(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁部と上記周壁部の一端側の側壁部とによって形成された椀状のフライホイール、上記フライホイールの内周面に配置された複数個の磁石、上記複数個の磁石の内側に密着する筒状の保護環、上記フライホイール内に上記磁石と対向して設置され上記磁石との電磁誘導作用により発電される発電コイルを備え、上記保護環の上記フライホイールの軸方向の幅は、上記磁石の同方向の幅よりも大きく、上記保護環は隣り合う上記磁石の近接する二つの端部に対向する位置に開口部を有すると共に、上記保護環の開口部には、上記保護環と上記フライホイールとの間に、上記磁石を埋め込む樹脂または他の非磁性体が充填され、上記保護環の開口部の上記フライホイールの軸方向の開口幅は、上記磁石の上記フライホイールの軸方向の幅以上の大きさとすることを特徴とする磁石発電機。
【請求項２】
周壁部と上記周壁部の一端側の側壁部とによって形成された椀状のフライホイール、上記フライホイールの内周面に配置され、複数の極に分極された複数個の磁石、上記複数個の磁石の内側に密着する筒状の保護環、上記フライホイール内に上記磁石と対向して設置され上記磁石との電磁誘導作用により発電される発電コイルを備え、上記保護環の上記フライホイールの軸方向の幅は、上記磁石の同方向の幅よりも大きく、上記保護環は隣り合う上記磁石の近接する二つの端部に対向する位置および上記磁石の磁極境界部に対向する位置に開口部を有すると共に、上記保護環の開口部には、上記保護環と上記フライホイールとの間に、上記磁石を埋め込む樹脂または他の非磁性体が充填され、上記保護環の開口部の上記フライホイールの軸方向の開口幅は、上記磁石の上記フライホイールの軸方向の幅以上の大きさとすることを特徴とする磁石発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フライホイールの回転により磁石と電機子巻線との電磁誘導作用により発電する磁石発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６および図７は、それぞれ特公平６−８１４３７号公報に開示された従来の技術によるフライホイール形の磁石発電機の回転子を示す図であり、また、図８は特公平６−８１４３７号公報に開示された従来の技術によるフライホイール形の磁石発電機の保護環を示すものである。これらの図において、符号１は、周壁部とこの周壁部の一端側の側壁部とによって構成される椀状のフライホイール、２はフライホイール１の周壁部内側に周方向に連続的に設置された複数個の磁石、３は環状に設置された磁石２の内側に密着し、磁石２を保持する筒状の保護環、４は磁石２の両側部および各磁石２の端部間に充填され磁石２および保護環３をフライホイール１に一体に固定する樹脂、５はフライホイール１の側壁部における中心部に固着される回転軸（図示せず）に装着するボス部をそれぞれ示している。
【０００３】
上記のような構造において、保護環３は、回転子の取り扱い時に磁力によりフライホイール１の周壁部に設置された複数個の磁石２と他の物体とが衝突した際の磁石２の損傷防止を目的として設けられるものであり、鋼板を板金加工して形成されていた。
【０００４】
従来の磁石発電機における回転子において、複数個の各磁石２は、発電のため隣接する磁石２と逆転した極性を有している。また保護環３は、透磁率の高い炭素鋼板製であり、図８に示すような連続環状構造をしているため、発電コイル（図示せず）の外周を回転子が回転する際、磁石２から発電コイルの鉄芯に磁束は効率的に流れず、一部の磁束は保護環３を経て隣接する磁石２へ流れ、発電効率が低下するという問題があった。
【０００５】
また、保護環３を、より透磁率の小さな材質のもの、例えばステンレスなどの非磁性鋼板を用いて形成することも可能であり、発電効率を向上させることも可能であるが、材料が高価であるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、磁石発電機の回転子が回転する際、磁石からの磁束を発電コイルの鉄芯に有効に流し、高効率な発電を行える磁石発電機を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明による磁石発電機は、周壁部と上記周壁部の一端側の側壁部とによって形成された椀状のフライホイール、上記フライホイールの内周面に配置された複数個の磁石、上記複数個の磁石の内側に密着する筒状の保護環、上記フライホイール内に上記磁石と対向して設置され上記磁石との電磁誘導作用により発電される発電コイルを備え、上記保護環の上記フライホイールの軸方向の幅は、上記磁石の同方向の幅よりも大きく、上記保護環は隣り合う上記磁石の近接する二つの端部に対向する位置に開口部を有すると共に、上記保護環の開口部には、上記保護環と上記フライホイールとの間に、上記磁石を埋め込む樹脂または他の非磁性体が充填され、上記保護環の開口部の上記フライホイールの軸方向の開口幅は、上記磁石の上記フライホイールの軸方向の幅以上の大きさとするものである。
