JP5145125B2 - 磁石式発電機 - Google Patents

Description

本発明は、磁石と、この磁石に対して相対移動されるコイルとからなる磁石式発電機、特に、汎用エンジンに好適な小型の磁石式発電機に関する。

汎用エンジンは、点火プラグを備えたガソリンエンジンが主流である。点火プラグ及びその他の電装品へ給電する必要から、汎用エンジンに発電機が備えられている。
汎用エンジンは、一般に小型であるため、発電機も小型の磁石式発電機が採用される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−６５９４公報（図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５は従来の発電機の構造を説明する図であり、磁石式発電機１００は、磁石１０１と、この磁石１０１に対して相対移動されるコイル１０２とからなる。クランク軸１０３の一端にフライホイール１０４が取付けられている。

このフライホイール１０４は、クランク軸１０３のテーパ部に嵌合されるハブ軸１０５と、このハブ軸１０５から径外方へ延ばしたディスク部１０６と、このディスク部１０６の外周に一体形成したアウターマス部１０７とからなる。
このアウターマス部１０７は質量（マス）が大きく、クランク軸１０３の中心（回転中心）からの距離も大きいため、慣性モーメント（慣性モーメントは、質量×距離^２に比例する。）が稼げ、大きなフライホイール効果を発揮する。

磁石１０１は、アウターマス部１０７に設けられている。そのため、磁石１０１は、大径のリングマグネットとなる。ただし、磁石１０１は、ホルダ１０８、１０８で止められている。
一方、コイル１０２が巻かれている円板状の鉄心１１１は、ボルト１１２、１１２でクランクケース１１３に固定されている。
クランク軸１０３が回転すると、磁石１０１がコイル１０２に対して相対移動するため、発電が開始される。

ところで、磁石１０１はアウターマス部１０７に嵌合した後に、ホルダ１０８で挟んで固定する必要がある。振動で磁石１０１がアウターマス部１０７から外れることを防止するためにホルダ１０８が必須となる。しかし、磁石１０１をアウターマス部１０７に嵌合し、次にホルダ１０８を取付けるため、磁石の取付け作業は繁雑になる。取付け作業が繁雑になると、組立て工数が嵩み、好ましくない。そこで、磁石の取付け作業の簡便化が望まれる。

また、磁石１０１は、大径であるため、質量が大きくなり、磁石式発電機１００は大型になり、且つ重くなる。小型の汎用エンジンに付属することを考えると、磁石式発電機の小型化及び軽量化が求められる。

本発明は、磁石の取付け作業が容易であって且つ小型で軽量の磁石式発電機機を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、磁石と、この磁石に対して相対移動されるコイルとからなる磁石式発電機において、
前記磁石は、回転中心を囲うように配置される円環状のヨークの外周面に予め一体成形され、前記ヨークと共にロータを構成し、前記コイルは、前記磁石を囲うステータである磁石式発電機であって、
この磁石式発電機は、汎用エンジンに付属させる発電機であり、
前記ヨークは、ヨークの内周面に掛け渡すフランジを備え、このフランジに中心穴を有し、
前記汎用エンジンのクランク軸に取付けられるフライホイールは、軸方向に突出するハブ軸を備え、このハブ軸に前記中心穴に対応する段部を有し、
この段部に前記中心穴を嵌めることで、前記ヨークは、前記フライホイールのハブ軸に取付けられ、
前記コイルは、クランクケースに取付けられていることを特徴とする

請求項１に係る発明では、磁石はヨークに予め一体形成されている。ヨークは、フライホイールなどの回転体に容易に固定することができる。そのため、磁石の取付け作業は極めて容易になる。また、コイルで磁石が囲われる。すなわち、ステータの内側にロータが配置され、ロータの主体が磁石であるため、磁石は小径となる。そのため、磁石は小型で軽量になる。
このように請求項１によれば、磁石の取付け作業が容易であって且つ小型で軽量の磁石式発電機機が提供される。

加えて、請求項１に係る発明では、磁石を支えるヨークは、汎用エンジンのフライホイールのハブ軸に取付けられる。フライホイールの外径は大きいが、ハブ軸は小径である。このような小径のハブ軸に、ヨークが取付けられるため、磁石式発電機は小型になる。このような小型の磁石式発電機を備えた汎用エンジンは、容易に小型化、軽量化が図れる。
さらに、段部は機械加工で形成されるため、段部の径は精度よく仕上げられる。フランジの中心穴も機械加工により精密に仕上げられる。段部にフランジを嵌めるだけで、フライホイールに正確に、ロータを組付けることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る磁石式発電機の分解図であり、磁石式発電機１０は、ロータ２０とステータ４０とからなり、ロータ２０は、円環状のヨーク２１と、このヨーク２１の内周面に掛け渡したフランジ２２と、ヨーク２１の外周面に接着剤などにより取付け一体化される磁石２３とからなる。
フライホイール２４のハブ軸２５には、フランジ２２の中心穴２６に対応する段部２７が設けられている。

そこで、この段部２７に中心穴２６を嵌めるようにしてフランジ２２をハブ軸２５に当てる。次に、フランジ２２のボルト穴２８、２８にボルト２９、２９を通し、フライホイール２４のハブ軸２５に設けられているねじ部３１、３１にねじ込むことで、回転体であるフライホイール２４に磁石２３を簡単に取付けることができる。

加えて、段部２７は機械加工で形成されるため、段部２７の径は精度よく仕上げられる。フランジ２２の中心穴２６も機械加工により精密に仕上げられる。段部２７にフランジ２２を嵌めるだけで、フライホイール２４に正確に、ロータ２０を組付けることができる。

