(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼカップ状に形成されて底壁部に複数の貫通孔が形成されたフライホイールと、前記フライホイールの周壁部の内周に固定された永久磁石とを備えたフライホイール磁石回転子において、
前記各貫通孔のフライホイールの内側への開口部周縁の前記フライホイールの回転方向と交差する位置に突出部が設けられ、
前記フライホイールが回転した際に前記突出部が各貫通孔よりも回転方向の前方側に位置するように、各突出部の位置が設定され、
前記フライホイールは鋳物からなっていて、前記突出部は前記各貫通孔の周辺部の一部に形成された肉盛り部からなっているフライホイール磁石回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石発電機のフライホイール磁石回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に装着され、該機関により駆動されて電力を発生する磁石発電機として、ほぼカップ状に形成されたフライホイールの周壁部の内周に永久磁石を備えたフライホイール磁石回転子と、電機子鉄心に発電コイルを巻回したものからなっていてフライホイール磁石回転子の内側に配置された固定子とを備えたものが広く使用されている。
【０００３】
固定子の発電コイルは、例えば内燃機関の点火装置の電源用のエキサイタコイルや、バッテリ充電用の充電コイルあるいはランプ点灯用の点灯コイルとして用いられるものであり、フライホイール磁石回転子の回転により電機子鉄心に生ずる磁束変化により、これらの発電コイルに電圧が発生する。
【０００４】
この種の発電機においては、発電コイルから負荷に電力が供給されている状態でコイル導体の電気抵抗と負荷電流とによるジュール熱が発生し、また電機子鉄心でもその磁束変化による鉄損により発熱が生じるため、運転時にその温度が上昇するのを避けられない。特に近時フライホイール磁石発電機の小形高出力化が図られているが、小形高出力化が図られた磁石発電機程著しい温度上昇を示す傾向がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
磁石発電機において、発電コイルの温度が高くなると、コイル導体を構成する絶縁エナメル銅線の絶縁寿命が短くなるのを避けられない。これを防ぐために絶縁被覆の耐熱ランクが高いエナメル銅線を用いることが行われているが、耐熱ランクが高いエナメル導線を用いると、発電コイルの材料費が高くなるのを避けられない。
【０００６】
そこで、発電コイルの温度上昇を抑制するために、フライホイールの底壁部に貫通孔を形成して、該貫通孔を通してフライホイールの内外の空気の流通を図るようにした磁石発電機が提案されている。しかしながら、従来のこの種のフライホイール磁石発電機では、貫通孔の両端の空気の圧力差（フライホイール内外の空気の圧力差）がほとんど生じないため、貫通孔を通して大量の空気を流通させることが難しく、大きな冷却効果を期待することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、フライホイールの底壁部に形成した貫通孔を通して多くの空気を流通させることができるようにして、発電コイルを効果的に冷却することができるようにしたフライホイール磁石回転子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ほぼカップ状に形成されて底壁部に複数の貫通孔が形成されたフライホイールと、該フライホイールの周壁部の内周に固定された永久磁石とを備えたフライホイール磁石回転子に係わるものである。
【０００９】
本発明においては、上記各貫通孔のフライホイールの内側への開口部周縁のフライホイールの回転方向と交差する位置に突出部を設け、フライホイールが回転した際に該突出部が各貫通孔よりも回転方向の前方側に位置するように、各突出部の位置を設定する。
【００１０】
フライホイールが鋳物からなる場合、上記の突出部は各貫通孔の周辺部の一部に設けた肉盛り部により形成することができる。
【００１１】
フライホイールがプレス加工品からなる場合には、各貫通孔の周辺部の一部をフライホイールの内側に切り起こした切起し部により、上記突出部を形成することができる。
【００１２】
またフライホイールがプレス加工品からなる場合、上記の突出部は、各貫通孔の開口部の周縁部の一部に隣接する部分に設けた打出し部により形成することができる。
【００１３】
