(57)【要約】【課題】近年求められている発生電流増加に対応し、かつ、同時に要求されている軽量化、エンジンの省スペース化に対応した磁石発電機を得ることを目的とする。【解決手段】  複数個の磁石２をフライホイール１の円筒部に配置した回転子と、前記磁石２に対向して設置するコイル６ａ，６ｂが巻かれた２個の固定子鉄心４ａ，４ｂから構成される磁石発電機において、第１の固定子鉄心４ａに設けられたティース５ａと、第２の固定子鉄心４ｂに設けられたティース５ｂとの位置が回転方向に対してずらせて配置するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部を有し回転軸の周りに回転するフライホイールと、前記円筒部の内周に配置され前記フライホイールとともに回転する複数の磁石と、外周に突出する複数個のティースを有し前記複数個の磁石と対向する第１の固定子鉄心および第２の固定子鉄心と、前記各ティースに巻かれた発電コイルとを備えた磁石発電機において、前記第１の固定子鉄心と第２の固定子鉄心は回転軸方向に層状に配置され、第１の固定子鉄心に設けられたティースと第２の固定子鉄心に設けられたティースを、回転方向に対してずらせて配置したことを特徴とする磁石発電機。
【請求項２】
第２の固定子鉄心に設けられたティースを、第１の固定子鉄心に設けられたティースとティースの間になるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
【請求項３】
第１の固定子鉄心と第２の固定子鉄心は層方向に連続して一体に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の磁石発電機。
【請求項４】
第２の固定子鉄心に設けられたティースの数が第１の固定子鉄心に設けられたティースの数より少なく構成したことを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
【請求項５】
フライホイールの内周に配置された複数個の磁石は、第１の固定子鉄心および第２の固定子鉄心に設けられた各々のティースに対向するように回転軸方向に２列に配置したことを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
【請求項６】
フライホイールの内周に配置された複数個の磁石は、第１の固定子鉄心および第２の固定子鉄心に設けられた各々のティースに対向するように回転軸方向に２列に配置され、第１の磁石と第２の磁石は、各々固定子鉄心に設けられた第１のティースと第２のティースの回転方向のずれと同じ角度分だけずらして配置されていることを特徴とする請求項５に記載の磁石発電機。
【請求項７】
前記第１の固定子鉄心と、第２の固定子鉄心が対面する側のティースの回転方向の幅を小さく構成したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁石発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フライホイールの回転で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。
【背景技術】
【０００２】
磁石発電機は回転子と固定子により構成される。回転子は円筒部を有するフライホイールの円筒部内壁にＮＳ交互に複数個の磁石が配置されている。固定子は複数枚の薄板鋼板が積層された鉄心の外周に突出する複数個のティースに、コイルが巻かれている。
フライホイールはエンジンのクランクシャフトに締結され、固定子はフライホイールに設置された磁石に固定子鉄心が対向するようにエンジン側に固定されている。フライホイールが回転することにより、磁石と対向した固定子のコイルに電流が発生する。
近年は電装品の増加に伴い総消費電力が増加し、発電量の増加が求められている。
従来発電機の発電量の増加方法として、特許文献１に示すようにクランクシャフトの先端にフライホイールを回転軸方向に２列並べて、各々に対応する独立した固定子を設置しているものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のようにクランクシャフトの軸方向に並んで位置する一対のフライホイールと、それに対応する固定子を２個ずつ取り付ける場合、発電量増加の要求は満足されるが、必要なスペースが大幅に増加するという問題がある。さらに、発電機の重量が増加し、回転子の重量増加に伴ってクランクシャフトヘの負担も増加してしまう。また、発電機の部品数、工数も増加するといった問題があった。
【０００５】
