JP4107609B2

JP4107609B2 - 磁石発電機

Info

Publication number: JP4107609B2
Application number: JP2005358548A
Authority: JP
Inventors: 光春羽柴
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP2007166752A

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で発電する磁石発電機に関するものである。

従来、保護チューブで被覆され、周方向に間隔をおいて軸線方向に引き出された発電コイルの各相の口出し線は、それぞれ発電コイルのコイルエンドの端面側にバンドを用いて押圧することで各相の口出し線の耐振性を確保している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１０３６４号公報（図２）

従来の磁石発電機のフライホイールでは、各口出し線の耐振性を図るために複数のバンドを用いており、部品点数が多い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、部品点数を削減できる等の磁石発電機を得ることを目的とするものである。

この発明に係る磁石発電機では、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、前記フライホイールの内径側に設けられ外周面が前記永久磁石と対面した固定子鉄心と、この固定子鉄心に導線が巻回されて構成された３相の発電コイルとを備えた磁石発電機において、周方向に間隔をおいて軸線方向に引き出された前記発電コイルの第１相、第２相及び第３相のそれぞれ一対の口出し線のうち、第２相の口出し線、第３相の口出し線は、第１の保護チューブで被覆されており、この第１の保護チューブで被覆された、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線は、前記第１相の口出し線に向かって周方向に折曲されて、前記第１相の口出し線とともに束ねられ、束ねられた、前記第１相の口出し線、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線は、それぞれ反前記周方向に折曲されている。

この発明による磁石発電機によれば、部品点数を削減できる等の効果がある。

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中の矢印Ａの方向から固定子２を視たときの部分側面図である。
この磁石発電機は、内燃機関と連結された回転子１と、この回転子１と対面し固定部材（図示せず）に取り付けられた固定子２を備えている。
回転子１は、椀状のフライホイール３及び永久磁石（図示せず）を備えている。フライホイール３は、回転軸線Ｂ−Ｂを中心として回転する。ボス部５は、内燃機関により回転駆動される回転軸（図示せず）に固定される。

フライホイール３の円筒部６の内周壁面には、例えば４個の永久磁石が固定されている。永久磁石は、Ｎ極、Ｓ極及びＮ極の順に着磁された磁石と、Ｓ極、Ｎ極及びＳ極の順に着磁された磁石が各２個ずつ交互に、回転軸線Ｂ−Ｂの周りに、互いに等しい角度間隔で配置されている。複数個の永久磁石は、隣接する永久磁石が互いに逆極性に着磁されており、永久磁石の内周側空間では、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。
各永久磁石の各内周面には、筒状の保護環（図示せず）が密着して嵌め込まれている。各永久磁石の回転軸線Ｂ−Ｂ方向の両端側、及び隣接した各永久磁石間には、樹脂材４が充填されている。この樹脂材４によって、複数個の永久磁石及び保護環がフライホイール３の円筒部６の内周壁面に固定されている。

固定子２は、中空円柱状の固定子鉄心７及び３相の発電コイル８を有する。固定子鉄心７の外周部には、径外側方向に放射状に等分間隔で突出した各ティース１３が形成されている。
外周部に複数個のティース１３が形成された固定子鉄心７は、冷間圧延鋼板である中空の薄板磁性鋼板を回転軸線Ｂ−Ｂの方向に多数枚積層して構成された積層鉄心１６と、この積層鉄心１６の両側面にそれぞれ密着して重ねられた、第１の端板１７及び第２の端板１８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１７及び第２の端板１８は、発電コイル８を保持するために外周縁部及び内周縁部が発電コイル８側にそれぞれ折曲されている。
積層鉄心１６、及び第１の端板１７、第２の端板１８には、回転軸線Ｂ−Ｂと平行に貫通した貫通穴１９が３カ所形成されている。この貫通穴１９に貫通したボルト（図示せず）及びボルト（図示せず）の端部に螺着されたナット（図示せず）により、積層鉄心１６と、第１の端板１７及び第２の端板１８とが一体化されている。

発電コイル８は、固定子鉄心７のティース１３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ている。発電コイル８は３相発電コイルであり、各相コイル部はデルタ結線で接続されている。発電コイル８の周側面は、樹脂モールド材２０で被覆されている。
周方向に間隔をおいてそれぞれ一対の第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂが軸線方向に導出されている。
それぞれ一対の第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ、第３の口出し線１１ａ，１１ｂの先端部は、それぞれ第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂで被覆されている。第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂは、第１相の口出し線９ａ，９ｂ側に折曲（図１において反時計方向）された後、第１相の口出し線９ａ，９ｂとともに束ねられ、束ねられた、第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂは、再び第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ側（図１において時計方向）に折曲されている。
この折曲された、第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂはそれぞれ第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃで被覆されている。
なお、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂ、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、耐熱性、絶縁性に優れており、ポリエステル繊維を編み込んだチューブにワニスを含浸して構成されている。

