JPS60174048A - 内燃機関用磁石発電機 - 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〕 本発明は信号発生器を内蔵する内燃機関用磁石発電機に
関する。

〔従来技術〕

従来のこの種のものとしては、実開昭５５−５３９７３
号公報に記載されるごとく、鉄柵ロータの内周に、発電
コイルを巻線したステータコアと信号発生器とを内蔵す
るのが一般的であった。

ところが、上述した従来ψものでは、大出力を得るため
の発電コイルを巻線した体格の大きなステータコアが鉄
柵ロータの内周に配置されるので、ロータの形状−が必
然的に大きくなり、全体の体格も必要以上に大きくなる
という欠点がある。

また、従来、実公昭３５−８３２１号公報や、ドイツ特
許第８８５１８０号明細書に記載されるごとく、ロータ
の外周に、発電コイルを巻線したステータコアを配置す
るものも考えられているが、これらのものにおいては、
いずれも、ロータ内を貫通して内燃機関の駆動シャフト
が設けられ、この駆動シャフトのロータ外への突出部に
よって、ロータより軸方向に突出した位置に配置した信
号発生器を作動させるようにしているので、全体の軸方
向長さが長くなり、小型化が困難であるという欠点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記の欠点を解消するため、開口端側を外向き
にして駆動シャフトに取付けられる鉄柵の外周に永久磁
石を固定し、この磁石の外周側と対向させてステータコ
アを配置すると共に、鉄柵内の駆動シャフト先端と対向
する位置に信号発生器を配置することにより、駆動シャ
フトに邪魔されることなく、鉄柵内の空間を有効に利用
して小径の鉄柵内に良好に信号発生器を内蔵させること
ができて、全体の体格を効率的に小型化することが可能
なことを目的とする。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図乃至第４図に示す第１実施例において、ロータ１
は鉄柵２、永久磁石３、磁石保護用のカバー４とプレー
ト５で構成されている。

鉄柵２の底面中央には、内燃機関のクランクシャフトに
取り付けるための穴２ａが設けてあり、この穴２ａの一
部に位置決め用の切り曲げ打ち出し部２ｂが、クランク
シャフト側に向かって折り曲げ又は打ち出されており、
従来のキーの代わりをしている。また、鉄柵２の円筒部
内周には、タイミング信号用の突起２Ｃが半月状に打ち
出されている。

永久磁石３は、上記鉄柵２の外周にリング状に連ねて配
置され、永久磁石３の外周と側面とを覆う薄い非磁性材
の椀状のカバー４と、非磁性材（例えばステンレス、ア
ルミニュームや黄銅）のリング状のプレート５とにより
全周保護されている。ただし、このプレート５およびカ
バー４は、板厚が薄い場合には鉄板等の磁性材で形成し
てもよく、また、接着剤で磁石３表面を覆う場合には不
要の場合もある。前記カバー４はその底面が、鉄柵２に
外底面に打ち出された柱状突起２ｄ、又は、リベットで
鉄柵２の外底面に強固に固定しである。

また、プレート５は、鉄柵２の外周に打ち込まれるか、
鉄柵２の開口端側外周の一部２ｅを変形させて抜けない
ようになっている。さらに、鉄柵２、磁石３、カバー４
お、よびプレート、５相互間は接着剤により固着されて
いる。

ステータは、コンデンサ充電コイル７を巻線したステー
タコア１ａｓ信号発電機８、およびエンジンの吸、排気
孔開度調整弁駆動用の発電コイル９を巻線したステータ
コア９ａが円板状のベース６上に配置されている。コン
デンサ充電コイル７と各種弁駆動用発電コイル９とは、
ベース６表面外周側の１８０°対向位置に配置され、信
号発電機８はベース６のほぼ中心部に配置されている。

１０は各コア７ａ、９ａをベース６に固定するための締
付用ビス、１１は信号発電機８をベース６に固定するた
めのビスである：。また、信号発電機８は、永久磁石（
図示せず）・と、この磁石の一端に接して設けられたコ
ア８ａと、このコア８ａの外周に嵌着した信号コイル（
図示せず）と、これら各部品を埋込んで一体成型した成
形樹脂８ｂと、この成形樹脂８ｂ中の底部側に一部が埋
込まれて一体化された取付用のステー８Ｃとを有してな
り、このステー８０がビス１１によりベース６裏面に固
定される。また、ベース６のほぼ中心には信号発電機８
を通した状態で固定するための穴６ａが形成され、信号
発電機８のステー８Ｃ側の一部が穴６ａ内に位置した状
態で、信号発電機８の反ステー側がベース６の表面側に
軸方向に突出してあって、この表面側の突出部側面より
コア８ａの先端が径方向に突出させである。

