(57)【要約】【課題】  ２種類以上の異なる用途を有する複数のコイルに発生する起磁力のバランスが良く、且つコイル線の巻回が容易な永久磁石式発電機を提供する。【解決手段】  内側面に永久磁石２２を備えた円筒状の回転子２とその回転子２の内側に設けられた固定子３とからなり、固定子３は、回転子２の回転中心２０から放射状に配置された複数個の突極部３２と、突極部３２に装着されたボビン３３と、ボビン３３にコイル線を巻回して形成したコイル４とで構成された永久磁石式発電機１において、コイル４のうち、共通の用途を有するコイルが、回転中心２０に対して等間隔で放射状の位置に配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側面に永久磁石を備えた円筒状の回転子とその回転子の内側に設けられた固定子とからなり、前記固定子は、前記回転子の回転中心から放射状に配置された複数個の突極部と、前記突極部に装着されたボビンと、前記ボビンにコイル線を巻回して形成したコイルとで構成された永久磁石式発電機において、前記コイルのうち、共通の用途を有するコイルが、前記回転中心に対して等間隔で放射状の位置に配置されていることを特徴とする永久磁石式発電機。
【請求項２】
前記共通の用途を有するコイルが、一本のコイル線で連続して巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式発電機。
【請求項３】
前記ボビンは、先端および基端側に鍔部を有し、基端側の前記鍔部のコイル巻回側の面に溝が設けられ、各コイル間のコイル線からなる渡り線が、前記溝に係止されることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石式発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等に搭載されるフライホイールマグネトウなどの永久磁石式発電機に関し、詳しくは、２種類以上の異なる用途を有する複数個のコイルが放射状に配列された永久磁石式発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動二輪車等の車両に搭載される永久磁石式発電機は、クランクシャフトに連結されエンジンと連動して回転する回転子と、回転子の回転中心側に配置されて車体側に固定される固定子とからなる。
【０００３】
回転子は筒状で、内壁面に永久磁石が取り付けられる。固定子は、回転子の回転中心上に配置されるコアと、コアの外周面から外方へ向けて放射状に突出して配列される複数のコイルを備える。これらのコイルは、コアから径方向外方へ向かって突出する突極部に嵌着されたボビンにコイル線を巻回して形成される。これら複数のコイルは、通常、２種類以上の用途に用いられ、例えば一部のコイルはバッテリ充電用、他のコイルはランプ点灯用として用いられる。
【０００４】
上記の構成による永久磁石式発電機は、エンジンの駆動に伴って回転子が回転し、各コイルに交流電流が誘起されて発電が行われる。バッテリ充電用のコイルによって発電された電力は整流器を介してバッテリに充電され、ランプ点灯用のコイルによって発電された電力は交流電流のままでランプの点灯に用いられる。
【０００５】
このような永久磁石式発電機は回転子と固定子とからなり、固定子は、例えば１２個の突極部に、ランプ点灯用とバッテリ充電用の２種類の用途を有するコイル４を備えている。
【０００６】
図５は、図１の発電機１における従来のコイル４の巻回方法を示す。実際の発電機では放射状に配置されるコイル４を、この図では一列に表示し、各コイルは、４Ａ〜４Ｌのアルファベット順に隣接するものとして示す。隣接するコイルの巻き方向が互いに逆方向になるように、先ず、一本のコイル線４１で、１２個のコイル４Ａ〜４Ｌを巻く。その後、１２個のコイル４Ａ〜４Ｌのうち、例えば３個のコイル４Ｊ，４Ｋ，４Ｌを他の９個のコイル４Ａ〜４Ｉから切り離してバッテリ充電用とし、他の９個のコイル４Ａ〜４Ｉをランプ点灯用として接続されるように、コイル線４１の先端をそれぞれタップ５ａ，５ｂ，５ｃに取り付けていた。
【０００７】
ところが、通常、異なる用途で用いられるコイル同士では、流れる電流量が異なる。しかも、バッテリが満充電状態にあるときと、そうでない状態にあるときにおいてもコイルに流れる電流量が異なる。このように、各コイルに流れる電流量が異なると、コイルに発生する起磁力に偏りが生じる。
【０００８】
図６は、図５の各コイル４Ａ〜４Ｌに発生する起磁力の大きさを矢印で示したものである。図５の左上部に集中しているバッテリ充電用のコイル４Ｊ，４Ｋ，４Ｌの起磁力よりも、その他のランプ充電用のコイル４Ａ〜４Ｌの起磁力の方が大きいため、全てのコイル４Ａ〜４Ｌに発生する起磁力のベクトルの和は、図６の右下方向のベクトルとなり、回転子２の回転中心２０に対して偏心するため、半径方向の振動が生じる。この振動が大きいと、回転子２を介してエンジンの部品が振動して騒音が発生するうえ、エンジン部品の耐久性を低下させる。
【０００９】
