【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石式発電機に係り、特に、回転軸の高速回転時の過充電等を防止した永久磁石式発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石式発電機の一例として、交流発電機（ＡＣＧ）を図４を用いて説明する。
【０００３】
図に示すように、ＡＣＧは、ケーシング１０と、ケーシング１０に軸受１１，１１を介して枢支された回転軸１２と、ケーシング１０内で回転軸１２の外周に連結されたロータ１３と、ケーシング１０の内面に固定され、ロータ１３の外周部と対向するステータ１４とを備える。
【０００４】
ロータ１３は、回転軸１２の軸方向に多数積層されたケイ素鋼板からなるロータコア１５と、そのロータコア１５の周方向（回転軸１２の周方向）に間隔を隔てて複数埋設された永久磁石１６とを備える。ロータ１３の軸方向両側には、アルミニウム等からなる磁石押さえ板１７，１７が設けられる。
【０００５】
ステータ１４の外周には図示しない巻き線が巻回される。
【０００６】
回転軸１２の一端にはプーリ１８が設けられており、図示しない駆動手段によりプーリ１８が回転されると、回転軸１２及びロータ１３が一体的に回転して発電する。
【０００７】
なお、図中、１９，２０は冷却用のファンである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１０７７１７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような永久磁石式発電機では、発電電圧（出力電圧）は、回転軸１２及びロータ１３の回転速度にほぼ比例する特性を有している。
【００１０】
このため、例えば車両用発電機として永久磁石式発電機を用いた場合、エンジンの回転速度（回転軸１２の回転速度）が高いときに発電電圧が過度に高くなり、バッテリの過充電、ロータ温度の異常上昇、電気負荷への悪影響などを引き起こすおそれがある。
【００１１】
この対策として、エンジンのクランク軸と発電機の回転軸１２との間にクラッチを設けて、エンジンの回転速度が所定値よりも高くなったときには、クラッチを断して発電機の回転軸１２を停止する装置が知られている。しかしながら、発電機の回転軸１２には、バキュームポンプなど、他の装置が接続されている場合が多く、回転軸１２を停止してしまうとこの付随装置も停止してしまうという問題がある。
【００１２】
そこで、回転軸１２とロータ１３とを相対回転可能に設け、それらを電磁クラッチにより断接するようにした装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置によれば、回転軸１２の回転速度が所定値よりも高くなったときに、電磁クラッチを断してロータ１３のみを停止させることができるため、回転軸１２が停止することはない。
【００１３】
しかしながら、この装置では、電磁クラッチを作動させるための電気回路が必要となるため、構造が複雑になる。また、既存（既設）の発電機と互換性がないため、交換を容易に行うことができない。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、回転軸の高速回転時の過充電等を防止でき、かつ構造がシンプルな永久磁石式発電機を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸の外周に相対回転可能に設けられたロータと、上記回転軸の回転により生じる遠心力により、上記ロータと上記回転軸とを断接する遠心クラッチとを備えたものである。
【００１６】
ここで、上記遠心クラッチが、上記ロータに接続されたリンク機構と、該リンク機構に接続されたブレーキ部材と、該ブレーキ部材を上記回転軸と接触する側に付勢する付勢手段とを備え、上記回転軸の回転速度が所定値以下であるときには上記付勢手段の付勢力により上記ブレーキ部材が上記回転軸と接触し、上記回転軸の回転速度が上記所定値よりも高くなると、上記ブレーキ部材に作用する遠心力が上記付勢手段の付勢力を上回り、上記リンク機構が回動して上記ブレーキ部材が上記回転軸から離間するようにしても良い。
【００１７】
また、上記リンク機構が、一端が上記ロータに枢支され、他端が上記ブレーキ部材に枢支された第一レバーと、一端が上記ロータに枢支され、他端が上記ブレーキ部材に対して上記第一レバーよりも径方向内側の位置に枢支された第二レバーとを備えるようにしても良い。
【００１８】
