JPH10201201A - フライホイール式マグネット発電機 - Google Patents

フライホイール式マグネット発電機

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JPH10201201A
JPH10201201A JP9337253A JP33725397A JPH10201201A JP H10201201 A JPH10201201 A JP H10201201A JP 9337253 A JP9337253 A JP 9337253A JP 33725397 A JP33725397 A JP 33725397A JP H10201201 A JPH10201201 A JP H10201201A
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JP
Japan
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core
flywheel
rim
magnet
coil
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JP9337253A
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English (en)
Inventor
Martin N Andersson
エヌ・アンダーソン マーチン
Michael J Dale
ジェー・デール マイケル
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Walbro Corp
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1815Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/007Other engines having vertical crankshafts
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    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P1/00Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
    • F02P1/02Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage the generator rotor being characterised by forming part of the engine flywheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネット発電機において、フライホイール
の各回転につき磁束を連続的に利用し、製作と組立にお
いて簡明で経済的なマグネット発電機を提供する。 【解決手段】 マグネット発電機において、軸回転する
ように搭載され磁性材料製のリムを有するフライホイー
ルロータと、該リムに隣接して設けた、円周方向に離間
した第一および第二端を有する磁性材料製のコアと、該
コアに巻かれた第一コイルと、該コアに巻かれた第二コ
イルと、該コアに固定された磁石とを具備する。該リム
は、円周方向に間隔を開けて切り欠かれて、該ロータの
回転時に透磁性路の発生消滅を交互に行う壁と空所を形
成して、複数の正弦波形の電圧パルスを各コイル内に生
じて、各コイルから交流を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は一般的には磁気機
器に関し、より特定すると、エンジンのイグニッション
システムのための磁気機器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的には、小型二または四行程エンジ
ンはフライホイールとマグネット発電式イグニッション
とが装備されている。磁石がフライホイールに取り付け
られ、その磁石の磁束は、磁性材料製の磁極片により、
フライホイールの半径方向に構成される。これらのシス
テムでは、イグニッションモジュールは、ステータアセ
ンブリに固定位置に取り付けられ、磁性材料のU型コア
からなり、そのコアの両端はフライホイール上の磁極片
の通過路に近接して位置する。回転するフライホイール
上の磁石は、ステータコアにより作られる透磁路によっ
て磁界を生じる。一つまたは複数のコイルがそのコアに
巻かれ、磁束がコアを通ると、コイルに電圧が発生す
る。この生じた電圧は、コンデンサに蓄えられ、変圧器
によ、エンジン内の空気・燃料混合気の点火に必要な電
位に上げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このシステムの一つの
欠点は、磁束がフライホイールの一回転につき一回しか