第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂを被覆した第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂは、発電コイル８のコイルエンド１４の端面にエポキシ樹脂またはワニスからなる固着材２１により固着されている。また、この固着材２１により第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂと第１相の口出し線９ａ，９ｂとが固着されている。
また、一対の第１相の口出し線９ａ，９ｂのうち、一方の第１相の口出し線９ａは、他方の第１相の口出し線９ｂとともに、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂを被覆した第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂも巻回して束ねている。

第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂは、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ内で、リード線２３を構成する撚り線構造の３本のリード線部と電気的に接続されている。従って、第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂと３本のリード線部とがそれぞれ電気的に接続された後に、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃがそれぞれ挿入される。
この第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより、各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂ間、及びこれら口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂと３本のリード線部との各接続部との間は、電気的に絶縁される。
電気機器（図示せず）へ導出するためのリード線２３の端部は、第３の保護チューブ２４で被覆されている。リード線２３は、第３の保護チューブ２４を介してリードクランプ２６により固定されている。リードクランプ２６はねじ２５により固定子鉄心７に固定されている。

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、その際に永久磁石により生じる交番磁界により、発電コイル８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、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂで被覆された、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂは、第１相の口出し線９ａ，９ｂに向かって図１において反時計方向に折曲されている。折曲された、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂは、第１相の口出し線９ａ，９ｂとともに束ねられ、束ねられた、第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂは、それぞれ図１において時計方向に折曲されているとともに、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃでそれぞれ被覆されている。

そのため、リード線２３がリードクランプ２６により固定されることで、径方向に沿って一列に整列された第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂをコイルエンド１４の端面に押圧し、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂと密接しており、固定子２の軸線方向の寸法の増大を防ぐことができる。
また、それぞれの口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂの振動が防止され、従来必要とした耐振性専用の部品が不要となる。

また、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂは、コイルエンド１４の端面に固着材２１で固着されているので、部品を必要とすることなく、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂの振動は確実に防止される。
また、固着材２１は、耐熱性を有しているので、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂの耐熱性の向上にも寄与している。

また、それぞれのティース１３間から、第１相の口出し線９ａ，９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂがそれぞれ突出しているので、各ティース１３で巻回される導線の巻回スペースは確保されている。

また、第１相の口出し線９ａ，９ｂは、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂよりも、リード線２３から離れた位置に配設されており、導出された、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃで被覆された各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂの延出方向にリード線２３が配置されているので、各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂの端部とリード線２３の端部とは円滑に電気的に接続されるとともに、お互い無駄な長尺を防止することができる。

また、一方の第１相の口出し線９ａは、他方の第１相の口出し線９ｂとともに、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂを巻回して束ねているので、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂは、折曲部１５で緊締されており、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂの折曲部１５における耐振性が向上する。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による磁石発電機を示す正面図である。
実施の形態１では、電気機器と接続するためのリード線２３の引き出し方向が図１に示すように、磁石発電機の右側に配置されていたのに対して、この実施の形態では、電気機器と接続するためのリード線２３の引き出し方向が図４に示すように磁石発電機の左側に配置されている。
そのため、実施の形態１では、図１においてリードクランプ２６の右側に第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂの折曲部１５が形成されていたのに対して、この実施の形態では、図４においてリードクランプ２６の右側に折曲部１５が形成されている。
その他の構成は、実施の形態１と同一である。
この実施の形態でも、第１相の口出し線９ａ，９ｂは、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂよりも、リード線２３から離れた位置に配設されており、導出された、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃで被覆された各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂの延出方向にリード線２３が配置されており、各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂの端部とリード線２３の各リード線部の端部とは円滑に電気的に接続されるとともに、お互い無駄な長尺を防止することができる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による磁石発電機を示す正面図である。
この実施の形態では、固定子鉄心７のティース１３の周側面に導線が巻回されて点火信号用コイルが構成されている。この点火信号用コイルの信号用口出し線２７ａ，２７ｂは、軸線方向に導出しているとともに第４の保護チューブ２８ａ，２８ｂで被覆されている。第４の保護チューブ２８ａ，２８ｂは、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂ、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと同様にポリエステル繊維を編み込んだチューブにワニスを含浸して構成されている。
軸線方向に突出したこの信号用口出し線２７ａ，２７ｂは、図５において時計方向に折曲された後、この信号用口出し線２７ａ，２７ｂは、他方の第１相の口出し線９ｂ、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂで被覆された、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂとともに、巻回した一方の第１相の口出し線９ａにより束ねられている。
他の構成は、実施の形態１と同一である。

