内周面とフィン２６のなす角度を調整することで、気流の効果を変化させることができる。
【００３０】
このような構成の磁石発電機のいては、フィン２６は、フライホイール１１の内周面に対して所定の角度θ傾いて形成されているので、確実に気体を捕らえることができ、効率よく強制的な流れＡ２を発生させることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３の磁石発電機の回転子の平面断面図である。本実施の形態のフィン３６は、図５に示すように円弧状とされている。すなわち、フライホイール１１の回転方向Ｂに対して気体とぶつかる側の面が凹となるような湾曲面３６ａを有する。そのため、確実に気体を捕らえることができ、効率よく強制的な流れＡ３を発生させることができる。
【００３２】
上述のように、実施の形態２ではフィン２６を傾けて設け、実施の形態３では湾曲したフィン３６を設けたが両者を組み合わせたフィンとしてもよい。
また、実施の形態１から３において、磁石２は磁石保護樹脂１４によって、フライホイール１１に固定されているが、磁石２の固定方法は、磁石保護樹脂１４に限られるものではなく、他の方法、例えば接着剤とうによってフライホイール１１に固定されてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
この発明に係る磁石発電機は、円筒状の周壁部、及び周壁部の一端側をふさぐ天面部を有するフライホイールと、フライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、フライホイール内に磁石と対向して設置され、磁石との電磁誘導作用により発電する発電コイルとを有する磁石発電機であって、フライホイールには、周壁部と天面部の接合部に天面部及び周壁部の軸線方向の途中にわたって穿孔された換気穴と、天面部に立設され、フライホイールの回転にともない、換気穴を介してフライホイール内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、発電コイルを冷却する複数のフィンとが設けられている。そのため、フライホイール内部の換気及び外部気流の発生を効率的に行い発電コイルの温度上昇を防止するとともに、発電電流の低下を防止できる。さらに、換気穴は、フライホイールの天面部及び周壁部の軸線方向の途中にわたって形成されている。そのため、換気穴の開口を大きくすることができるとともに、フライホイールの内部から外部へ気体の流れを無理のない概略直線的な気流とすることができ、効率的な気体の排出をすることができる。
【００３４】
また、磁石の周辺部に充填され磁石をフライホイールに固定するとともに磁石を保護する磁石保護樹脂をさらに有し、フィンは磁石保護樹脂の成形と同時に樹脂にて成形される。そのため、製造工程において、新たな工程が発生することがなく、安価にフィンを追加作製することができる。
【００３５】
また、フィンは、フライホイールの内周面に対して所定の角度傾いて形成されている。そのため、確実に気体を捕らえることができ、効率よく強制的な流れを発生させることができる。
【００３６】
また、フィンは、フライホイールの回転方向側が凹となるような湾曲面を有する。そのため、さらに確実に気体を捕らえることができ、さらに効率よく強制的な流れを発生させることができる。
【００３７】
さらに、磁石保護樹脂は成型時に磁石の嵌合部が形成され、嵌合部に磁石が装着された後、フライホイールに装着される。そのため、磁石の嵌合部を容易に形成することができ、簡単な手順でフライホイールの内周面に磁石を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う矢視断面図である。
【図３】フライホイールの側面断面図に電機子を加えて示した図である。
【図４】この発明の実施の形態２の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図６】従来のフライホイール形の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図７】図６のVII-VII線に沿う矢視断面図である。
【符号の説明】
１１フライホイール、１２磁石、１４磁石保護樹脂、１５ボス、１６，２６、３６フィン、１７電機子、１８電機子巻線（発電コイル）、１９換気穴、３６ａ湾曲面。

Claims

円筒状の周壁部、及び該周壁部の一端側をふさぐ天面部を有するフライホイールと、
前記フライホイールの前記周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、
前記フライホイール内に前記磁石と対向して設置され、該磁石との電磁誘導作用により発電する発電コイルとを有する磁石発電機であって、
前記フライホイールには、
前記周壁部と前記天面部との接合部に前記天面部及び前記周壁部の軸線方向の途中にわたって穿孔された換気穴と、
前記天面部に立設され、該フライホイールの回転にともない、前記換気穴を介して該フライホイール内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、前記発電コイルを冷却する複数のフィンとが設けられている
ことを特徴とする磁石発電機。
前記磁石の周辺部に充填され該磁石を前記フライホイールに固定するとともに該磁石を保護する磁石保護樹脂をさらに有し、
前記フィンは前記磁石保護樹脂の成形と同時に樹脂にて成形される
ことを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
前記フィンは、前記フライホイールの前記内周面に対して所定の角度傾いて形成されている
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。
前記フィンは、前記フライホイールの回転方向側が凹となるような湾曲面を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁石発電機。
前記磁石保護樹脂は成型時に前記磁石の嵌合部が形成され、該嵌合部に前記磁石が装着された後、前記フライホイールに装着される
ことを特徴とする請求項２に記載の磁石発電機。