JP4003490B2 - 内燃機関用フライホイール磁石回転子 - Google Patents

Description

【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（１）の周壁部の内周に極弧角が等し い複数の弧状の永久磁石（２Ａ〜２Ｄ）を、相互間の隙間を等しくして前記フライホイールの周方向に並べて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（１ｄ）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、複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石（２Ａ，２Ｂ）が、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等分する平面に対して、左右対称に配置され、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（３）が配置される。アンバランス補正用ウェイトはフライホイールの周壁部（１ａ）及び永久磁石（２Ａ，２Ｂ）に接着される。
【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】
またフライホイールの中心軸線を含み、誘導子磁極部を周方向に２等分する平面により、複数の永久磁石のうち、誘導子磁極部に相対する一つの永久磁石（２Ａ）が周方向に２等分されるように複数の永久磁石（２Ａ〜２Ｄ）を配置しておいて、誘導子磁極部に相対する一つの永久磁石（２Ａ）の両端とその両側の永久磁石（２Ｂ，２Ｄ）との間の隙間にそれぞれ非磁性材料からなる質量アンバランス補正用ウェイト（３，３）を配置し、これらのアンバランス補正用ウェイトを永久磁石（２Ａ、２Ｂ，２Ｄ）とフライホイールの周壁部（１ａ）とに接着するようにしてもよい。
【００１７】
【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２Ｄ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２Ａ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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係わるフライホイール磁石回転子の参考構成例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。
【００２４】
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。
【００２５】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は本発明に係わるフライホイール磁石回転子の他の参考構成例を示したもので、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２Ｂ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
【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。
【００２９】
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、本発明の参考構成例を示した正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ３−Ｂ３線断面図である。
【図４】 （Ａ）は、本発明の他の参考構成例を示した正面図、（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、１ｄ…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 (2)

1. カップ状に形成されたフライホイール（１）の周壁部の内周に極弧角が等しい複数の弧状の永久磁石（２Ａ〜２Ｄ）を、相互間の隙間を等しくして前記フライホイールの周方向に並べて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（１ｄ）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、
   前記複数の永久磁石のうちの２つの永久磁石（２Ａ，２Ｂ）が、前記フライホイールの中心軸線を含み、前記誘導子磁極部（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、
   前記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（３）が配置されて、該アンバランス補正用ウェイトが前記フライホイールの周壁部（１ａ）及び永久磁石（２Ａ，２Ｂ）に接着されている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. 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極弧角が等しい複数の弧状の永久磁石（２Ａ〜２Ｄ）を、相互間の隙間を等しくして前記フライホイールの周方向に並べて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（１ｄ）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、
   前記フライホイールの中心軸線を含み、前記誘導子磁極部を周方向に２等分する平面により、前記複数の永久磁石のうち、前記誘導子磁極部に相対する一つの永久磁石（２Ａ）が周方向に２等分されるように前記複数の永久磁石（２Ａ〜２Ｄ）が配置され、
   前記誘導子磁極部に相対する一つの永久磁石（２Ａ）の両端とその両側の永久磁石（２Ｂ，２Ｄ）との間の隙間にそれぞれ非磁性材料からなる質量アンバランス補正用ウェイト（３，３）が配置されて、これらのアンバランス補正用ウェイトが前記永久磁石（２Ａ、２Ｂ，２Ｄ）と前記フライホイールの周壁部（１ａ）とに接着されている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。

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