この実施の形態では、一方の第１相の口出し線９ａにより、他方の第１相の口出し線９ｂ、第２相の口出し線１０ａ，１０ｂ及び第３相の口出し線１１ａ，１１ｂとともに、信号用口出し線２７ａ，２７ｂも緊締されており、実施の形態１の効果とともに、信号用口出し線２７ａ，２７ｂの耐振性が向上するという効果もある。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４の磁石発電機における固定子２の部分正面図、図７は図６中の矢印Ｃの方向から視たときの部分側面図、図８は図６の第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを周方向に沿って切断したときの部分断面図である。
この実施の形態では、コイルエンド１４に固着された第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂと、この第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂと重なった第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとは、バンド２９により緊締されている。
また、エナメル皮膜が削除された、各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの端部は、リード線２３を構成する各リード線部２３ａ，２３ｂ，２３ｃの端部と第１の圧着部３０により電気的に接続されているとともに、第２の圧着部３１でも電気的に接続されており電気的に接続されている。
また、各相の口出し９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの端部は、各リード線部２３ａ，２３ｂ，２３ｃの端部と第１の圧着部３０により電気的に接続されているとともに、第２の圧着部３１でも電気的に接続されている。
他の構成は、実施の形態１と同一である。

この実施の形態では、第１の保護チューブ１２ａ，１２ｂ及び第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、バンド２９により緊締されているので、リードクランプ２６と折曲部１５との間の長さが長く、各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの耐振性が懸念される場合に有効である。
また、各相の口出し線９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの端部と、各リード線部２３ａ，２３ｂ，２３ｃの端部とは、第２の圧着部３１でも電気的に接続されており、両者はより強固に接続され、より断線頻度が低減される。

なお、上記各実施の形態では、各相コイル部がデルタ結線で接続されている３相の発電コイル８について説明したが、各相コイル部がスター結線で接続された３相の発電コイルについても、この発明は適用することができる。

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ＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１の固定子を矢印Ａの方向から視たときの部分側面図である。この発明の実施の形態２による磁石発電機の固定子を示す正面図である。この発明の実施の形態３による磁石発電機の固定子を示す正面図である。この発明の実施の形態４による磁石発電機の固定子を示す部分正面図である。図６の固定子を矢印Ｃの方向から視たときの部分側面図である。図６の第２の保護チューブを周方向に沿って切断したときの部分断面図である。

符号の説明

１回転子、２固定子、３フライホイール、７固定子鉄心、８発電コイル、９ａ，９ｂ第１相の口出し線、１０ａ，１０ｂ第２相の口出し線、１１ａ，１１ｂ第３相の口出し線、１２ａ，１２ｂ第１の保護チューブ、１３ティース、１４コイルエンド、２１固着材、第２の保護チューブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、２３リード線、２３ａ，２３ｂ，２３ｃリード線部、２７ａ，２７ｂ信号用口出し線、２９バンド、３０第１の圧着部、３１第２の圧着部。

Claims

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、
前記フライホイールの内径側に設けられ外周面が前記永久磁石と対面した固定子鉄心と、
この固定子鉄心の外周部に径外側方向に放射状に等分間隔で突出して形成された各ティースに導線が巻回されて構成された３相の発電コイルとを備えた磁石発電機において、
周方向に間隔をおいて軸線方向に引き出された前記発電コイルの第１相、第２相及び第３相のそれぞれ一対の口出し線のうち、第２相の口出し線、第３相の口出し線は、第１の保護チューブで被覆されており、
この第１の保護チューブで被覆された、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線は、前記第１相の口出し線に向かって周方向に折曲されて、前記第１相の口出し線とともに束ねられ、
束ねられた、前記第１相の口出し線、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線は、それぞれ反前記周方向に折曲されていることを特徴とする磁石発電機。
反前記周方向に折曲された前記第１相の口出し線、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線は、それぞれ第２の保護チューブで被覆されており、この第２の保護チューブは、径方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
前記第１の保護チューブは、前記発電コイルのコイルエンドの端面に固着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。
それぞれの前記ティース間に、前記第１相の口出し線、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線がそれぞれ配設されてい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。
前記第１相の口出し線は、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線よりも、電気機器へ導出するためのリード線部で構成されたリード線から離れた位置に配設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。
一対の前記第１相の口出し線のうち、一方の第１相の口出し線は、他方の第１相の口出し線とともに、前記第１の保護チューブで被覆された、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線も巻回して束ねていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の磁石発電機。
前記発電コイルには、前記固定子鉄心に導線が巻回されて構成された信号用コイルが設けられており、前記第１の保護チューブで被覆された、前記信号用コイルの口出し線も、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線とともに、一方の前記第１相の口出し線により、巻回して束ねられていることを特徴とする請求項６に記載の磁石発電機。
重ねられた、前記第１の保護チューブ及び前記第２の保護チューブは、バンドで緊締されてい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。
前記第１相の口出し線、前記第２相の口出し線及び前記第３相の口出し線のうち少なくとも一つの口出し線の端部と前記リード線部の端部とは、複数の圧着部により電気的に接続されていることを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の磁石発電機。