また、上記第一レバーが、上記回転軸の径方向に延出する部分と、上記回転軸の周方向に延出する部分とを備え、略Ｌ字状に形成されるようにしても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は本実施形態に係る永久磁石式発電機の側面断面図であり、図２はロータ及び遠心クラッチの正面図である。
【００２１】
本実施形態の永久磁石式発電機は交流発電機（ＡＣＧ）であり、その基本的な構成は図４で示した従来のＡＣＧと同様である。従って、図４に示したものと同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
本実施形態のＡＣＧ３０は車両に搭載されるものであり、回転軸１２の一端に設けられたプーリ１８が図示しないベルトを介してエンジンのクランク軸に接続される。従って、回転軸１２はエンジンのクランク軸により直接駆動される。
【００２３】
本実施形態のＡＣＧ３０の特徴は、ロータ３３を回転軸１２の外周に相対回転可能に設け、ロータ３３と回転軸１２との間に、回転軸１２の回転により生じる遠心力によりそれらを断接する遠心クラッチ３１を設けた点に有る。
【００２４】
ロータ３３は、回転軸１２の軸方向に多数積層されたほぼリング状のケイ素鋼板からなるロータコア３５と、そのロータコア３５の周方向（回転軸１２の周方向）に間隔を隔てて複数埋設された永久磁石３６とを備える。ロータ３３（ロータコア３５）の内径は、回転軸１２よりも大径に形成されており、回転軸１２の外周面とロータ３３の内周面との間に遠心クラッチ３１の収容スペースが形成される。図１に示すように、ロータ３３の軸方向両側には、アルミニウム等からなるほぼリング状の磁石押さえ板３７，３７が一体的に取り付けられ、この磁石押さえ板３７，３７の内周面が軸受け３２，３２を介して回転軸１２の外周に相対回転可能に支持される。従って、ロータ３３は回転軸１２に対して相対回転可能である。
【００２５】
図２に示すように、遠心クラッチ３１は、回転軸１２の周方向にほぼ１８０°間隔を隔てて二つ配置される。言い換えれば、二つの遠心クラッチ３１が回転軸１２を挟んで対向するように設けられる。この遠心クラッチ３１は、ロータ３３の内面に固設された円筒ケーシング３８内に配置され、円筒ケーシング３８（ロータ３３）に接続されたリンク機構４０と、そのリンク機構４０に接続されたブレーキ部材４１と、ブレーキ部材４１を回転軸１２と接触する側に付勢する付勢手段４２とを備える。
【００２６】
円筒ケーシング３８の内面には断面円弧状のベース４３が固設されており、このベース４３の軸方向両端部（図２中紙面裏表方向）にリンク機構４０がそれぞれ接続され、それら二つのリンク機構４０の間に一つのブレーキ部材４１が配置される。リンク機構４０は、ブレーキ部材４１をロータ３３に対して移動（回動）可能に支持するためのものであり、第一レバー４５と第二レバー４６とを備えている。第一レバー４５は、その一端がベース４３（ロータ３３）に枢支され、他端がブレーキ部材４１に枢支される。第二レバー４６は、その一端が、ベース４３に対して第一レバー４５よりもブレーキ部材４１に近接した位置に枢支され、他端が、ブレーキ部材４１に対して第一レバー４５よりも径方向内側の位置に枢支される。
【００２７】
第一レバー４５は、回転軸１２の径方向にほぼ沿って延出する短辺部４５ａと、短辺部４５ａの径方向外側端部から回転軸１２の周方向にほぼ沿って延出する長辺部４５ｂとを備え、全体としてほぼＬ字状に形成される。第一レバー４５の短辺部４５ａの径方向内側端部がピン４７を介してベース４３に枢支され、長辺部４５ｂの端部がピン４８を介してブレーキ部材４１に枢支される。第一レバー４５はベース４３（ロータ３３）に対してピン４７を中心に回動（傾動）可能である。
【００２８】
第二レバー４６は、ほぼ直線状に形成され、その一端がピン４９を介してベース４３に枢支され、他端がピン５０を介してブレーキ部材４１に枢支される。第二レバー４６はベース４３（ロータ３３）に対してピン４９を中心に回動（傾動）可能である。
【００２９】
ブレーキ部材４１は、回転軸１２の周方向にほぼ沿って円弧状に延出する遠心おもり５１と、遠心おもり５１の径方向内面に設けられたシュー（摩擦部材）５２とを備える。遠心おもり５１の周方向一端部にフランジ５１ａが形成され、このフランジ５１ａに対して上記第一及び第二レバー４５，４６がそれぞれ枢支される。従って、第一レバー４５及び第二レバー４６がそれぞれピン４７，４９を中心に回動すると、ブレーキ部材４１が回転軸１２の径方向に移動する。図１に示すように、遠心おもり５１の軸方向長さは、ロータ３３（ロータコア３５）の軸方向長さよりも若干短く形成され、軸方向両端部に上記フランジ５１ａがそれぞれ形成される。これらフランジ５１ａ，５１ａ間に付勢手段４２の収容スペースが形成される。上述したように、本実施形態のＡＣＧ３０では、二つの遠心クラッチ３１が回転軸１２を挟んで対向するように設けられているため、各遠心クラッチ３１のブレーキ部材４１もまた、回転軸１２を挟んで互いに対向する。
