JPH11341742A - フライホイール型発電機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、エンジンにより駆動され、フライホイ
ールに内装された発電機においては、冷却ファンによる
冷却風はフライホイール内の発電機の冷却を行うのみで
あり、エンジンの冷却は別途行う必要があった。また、
フライホイール内部においては冷却風の流れが不十分で
あり冷却効果が低かった。 【解決手段】 エンジン１により駆動される発電機を、
該エンジン１のフライホイール２に形成した凹部２ａへ
内装したフライホイール型発電機に構成し、該フライホ
イール２の凹部２ａ内のフライホイール２側の内周面
に、強磁性永久磁石である希土類磁石から成るロータ磁
石７を配置し、該ロータ磁石７に対向して多数極のステ
ータコイル６を配置し、該フライホイール２に冷却ファ
ン９を形成し、該フライホイール２に、フライホイール
２の内側と外側とを連通してエンジン下部からの冷却風
が通過する連通孔２２を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより駆
動される発電機であって、該発電機をフライホイールに
内装したフライホイール型発電機の冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンにより駆動される発
電機は知られており、例えば、実開昭５８−６６８６０
号公報や実開昭５８−１３９８８０号公報の如くであ
る。これらの発電機は小型化を図るために、発電機を構
成するロータ磁石とステータコイルとを、エンジンのフ
ライホイールに形成した凹部に収納して構成していた。
そして、例えばフライホイールの外側面の外周部に冷却
ファンを形成し、該フライホイールの回転に伴って生じ
る冷却風により発電機の冷却を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の発電機
においては、冷却ファンによる冷却風はフライホイール
内の発電機の冷却を行うのみであり、該発電機を駆動す
るエンジンの冷却は別途行う必要があった。また、発電
機をコンパクトに構成するために冷却ファンは小さく形
成されているとともに、冷却風はフライホイールの一側
面側から内部へ侵入して、同じく一側面側へ出ていくの
で、該フライホイール内部においては冷却風の流れが不
十分であり冷却効果が低かった。

【０００４】また、フライホイールに発電機を内蔵した
従来の構成では、ロータ磁石やステータコイルの収納ス
ペースが小さく発電能力が低かったので、コンパクト且
つ高出力の発電機が望まれているが、発電機を高出力化
するとステータコイルの発熱量が増大するため、高出力
の発電機においては、ステータコイル等の冷却効果が高
い冷却構造が必要となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、エンジンにより駆動される発
電機を、該エンジンのフライホイールに形成した凹部へ
内装したフライホイール型発電機に構成し、該フライホ
イールの凹部内のフライホイール側の内周面に、強磁性
永久磁石である希土類磁石から成るロータ磁石を配置
し、該ロータ磁石に対向して多数極のステータコイルを
配置し、該フライホイールに冷却ファンを形成し、該フ
ライホイールに、フライホイールの内側と外側とを連通
してエンジン下部からの冷却風が通過する連通孔を形成
した。

【０００６】また、エンジンにより駆動される発電機
を、該エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装
したフライホイール型発電機に構成し、該フライホイー
ルの凹部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久
磁石である希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該
ロータ磁石に対向して多数極のステータコイルを配置
し、該フライホイールに冷却ファンを形成し、該フライ
ホイールに、フライホイールの内側と外側とを連通して
エンジン下部からの冷却風が通過する連通孔を形成し、
該フライホイールの外側面に補助冷却ファンを形成し
た。

【０００７】また、エンジンにより駆動される発電機
を、該エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装
したフライホイール型発電機に構成し、該フライホイー
ルの凹部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久
磁石である希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該
ロータ磁石に対向して多数極のステータコイルを配置
し、該フライホイールに冷却ファンを形成し、該フライ
ホイールに、フライホイールの内側と外側とを連通して
エンジン下部からの冷却風が通過する連通孔を形成し、
該フライホイールの外側面に該冷却風の流れを制御する
ガイド板を形成した。

【０００８】また、エンジンにより駆動される発電機
を、該エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装
したフライホイール型発電機に構成し、該フライホイー
ルの凹部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久
磁石である希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該
ロータ磁石に対向して多数極のステータコイルを配置
し、該フライホイールに冷却ファンを形成し、該フライ
ホイールに、フライホイールの内側と外側とを連通して
エンジン下部からの冷却風が通過する連通孔を形成し、
該フライホイールの内側面に補助冷却ファンを形成し
た。

