JPH02299452A - 磁石発電機用固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関等に取付けられる磁石発電機の固定
子に関するものである。

［従来の技術］ 内燃機関に取付けられる磁石発電機の固定子として、第
６図に示すように、環状の継鉄部１から多数の突極２ａ
〜２ｈを突出させた固定子鉄心３と、固定子鉄心の突極
２ａ〜２ｈにそれぞれ巻回されたコイル４ａ〜４ｈとか
らなるものが用いられている。第６図に示した例では、
鉄心３の少なくともコイルが巻回される部分が第７図に
示すように絶縁コーティング５により被覆され、このコ
ーティングの上に直接コイルが巻回されている。

この種の発電機により複数の負荷を駆動する必要がある
場合には、固定子鉄心の突極に巻回されたコイルにより
複数の単相電機子巻線を構成し、該複数の単相電機子巻
線にそれぞれ負荷を接続する。そして多極の磁石発電機
においては、所定の電圧を得るために、複数のコイルを
直列に接続することにより、多コイル構成の電機子巻線
を構成することがしばしばある。

第６図に示した例では、コイル４ａ〜４ｈの内、コイル
４ａ〜４ｄが直列に接続されて内燃機関用点火回路■を
駆動するエキサイタコイル（単相電機子巻線）Ｗｅが構
成され、コイル４ｅ及び４ｆが直列に接続されてヘッド
ランプ等の一般負荷りを駆動するための単相電機子巻線
ＷＬが構成されている。またコイル４ｇ及び４ｈが直列
に接続されてバッテリ充電用の電機子巻線ＷＢが構成さ
れ、この電機子巻線ＷＢはダイオードＤＯを通してバッ
テリＢを充電するために用いられている。

上記のように、星形環状鉄心に巻回されたコイルにより
多コイル構成の単相電機子巻線Ｗｅ、ＷＬ、ＷＢ等を構
成する場合、従来は、周方向に順次並んだ所定個数の突
極にコイルを連続巻きすることにより各電機子巻線を構
成していた。

ところで、上記のような星形環状の固定子鉄心を用いた
磁石発電機においては、一般に隣り合う突極の磁束の交
番の位相が１８０度相違している。

そのため、隣り合う突極に連続巻きしたコイルにより単
相の出力を得るためには、隣り合う突極に巻回するコイ
ルの巻き方向を異ならせる必要がある。第６図に示した
例では、コイル４ａ、　　４ｃ。

４ｅ及び４ｇが左巻きに巻回され１．コイル４ｂ。

４ｄ、４ｆ及び４ｈが右巻きに巻回されている。

更に詳細に説明すると、エキサイタコイルを構成する場
合には、突極２ａにコイル４ａを左巻きに巻回し、次い
でコイル導体を隣接する突極４ｂに渡らせて該突極４ｂ
にコイル４ｂを右巻きに巻回する。コイル４ｂを巻回し
た後コイル導体を突極２ｃに渡らせて該突極２Ｃにコイ
ル４Ｃを左巻きに巻回し、その後突極２ｄにコイル４ｄ
を右巻きに巻回する。この場合コイル４ａの巻き始め端
部及びコイル４ｄの巻き終り端部がそれぞれエキサイタ
コイルの出力端子ｔ１及びｔ２となる。

同様にコイル４ｅ及び４ｆがそれぞれ左巻き及び右巻き
に巻回され、コイル４ｅの巻き始め及びコイル４ｆの巻
き終りがそれぞれ一般負荷用電機子巻線ＷＬの出力端子
ｔ３及びｔ４となる。

またコイル４ｇ及び４ｈが左巻き及び右巻きに巻回され
、コイル４ｇの巻き始め及びコイル４ｈの巻き終りがそ
れぞれバッテリ充電用電機子巻線の出力端子ｔ５及びｔ
６となる。

尚本明細書においてコイルの巻回方向を、各突極の磁極
面を正面から見た場合の巻回方向で表すものとする。第
６図には各コイルを巻回した突極の磁極面の側方に右巻
きの矢印または左巻きの矢印を付しであるが、右巻きの
矢印はコイルの巻回方向が右巻きであることを示し、左
巻きの矢印はコイルが左巻きであるこ七を示している。

上記のようにコイル４ａ〜４ｈの巻回方向を交互に異な
らせる場合、隣り合うコイル間を渡る渡り導体６は、第
７図に示すように隣り合う突極間の間隙を斜めに横切っ
て渡ることになる。