この発明は、スペースや重量の増加を伴わず、低コストで発電量を増加することのできる発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる磁石発電機では、円筒部を有し回転軸の周りに回転するフライホイールと、前記円筒部の内周に配置され前記フライホイールとともに回転する複数の磁石と、外周に突出する複数個のティースを有し前記複数個の磁石と対向する第１の固定子鉄心および第２の固定子鉄心と、前記各ティースに巻かれた発電コイルとを備えた磁石発電機において、前記第１の固定子鉄心と第２の固定子鉄心は回転軸方向に層状に配置され、第１の固定子鉄心に設けられたティースと第２の固定子鉄心に設けられたティースを、回転方向に対してずらせて配置するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明を適用することで、第１、第２の固定子鉄心に巻かれたコイルの干渉がなくなるため、第１、第２の固定子鉄心の間隔を極端に小さくでき、磁石発電機の軸長を短縮することが可能であり、小型化が図れる。このため、スペースの縮小、クランクシャフトヘの負担軽減の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１による磁石発電機を示す。図１（ａ）は磁石発電機の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す説明図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す説明図である。
図１において、１は円筒部を有するフライホイール、２はフライホイールの円筒部内壁に配置された複数個の磁石、３はフライホイール１が締結されるクランクシャフトである。４ａ，４ｂは磁石２に対向しかつ軸方向に上下に配置された第１固定子鉄心及び第２固定子鉄心である。また、５ａ，５ｂは第１の固定子鉄心４ａ，第２の固定子鉄心４ｂからそれぞれ突出しコイルを巻くための第１のティース及び第２のティースである。第１の固定子鉄心４ａと第２の固定子鉄心４ｂは、図１（ｃ）にその詳細を示すように、第１の固定子鉄心４ａに設けられた複数個の第１のティース５ａの間に、第２の固定子鉄心４ｂに設けられた複数個の第２のティース５ｂがくるように固定設置されている。第１のティース５ａには第１のコイル６ａが巻回され、第２のティース５ｂには第２のコイル６ｂが巻回されている。
【０００９】
クランクシャフト３に締結されたフライホイール1が回転することにより第１，第２の固定子鉄心４ａ，４ｂに各々巻かれた第１，第２のコイル６ａ，６ｂに起電力が発生し、これらのコイル６ａ、６ｂに接続された引き出し線７により外部に電力を供給する。
なお、第１の固定子鉄心４ａはコイルの引き出し線７を外部に接続する端子（図示せず）の近くに配置され、第２の固定子鉄心４ｂは端子から遠くに配設されている。
【００１０】
図２は第１，第２の固定子のティース５ａ，５ｂと各ティースに巻回されたコイル６ａ，６ｂの配置の一例を説明する図である。この図２のように軸方向に固定子2個のティース５ａ，５ｂが重なるように配置した場合、コイル同士の干渉が生じ、これを避けるために両者の間隔ｄを空けざるをえなかった。このため、軸方向の長さが大きくなってしまうという問題点がある。
これに対し、図１に示す実施例では、第１の固定子鉄心４ａに巻かれた第１のコイル６ａと、第２の固定子鉄心４ｂに巻かれた第２のコイル６ｂとは軸方向で重なり合うことがないので、お互いの干渉を避けることができる。このため、固定子を軸方向に殆ど間隔を空けずに配置することができ、軸長を短縮し、省スペース化を図ることができる。
また、第１の固定子と第２の固定子を一体にして間隔を空けずに連続して構成すれば、各々独立させて配置する場合と比べ、一括して取付が可能であり、固定子も一個で良いため、部品数減や工数減により低コスト化が望める。
【００１１】
実施の形態２．
図３にこの発明の実施の形態２による磁石発電機の固定子を示す。なお、図３（ａ）は図１（ａ）と同様の平面図であるが、説明に必要な部分のみ示している。図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す説明図である。
第１の固定子鉄心４ａに設けられた第１のティース５ａの数は、第２の固定子鉄心４ｂに設けられた第２のティース５ｂの数よりも少なく構成されている。これによりできたスペースＳに、第２のコイル６ｂに接続された引き出し線７を配置するようにしている。
図３に示す実施例によれば、コイルの引き出し線の端子から遠くに配置された第２のコイル６ｂに発生する電力を外部に供給する引き出し線７の設置を容易に行うことができる。
【００１２】
実施の形態３．
図４にこの発明の実施の形態３による磁石発電機を示す。なお、図４（ａ）は図１（ａ）と同様の平面図であるが、説明に必要な部分のみ示している。図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す説明図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＥ−Ｅ断面を示す説明図である。
フライホイール1には、第１及び第２の固定子鉄心４ａ，４ｂに各々対向した第１及び第２の磁石２ａ，２ｂが回転軸方向に２列に配置されている。第１の磁石２ａと第２の磁石２ｂは、各々固定子鉄心４ａ，４ｂに設けられた第１のティース５ａ，第２のティース５ｂの回転方向のずれと同じ角度分だけずらして配置されている。
【００１３】
以下、図４に示す実施例について、各ティースと磁石の位置関係を説明する図５及び磁石発電機の各系統の出力電圧波形を示す図６を用いて説明する。