さらには、段部２７にフランジ２２が嵌っているため、ロータ２０に遠心力が加わっても、フランジ２２が強固に段部２７に保持され、ロータ２０が径方向へ移動する心配がない。この結果、磁石２３の外周面と鉄心４１の内周面との間隔を一定に保つことができ、所定の発電を行わせることができる。

磁石２３は、例えば、５０質量％程度の樹脂粉に、５０質量％程度の磁性粉及び溶媒を混合して型に入れて造形し、次に乾燥させる。乾燥体に磁場配向処理を施し、焼結処理を施し、着磁処理を施すことで得られる。着磁処理では、Ｎ極とＳ極が交互に配列される。ただし、磁石２３の製法は任意であり、周知の方法で製造されたものを採用することができる。

ステータ４０は、薄い珪素鋼板を重ねてなるドーナツ状の鉄心４１と、この鉄心４１を挟むように取付けられたボビン４２と、このボビン４２に密に巻いたコイル４３、４３と、鉄心４１に貫通して取付けられたパイプ４４、４４とからなり、これらのパイプ４４、４４にボルト４５、４５を通し、クランクケース４６に設けられているねじ部４７、４７にねじ込むことで、静止体であるクランクケース４６に取付けることができる。

図２は図１の２−２矢視図であり、コイル４３は、想像線で示す磁石２３を囲うように、１２個（大きなコイル４３Ｌが８個で小さなコイル４３Ｓが４個）が等ピッチで配列されている。鉄心４１は、４本のボルト４５で固定される。このような鉄心４１で囲われている磁石２３は、十分に小さい。

図３は図１の３−３矢視図であり、フライホイール２４は、中心のハブ軸２５から径外方へ延ばしたディスク部３２と、このディスク部３２の外周に一体形成したアウターマス部３３とからなる。このアウターマス部３３は質量が大きく、回転中心３４からの距離も大きいため、慣性モーメントが稼げ、大きなフライホイール効果を発揮する。
中心のハブ軸２５に、２本のボルト２９、２９で、ロータ２０が固定されている。このロータ２０の主要素である磁石２３及びヨーク２１は、回転中心３４を囲うように配置される円環である。

図４は汎用エンジンの要部の断面図であり、汎用エンジン５０では、クランクケース４６に軸受５１及びシール材５２を介してクランク軸５３が回転自在に支持されており、このようなクランク軸５３の一端がクランクケース４６から突出している。

このクランク軸５３にフライホイール２４を取付ける前に、クランクケース４６にボルト４５、４５でステータ４０を固定する。又、フライホイール２４には、予めボルト２９、２９でロータ２０を固定しておく。

そして、テーパ軸５４にハブ軸２５のテーパ穴５５を嵌合する要領で、フライホイール２４をテーパ軸５４に取付ける。次に、キー５６、座金５７及びナット５８を用いてフライホイール２４をクランク軸５３に固定する。これで、図示するような、磁石式発電機１０を備えた汎用エンジン５０を得ることができる。

フライホイール２４の外径は大きいが、ハブ軸２５は小径である。このような小径のハブ軸２５に、ヨーク２１が取付けられるため、磁石式発電機１０は小型になる。このような小型の磁石式発電機１０を備えた汎用エンジン５０は、容易に小型化、軽量化が図れる。

また、磁石式発電機１０単体においても、磁石２３はヨーク２１に予め一体形成されている。ヨーク２１は、フライホイール２４などの回転体に容易に固定することができる。そのため、磁石２３の取付け作業は極めて容易になる。また、コイル４３で磁石２３が囲われる。すなわち、ステータ４０の内側にロータ２０が配置され、ロータ２０の主体が磁石２３であるため、磁石２３は小径となる。そのため、磁石２３は小型で軽量になる。

実施例では、磁石を支えるヨークは、フランジ及びボルトを用いてフライホイールのハブ軸に取付けたが、ヨークは、圧入、リベット、接着によりハブ軸に取付けることができるため、ヨークの取付け方法は任意である。

本発明の磁石式発電機は、汎用エンジンに好適である。

本発明に係る磁石式発電機の分解図である。 図１の２−２矢視図である。 図１の３−３矢視図である。 汎用エンジンの要部の断面図である。 従来の発電機の構造を説明する図である。

符号の説明

１０…磁石式発電機、２０…ロータ、２１…ヨーク、２２…フランジ、２３…磁石、２４…フライホイール、２５…ハブ軸、３４…回転中心、４０…ステータ、４３…コイル、４６…クランクケース、５０…汎用エンジン、５３…クランク軸。

Claims (1)

1. 磁石（２３）と、この磁石（２３）に対して相対移動されるコイル（４３）とからなる磁石式発電機において、
   前記磁石（２３）は、回転中心（３４）を囲うように配置される円環状のヨーク（２１）の外周面に予め一体成形され、前記ヨーク（２１）と共にロータ（２０）を構成し、
   前記コイル（４３）は、前記磁石（２３）を囲うステータ（４０）である磁石式発電機であって、
   この磁石式発電機は、汎用エンジン（５０）に付属させる発電機であり、
   前記ヨーク（２１）は、ヨーク（２１）の内周面に掛け渡すフランジ（２２）を備え、このフランジ（２２）に中心穴（２６）を有し、
   前記汎用エンジン（５０）のクランク軸（５３）に取付けられるフライホイール（２４）は、軸方向に突出するハブ軸（２５）を備え、このハブ軸（２５）に前記中心穴（２６）に対応する段部（２７）を有し、
   この段部（２７）に前記中心穴（２６）を嵌めることで、前記ヨーク（２１）は、前記フライホイール（２４）のハブ軸（２５）に取付けられ、
   前記コイル（４３）は、クランクケース（４６）に取付けられていることを特徴とする磁石式発電機。

Images