【０００９】また、エンジンにより駆動される発電機
を、該エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装
したフライホイール型発電機に構成し、該フライホイー
ルの凹部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久
磁石である希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該
ロータ磁石に対向して多数極のステータコイルを配置
し、該フライホイールの側壁をエンジンと発電機との間
に配置した。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の冷却構造を有したフライホイール
型発電機を示す側面断面図、図２は同じくファンケース
を取り外した状態のフライホイール型発電機を示す正面
図、図３は同じくフライホイール型発電機の第二の実施
例を示す側面断面図、図４は同じくフライホイール型発
電機の第二の実施例を示す側面断面図、図５は同じくフ
ライホイール型発電機の第三の実施例を示す側面断面図
である。

【００１１】まず、本発明の冷却構造を有するフライホ
イール型発電機を、例えば空冷式ガソリンエンジンに構
成した例について、全体構成を図１、図２により説明す
る。空冷式ガソリンエンジンであるエンジン１のクラン
ク軸３の一端部にはフライホイール２の中心部に形成し
た取付孔２ｂが嵌合され、該クランク軸３先端部の螺子
部３ａに外側からエンドナット１２を螺嵌することで、
該フライホイール２がクランク軸３に固設され、一体的
に回転可能に構成されている。また、エンジン１のフラ
イホイール２固設側面においては、該エンジン１のシリ
ンダボディ４に、コイルプレート５を介して多数極のス
テータコイル６が固設されている。

【００１２】前記フライホイール２の、例えば内側面に
は凹部２ａを形成し、該凹部２ａの内周面に沿ってロー
タ磁石７を取付けている。該凹部２ａ中心部分にはステ
ータコイル６を収納するためのスペースが形成されてお
り、該凹部２ａ内には、シリンダボディ４に固設された
前記ステータコイル６が収納されており、該ステータコ
イル６はロータ磁石７に対向して略環状に配置されてい
る。該フライホイール２の、例えば外側面の外周部に
は、該フライホイール２と一体的に形成される複数の冷
却ファン９を設けている。

【００１３】また、フライホイール２外周面は、その一
部を切り欠いて点火用マグネット８を固設しており、該
フライホイール２外周のヘッド部には点火コイル１０を
配設している。そして、該点火コイル１０のコイル本体
１０ａが、シリンダボディ４の点火コイル取付けボス２
３によって該シリンダボディ４へ取付けられ、該点火コ
イル１０と前記点火用マグネット８とはお互いに対向す
るように配置されている。さらに、該フライホイール２
の内側面端部には始動用のリングギア２１を嵌装して、
セルモータによりエンジン１が始動されるように構成し
ている。そして、シリンダボディ４のフライホイール２
配設側にはファンケース１１を取り付けて、該ファンケ
ース１１によって前記点火コイル１０やフライホイール
２などを覆っている。

【００１４】このように、ロータ磁石７及びステータコ
イル６をフライホイール２の凹部２ａ内に収納して発電
機１５を構成し、フライホイール２の回転により発電を
行い、該発電機１５により発電した電力を外部へ供給す
るように構成している。そして、フライホイール型発電
機は外部への電力供給が可能な発電機１５をフライホイ
ール２内に収納することで、軽量、且つ、コンパクトに
構成しており、クランク軸３の反フライホイール２配設
側端部からは、外部への動力取り出しを可能に構成し
て、様々な作業機を連結して駆動することを可能として
いる。

【００１５】また、前記ロータ磁石７は、非常に高い出
力エネルギーを有する強磁性永久磁石である希土類磁石
により構成されており、例えば、希土類磁石として、ネ
オジウムと鉄とほう素とを主原料としたネオジウム系の
焼結磁石を用いている。このネオジウム系の希土類磁石
が有する最大エネルギー積は、例えば、２６〜３１ＭＧ
・Ｏｅ程度であり、一般的に用いられているフェライト
磁石に対して６倍〜７倍程度の出力エネルギーを得るこ
とができる。また、最大エネルギー積と同様に、ネオジ
ウム系の希土類磁石が有する残留磁束密度も非常に大き
なものとなっている。そして、ロータ磁石７の残留磁束
密度が大きくなると、それに比例して発電機出力は増大
するので、ロータ磁石７に希土類磁石を用いた場合、従
来のフェライト磁石を用いた場合と同等の発電機出力を
得るために必要なロータ磁石７の大きさを小さくするこ
とができる。

【００１６】従って、本実施例におけるフライホイール
型発電機は、コンパクトに構成しているにもかかわら
ず、非常に大きな発電機出力を得ることを可能にしてい
る。また、発電機１５は、前記ステータコイル６を、前
述の如くロータ磁石７に対向させて略環状に多数個配設
して、例えば発電周波数を５４０Ｈｚ程度とした高周波
発電機に構成しているためさらに高出力を得ることがで
きる。例えば、従来のフェライト磁石を用いて１００Ｗ
程度の発電機出力を得ているフライホイール型発電機と
同程度の大きさに、本フライホイール型発電機を構成し
た場合、少なくとも１ｋＷ以上の発電機出力を得ること
ができ、２ｋＷ〜３ｋＷ程度の発電機出力を得ることも
可能である。