そこで、上記の問題を解決するために、特許文献１に示すように、ランプ点灯用コイルの一部にバッテリ充電用のコイル線を重ねて巻いたものが提案されている。
【００１０】
しかしながら、この場合、最初にランプ点灯用コイルを巻回したときに、各コイルの巻き終わりと隣りのコイルの巻き始めとの間の渡り線がコイル間に張設される。その渡り線が、次にバッテリ充電用コイルを巻回するときに邪魔になることがある。そのため、後で巻回するバッテリ充電用コイルが巻きにくく、巻き乱れが生じる場合がある。巻き乱れによって巻き数が減ってしまうと、十分な性能を発揮することができない。これは、後でランプ点灯用コイルを巻回した場合でも同じことがいえる。
【００１１】
また、この場合でも、バッテリを充電しているときとバッテリが満充電のときとでは、バッテリ充電用コイルに流れる電流量が異なるため、起磁力の偏りがなくなることはない。
【特許文献１】特開平７−９５７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、２種類以上の異なる用途を有する複数のコイルに発生する起磁力のバランスが良く、且つコイル線の巻回が容易な永久磁石式発電機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、内側面に永久磁石を備えた円筒状の回転子とその回転子の内側に設けられた固定子とからなり、固定子は、回転子の回転中心から放射状に配置された複数個の突極部と、突極部に装着されたボビンと、ボビンにコイル線を巻回して形成したコイルとで構成された永久磁石式発電機において、コイルのうち、共通の用途を有するコイルが、回転中心に対して等間隔で放射状の位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、共通の用途を有するコイルが、一本のコイル線で連続して巻回されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、ボビンは、先端および基端側に鍔部を有し、基端側の鍔部のコイル巻回側の面に溝が設けられ、各コイル間のコイル線からなる渡り線が、溝に係止されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によると、共通の用途を有する複数のコイルが回転中心に対して等間隔で放射状の位置に配置されていることによって、各用途のコイルごとに、起磁力のベクトルが相殺される。従って、回転中心に対する起磁力のバランスが良くなり、発電機やエンジン部品の振動が低減され、騒音を発生しない。
【００１７】
請求項２の発明によると、コイル線を切断したり連結したりする手間がかからず、容易にコイルを形成することができる。
【００１８】
請求項３の発明によると、先に巻いたコイルの渡り線が溝に納められるので、次にコイルを巻く際に、ボビン上で渡り線が邪魔になることがない。従って、全てのコイルを容易に、且つ十分な巻き数で整列巻回することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の永久磁石式発電機は、自動二輪車等の車両に搭載され、エンジンの回転力を駆動源として、車両に必要な交流電力を発電する。
【００２０】
図１は、本発明に係る発電機１の正面図である。発電機１は、エンジンのクランクシャフト（不図示）に装着されエンジンと連動して回転駆動する円筒状または椀状の回転子２と、車体部分の回転しない部品に取り付けられる固定子３とからなる。回転子２は、円筒状の側壁を有するホルダ２１と、ホルダ２１の内壁面に周方向に貼設された複数の永久磁石２２とからなる。永久磁石２２は、適宜間隔を隔てて複数個のものが周方向等間隔に配置される。
【００２１】
固定子３は、回転子２の内側に配置され、回転子２の回転中心２０上に配置されるコア３１と、コア３１と一体でコアの外周面から外方へ向けて放射状に配置される複数個の突極部３２と、突極部３２に装着されたボビン３３と、ボビン３３にコイル線を巻回して形成したコイル４とで構成される。
【００２２】
エンジンが始動すると、クランクシャフトとともに回転子２が回転し、回転子２に取り付けられた永久磁石２２が固定子３の外周を回転することによって、回転子２と固定子３との間に起電力が発生し、発電作用が得られる。
【実施例１】
【００２３】
以下、図２〜図４に従って、本発明の実施例を説明する。
【００２４】
発電機１は、図１に示すように、回転中心２０から放射状に配置された１２個の突極部３２に装着されたボビン３３に、それぞれコイル線が巻回されてコイル４が形成されている。
【００２５】
図２は本発明によるコイル線４１の巻き順を示す。本実施例では、１２個のコイル４Ａ〜４Ｌのうち、９個のコイル４Ａ〜４Ｃ，４Ｅ〜４Ｇ，４Ｉ〜４Ｋをランプ等に電力を供給するためのランプ点灯用とし、残りの３個のコイル４Ｄ，４Ｈ，４Ｌを、エンジン点火時やコントローラの電力源となるバッテリの充電用として用いる場合を示す。尚、実際の発電機では、コイルは図１に示すように放射状に配置されるが、図２では、便宜的に縦一列に並べて表示した。また、コイル４Ａ〜４Ｌは、アルファベット順に隣接するものとする。