上記のように、フライホイールの底壁部に複数の貫通孔を形成して、該各貫通孔のフライホイール内側への開口部周縁に、フライホイールの回転方向の前方側に位置させた状態で突出部を設けると、各突出部が風を切りながらフライホイールが回転した際に、各突出部の後方側が負圧になる。そのため、各貫通孔のフライホイール内側への開口部の圧力がフライホイール外側への開口部の圧力よりも低くなり（フライホイールの内側が負圧になり）、フライホイールの外側の温度が低い空気が各貫通孔を通してフライホイールの内側に流入する。したがって、この流入した空気によりフライホイールの内側の温度を低下させることができ、発電コイルの冷却を効果的に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１（Ａ），（Ｂ）及び図２は、フライホイールが鋳物からなる内燃機関用のフライホイール磁石回転子１に本発明を適用した場合の一実施形態を示している。図１（Ａ）はカップ状のフライホイールをその開口側から見た正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１６】
図１（Ａ），（Ｂ）において、２はフライホイール、３は永久磁石、４は永久磁石３を覆うマグネットケースで、これらによりフライホイール磁石回転子１が構成されている。
【００１７】
図示のフライホイール２は鋳物からなっていて、周壁部２ａと底壁部２ｂとを有するほぼカップ状の形状に形成されている。フライホイールの底壁部２ｂの中央部にはボス部２ｃが、該底壁部２ｂと一体に形成されており、ボス部２ｃの中心部にはテーパ孔２ｄが形成されている。ボス部２ｃのテーパ孔が図示しない内燃機関のクランク軸のテーパ部に嵌合されることにより、フライホイール磁石回転子１が内燃機関に取り付けられる。
【００１８】
フライホイールの底壁部２ｂにはまた、該底壁部をフライホイールの軸線方向に貫通した複数（この例では２個）の貫通孔２ｅが形成されている。図示の例では、２個の貫通孔２ｅ，２ｅが、フライホイールの回転中心軸に対して対称な位置にそれぞれ形成されていて、これらの貫通孔が、フライホイールの内側に配置される固定子を冷却するための空気の流通孔として用いられるとともに、磁石回転子の着脱を行う際に、その回り止めを図るための工具の挿入孔としても用いられるようになっている。
【００１９】
図示のフライホイール磁石回転子を機関のクランク軸に取り付ける際には、例えば、クランクの先端部に形成されたテーパ部をフライホイールのボス部のテーパ孔２ｄに嵌合させた状態で、クランク軸の先端に形成されたネジ部にナットを螺合させることによりフライホイール磁石回転子１をクランク軸に締結する。このような構造でフライホイールを機関に取り付ける場合、フライホイール締結用のナットを締める際には、フライホイールの底壁部に形成した貫通孔２ｅ，２ｅに回り止め用の工具のレバーに設けられた１対の突起を挿入して、該工具によりフライホイール磁石回転子の回り止めを図りつつ、ナットを締め付ける。同様に、フライホイール締結用のナットを緩めてフライホイールを機関から取り外す際にも、上記の貫通孔２ｅ，２ｅに回り止め用工具の突起を挿入して、フライホイールの回り止めを図る。
【００２０】
永久磁石３は例えばフェライト磁石からなっていて、フライホイールの周壁部２ａの内周に接着により固定されている。永久磁石３の内周面は、ステンレス鋼等の非磁性金属の薄板により形成されたマグネットケース４により被覆されて保護されている。永久磁石３は、周方向に間隔を隔て並ぶ所定個数の着磁領域を有していて、フライホイール２の周方向に交互に異極の磁極が並ぶように各着磁領域が径方向に着磁されている。
【００２１】
各貫通孔２ｅのフライホイールの内側への開口部周辺部の一部の、フライホイールの回転方向と交差する位置には、図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示したように、フライホイールの底壁部と一体の肉盛り部からなる突出部２ｆが形成されている。
【００２２】
各突出部２ｆは、フライホイール２が回転した際に各貫通孔２ｅよりも回転方向（この例では図１Ａ及び図２に矢印で示した方向）の前方側に位置するように設けられている。突出部２ｆのフライホイール内側への突出高さ（軸線方向の高さ）は、例えば、フライホイールの底壁部内面から数ｍｍ（例えば２〜３ｍｍ程度）とする。
【００２３】
図３（Ａ），（Ｂ）は、上記のフライホイール磁石回転子１を用いた磁石発電機を示したものである。図３（Ａ）は同図（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図、図３（Ｂ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。これらの図において、５は図示しない内燃機関のケースに取り付けられる固定子台板６にねじ７により固定されている固定子である。フライホイール磁石回転子１は、フライホイール２のボス部のテーパ孔２ｄを機関のクランク軸８の一端のテーパ部８ａに嵌合させた状態で、クランク軸の先端に設けられたネジ部に螺合されたナット９により締めつけられて、クランク軸８に固定されている。