【００１７】また、発電機１５を高周波発電機に構成し
た場合の出力特性は大きな垂下特性を有しており、メタ
ルハライドランプ等の放電ランプの放電特性に適してい
るため、安定器を用いずに該放電ランプを安定して照灯
させることができる。従って、本例のフライホイール型
発電機は、コンパクトで安価に構成することができ、メ
タルハライドランプ等の放電ランプを具備する投光機用
の発電機として好適である。尚、本フライホイール型発
電機を構成するエンジンは、水冷式若しくは空冷式、又
は、ディーゼルエンジン若しくはガソリエンジン等、特
に形式を問うものではなく、何れの形式であっても構成
することが可能である。

【００１８】次に、前述のフライホイール型発電機の冷
却構造について説明する。図１、図２において、フライ
ホイール２の、例えば外側面の外周部には、前述の如
く、該フライホイール２と一体的に形成される複数の冷
却ファン９を設けており、該フライホイール２の回転に
伴って冷却ファン９の働きにより、ファンケース１１に
形成された通風口２５を通じて、外部から冷却風が該フ
ァンケース１１内へ侵入するように構成している。ファ
ンケース１１内へ侵入した冷却風は冷却ファン９の外周
方向に送風され、点火コイル１０配設部分を通過してシ
リンダヘッド２８まで達し、吸排気バルブや点火プラグ
などの高温部を冷却する。

【００１９】フライホイール２の側壁２ｂは、ロータ磁
石７やステータコイル６が内装される凹部２ａの外側に
配置されており、該側壁２ｂにはフライホイール２の内
側と外側とを連通する連通孔２２が複数形成されてい
る。

【００２０】また、シリンダボディ４の側壁には図２に
示す冷却風取入孔２７を開口し、前記冷却ファン９の働
きによって、該冷却風取入孔２７からファンケース１１
内部へ冷却風が侵入し、侵入した冷却風がシリンダボデ
ィ４下部とステータコイル６との間に形成される空間２
９や、シリンダボディ４下部に配置されるオイルパン３
１の下方に形成される空間３２を通過するように構成し
ている。この冷却風は、空間２９・３１を通過する間に
オイルパン３１を冷却し、その後、ステータコイル６を
冷却しながら前記連通孔２２からフライホイール２の外
側方向へ抜けていく。このように、連通孔２２はフライ
ホイール２の外側と内側とを連通することで、エンジン
１下部からの冷却風が通過する冷却風通過孔として作用
し、発電機１５の冷却効率を向上させて高い冷却効果を
得ると同時に、エンジン１下部のオイルパン３１を冷却
することを可能としている。

【００２１】また、フライホイール２の側壁２ｂの外側
面における中心部分には、略すり鉢状に形成した冷却風
ガイド板２６を取り付けて、連通孔２２を外側から覆っ
ている。そして、前記通風口２５を通じてファンケース
１１内に侵入した冷却風がフライホイール２側壁２ｂの
内側へ入り込んだり、オイルパン３１やステータコイル
６を冷却した冷却風がフライホイール２の内側へ逆流し
たりすることを防止するとともに、連通孔２２からフラ
イホイール２の外側方向へ抜けていく冷却風を冷却ファ
ン９方向へ案内して、該冷却ファン９の外周方向に送風
され易くなるようにしている。即ち、冷却風ガイド板２
６により、冷却風が一定の方向に流れるように流れを制
御して安定させ、冷却効率を向上させているのである。

【００２２】さらに、フライホイール２の側壁２ｂの外
側面における冷却ファン９より中心寄りの部分には、複
数の補助冷却ファン３０を形成している。該補助冷却フ
ァン３０は、フライホイール２の回転に伴って、該フラ
イホイール２の内側から外側方向への流れが生じるよう
に構成されており、オイルパン３１やステータコイル６
を冷却した冷却風が、連通孔２２を通過してフライホイ
ール２の外側方向へ流れ出る際に流れを強めて安定させ
るようにしている。これにより、冷却効率を向上するこ
とが可能である。