【００３０】
付勢手段４２は、一端がベース４３に固定され、他端がブレーキ部材４１の径方向外面に当接された板バネからなる。板バネ４２の他端には、板バネを円筒状に折り曲げて形成した押圧部４２ａが形成される。図２（ｂ）に最適に示されるように、本実施形態では板バネ４２が、ブレーキ部材４１の周方向両側にそれぞれ配置される。板バネ４２は、ブレーキ部材４１を回転軸１２と接触する方向、つまり、回転軸１２の径方向内側に付勢する。
【００３１】
次に、本実施形態のＡＣＧ３０の作用を説明する。
【００３２】
まず、回転軸１２が回転していない状態では、図２（ａ）に示すように、各遠心クラッチ３１のブレーキ部材４１が板バネ４２の付勢力により回転軸１２に対して押し付けられ、ロータ３３と回転軸１２とが一体的に接続される。
【００３３】
そして、回転軸１２が回転すると、ロータ３３が回転軸１２と一体的に回転して発電する。
【００３４】
このとき、回転軸１２及びロータ３３の回転速度に応じた遠心力が、ブレーキ部材４１の遠心おもり５１やリンク機構４０の各レバー４５，４６等に作用し、ブレーキ部材４１を板バネ４２の付勢力に対向して径方向外側へと押す力が発生する。
【００３５】
しかしながら、回転軸１２の回転速度が所定値以下であるときには、遠心おもり５１等に作用する遠心力よりも板バネ４２の付勢力の方が大きく、ブレーキ部材４１は回転軸１２に対して比較的大きな力で押圧される。従って、ブレーキ部材４１のシュー５２と回転軸１２との間には大きな摩擦力が発生し、回転軸１２とロータ３３とは一体的に回転する。従って、回転軸１２の回転速度に応じた発電電圧が発生する。
【００３６】
これに対して、回転軸１２の回転速度が所定値よりも高くなると、遠心おもり５１等に作用する遠心力が板バネ４２の付勢力を上回る。この結果、図２（ｂ）に示すように、リンク機構４０の第一レバー４５及び第二レバー４６がそれぞれピン４７，４９を中心に回動して、ブレーキ部材４１が回転軸１２の径方向外側へ移動する。これにより、ブレーキ部材４１のシュー５２と回転軸１２との間の摩擦力が低減し、回転軸１２とロータ３３との間にすべり（相対回転）が発生する。つまり、ロータ３３の回転速度が回転軸１２の回転速度よりも低くなり、回転軸１２の高速回転に伴う過充電等の悪影響を回避できる。遠心おもり５１等に作用する遠心力は、回転軸１２の回転速度が高くなるほど大きくなるので、回転軸１２の回転速度が高いほどブレーキ部材４１の径方向外側への移動量は大きくなる。つまり、回転軸１２の回転速度が高くなるほどブレーキ部材４１のシュー５２と回転軸１２との間の摩擦力が低減し、ロータ３３と回転軸１２との回転速度の差は増大する。なお、図２（ｂ）では、ブレーキ部材４１と回転軸１２とが完全に離間した状態を示している。こうなると、ロータ３３の永久磁石３６とステータ１４との間の吸着力により、ロータ３３が減速制動される。ロータ３３の回転速度がある程度低減すると、再び、遠心おもり５１等に作用する遠心力よりも板バネ４２の付勢力の方が大きくなり、ブレーキ部材４１が回転軸１２の径方向内側に移動する。
【００３７】
このように本実施形態のＡＣＧ３０によれば、回転軸１２の回転速度が所定値よりも大きくなったときに、遠心クラッチ３１が回転軸１２とロータ３３との接続を解除して、両者を相対回転可能とするため、ロータ３３の回転速度が所定値を越えて大きくなることはなく、過充電やロータ温度の異常上昇などを確実に防止できる。なお、本明細書の特許請求の範囲中における語句、「ブレーキ部材が回転軸から離間する」とは、ブレーキ部材４１のシュー５２と回転軸１２とが完全に離れた状態のみを意味しているものではなく、ブレーキ部材４１のシュー５２と回転軸１２とが比較的小さな摩擦力で接触し、ロータ３３と回転軸１２との間に滑りが生じているような状態も含むものである。
【００３８】
ブレーキ部材４１に作用する遠心力は主に遠心おもり５１の質量により決定するため、ロータ３３と回転軸１２との間に相対回転が発生する回転速度は、遠心おもり５１の質量と板バネ４２の付勢力とのバランスを調節することで設定できる。つまり、遠心おもり５１の質量を大きくする、あるいは板バネ４２の付勢力を小さくすれば、より低い回転速度でロータ３３と回転軸１２との間に相対回転が発生し、逆に、遠心おもり５１の質量を小さくする、あるいは板バネ４２の付勢力を大きくすれば、より高い回転速度でロータ３３と回転軸１２との間に相対回転が発生する。遠心おもり５１の質量は、その材質を変更したり、その形状（軸方向長さや周方向長さなど）を変更することで設定できる。しかしながら、遠心おもり５１の形状は、レイアウト上の問題（リンク機構４０及び板バネ４２の設置スペースの確保）を考慮して設定される。遠心おもり５１の質量及び板バネ４２の付勢力は通常、ロータ３３の回転速度が許容最高回転速度を超えることがないように設定される。