上記の固定子は、例えば継鉄部１に設けた取り付は孔７
に挿入したボルトを機関のケース等に設けられた取り付
は部に螺入することにより機関に取付けられ、突極２ａ
〜２ｈの先端に設けられた円筒面状の磁極面が機関の回
転軸に取付けられた磁石回転子の磁極に対向させられる
。

［発明が解決しようとする課題］ 第６図に示した固定子を機関に取付けた場合、鉄心の継
鉄部１は取り付は部に固定されて拘束されるが、突極２
ａ〜２ｈは拘束されないため、機関の振動により突極２
ａ〜２ｈが主として固定子の軸線方向（第７図に矢印で
示した方向）に相当の振幅で振動する。この場合、各部
の振動の振幅及び位相は一定ではなく、鉄心の軸線方向
の一端側と他端側とでは振動の振幅と位相とが相違する
。

そのためコイル間を渡る渡り導体が突極間の間隙を斜め
に横切って鉄心の軸線方向の一端側から他端側に渡って
いると、該渡り導体の両端の振動の振幅と位相とが異な
って渡り導体に張力が作用することになる。

例えば第７図においてコイル４ａからコイル４ｂに渡る
渡り導体６のコイル４ａ側の端部６ａとコイル４ｂ側の
端部６ｂとでは、振動の振幅及び位相が相違し、渡り導
体６に張力が作用する。

一般に鉄心３へのコイルの巻回作業は巻線機を用いて自
動的に行われるが、巻線機によりコイル導体を渡らせな
がら巻回作業を進める場合、渡り導体を弛ませることは
困難であり、各渡り導体は余裕をもたない状態でコイル
間を渡ることになる。

そのため、振動により各渡り導体に張力が作用すると各
渡り導体に無理な力が加わり、短時間で断線に至ること
がしばしばあった。特にエキサイタコイルのようにきわ
めて細いコイル導体を用いてコイルが巻回される場合や
、レース用の内燃機関のように振動が激しい内燃機関に
固定子が取付けられる場合に、振動による渡り導体の断
線が問題になり易かった。

本発明の目的は、渡り導体の断線を防止できるようにし
た磁石発電機用固定子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、環状の継鉄部から径方向の外側または内側に
多数の（通常は４個以上の）突極を突出させた固定子鉄
心と、前記固定子鉄心の突極に巻回されたコイルにより
構成された複数の単相電機子巻線とを備えた磁石発電機
用固定子を対象とする。ここで複数の単相電機子巻線の
内の少なくとも１つは複数の突極にそれぞれ巻回された
コイル−を直列接続して構成した多コイル構成の電機子
巻線であるとする。

本発明は、上記のような固定子において、コイル間を渡
る渡り導体に無理な力が加わらないようにしたもので、
本発明においては、同一の負荷に接続される多コイル構
成の単相電機子巻線を構成する複数のコイルを、磁束の
交番の位相が等しい複数の突極にそれぞれ巻き方向を揃
えて連続巻きするようにした。

細いコイル導体により巻回される多コイル構成の単相電
機子巻線と太いコイル導体により巻回される多コイル構
成の単相電機子巻線とがある場合、太いコイル導体によ
り巻回される電機子巻線では渡り導体の断線が問題にな
らないことがある。例えば点火装置を駆動するエキサイ
タコイルのように特に高い電圧を必要とする巻線では、
他の電機子巻線よりも線径が小さいコイル導体（例えば
線径が０．１２〜０．１５ｍｍφの導体）を用いて多く
のターン数のコイルを巻回する必要がある。このように
細いコイル導体を用いるコイルでは、振動による渡り導
体の切断が問題になり易い。これに対し、点灯負荷等を
駆動する一般負荷用の電機子巻線は通常太いコイル導体
を用いて巻回されるため、振動による渡り導体の切断は
それ程問題にならない。

このような場合には、線径が小さいコイル導体により巻
回される多コイル構成の単相電機子巻線を構成する複数
のコイルのみを磁束の交番の位相が等しい複数の突極に
それぞれ巻き方向を揃えて連続巻きし、他の単相電機子
巻線は従来と同様な構造で巻回するようにしても良い。