【００２３】また、前記補助冷却ファン３０は、フライ
ホイール２の側壁２ｂの内側に形成してもよい。例え
ば、図３、図４に示すように、フライホイール２の側壁
２ｂの内側面における連通孔２２よりも中心寄りの部分
に、複数の補助冷却ファン３３を形成するのである。該
補助冷却ファン３３は、前記補助冷却ファン３０と同様
に、フライホイール２の回転に伴って、該フライホイー
ル２の内側から外側方向への流れが生じるように構成さ
れており、オイルパン３１やステータコイル６を冷却し
た冷却風が、連通孔２２を通過してフライホイール２の
外側方向へ流れ出る際に流れを強めて安定させるように
している。これにより、冷却効率を向上することが可能
である。

【００２４】前記フライホイール２は、側壁２ｂがロー
タ磁石７及びステータコイル６の外側に配置されるよう
にクランク軸３へ取り付けられているが、フライホイー
ルを側壁がロータ磁石７及びステータコイル６の内側に
配置されるように取り付けてフライホイール型発電機を
構成することもできる。例えば、図５に示すように、フ
ライホイール５２がクランク軸３に固設されており、該
フライホイール５２に外側から形成された凹部５２ａ内
へ、ロータ磁石７及びステータコイル６を内装して発電
機５８を構成している。ステータコイル６はファンケー
ス１１に固設したコイルプレート５５に取り付けられて
いる。そして、フライホイール５２の側壁５２ｂをステ
ータコイル６とシリンダボディ４との間に配置し、ステ
ータコイル６の内側を閉塞するとともに、外側を開放し
ている。

【００２５】また、該フライホイール５２外周部の外側
端には冷却ファン５９を複数取り付けており、前記側壁
５２ｂには該側壁５２ｂの外側と内側とを連通する連通
孔５３を複数形成している。そして、フライホイール５
２の回転に伴う冷却ファン５９の働きによって、空間２
９・３１を通過してオイルパン３１を冷却した冷却風
が、連通孔５３から側壁５２ｂの外側へ導かれてステー
タコイル６を冷却し、その後、冷却ファン５９の外周方
向へ送風されるように構成している。このようにして、
前記発電機１５の場合と同様に、冷却効率を向上して高
い冷却効果を得ることができるようにしている。

【００２６】また、エンジン１は運転中においては高温
となるが、本フライホイール型発電機においては、エン
ジン１と発電機５８との間にフライホイール５２の側壁
５２ｂを介在させているため、エンジン１からの熱が該
側壁５２ｂにより遮断されて発電機５８側へは伝達され
ない。これにより、発電機５８の発熱を抑えることがで
き、冷却ファン５９による冷却効果をさらに向上するこ
とが可能となる。

【００２７】以上のように構成することにより、フライ
ホイール型発電機を、ロータ磁石７として強磁性永久磁
石である希土類磁石を用いて構成して高出力化した場合
においても、効率良く冷却して高い冷却効果を得ること
ができるので、発電機１５・５８を充分に冷却すること
が可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如
く、エンジンにより駆動される発電機を、該エンジンの
フライホイールに形成した凹部へ内装したフライホイー
ル型発電機に構成し、該フライホイールの凹部内のフラ
イホイール側の内周面に、強磁性永久磁石である希土類
磁石から成るロータ磁石を配置し、該ロータ磁石に対向
して多数極のステータコイルを配置し、該フライホイー
ル外側面の外周部に冷却ファンを形成し、該フライホイ
ールに、フライホイールの内側と外側とを連通してエン
ジン下部からの冷却風が通過する連通孔を形成したの
で、フライホイールの内側部分の冷却風を該フライホイ
ールの外側方向へ送り出すことが可能となる。これによ
り、該連通孔は冷却風通過孔として作用し、フライホイ
ールに内装されるステータコイル等の発電機の構成部材
を効率良く冷却して高い冷却効果を得ると同時に、フラ
イホイールの内側方向に位置するエンジン下部のオイル
パンを冷却することが可能となった。従って、ロータ磁
石として強磁性永久磁石である希土類磁石を用いて構成
し、高出力化したフライホイール型発電機においても、
高い冷却効果を得ることができるので、発電機及びエン
ジンを充分に冷却することが可能となった。

【００２９】さらに、請求項２記載の如く、前記構成に
加えてフライホイールの外側面に補助冷却ファンを形成
したので、該補助冷却ファンにより、前記連通孔を通過
してフライホイールの外側方向へ流れ出る冷却風の流れ
を強めて安定させることができ、冷却効率をさらに向上
することが可能となった。

【００３０】さらに、請求項３記載の如く、前記構成に
加えてフライホイールの外側面に該冷却風の流れを制御
するガイド板を形成したので、フライホイール外側から
の冷却風がフライホイールの内側へ入り込んだり、オイ
ルパンや発電機を冷却した後の冷却風がフライホイール
の内側へ逆流したりすることを防止するとともに、冷却
風が一定の方向に流れるように流れを制御して安定さ
せ、さらに冷却効率を向上することができた。