【００３９】
本実施形態のＡＣＧ３０では、機械的に作動する遠心クラッチ３１を用いているため、電気回路などを設置する必要がなく、構造をシンプルにできる。また、ロータ３３及び遠心クラッチ３１以外の構成要素については既存のＡＣＧと同様であるので、交換を容易に行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態のＡＣＧ３０は、回転軸１２の回転を停止するものではないので、回転軸１２に接続された付随装置の駆動を妨げることなく、ロータ１３の過回転のみを防止できる。
【００４１】
さて、以上のような効果を有する本実施形態のＡＣＧ３０であるが、ブレーキ部材４１をリンク機構４０を介してロータ３３に接続していることにより、更に別の効果を発揮することができる。以下、この点について説明する。
【００４２】
まず、ブレーキ部材４１を、リンク機構４０を用いずに一本のアーム等を介してロータ３３（ベース４３）に接続したとする。この場合、ロータ３３と回転軸１２との間のスペースが小さいため、図３（ａ）に模擬的に示すように、ブレーキ部材４１の回動中心Ｃ（アームＡの回動中心）をブレーキ部材４１に比較的近接した位置に設けざるを得ない。このため、ブレーキ部材４１が回転軸１２に対して傾斜した状態で接触・離間することになり、ブレーキ部材４１のシュー５２が回転軸１２に対して偏って当接してしまう。結果として、シュー５２の偏摩耗やブレーキ部材４１の振動・鳴きなどが発生する可能性がある。
【００４３】
これに対して、本実施形態では、ブレーキ部材４１を、リンク機構４０を介してロータ３３（ベース４３）に接続しているため、図３（ｂ）に模擬的に示すように、ブレーキ部材４１の回動中心をブレーキ部材４１から大きく離れた位置に設定できる。つまり、ロータ３３と回転軸１２との間のスペースが小さいため、実際の支点（ピン等）をブレーキ部材４１から大きく離れた位置に設けることはできないのだが、リンク機構４０を設けることによって、ブレーキ部材４１の仮想的な支点をロータ３３の内面よりも径方向外方に設定できるのである。従って、ブレーキ部材４１の回転軸１２に対する移動が平行移動に近づき、シュー５２と回転軸１２とがほぼ均等に接触・離間できる。従って、シュー５２と回転軸１２との局部的な接触を回避でき、シュー５２の偏摩耗やブレーキ部材４１の振動・鳴きなどを防止できる。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、様々な変形例が考えられるものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、回転軸の高速回転時の過充電等を防止できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の側面断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の永久磁石式発電機のロータ及び遠心クラッチの正面図であり、ロータと回転軸とが一体的に接続された状態を示している。
（ｂ）は、図１の永久磁石式発電機のロータ及び遠心クラッチの正面図であり、ロータと回転軸との接続が解除された状態を示している。
【図３】（ａ）は、ブレーキ部材とその回動中心を模擬的に示した図であり、ブレーキ部材と回動中心とが比較的近接している場合を示している。
（ｂ）は、ブレーキ部材とその回動中心を模擬的に示した図であり、ブレーキ部材と回動中心とが比較的離れている場合を示している。
【図４】従来の永久磁石式発電機の側面断面図である。
【符号の説明】
１２ 回転軸
３１ 遠心クラッチ
３３ ロータ
３６ 永久磁石
４０ リンク機構
４１ ブレーキ部材
４２ 付勢手段（板バネ）
４５ 第一レバー
４６ 第二レバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet generator, and more particularly to a permanent magnet generator that prevents overcharge and the like during high-speed rotation of a rotating shaft.