【０００８】
また、この発明による磁石発電機は、周壁部と上記周壁部の一端側の側壁部とによって形成された椀状のフライホイール、上記フライホイールの内周面に配置され、複数の極に分極された複数個の磁石、上記複数個の磁石の内側に密着する筒状の保護環、上記フライホイール内に上記磁石と対向して設置され上記磁石との電磁誘導作用により発電される発電コイルを備え、上記保護環の上記フライホイールの軸方向の幅は、上記磁石の同方向の幅よりも大きく、上記保護環は隣り合う上記磁石の近接する二つの端部に対向する位置および上記磁石の磁極境界部に対向する位置に開口部を有すると共に、上記保護環の開口部には、上記保護環と上記フライホイールとの間に、上記磁石を埋め込む樹脂または他の非磁性体が充填され、上記保護環の開口部の上記フライホイールの軸方向の開口幅は、上記磁石の上記フライホイールの軸方向の幅以上の大きさとするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
以下、この発明の磁石発電機を図１〜図５を用いて説明する。
図１および図２はこの発明の実施の形態１にかかる磁石発電機の回転子を示している。この実施の形態１の回転子は、周壁部とこの周壁部の一端側の側壁部とにより形成された椀状のフライホイール１１を備えている。このフライホイール１１の側壁部における中心部には例えば内燃機関のクランクシャフトなどの回転軸（図示せず）に装着するためのボス部１５が取り付けられている。また、フライホイール１１の周壁部の内周面には周方向に４つの細長い円弧状の磁石１２が配列され、保護環１３によって軸方向所定の位置に配置されている。
【００１０】
フライホイール１１の周壁部の内周面に密着して周方向に配列された保護環１３は開口部１３ａを有する筒状であり、磁石１２の内側に密着嵌合するように配置される。開口部１３ａは、保護環１３の周方向に所定の間隔で配置され、図１に示すように、隣り合う磁石１２の近接する二つの端部が一つの開口部１３ａと対向するように設けられる。
【００１１】
上記の保護環１３とフライホイール１１の周壁部との隙間には磁石１２が整列配置され、さらにこの磁石１２を埋め込むように磁石１２間および磁石１２の両側部、さらに保護環１３に設けられた開口部１３ａにも樹脂１４が充填されている。
【００１２】
図３は保護環１３を示すものであり、図４に示すように単極の磁石１２が４個配置される場合においては、この筒状の保護環１３には４つの各磁石１２の境界と重なる部分に開口部１３ａがプレス加工により４カ所設けられる。保護環１３の開口部１３ａにおいては保護環１３による磁石１２の保護機能が失われるが図１および図２に示したとおり、樹脂１４が各磁石１２の両側部および端部間に充填されるため、開口部１３ａの空間にも同時に樹脂１４が充填され、樹脂１４による磁石保護が可能となる。保護環１３内周側への樹脂１４流入については、樹脂成型時の金型（図示せず）により阻止される。なお、開口部１３ａにおける磁石保護のために樹脂１４を用いる以外に、他の非磁性体を配置し、磁石１２への衝撃を緩和する構造とすることも可能である。
【００１３】
このように、隣り合う磁石１２の近接する二つの端部に対向するように、保護環１３の開口部１３ａを形成することで、開口部１３ａに位置する部分の透磁率を、炭素鋼板を用いた場合よりも極端に小さくすることが可能であり（炭素鋼板の透磁率≒１０００に対し、開口部１３ａに充填される樹脂の透磁率≒１であることが知られている。）、発電効率を向上させることが可能となる。
【００１４】
なお、開口部１３ａのフライホイール１１の軸方向の開口幅は、磁石１２の幅以上の大きさとすることが望ましく、大きく開口させることで発電効率をより向上させることが可能となる。さらに、開口部１３ａのフライホイール１１の周方向の開口寸法については、磁石の保持および保護機能を十分に確保できる範囲でより大きな開口寸法とすることが発電効率上望ましいことは言うまでもない。また、開口部１３ａを隣り合う磁石１２の境界部毎に設ける例について説明したが、保護環１３としての強度を確保する上で開口部１３ａの数を少なくすることも可能であり、この場合においても、保護環１３に対して開口部１３ａを全く設けない場合よりも発電効率を向上させることが可能である。
【００１５】
実施の形態２.