固定子を所定の゛取り付は部に固定するために、通常は
環状の継鉄部に取り付は孔を設けるが、環状の継鉄部の
径方向寸法が小さい場合には、多数の突極の内、対称位
置にある２つの突極をコイルが°巻回されない空き突極
としてこれらの空き突極に取り付は孔を設け、空き突極
以外の他の突極にそれぞれコイルを巻回する。

このように空き突極に取り付は孔を設けて、該空き突極
を固定するようにした場合には、環状の継鉄部を固定す
る場合に比べてコイルが巻回された突極に働く拘束力が
弱くなるのを避けられず、各コイルが巻回された突極が
振動し易い状態に置かれる。従ってこのような場合には
特に本発明が有用である。

尚２個の空き突極を設ける場合には、コイルを巻回する
突極を確保するために、通常６個以上の突極を有する固
定子鉄心を用いる。

［作　用］ 上記のように、磁束の交番の位相が等しい突極にそれぞ
れ巻き方向を揃えてコイルを連続巻きすることにより多
コイル構成の単相電機子巻線を構成するようにすると、
コイル間を渡る渡り導体を継鉄部の同じ軸線方向端部側
に位置させることができる。従って固定子の突極の軸線
方向への振動により各渡り導体に張力が作用することが
なくなり、各渡り導体が振動により断線するおそれを無
くすことができる。

［実施例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図及び第２図は本発明の実施例を示したもので、第
１図はその正面図、第２図はコイルの巻き方向を説明す
る図である。第１図において１３は環状の継鉄部１１の
外周から多数の（この例では８個の）突極１２ａないし
１２ｈを突出させた固定子鉄心で、この固定子鉄心は所
定の形状に打ち抜いた鋼板を所定枚数積層することによ
り構成される。

突極１２ａないし１２ｈにはそれぞれコイル１４ａない
し１４ｈが交互に巻回方向を異ならせて巻回され、所定
のコイルが組み合わされて多コイル構成の単相電機子巻
線Ｗｅ、ＷＬ　、ＷＢが構成されている。尚鉄心のコイ
ルが巻回される部分には絶縁コーティング１５が施され
ている。

更に詳細に説明すると、本実施例では、１つ置きの突極
１２ａ、１２ｃ、１２ｅ及び１２ｇに順次コイル１４ａ
、１４ｃ、１４ｅ及び１４ｇが左巻きで連続巻きされて
エキサイタコイルＷｅが構成され、コイル１４ａの巻き
始め及びコイル１４ｇの巻き終りがそぞれエキサイタコ
イルＷｅの出力端子ｔｌ及びｔ２とる。これらのコイル
１４ａ。

１４ｃ、１４ｅ及び１４ｇ間を渡る渡り導体１６は鉄心
の一方の軸線方向端面側（図示の例では紙面の裏側）で
継鉄部１１の外周部付近を渡っている。

また突極１２ｈ及び１２ｂにそれぞれコイル１４ｈ及び
１４ｂが右巻きで連続巻きされて一般負荷用の電機子巻
線ＷＬが構成され、コイル１４ｈの巻き始め及びコイル
１４ｂの巻き終りがそれぞれ電機子巻線ＷＬの出力端子
ｔ３及びｔ４となっている。更に突極１２ｄ及び１２ｆ
にそれぞれコイル１４ｄ及び１４ｆが右巻きで連続巻き
されて、これらのコイル１４ｄ及び１４ｆによりバッテ
リ□　充電用電機子巻線ＷＢが構成され、コイル１４ｄ
の巻き始め及びコイル１４ｆの巻き終りがそれぞれ電機
子巻線ＷＢの出力端子となっている。コイル１４ｈ、１
４ｂ間を渡る渡り導体１６′　及びコイル１４ｄ、１４
ｆ間を渡る渡り導体１６′は鉄心１３の他方の軸線方向
端面側（図の紙面の表側）で継鉄部１１の外周付近を渡
っている。

上記固定子は、継鉄部１１に設けられた取り付は孔１７
に挿入したボルトにより内燃機関のケース等に設けられ
た取り付は部に固定される。

上記のように構成すると、第１のコイル群及び第２のコ
イル群のそれぞれの渡り導体が鉄心の継鉄部の同じ側で
コイル間を渡ることになるため、内燃機関の振動により
渡り導体に張力が作用することがなくなり、振動により
渡り導体が断線する事故を防ぐことができる。