コア内に生じないことである。そして、フライホイール
一回転の全360°の内約15〜20°を利用している
だけである。このシステムは、各サイクルの間で、電気
的に切れてしまう。もう一つの欠点は、製作過程で、フ
ライホイール内に鋳込まれる磁石と偏心したカウンター
ウエイトを通常必要とすることである。これは鋳造の冷
却において不均衡を生じ、追加の時間と労力とを必要と
し、フライホイールの強度と構造とに負の効果をもたら
す。
【0004】最近ではより改善されて、磁石は、フライ
ホイールに取り付けられるのではなく、コアに固定され
て取り付けられている。この発明は前述の改善された状
態について、更に改良するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に従って、磁石
は、フライホイールに近接するように配設された固定モ
ジュールのコアに取り付けられる。フライホイールは壁
と窓(または間隙)を交互に有し、フライホイールの回
転の間に透磁路が開閉する。電圧パルスは正弦波形であ
って、フライホイールの回転毎にコア上の充電回路に生
じる。
【0006】その充電回路は、好ましくは、2個のコイ
ルと2個のダイオードで構成される。正弦波パルスの正
側半分では、そのコイルの一つが、イグニッション用コ
ンデンサを充電するに必要な電圧を生じる。そのパルス
の負側半分の間では、もう一方のコイルがバッテリを充
電する。そのバッテリは、電気スタータモータ、ソレノ
イド、マイクロプロセッサ、およびステッパーモータ等
の他の機器のエネルギー源を供給する。
【0007】この発明の一つの目的は、前述の特徴と性
能を有する、エンジン用マグネット発電機を提供するこ
とである。もう一つの目的は、比較的少ない部品からな
り、頑強な、運転に関し耐久性のある、製作と組立にお
いて簡明で経済的なマグネット発電機を提供することで
ある。
【0008】この発明のこれらのそして他の目的、特
徴、優位性は、好適実施例および最適例の以下の記載
と、特に添付請求項と図面とにより、明確に理解され
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図面を参照してより詳しく説明す
ると、特に図1〜4において、エンジン20は、例えば
芝刈り機または噴射除雪機に適用される駆動用小型二ま
たは四行程エンジンである。そのエンジンは、エンジン
の軸に取付られたロータ24の付いたフライホイール2
2を有する。より詳しくは、フライホイールとロータ2
4とは、鉛直クランクシャフト26の上面にボルト25
で固定される。そのクランクシャフトは、エンジンのピ
ストン(図示せず)のロッドにより作動するように連結
される。
【0010】図2に示すように、エンジン20は、この
発明を具現したフライホイール式マグネット発電機27
を有し、この発電機は、ロータ24と、コイル36、3
8、40、42、44が巻かれたコア34を有するステ
ータモジュール28と、永久磁石45と具備する。コイ
ル42、44は、スパークプラグSPのための励磁器4
6の第一および第二コイルである。
【0011】ロータ24は、略円形のリラクタ(磁路形
成)ホイール47を有し、好ましくは積層された高透磁
材製ディスクに形成され、例えば、鋼製、または鉄とリ
ン化合物の混合粉体製である。ロータ24は鋼製で略円
型の板48であり、例えば、ホイール47のボディ49
の上面に固定される。板48には羽根50が形成され、
その羽根はロータの回転中にエンジンに冷却用空気流を
送るように曲げられている。
【0012】ホイール46は一体型円筒のリム52を有
し、そのリムはボディ49から垂直に延びている。リム
52は切り欠かれて、複数の円周方向に離隔された軸方
向に延びる壁またはタブ56が形成されている。タブ5
6は、円筒形セグメントを円形に配して構成し、その円
筒はロータの回転軸と同心であり、ホイールのボディ4
9に垂直であって、隣り合うタブ間の空間または間隙6
0は窓を形成する。
【0013】ステータモジュール28のコア34は、概
略U型であり、ロータ24の片側に、エンジンボディの
壁66の固定位置に取り付けられる。コアはタブ56の
円形に接近した第一端68と第二端70とを有する。コ
ア34は、複数の積層された鋼板のような高磁性材料製
である。電線コイル36〜44の各々は、銅のような導
電体電線をコアの周りに複数回巻いたものである。磁石
45は、コアとロータとの間に、コアの第一端68に取
り付けられる。磁石は、例えば、ネオジム等の適切なマ
グネット材製であり、略矩形であり、好ましくは、9×
9×5mmの寸法である。磁石45とタブ56外面円周
と間の間隙は、またコア34の第二端70とタブ外面円
周との間隙も同様に、約0.3mmの程度であり、極小
の空隙を形成する。
【0014】磁石45とコア34の第二端70との間の
円周方向の距離は、隣り合うタブ56間の円周方向距離
とほぼ同じであり、従って、一つのタブが磁石に対面し