[0002]
[Prior art]
As an example of a permanent magnet generator, an AC generator (ACG) will be described with reference to FIG.
[0003]
As shown in the figure, the ACG includes a casing 10, a rotating shaft 12 pivotally supported on the casing 10 via bearings 11 and 11, a rotor 13 connected to the outer periphery of the rotating shaft 12 in the casing 10, and a casing. The stator 14 is fixed to the inner surface of the rotor 10 and faces the outer peripheral portion of the rotor 13.
[0004]
The rotor 13 includes a rotor core 15 made of silicon steel plates stacked in the axial direction of the rotating shaft 12, and a plurality of permanent magnets 16 embedded at intervals in the circumferential direction of the rotor core 15 (circumferential direction of the rotating shaft 12). Is provided. Magnet pressing plates 17 and 17 made of aluminum or the like are provided on both axial sides of the rotor 13.
[0005]
A winding (not shown) is wound around the outer periphery of the stator 14.
[0006]
A pulley 18 is provided at one end of the rotating shaft 12, and when the pulley 18 is rotated by a driving means (not shown), the rotating shaft 12 and the rotor 13 rotate integrally to generate electric power.
[0007]
In the figure, reference numerals 19 and 20 denote cooling fans.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-7-107717 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a permanent magnet generator, the generated voltage (output voltage) has a characteristic that is substantially proportional to the rotational speed of the rotating shaft 12 and the rotor 13.
[0010]
For this reason, for example, when a permanent magnet generator is used as a vehicle generator, the generated voltage becomes excessively high when the rotational speed of the engine (the rotational speed of the rotary shaft 12) is high, resulting in battery overcharge, rotor temperature. May cause an abnormal increase in power consumption and adverse effects on electrical loads.