上記の各単相電機子巻線は、例えば第３図に示すように
点火回路に接続される。同図において■Ｇは点火コイル
、Ｐは機関の気筒に取り付けられて点火コイルの２次コ
イルに接続された点火プラグ、Ｃは点火コイルの１次側
に設けられたコンデンサ、Ｔｈは導通した際にコンデン
サＣの電荷を点火コイルの１次コイルに放電させるよう
に設けられたサイリスタ、ＤＩはコイル１４ａ、１４ｃ
。

１４ｅ及び１４ｇからなるエキサイタコイルＷｅとコン
デンサＣとの間に設けられたダイオードである。

この点火回路はコンデンサ放電式の点火回路として周知
のものである。この回路においては、エキサイタコイル
の一方の半サイクルの出力でコンデンサＣが図示の極性
に充電される。次いで機関の点火時期にサイリスタＴｈ
のゲートにトリガ信号が与えられると該サイリスタＴｈ
が導通し、コンデンサＣの電荷がサイリスタＴｈと点火
コイルの１次コイルとを通して放電する。これにより点
火コイルに大きな磁束変化が生じ、該点火コイルの２次
コイルに高電圧が誘起する。この高電圧は点火プラグＰ
に印加されるため、該点火プラグに火花が生じ、機関が
点火される。

上記の例では、コイル１４ａ、１４ｃ、１４ｅ及び１４
ｇにより１つのエキサイタコイルを構成したが、１つの
エキサイタコイルによりコンデンサＣを充電するように
した場合には、機関の高速時に電機子反作用によりエキ
サイタコイルの出力電圧が低下してコンデンサの充電電
圧が不足し、点火性能が低下することがある。このよう
な場合には、巻数が多く巻回されて機関の低速時に高い
電圧を誘起する低速用エキサイタコイルと、巻数が少な
く機関の高速時に高い電圧を誘起する高速用エキサイタ
コイルとを設ける。

第４図は低速用エキサイタコイルと高速用エキサイタコ
イルとを設ける場合に本発明を適用した例を示したもの
で、この例では、コイル１４ａ。

１４ｃ、１４ｅを巻き方向を揃えて連続巻きすることに
より低速用エキサイタコイルＷｅＩを構成し、１つのコ
イル１４ｇにより高速用エキサイタコイルＷｅ２を構成
している。

低速用エキサイタコイルＷｅｌはその非接地側の一端が
点火回路のダイオードＤＩのアノードに接続され、高速
用エキサイタコイルＷｅ２の非接地側の端子はカソード
がダイオードＤＩのカソードに共通接続されたダイオー
ドＤ２のアノードに接続されている。この場合、低速時
には低速用エキサイタコイルＷ　ｅ　１の出力でコンデ
ンサＣを充電し、高速時には高速用エキサイタコイルＷ
ｅ２の出力でコンデンサＣを充電する。

上記の実施例では、突極の数を８としているが、上記の
構成は一般に４個以上の偶数個の突極が設けられる場合
に適用できる。

上記の実施例では、鉄心の継鉄部に取り付は孔１７を設
けて、該取り付は孔に挿入したボルトにより固定子を所
定の取り付は部に固定するようにしたが、発電機の小形
軽量化を図るために継鉄部の径方向寸法を縮小する場合
には、継鉄部に取り付は孔を設けることが困難になる。

この様な場合には、第５図に示すように、突極２ａ〜２
ｈの内、対称位置にある２個の突極２ｄ。

２ｈを空き突極（コイルを巻回しない突極）とし、これ
らの空き突極に取り付は孔１７．１７を設ける。

第５図の例では、１つ置きの突極１２ａ、１２ｃ、１２
ｅ及び１２ｇにそれぞれコイル１４ａ。

１４ｃ、１４ｅ及び１４ｇを右巻きで連続巻きしてエキ
サイタコイルＷｅを構成している。この場合コイル間を
渡る渡り導体１６は図の紙面の表側に位置する鉄心の軸
線方向端面側で継鉄部の外周付近を渡ることになる。

一般負荷駆動用の単相電機子巻線Ｗ［、及びバッテリ充
電用の単相電機子巻線ＷＢはそれぞれ単一のコイル１４
ｂ及び１４ｆからなっている。即ちこの例では、エキサ
イタコイルのみが多コイル構成の単相電機子巻線であり
、他の電機子巻線ＷＬ及びＷＢは単コイル構成の電機子
巻線である。