【００３１】さらに、請求項４記載の如く、前記構成に
加えてフライホイールの内側面に補助冷却ファンを形成
したので、該補助冷却ファンにより、前記連通孔を通過
してフライホイールの外側方向へ流れ出る冷却風の流れ
を強めて安定させることができ、冷却効率をさらに向上
することが可能となった。

【００３２】さらに、請求項５記載の如く、フライホイ
ールの側壁をエンジンと発電機との間に配置したので、
エンジンからの熱を該側壁により遮断して発電機側へ伝
達することが防止でき、発電機の発熱を抑えることが可
能となるので、冷却ファン等による発電機の冷却効果を
向上することが可能となる。これにより、ロータ磁石と
して強磁性永久磁石である希土類磁石を用いて構成し、
高出力化したフライホイール型発電機においても、高い
冷却効果を得ることができるので、発電機及びエンジン
を充分に冷却することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却構造を有したフライホイール型発
電機を示す側面断面図である。

【図２】同じくファンケースを取り外した状態のフライ
ホイール型発電機を示す正面図である。

【図３】同じくフライホイール型発電機の第二の実施例
を示す側面断面図である。

【図４】同じくフライホイール型発電機の第二の実施例
を示す側面断面図である。

【図５】同じくフライホイール型発電機の第三の実施例
を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ フライホイール ２ａ 凹部 ２ｂ 側壁 ３ クランク軸 ４ シリンダボディ ６ ステータコイル ７ 発電用マグネット ９ 冷却ファン １５ 発電機 ２２ 連通孔 ２６ ガイド板 ３０ 補助冷却ファン ３１ オイルパン ３３ 補助冷却ファン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される発電機を、該
   エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装したフ
   ライホイール型発電機に構成し、該フライホイールの凹
   部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久磁石で
   ある希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該ロータ
   磁石に対向して多数極のステータコイルを配置し、該フ
   ライホイールに冷却ファンを形成し、該フライホイール
   に、フライホイールの内側と外側とを連通してエンジン
   下部からの冷却風が通過する連通孔を形成したことを特
   徴とするフライホイール型発電機の冷却構造。
2. 【請求項２】 エンジンにより駆動される発電機を、該
   エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装したフ
   ライホイール型発電機に構成し、該フライホイールの凹
   部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久磁石で
   ある希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該ロータ
   磁石に対向して多数極のステータコイルを配置し、該フ
   ライホイールに冷却ファンを形成し、該フライホイール
   に、フライホイールの内側と外側とを連通してエンジン
   下部からの冷却風が通過する連通孔を形成し、該フライ
   ホイールの外側面に補助冷却ファンを形成したことを特
   徴とするフライホイール型発電機の冷却構造。
3. 【請求項３】 エンジンにより駆動される発電機を、該
   エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装したフ
   ライホイール型発電機に構成し、該フライホイールの凹
   部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久磁石で
   ある希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該ロータ
   磁石に対向して多数極のステータコイルを配置し、該フ
   ライホイールに冷却ファンを形成し、該フライホイール
   に、フライホイールの内側と外側とを連通してエンジン
   下部からの冷却風が通過する連通孔を形成し、該フライ
   ホイールの外側面に該冷却風の流れを制御するガイド板
   を形成したことを特徴とするフライホイール型発電機の
   冷却構造。
4. 【請求項４】 エンジンにより駆動される発電機を、該
   エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装したフ
   ライホイール型発電機に構成し、該フライホイールの凹
   部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久磁石で
   ある希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該ロータ
   磁石に対向して多数極のステータコイルを配置し、該フ
   ライホイールに冷却ファンを形成し、該フライホイール
   に、フライホイールの内側と外側とを連通してエンジン
   下部からの冷却風が通過する連通孔を形成し、該フライ
   ホイールの内側面に補助冷却ファンを形成したことを特
   徴とするフライホイール型発電機の冷却構造。
5. 【請求項５】 エンジンにより駆動される発電機を、該
   エンジンのフライホイールに形成した凹部へ内装したフ
   ライホイール型発電機に構成し、該フライホイールの凹
   部内のフライホイール側の内周面に、強磁性永久磁石で
   ある希土類磁石から成るロータ磁石を配置し、該ロータ
   磁石に対向して多数極のステータコイルを配置し、該フ
   ライホイールの側壁をエンジンと発電機との間に配置し
   たことを特徴とするフライホイール型発電機の冷却構
   造。