また、両発電コイル７．９が巻線されるステータコア７
ａ、９ａは一字状のもので、その両端の磁極片が中心側
を向いた円弧状となしである。

１２は内燃機関の側壁、１３は内燃機関のクランクシャ
フトで、鉄柵２の取付穴２ａより大きい径となしてあっ
て、側壁１２を貫通して設けられている。１４は鉄柵２
をクランクシャフト１３に直接固定するためのボルトで
あり、鉄柵２は第１図に示すごとく開口端側を外向きに
してシャフト１３に固定される。また、シャフト１３の
端面には鉄柵２の打ち出し部２ｂを位置決め挿入するた
めに第４図に示すごとく位置決め溝１３ａが形成されて
いる。この第４図において、１３ｂはボルト１４をねじ
込むためのねし穴であり、またシャツ）１３先端部の鉄
柵２の取付穴２ａに挿入される、取付穴２ａの径より若
干径が小さい挿入用小径部１３ｄの軸方向寸法は、鉄柵
２の板厚よりも小さくしてあって、ボルト１４により鉄
柵２をシャフト１３に締め付は固定した状態では、ボル
ト１４の頭部（六角状締め付は部）のみが鉄柵２の内底
部に突出するようにしである。１５は椀状の発電機カバ
ーで、ロータ１の周囲を被って、ビス−１６により内燃
機関の側壁１２に固定しである。また、カバー１４の内
底面にはベース６がビス１７によって固定しである。こ
れにより、両発電コイル７．９を巻回したステータコア
７ａ、９ａの磁極片が永久磁石３の外周面と微少な隙間
を介して対向すると共に、信号発電機８が鉄柵２内のほ
ぼ中心位置のクランクシャフト１３およびボルト１４の
先端と対向する位置に配置され、かつ信号発電機８のコ
ア８ａ先端が鉄柵２のタイミング信号用突起２ｃと微少
な隙間を介して対向するようにしである。

また、カバー１５の底面には点火時期調整用の開口１５
ａが設けられ、この開口１５ａに点火時期調整用カバー
１７が被せられていて、このカバー１７はビス゛”１　
Ｂにより発電機カバー１５に取付けられている。そして
、信号発電機８のステー８０の取付用ビス１１を通す穴
８ｄは信号発電機８のベース゛６に対する取付位置が調
整できるように第３図に示すごとく円弧状の長大となし
てあって、点火時期調整用カバー１７を取外した状態で
、ビス１１を緩めることにより、信号発電機８のベース
６に対する円周方向の取付は位置が調整（点火時期調整
）できるようにしである。さらに、ベース６のロータ１
例のプレート５と対向する部分の一部にはのぞき窓６ｂ
が形成され、こののぞき窓６ｂよりプレート５に形成し
た点火合せマーク（図示せず）を確認できるようにしで
ある。また、ベース６裏面には、信号発電機８のステー
８０の外形角、状に沿い合わせて円弧帯状のガイド部６
Ｃが突出形成され、ステー８０のベース６に対する回動
位置案内が容易にできるようにしである。

次に、上記構成の磁石発電機が適用される電気回路の一
例を第５図において説明する。コンデンサ充電コイル７
の一端は接地され、他端はダイオード２１のアノードに
接続され、このダイオード２１のカソード体点火用コン
デンサ２２の一端と点火用サイリスタ２３のアノードと
に接続されている。また、コンデンサ２２の他端は点火
コイル２４の１次コイル２４ａを介して接地され、サイ
リスタ２３のカソードも接地されている。また、点火コ
イル２４の２次コイル２４ｂの一端はコンテナ２２と１
次コイル２４ａとの接続点に接続され、他端は点火プラ
グ２５を介して接地されている。信号発電機８の信号コ
イルの一端は接地され、他端はダイオード２６のアノー
ドに接続され、このダイオード２６のカソードはサイリ
スタ２３のゲートに接続されている。このサイリスタ２
３のゲート・カソード間には抵抗２７が接続され、コン
デンサ充電コイル７の端子間にはダイオード２８が並列
接続されている。