図５はこの発明による別の実施の形態を示すものであり、磁石１２と保護環１３の開口部１３ａの位置関係を示す。実施の形態１においては、磁石発電機に用いる磁石が単極のものを例示したが、この実施の形態２では各磁石１２が複数、例えば２極に分極されている場合について示す。
一つの磁石が分極されている場合は、図５に示すように、隣り合う磁石１２の近接する二つの端部と対向する位置に加え、さらに各磁石１２内の磁極の境界と対向する位置に、それぞれ保護環１３の開口部１３ａを設ける。なお、一つの磁石１２が３極に分極されている場合は一つの磁石１２内に磁極の境界が２つあるため、これに対応した個数の開口部１３ａを形成すれば、発電効率が向上する。
【００１６】
なお、保護環１３に対し、隣り合う磁石の境界部毎、磁石内の磁極境界部毎にそれぞれ開口部１３ａを設ける例について説明したが、保護環１３の強度を保つために開口部１３ａの数を減少させることも可能であり、開口部１３ａを全く形成しなかった場合と比較すると発電効率を向上させることができる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明の磁石発電機によれば、保護環のフライホイールの内側に並べられた隣り合う磁石の近接する二つの端部と対向する位置に開口部を設けることで、保護環が透磁率の高い炭素鋼板などで形成されていた場合においても、発電時に磁束の一部が保護環を経て隣接する磁石へ流れることを防止でき、発電効率を向上させることが可能である。かつ、保護環の開口部には、保護環とフライホイールとの間に充填され磁石を埋め込む樹脂が充填されているので、保護環の開口部から磁石が露出したままであると、保護環の開口部においては磁石の保護機能が失われるが、保護環とフライホイールとの間に充填され磁石を埋め込む樹脂が、開口部の空間にも同時に充填されるため、衝撃によるダメージから樹脂による磁石保護が可能となる。さらに、保護環の開口部のフライホイールの軸方向の開口幅、磁石のフライホイールの軸方向の幅以上の大きさであるので、大きく開口させることで発電効率をより向上させることが可能となる。
【００１８】
また、この発明の磁石発電機によれば、保護環のフライホイールの内側に並べられた隣り合う磁石の近接する二つの端部と対向する位置だけでなく、一つの磁石が複数極に分極している場合はその磁極境界部と対向する位置にも開口部を設けることによって、発電効率を向上させることが可能となる。かつ、保護環の開口部には、保護環とフライホイールとの間に充填され磁石を埋め込む樹脂が充填されているので、保護環の開口部から磁石が露出したままであると、保護環の開口部においては磁石の保護機能が失われるが、保護環とフライホイールとの間に充填され磁石を埋め込む樹脂が、開口部の空間にも同時に充填されるため、衝撃によるダメージから樹脂による磁石保護が可能となる。さらに、保護環の開口部のフライホイールの軸方向の開口幅、磁石のフライホイールの軸方向の幅以上の大きさであるので、大きく開口させることで発電効率をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による磁石発電機の平面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による磁石発電機の断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による磁石発電機の保護環を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の保護環の説明に用いる図である。
【図５】 この発明の実施の形態２の保護環の説明に用いる図である。
【図６】 従来の技術による磁石発電機の平面図である。
【図７】 従来の技術による磁石発電機の断面図である。
【図８】 従来の技術による磁石発電機の保護環である。
【符号の説明】
１１. フライホイール １２. 磁石 １３. 保護環
１３ａ. 開口部 １４. 樹脂 １５. ボス部。
【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】
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【図８】
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