図５（ａ）は第１の磁石２ａと第２の磁石２ｂとが回転方向において一致して配設された例を示す。この図５（ａ）のような配置では、図６（ａ）に示すように、Ｕ１相とＵ2相の位相がずれてしまい、第１の固定子鉄心のコイル出力端と第２の固定子鉄心のコイル出力端を結合した場合に、電圧低下をきたすことになる。
一方、図５（ｂ）のように、第１の磁石２ａと第２の磁石２ｂは、各々固定子鉄心４ａ，４ｂに設けられた第１のティース５ａ，第２のティース５ｂの回転方向のずれと同じ角度分だけずらして配置されているので、第１のコイル６ａのＵ１＃相・Ｖ1＃相・Ｗ1＃相と第１の磁石２ａの位置関係と、第２のコイル６ｂのＵ２＃相・Ｖ２＃相・Ｗ２＃相と第２の磁石２ｂの位置関係が同じになり、図６（ｂ）に示すように、Ｕ１＃相、Ｕ２＃相に発生する電圧が同位相となる。このため、第一の固定子鉄心のコイル出力端と、第二の固定子鉄心のコイル出力端を結合した場合においても、電圧低下を伴うことなく出力することができる。
なお、図４に示す実施例では、固定子のティース数３ｎに対して、磁極数２ｎの関係であるが、ティース数と磁極数との関係が異なる場合、例えばティース数３ｎに対して、磁極数４ｎの場合でも同様の効果がある。
【００１４】
実施の形態４．
図７にこの発明の実施の形態４による磁石発電機を示す。なお、図７（ａ）は図１（ａ）と同様の平面図であるが、説明に必要な部分のみ示している。図７（ｂ）は図７（ａ）のＦ−Ｆ断面を示す説明図である。
第１の固定子鉄心８ａに設けられた第１のティース９ａと、第２の固定子鉄心８ｂに設けられた第２のティース９ｂは、互いの固定子鉄心が対面する側のティースの回転方向の幅が小さくなっている。
この図７に示す実施例について、図８により説明する。
図８（ｂ）は、同じティース幅Ｂで回転方向の幅が一定なティース１３ａ，１３ｂの例を示す。この場合には、各ティースの間隔が狭いため、各ティース１３ａ，１３ｂに巻回するコイルの巻き線幅ａは大きくできない。
これに対して、図７の実施例では、図８（ａ）に示すように、ティース１１ａ，１１ｂに巻かれたコイル１２ａ，１２ｂ間のスペースに余裕ができ、図８（ｂ）に示した同じティース幅Ｂで回転方向の幅が一定なティース１３ａ，１３ｂに巻かれたコイル１４ａ，１４ｂよりも巻き数の増加または線径のアップが可能となる。
【００１５】
以上のとおり、この発明を適用することで第１、第２の固定子鉄心に巻かれたコイルの干渉がなくなるため、磁石発電機の軸長を短縮することが可能であり、スペースの縮小、クランクシャフトヘの負担軽減の効果が得られる。
さらに第１、第２の固定子鉄心に各々対応した磁石を配置することで、第１の固定子鉄心に巻かれたコイルと、第２の固定子鉄心に巻かれたコイルに発生する電圧が同位相となり、第１の固定子鉄心の出力端と、第２の固定子鉄心の出力端を結合した場合においても、出力電圧を低下することなく外部に電力を供給できる。
さらに第１の固定子鉄心と、第２の固定子鉄心が対面する側のティースの回転方向の幅を小さくすることで、第１、第２の固定子鉄心に巻かれたコイル間のスペースに余裕ができ、巻き数の増加または線径のアップが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態1における磁石発電機を示す図である。
【図２】固定子を２列配置した場合のティースとコイルの関係を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態２における磁石発電機の固定子を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３における磁石発電機を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３における磁石発電機のティースと磁石の位置関係図を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３における磁石発電機の各系統の出力電圧波形を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４における磁石発電機の固定子を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４における磁石発電機のティース形状による巻き幅の比較を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  フライホイール、２  磁石、２ａ  第１の磁石  、２ｂ  第２の磁石、３  クランクシャフト、４ａ，８ａ  第１の固定子鉄心、４ｂ，８ｂ  第２の固定子鉄心、５ａ，９ａ，１１ａ，１３ａ  第１のティース、５ｂ，９ｂ，１１ｂ，１３ｂ  第２のティース、６ａ，１０ａ，１２ａ，１４ａ  第１のコイル、６ｂ，１０ｂ，１２ｂ，１４ｂ  第２のコイル、７  電流引き出し線。
【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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【図７】
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【図８】
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