【００２４】
固定子５は、鋼板の積層体からなる電機子鉄心１０と、該電機子鉄心に巻回された発電コイルとからなっている。図示の電機子鉄心１０は、環状の継鉄部１０ａから放射状に多数の（図示の例では６個の）凸極１０ｂを突出させた形状を有する多極星形鉄心で、凸極１０ｂ，１０ｂ，…には、絶縁ボビン１１を介して発電コイル１２ａないし１２ｆが巻回されている。
【００２５】
発電コイルは、例えば点火電源用のエキサイタコイルや点灯・充電コイル等として用いられる。
【００２６】
フライホイールの底壁部２ｂに設けられた１対の貫通孔２ｅ，２ｅは、フライホイールの底壁部２ｂに対向する発電コイル１２ａないし１２ｆの側面に対向する位置に形成されている。
【００２７】
図示の例ではまた、フライホイール２の周壁部２ａの外周に、フライホイールの周方向に延びる円弧状の突起からなるリラクタ２ｇが形成されていて、フライホイールの周壁部の外側に配置されて固定子台板６に固定されたパルサ１３の磁極部が、フライホイールの周壁部の外周に対向させられている。パルサ１３は、リラクタ２ｇに対向する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄心に巻回された信号コイルと該鉄心に磁気結合された永久磁石とを有する公知のもので、リラクタ２ｇの回転方向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出してパルス信号を発生する。パルサ１３が発生するパルス信号は、内燃機関を点火する点火装置等に機関の回転情報を与えるために用いられる。
【００２８】
図３に示したフライホイール磁石発電機において、フライホイール磁石回転子１が回転すると、発電コイル１２ａないし１２ｆに鎖交する磁束が交番して、発電コイルに電圧が誘起する。この電圧により発電コイルから負荷を通して電流が流れると、発電コイルを通して流れる電流とコイル導体の抵抗とによりジュール熱が発生する。このジュール熱と電機子鉄心の各凸極に生ずる鉄損とにより、発電コイル１２ａ〜１２ｆの温度が上昇し、これらの発電コイルの近傍の空気の温度も高くなる。
【００２９】
フライホイール磁石回転子１が図示の矢印方向に回転すると、フライホイールの内側の底壁部２ｂ付近の空気は、該底壁部に対して相対的にフライホイールの回転方向と逆方向に流れる。この空気の流れの一部は、図２に破線矢印で示すように、底壁部２ｂの表面から貫通孔２ｅの前方の突出部２ｆの表面に沿って流れるので、突出部２ｆの後方側従って貫通孔２ｅのフライホイール内側開口部付近が負圧になる。そのため、図３（Ｂ）及び図２に破線矢印で示したように、フライホイールの底壁部２ｂの外側の温度の低い空気が貫通孔２ｅを通してフライホイールの内側に流入する。従って、この温度の低い空気によってフライホイールの内側の空気の温度が低下させられる。この低温の空気により、特に温度が高くなり易いフライホイール底壁部内面に対向する発電コイルの側面部が冷却されるため、発電コイルの冷却が効果的に行われ、その温度上昇が抑制される。
【００３０】
実測結果の一例によれば、肉盛り部からなる突出部２ｆの高さを２ｍｍとした場合に、発電コイルの温度を、突出部を設けない従来の同等のフライホイール磁石回転子に比べて、約２０℃低下させることができた。
【００３１】
図４は、フライホイールがプレス加工品からなるフライホイール磁石回転子２０に本発明を適用する場合の一実施形態を示したものである。
【００３２】
図４において、２１は鋼板をプレス加工によりほぼカップ状に形成してなるフライホイールで、該フライホイールの底壁部２１ｂには複数（この例では例えば２個）の貫通孔２１ｅが形成されている。フライホイールの周壁部２１ａの内周には永久磁石３が固定され、該永久磁石の内周面はマグネットケース４で保護されている。２２はフライホイールの底壁部２１ｂの中央部に固定されたボス部材で、該ボス部材の筒状部２２ａの内側にはテーパ孔２２ｄが形成されている。ボス部材２２のフランジ部２２ｂが複数のリベット２３によりフライホイールの底壁部２１ｂに締結されている。
【００３３】
各貫通孔２１ｅのフライホイールの内側への開口部周縁の一部には、フライホイールの回転方向の前方側の位置に位置させた状態で、突出部２１ｆが設けられている。突出部２１ｆは、各貫通孔２１ｅの周辺部の一部をフライホイールの内側に切り起こすことにより形成した切り起こし部や、貫通孔の開口部の周縁部の一部に隣接する部分をフライホイールの内側に打ち出すことにより形成した打ち出し部により形成することができる。
【００３４】