また、各種弁駆動用発電コイル９の両端は全波整流器２
９を介してバッテリ３０に接続され、この）インテリ３
０には、図示しないが、例えば２すイクル内燃機関の吸
排気孔の開口面積を制御するバルブ駆動用モータやラン
プ等の負荷が接続される。

前記構成になる磁石発電機は、例えば、４極着磁された
ロータｌを有するものならば、内燃機関のクランクシャ
フトに直結されたロータｌが回転すると、磁石３よりの
鎖交磁束がロータ１の回転に伴って変化するのに伴って
、コンデンサ充電コイル７と、各種バルブ駆動用発電コ
イル９に、ロータ１の１回転につき２サイクルの交流電
圧が発生し、信号発電機８にはタイミング信号用の突起
２ｃがコア８ａと対向する際に１サイクルの交流電圧が
発生する。

そして、コンデンサ充電コイル７に発生した正の半波で
ダイオード２１を介して点火用コンデンサ２２を充電し
、負の半端はダイオード２８を介して短絡する。そして
、点火時期において信号発電機８に発生した正パルスが
、ダイオード２６を介して点火用サイリスタ２３のゲー
ト・カソード間に印加されることにより、点火用サイリ
スク２３が導通し、点火用コンデンサ２２の充電電荷を
点火コイル２４の１次コイル２４ａに急激に放電させ、
点火コイル２４の２次コイル２４ｂに高電圧を発生させ
、点火プラグ２′５に点火火花を供給する。

また、各種バルブ駆動用発電コイル９の出力は、低電圧
電源回路又は整流器２９を介してバッテリ３０を充電す
る電源となる。

上記構成になる磁石発電機□によれば、ポルト１４の頭
部のみが鉄柵２の内底部に突出した状態で鉄柵２がポル
ト１４によりシャフト１３に締め付は固定され、信号発
電機８が鉄柵２内のほぼ中心位置のクランクシャフト１
３およびそのポルト１４の先端と対向する位置に配置さ
れ、かつ鉄柵２内周の信号発電機８のコア８′ａ先端と
対向する位置にタイミング信号用の突起２Ｃが形成しで
あるから、クランクシャフト１３に邪魔されることなく
鉄柵２内の空間のほぼ全体を有効に利用して、小さな径
の鉄柵２内に信号発電機８を配置することができ、ロー
タ１の体格を小型軽量化することができるため、ロータ
１午して慣性モーメン、トの比較的小さいものを必要と
する場合に有利である。

さらに、鉄柵２の小径化に伴って、鉄柵２に取付けられ
る磁石３、各種発電コイル７．９およびこれら各コイル
７．９が装着される各コア７ａ、９、ａの大きさを、必
要最小限の大きさに選定することができて、磁石発電機
全体の体格を効率的に単量化することができる。

さらに、信号発電機８のステー８０がビス１１によりベ
ース６の裏面に固定され、信号発電機８のステー８Ｃ側
の一部がベース６の穴６ａ内に収納された状態で、信号
発ｆｉ機８の反ステー側がベース６の表面側の鉄柵２内
に軸方向に突出しているため、ベース６の穴６．ａも信
号発電機８の収容空間の一部として活用して、信号発電
機８の体格がある程度大きくても、小径の鉄柵２にて全
体の体格を効率的に小型化するゝことが可能である。

また、信号発電機８が鉄柵、２内のほぼ中心位置に配置
されていることによって、磁石３よりの磁束は、鉄柵２
により遮蔽されると共に、漏れ磁束も、はぼ中心位置で
あることにより信号発電機８に作用しにり（、従って、
磁石３よりの漏れ磁束によるノイズ電圧が信号発電機８
に悪影響を与えるのも確実に防止できる。また、ロータ
１を小型軽量化できることによってロータ１の鉄柵２を
直接クランクシャフト１３に取り付けるボスレス（テー
バ状取付穴を有するボスを必要としない）にすることが
できたので、ロータｌの抜きねじ、抜き工具が不要とな
り、また、シャフト取り付は穴開縁の鉄柵２の一部をシ
ャツ１−１３側に折曲げるので、キー不要となり、部、
品点数が少なくなり、ロータ１の組み付けが容易になる
。