【００２６】
先ず、１周目に、ランプ点灯用のコイルを巻回する。コイル４Ａから順に巻き始め、隣接するコイル同士は、巻き方向を逆にして巻回する。基端をタップ５ａに接続したコイル線４１によって、コイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃの３個所を連続して巻回し、１個所の突極部を飛ばして、コイル４Ｅ，４Ｆ，４Ｇの３個所を連続して巻回する。更に、１個所を飛ばして、コイル４Ｉ，４Ｊ，４Ｋの３個所を連続して巻回し、コイル線４１の先端をタップ５ｂに接続する。次に、２周目として、バッテリ充電用のコイルを巻回する。基端をタップ５ｃに接続した別のコイル線４１で、１周目に巻回しなかった３個所のコイル４Ｄ，４Ｈ，４Ｌを順に巻回し、先端をタップ５ｂに接続する。
【００２７】
図３は、コイル４部を拡大した断面図である。突極部３２は、磁性材料からなる薄板が複数枚積層された多層板からなる。ボビン３３は、合成樹脂等の絶縁材料からなり、突極部３２の外周にはめ込まれる。ボビン３３は、基端側および先端側に鍔部３４を有し、基端側の鍔部３４の内側（コイル巻回側）に、溝３５が形成されている。
【００２８】
１個所のボビン３３にコイル線４１を巻き終わると、隣の突極部を飛ばして、例えば図２の例では、コイル４Ｃの次はコイル４Ｄを飛ばしてコイル４Ｅへ、また、コイル４Ｈの次はコイル４Ｉ〜４Ｋを飛ばしてコイル４Ｌへコイル線４１が渡される。この飛ばした部分の渡り線４２は、飛ばした突極部のボビン上を通るため、邪魔になる。本実施例では、この渡り線４２をボビンの溝３５へ引っかけて、次のボビン３３にコイル線４１を巻く。１周目に９個のコイルを巻回する際、このようにして、間に別用途のコイルを挟んで連続巻回される２つの離れたコイル間の渡り線４２を溝３５に係止させることにより、この渡り線４２が通過するボビンにコイルを巻回するときに、コイル間の渡り線４２が邪魔をしてコイル線４１が巻きにくくなることを防ぐ。溝３５に係止した渡り線４２は、コイル巻回による張力で、回転中心２０側に引っ張られる。そのため、渡り線４２は基端側の鍔部３４に押しつけられるので、特に固定部材等を要することなく、溝３５から外れずに係止される。
【００２９】
従って、１周目に巻いたコイル間の渡り線４２が、２周目にコイルを巻く際に邪魔をすることがないので、どのコイルも正確に整列巻回することができる。
【００３０】
図４は、前述の図２の順で各コイル４Ａ〜４Ｌを巻回した固定子３において、各コイル４Ａ〜４Ｌに発生する起磁力を矢印で示したものである。
【００３１】
バッテリ充電用のコイル４Ｄ，４Ｈ，４Ｌは、回転中心２０に対して１２０度の等間隔な角度で配置されているので、それらのコイル４Ｄ，４Ｈ，４Ｌによる起磁力のベクトルの和がゼロになる。また、バッテリ充電用のコイル４Ｄ，４Ｈ，４Ｌを除いた位置に配置されるランプ点灯用のコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｉ，４Ｊ，４Ｋも、３つのグループとして、回転中心２０に対して等間隔な放射状に配置されているので、それぞれの起磁力のベクトルの和がゼロになる。従って、コイルの用途によって起磁力の大きさが異なっても、起磁力が偏心して固定子３が振動することがないので、騒音等を生じることがなく、エンジン部品に影響を与えることもなくなる。
【００３２】
尚、突極部３２の数は、前述のような１２個に限ることがなく、電力の用途も２種類に限らない。また、それぞれの用途に用いられるコイル４の数は、必要に応じて適宜決定され、いずれの場合にも、用途毎に、回転中心２０に対して等間隔な角度で配置される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、エンジンを有する車両のクランクシャフトに連結される永久磁石式発電機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る発電機の正面図。
【図２】本発明の発電機のコイルの巻回方法を示す説明図。
【図３】本発明のコイル部分の拡大断面図。
【図４】図２の各コイルに発生する起磁力の説明図。
【図５】従来の発電機のコイルの巻回方法を示す説明図。
【図６】図５の各コイルに発生する起磁力の説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１：発電機、２：回転子、３：固定子、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ，４Ｊ，４Ｋ，４Ｌ：コイル、５ａ，５ｂ，５ｃ：タップ、２０：回転中心、２１：ホルダ、２２：永久磁石、３１：コア、３２：突極部、３３：ボビン、３４：鍔部、３５：溝、４１：コイル線、４２：渡り線。
【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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