ている時に、次の隣のタブが第二のコア端70に対面す
る。その時、図2に点線76で示したように、第一コア
端68から第二コア端70に至る透磁性路が、ロータホ
イール47を通過して形成される。従って、磁石45は
その透磁路内に位置することになる。タブ間の空間60
が磁石45に対面している時は、次の隣の空間60は、
コアの第二端70と対面している。これにより、透磁性
路が消えて、マグネットコア34内の磁束が無くなる。
このように、ロータが回転する時、タブ56と空間60
とは、壁そして空間とを交互に提供して、透磁性路を発
生・消滅させ、コイル36〜44内に交番正弦波の電圧
パルスを生じる。その正弦波はフライホイールの回転中
は、連続して繰り返される。コイル36〜44のどれに
おいても、同じ波形が生じる。
【0015】コアの両端間の空間を、隣り合うタブ間の
空間と等しい距離にせず、コアの両端間の空間は、隣り
合うタブ間の空間の任意の整数倍にすることもできる。
【0016】カバープレート77はエンジンボディに固
定され、ロータ24と、コア34と、コイル36〜44
と、磁石45とを囲む。空気は、カバープレート77の
開口78を通って流入できる。
【0017】エンジン20の運転中の使用状態では、タ
ブ56とロータ24の空隙60は、フライホイールロー
タ24の回転毎に数回、透磁性路の迅速な発生消滅を行
い、コイル36〜44内に電圧パルスを生じる。その透
磁性路は、ロータ回転の全360°間に渡って、タブ間
の切り欠かれないロータ部分を横断してタブからタブに
延びている。
【0018】図6に言及すると、コイル36は、イグニ
ッション充電コイルであり、ダイオード82を介してコ
ンデンサ80に通じている。そのダイオードは、電流を
1/2波に整流して、そのコンデンサは、その交流の正
側1/2サイクルだけで充電される。イグニッション充
電コイル36は、好ましくは、細線の大変多い、例えば
2500回の巻数であり、コンデンサ充電に必要な約3
00Vの電圧を生じる。
【0019】コイル38は、バッテリ充電コイルであ
り、ダイオード86を介して、バッテリ84に通じてい
る。そのダイオードは、電流を1/2波整流を行い、バ
ッテリは負側1/2サイクルだけで充電される。バッテ
リ充電コイル38は、好ましくは、より太い径の線を使
用して、例えば25〜50回のより少ない巻数であり、
約12Vのパルス列を生じて、そのバッテリを充電す
る。従って、そのバッテリは、定常的なエネルギー源と
なり、電気スタータモータ、ソレノイド、マイクロプロ
セッサ、ステッパーモータ、そして他の機器にエネルギ
ーが供給される。
【0020】コイル40はトリガコイルであって、フラ
イホイールの回転毎に一つの磁気パルスに応じる。これ
は、フライホイールの周辺近くに装備されたセンサが、
フライホイール上の適切な印を検知することにより達成
される。またこのために、図7に示すように、フライホ
イールロータの一つのタブ89に面付着された鋼製脚9
0を有している。トリガコイルは、脚90の円形通過路
に極めて近接して、固定した構造部材92に取付られ
る。磁束は、磁石45から空隙を越えてタブ89に至
り、脚90に添って進み、空隙を越えてトリガコイル4
0に至り、空隙路を経てコア34に至る。こうして、フ
ライホイール各360°の回転について、コイル40内
に一回のパルスが生じ、そのパルスは、適切な時間だ
け、スパークプラグSPの励磁器46の主コイル42
に、コンデンサのトリガに十分なエネルギーを供給す
る。その励磁器の第二コイル44は、スパークを生じる
高い電圧を発生する。
【0021】
【発明の効果】この発明により、前述の特徴と性能を有
する、エンジン用のマグネット発電機を提供することで
き、また、比較的少ない部品からなり、頑強な、運転に
関し耐久性のある、製作と組立において簡明で経済的な
マグネット発電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に従って構成したフライホイール式マ
グネット発電機を有する小型エンジンの斜視図である。
【図2】図1の構造の上面図であり、部分的には、図3
の線2−2に添った断面を示している。
【図3】図2の線3−3に添った断面図である。
【図4】フライホイールロータであるリラクタホイール
の拡大上面図である。
【図5】図4のリラクタホイールの側面図である。
【図6】この発明の電子・機械的構成に関する概要図で
あり、回路図を含んでいる。
【図7】コンデンサのトリガのための手段を示す、部分
破断図である、実施例の説明図である。
【符号の説明】
20 エンジン 22 フライホイール 24 ロータ 26 クランクシャフト 28 ステータモジュール 27 マグネット発電機 34 コア 36、38、40、42、44 コイル SP スパークプラグ 45 磁石 46 励磁器 47 ホイール 50 羽根 52 リム 56 タブ 66 壁 80 コンデンサ 82 ダイオード 84 バッテリ 86 ダイオード 89 タブ 90 脚