第６図および第７図は本発明の第２実施例を示すもので
、上記第１実施例に対し、クランクシャフト１３の先端
にスプライン１３Ｇを切ると共に、このスプライン１３
Ｃの一部の山幅（あるいは谷幅）を他のものより広く　
（あるいは狭り）シて位置決めとなし、鉄柵２のクラン
クシャフト１３を挿へする穴２ａも、このシャフト１３
のスプライン１３Ｃと同じ（若干大きい）スプライン形
状とし、かつスプライン１３Ｇと同じ（若干大きい）ス
プライン形状の中心穴１９ａを有するリングギーヤ１９
をスプライン１３ｃに嵌合して、（シャフト１３先端の
円形外周の一部に平面部を形成し、この平面部を有する
円形外形とほぼ同じ形状の中心穴を鉄柵２およびリング
ギヤ１９に形成するようにしてもよい。）ボルト１４に
より、鉄柵２、磁石カバー４およびリングギヤ１９を共
線めして、強固にシャフト１３に固定したものである。

ここで、リングギヤ１９はその外周に形成したギヤ部に
図示しないスタータのピニオンが噛み合うことにより、
内燃機関の始動をするものである。

第８図は本□発明の第３実施例のロータの要部構成を示
すもので、前記第１実施例に対し、鉄柵２の開口端外周
の一部２ｅを変形させてプレート５が抜けるのを防止す
る代わりに、磁石ケース４の開口端側全周を内周側に巻
締めしてプレート５が抜けるのを防止するようにしたも
のである。

第９図は本発明の第４．実施例の固定子側の構成を示す
もので、前記第１実施例に対し、１字状のステータコア
７ａ、９ａの代わりに、内側に向って放射状に突出する
多数の突極を有するリング状のステータコア２０を用い
、このコア２０のうち２つの突極にコンデンサ充電コイ
ル７を巻線して互いに直列接続し、残りの各突極に負荷
用発電コイル９Ａを巻線し、かつ、コンデンサ充電コイ
ル７を巻線した突極のピッチをロータ１の磁極ピッチ（
図では８極ロータ用であるため４５°の磁極ピッチ）と
同じにすると共に、負荷用発電コイル９を巻線した残り
の各突極のピッチをロータ１の磁極ピンチより小さい、
電気角で（２／３）πずれたもの（図では３０°の磁極
ピッチ）となして、負荷用発電コイル９Ａに三相出力を
発生させるようにしたものである。

第１０図は本発明装置の第′５実施例の固定子側の構成
を余すもので、内周側に多数のスロットを有するリング
状のステータコア２０ａを用い、このステータコア２０
ａの各スロットに三相発電コイル２０Ａを重ね巻き（波
巻きでもよい）により挿入装着したものである。

この実施例においては、三相発電コイル２０Ａの発生出
力が三相全波整流器により全波整流されてバッテリに蓄
えられ、このバッテリを電源として電流遮断型トランジ
スタ式点火装置やその他の負荷に電力が供給される。

なお、上述した各実施例においては、信号発電機８とし
て磁石を内蔵するタイプのものを用いたが、鉄柵２の内
周にタイミング用の突起２ｃの代わりに小さな永久磁石
を固着するようにすれば、信号発電機８として磁石を有
しないタイプのものを用いることもできる。また、この
ような磁宕を有しないタイプの信号発電機を用いる場合
には、鉄柵２の内周に小さな磁石を固着する代わりに、
タイミング用の小穴を鉄柵２に設け、この小穴より漏洩
する磁石３よりの磁束によって、信号発電機に出力信号
を発生させることもできる。

さらには、信号発電機を用いる代わりに、ボール素子や
磁気抵抗素子により構成される磁気式信号発生器や、光
電素子により構成される光電式信号発生器を用いること
もでき、さらには、鉄柵２内周面に形成した内面カムに
より開閉されるブレーカよりなる接点式の信号発生器を
用いることもできる。

また、磁石３の鉄柵２に対する固定構造も、接着剤を用
いなくともビス等で固定したり、アルミニュームや樹脂
中に埋込んで鉄柵２に一体的に固着するようにしてもよ
い。また、磁石３の外表面に磁極片を固定するようにし
てもよい。

また、上述した各実施例においては、鉄柵２をボルト１
４によりシャフト１３に締め付は固定するようにしたが
、シャフト１３にねじ穴１３ｂを設ける代わりに、シャ
フト１３の先端より鉄柵２の取付穴２ａを通してその内
底部に雄ねじ部を突出させて設け、この雄ねじ部にナツ
トを締め付けることにより、鉄柵２をシャフト１３に締
め付は固定するようにしてもよい。この場合、ナンドと
雄ねじ部のみが鉄柵２の内底部に突出した状態で鉄柵２
がナンドによりシャフト１３に固定される。