図５及び図６は、突出部２１ｆを切起し部により形成した場合の例について、貫通孔２１ｅ及び突出部２１ｆを示したもので、図５は斜視図、図６は図５のＥ−Ｅ線断面図である。これらの図において、突出部２１ｆは、貫通孔２１ｅの周辺部のフライホイール回転方向（図示実線矢印方向）の前方側の部分のフライホイール底壁部２１ｂをプレス加工で切り起こすことにより形成された切起し部２１ｆ１からなっている。
【００３５】
フライホイール磁石回転子が回転している状態では、底壁部２１ｂに沿って流れる空気は、図６に破線矢印で示したように切起し部２１ｆ１に当たることにより、その流れが変えられ、突出部２１ｆの後方側で、貫通孔２１ｅの開口部（フライホイール内側への開口部）付近が負圧にさせられる。そのため、フライホイールの外側の温度が低い空気が貫通孔２１ｅを通してフライホイールの内側に流入し、この低温の空気により発電コイルが冷却される。
【００３６】
図７及び図８は、突出部２１ｆを打出し部により形成した例を示したもので、図７は斜視図、図８は図７のＦ−Ｆ線断面図である。これらの図に示した例では、貫通孔２１ｅの周辺部のうち、フライホイールの回転方向（図示の実線矢印方向）の前方側に位置する部分がプレス加工によりフライホイールの内側に打ち出されて打出し部２１ｆ２が形成され、この打出し部２１ｆ２により、突出部２１ｆが形成されている。フライホイール磁石回転子が回転している状態では、底壁部２１ｂに沿って流れる空気が、図８に破線矢印で示したように打出し部２１ｆ２により妨げられてその流れが変わり、突出部２１ｆの後方側で、貫通孔２１ｅのフライホイール内側への開口部付近が負圧になる。そのため、フライホイールの外側の低温の空気が貫通孔２１ｅを通してフライホイールの内側に流入し、これにより発電コイルが冷却される。
【００３７】
上記の各実施形態において設けられた貫通孔２ｅ及び２１ｅは、フライホイール磁石回転子を内燃機関のクランク軸に着脱する際に該フライホイール磁石回転子の回り止めに用いる工具の突起を挿入するためにも用いられるため、１対設けられていたが、更に多くの貫通孔を設けるようにしてもよい。また発電コイルを冷却するための貫通孔を、回り止め用工具を挿入する孔とは別個に設けるようにしてもよい。
【００３８】
図３に示した例では、フライホイール磁石回転子及び固定子がそれぞれ６極に構成されているが、本発明は磁石発電機の極数の如何に係わらず適用できるのはもちろんである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、フライホイールの底壁部に貫通孔を形成して、フライホイールの内側に開口した貫通孔の開口部周縁の一部に、該貫通孔よりも回転方向の前方側に位置させた状態で突出部を設けて、フライホイールが回転した際に、フライホイールの内側に開口した貫通孔の開口部を負圧とするようにしたので、フライホイールの外側から貫通孔を通してフライホイールの内側に流入する空気の量を増加させることができる。したがって、発電コイルの冷却を効果的に行わせて、その温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フライホイールが鋳物からなる場合の本発明の実施形態を示したもので、（Ａ）はフライホイールの開口側から見た正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１のフライホイール磁石回転子を用いた磁石発電機の例を示したもので、（Ａ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】フライホイールがプレス加工品からなる場合の本発明の実施形態を示した断面図である。
【図５】図４に示した磁石回転子において、突出部を切起し部により形成した例を示した要部の斜視図である。
【図６】図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【図７】図４に示した磁石回転子において、突出部を打出し部により形成した例を示す要部の斜視図である。
【図８】図７のＦ−Ｆ線断面図である。
【符号の説明】
１，２０…フライホイール磁石回転子、２，２１…フライホイール、２ａ，２１ａ…周壁部、２ｂ，２１ｂ…底壁部、２ｃ…ボス部、２ｅ，２１ｅ…貫通孔、２ｆ，２１ｆ…突出部、２１ｆ１  …切起し部、２１ｆ２  …打出し部、３…永久磁石、５…固定子  ６…固定子台板、１０…電機子鉄心、１２ａ〜１２ｆ…発電コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003546778.tif 000008
【図８】
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