第５図のように、空き突極１２ｄ、１２ｈを設けて該空
き突極に取り付は孔１７を設ける場合には、継鉄部を固
定する場合に比べて、コイルが巻回される突極１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ。

１２ｆ及び１２ｇを拘束する力が弱いため、これらの突
極がより振動し易い状態にある。従って本発明は、この
ような構造の固定子に適用した場合に特に大きな効果を
発揮する。

上記の各実施例では、鉄心の少なくともコイルが巻回さ
れる部分に絶縁コーティングを施すとしたが、鉄心にボ
ビンを取付けて該ボビンにコイルを巻回する場合にも本
発明を適用できるのはもちろんである。

上記の各実施例では、鉄心の継鉄部１１から径方向の外
側に突極１２ａ、１２ｂ、・・・を突出させて、固定子
鉄心の外側に回転子の磁極を配置する外転形の磁石発電
機の固定子に本発明を適用したが、継鉄部１１の内周部
から径方向の内側に突極１２ａ、１２ｂ、・・・を突出
させて、回転子を固定子の内側に配置する内転形の磁石
発電機の固定子にも本発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、磁束の交番の位相が等
しい突極にそれぞれ巻き方向を揃えてコイルを連続巻き
することにより多コイル構成の単相電機子巻線を構成す
るようにしたので、コイル間を渡る渡り導体を継鉄部の
同じ軸線方向端部側に位置させることができる。従って
、固定子の突極の軸線方向への振動により各渡り導体に
張力が作用することがなくなり、各渡り導体が振動によ
り断線するおそれを無くすことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は第１図
の実施例のコイルの巻回状態を説明する説明図、第３図
及び第４図はそれぞれ本発明に係わる固定子のコイルに
より駆動するのに好適な点火装置の異なる回路構成例を
示した回路図、第５図は本発明の他の実施例を示す正面
図、第６図は従来の固定子の正面図、第７図は第６図の
固定子におけるコイルの巻回状態を説明する説明図であ
る。 １１・・・継鉄部、１２ａ〜１２ｈ・・・突極、１３・
・・固定子鉄心、１４ａ〜１４ｈ・・・コイル、１６，
１６’　、１６’　・・・渡り導体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）環状の継鉄部から径方向の外側または内側に多数
   の突極を突出させた固定子鉄心と、前記固定子鉄心の突
   極に巻回されたコイルにより構成された複数の単相電機
   子巻線とを備え、前記複数の単相電機子巻線の内の少な
   くとも１つは複数の突極にそれぞれ巻回されたコイルを
   直列接続して構成した多コイル構成の電機子巻線である
   磁石発電機用固定子において、 同一の負荷に接続される多コイル構成の単相電機子巻線
   を構成する複数のコイルは、磁束の交番の位相が等しい
   複数の突極にそれぞれ巻き方向を揃えて連続巻きされて
   いることを特徴とする磁石発電機用固定子。
2. （２）環状の継鉄部から径方向の外側または内側に多数
   の突極を突出させた固定子鉄心と、前記固定子鉄心の突
   極に巻回されたコイルにより構成された複数の単相電機
   子巻線とを備え、前記複数の単相電機子巻線の内の少な
   くとも１つは複数の突極にそれぞれ巻回されたコイルを
   直列接続して構成した多コイル構成の電機子巻線であり
   、前記少なくとも１つの電機子巻線を構成する複数のコ
   イルは他の電機子巻線を構成するコイルより線径が小さ
   いコイル導体により巻回されている磁石発電機用固定子
   において、 前記線径が小さいコイル導体からなる多コイル構成の単
   相電機子巻線を構成する複数のコイルは、磁束の交番の
   位相が等しい複数の突極にそれぞれ巻き方向を揃えて連
   続巻きされていることを特徴とする磁石発電機用固定子
   。
3. （３）前記固定子鉄心は４個以上の突極を有していて、
   該４以上の突極のそれぞれに前記コイルが巻回されてい
   る請求項１または２に記載の磁石発電機用固定子。
4. （４）前記固定子鉄心は６個以上の突極を有していて対
   称位置にある２つの突極がコイルを巻回しない空き突極
   とされ、 前記２つの空き突極以外の突極にそれぞれ前記コイルが
   巻回されている請求項１または２に記載の磁石発電機用
   固定子。