また、鉄柵２の底面部に、取付穴を有する円板状の補強
板をリベット等により固定し、この補強板を介して鉄柵
２をシャフト１３にねじ締め固定するよ）にしてもよい
。

さらに、ボルト１４により鉄柵２をシャフト１３に締め
付は固定するものにおいては、ボルト１４として、頭部
の外周に締め付は用六角部を形成する代わりに、頭部の
中心に、六角レンチを嵌入するための締め付は用穴角゛
穴を設けたものを用いるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、開口端側を外向き
にして内燃機関の駆動シャフトに取付けられる鉄柵の外
周に永久磁石を固定し、この磁石の外周側に、発電コイ
ルを装着したステータコアを配置し、かつ鉄柵内のほぼ
中心の駆動シャフト先端と対向する位置に信号発生器の
少なくとも一部を配置すると共に、鉄柵内周の信号発生
器と対向する位置にタイミング部を設けたから、鉄柵内
の空間を有効に利用して小さな径の鉄柵内に信号発生器
を配置することがで、き、かつ鉄柵の小径化に伴って、
鉄柵に取付けられる磁石や発電コイルが装着されるステ
ーコアも必要最小限の大きさに選定することが可能で、
磁石発電機全体の体格を効率的に小型化することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明発電機の第１実施例を示す
縦断面図および横断面図、第３図は上記第１実施例にお
ける固定子側の構成を示す平面図、第４図（Ａ）、（Ｂ
）は上記第１実施例におけるクランクシャフト先端の形
状を示す正面図および縦断面図、第５図は上記第１実施
例が適用される電気回路の一例を示す電気回路図、第６
図は本発明発電機の第２実施例を示す縦断面図、第７図
（Ａ）、（Ｂ）は上記第２実施例におけるクランクシャ
フト先端の形状を示す正面図および縦断面図、第８図は
本発明発電機の第３実施例におけるロータの要部構成を
示す縦断面図、第９図および第１０図は本発明発電機の
第４および第５実施例における固定子側の構成をそれぞ
れ示す平面図である。 １・・・ロータ、２・・・鉄柵、２ａ・・・穴、２ｂ・
・・位置決め用凹凸部をなす打出し部、２ｃ・・・タイ
ミング部をなすタイミング用突起、３・・・永久磁石、
６・・・ベース、５ａ・・・穴、７ａ、９ａ・・・１字
状のステータコア、？、９．９Ａ、２０Ａ・・・発電コ
イル、８・・・信号発生器をなす信号発電機、１３・・
・駆動シャフトをなすクランクシャフト、２０・・・突
極を有するリング状ステータコア、２０ａ・・・スロッ
トを有するリング状ステータコア。 代理人弁理士　岡　部　隆 第１図 ６ ｇ　Ｄ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ４１１開口端側を外向きにして内燃機関の駆動シャフト
   に取付けられる鉄柵と、この鉄柵の外周に固定された永
   久磁石と、この永久磁石の外周側←配置されたステータ
   コアと、このステータコアに装着された発電コイルと、
   前記鉄柵内のほぼ中心位置であって前記駆動シャフト先
   端と対向する位置に、少なくとも一部が配置された信号
   発生器と、前記鉄柵内周の前記信号発生器と対向する位
   置に設けられたタイミング部とを備えてなる内燃機関用
   磁石発電機。 （２）前記ステータコアは１字状のものよりなる特許請
   求の範囲第１項記載の内燃機関用磁石発電機。 （３）前記ステータコアは、内側に向って放射状に突出
   する多数の突極を有するリング状のものよりなる。特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関用磁石発電機。 （４）前記ステータコアは、内周側にコイル挿入用の複
   数のスロットを有するリング状のものよりなる特許請求
   の範囲第１項記載の内燃機関用磁石発電機。 （５）前記ステータコアおよび信号発生器は同一のベー
   スに固定され、このベースに形成した穴内に、前記信号
   発生器の固定側の一部が収納されてなる特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関用磁石発電機。 （６）前記鉄柵を前記駆動シャフトにポスレスにて直接
   取付け、かつ前記鉄柵の前記駆動シ中フトへの取付穴周
   縁に位置決め用の凹凸部を形成してなる特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関用磁石発電機。