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン用フライホイール式マグネット
    発電機であって、軸回転するように搭載され、磁性材料
    製のリムを有するフライホイールロータと、 該リムに隣接して設けた、円周方向に離間した第一およ
    び第二端を有する磁性材料製のコアと、 該コアに巻かれた第一コイルと、 該コアに巻かれた第二コイルと、 該リムは該コアの該第一および第二端の間の透磁性路の
    少なくとも一部を構成し、 該透磁性路内に設けられ、該コアに固定された磁石と、 該リムは、円周方向に間隔を開けて切り欠かれて、該ロ
    ータの回転時に該透磁性路の発生消滅を交互に行う壁と
    空所を形成して、複数の正弦波形の電圧パルスを各コイ
    ル内に生じて、各コイルから交流を出力する構成であ
    り、 該第一コイルに電気的に転結した第一レシーバと、 該第二コイルに電気的に転結した第二レシーバとを具備
    し、 該第一レシーバが該第一コイルからの交流出力の正側1
    /2サイクルだけで充電されるように該第一コイルから
    の交流出力を1/2波整流する手段を有し、該第二レシ
    ーバが該第二コイルからの交流出力の負側1/2サイク
    ルだけで充電されるように該第二コイルからの交流出力
    を1/2波整流する手段を有した、上記フライホイール
    式マグネット発電機。
  2. 【請求項2】 前記レシーバの一つがコンデンサであ
    り、前記レシーバの他の一つがバッテリである、請求項
    1記載のフライホイール式マグネット発電機。
  3. 【請求項3】 スパークプラグ用の励磁器と、該励磁器
    にエネルギーを供給する前記コンデンサのトリガのため
    の手段とを具備した、請求項2記載のフライホイール式
    マグネット発電機。
  4. 【請求項4】 前記磁石が前記コアの前記第一端に設け
    られ、前記磁石と前記コアの前記第二端とは、互いに円
    周方向に離間して、前記リムに極めて近接して設けら
    れ、前記磁石と前記リムとの間に、そして前記コアの前
    記第二端と前記リムとの間に、空隙を設けた、請求項3
    記載のフライホイール式マグネット発電機。
  5. 【請求項5】 前記磁石と前記コアの前記第二端との円
    弧距離は、前記壁間の円弧距離の倍数である、請求項4
    記載のフライホイール式マグネット発電機。
  6. 【請求項6】 前記磁石と前記コアの前記第二端との間
    の円弧距離は、前記壁間の円弧距離と等しい、請求項4
    記載のフライホイール式マグネット発電機。
  7. 【請求項7】 前記ロータが、主ボディ部と前記リムと
    を有して、それらは一体構造であって、磁性材料製であ
    る、請求項6記載のフライホイール式マグネット発電
    機。
  8. 【請求項8】 前記空隙は約0.3mmの寸法である、
    請求項7記載のフライホイール式マグネット発電機。
JP9337253A 1997-01-06 1997-12-08 フライホイール式マグネット発電機 Pending JPH10201201A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/779,279 US5704338A (en) 1997-01-06 1997-01-06 Flywheel magneto generator
US08/779279 1997-01-06

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JPH10201201A true JPH10201201A (ja) 1998-07-31

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ID=25115891

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JP (1) JPH10201201A (ja)
DE (1) DE19748217A1 (ja)
IT (1) IT1295827B1 (ja)
SE (1) SE9703575L (ja)

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