[0011]
As a countermeasure, a clutch is provided between the crankshaft of the engine and the rotating shaft 12 of the generator, and when the rotational speed of the engine becomes higher than a predetermined value, the clutch is disconnected and the rotating shaft 12 of the generator is turned off. Devices for stopping are known. However, there are many cases where other devices such as a vacuum pump are connected to the rotating shaft 12 of the generator, and there is a problem that when the rotating shaft 12 is stopped, the accompanying device is also stopped.
[0012]
In view of this, an apparatus has been proposed in which the rotary shaft 12 and the rotor 13 are provided so as to be capable of relative rotation and are connected and disconnected by an electromagnetic clutch (see, for example, Patent Document 1). According to this apparatus, when the rotational speed of the rotating shaft 12 becomes higher than a predetermined value, the electromagnetic clutch can be disconnected and only the rotor 13 can be stopped, so that the rotating shaft 12 does not stop.
[0013]
However, this apparatus requires an electric circuit for operating the electromagnetic clutch, and thus the structure is complicated. Moreover, since it is not compatible with the existing (existing) generator, it cannot be easily replaced.
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to provide a permanent magnet generator that solves the above-described problems, can prevent overcharge during a high-speed rotation of a rotating shaft, and has a simple structure.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a rotor provided on the outer periphery of a rotating shaft so as to be relatively rotatable, and a centrifugal clutch that connects and disconnects the rotor and the rotating shaft by a centrifugal force generated by the rotation of the rotating shaft. It is equipped with.
[0016]
Here, the centrifugal clutch includes a link mechanism connected to the rotor, a brake member connected to the link mechanism, and an urging unit that urges the brake member to a side in contact with the rotating shaft. When the rotational speed of the rotary shaft is equal to or less than a predetermined value, the brake member comes into contact with the rotary shaft by the biasing force of the biasing means, and when the rotational speed of the rotary shaft becomes higher than the predetermined value, the brake The centrifugal force acting on the member may exceed the urging force of the urging means, and the link mechanism may be rotated to separate the brake member from the rotating shaft.
[0017]
The link mechanism includes a first lever having one end pivotally supported by the rotor and the other end pivotally supported by the brake member, one end pivotally supported by the rotor, and the other end relative to the brake member. You may make it provide the 2nd lever pivotally supported by the position inside radial direction rather than the said 1st lever.
[0018]
The first lever may include a portion extending in the radial direction of the rotating shaft and a portion extending in the circumferential direction of the rotating shaft, and may be formed in a substantially L shape.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0020]
FIG. 1 is a side sectional view of a permanent magnet generator according to this embodiment, and FIG. 2 is a front view of a rotor and a centrifugal clutch.
[0021]
The permanent magnet generator of this embodiment is an AC generator (ACG), and its basic configuration is the same as that of the conventional ACG shown in FIG. Accordingly, the same elements as those shown in FIG.
[0022]
The ACG 30 of this embodiment is mounted on a vehicle, and a pulley 18 provided at one end of the rotating shaft 12 is connected to an engine crankshaft via a belt (not shown). Accordingly, the rotating shaft 12 is directly driven by the crankshaft of the engine.
[0023]
The feature of the ACG 30 of the present embodiment is that the rotor 33 is provided on the outer periphery of the rotary shaft 12 so as to be relatively rotatable, and the centrifugal force is generated between the rotor 33 and the rotary shaft 12 by connecting and disconnecting them by centrifugal force generated by the rotation of the rotary shaft 12 The clutch 31 is provided.
[0024]
A plurality of rotors 33 are embedded in the rotor core 35 made of a substantially ring-shaped silicon steel plate stacked in the axial direction of the rotary shaft 12 and spaced in the circumferential direction of the rotor core 35 (the circumferential direction of the rotary shaft 12). And a permanent magnet 36. The rotor 33 (rotor core 35) has an inner diameter larger than that of the rotary shaft 12, and an accommodation space for the centrifugal clutch 31 is formed between the outer peripheral surface of the rotary shaft 12 and the inner peripheral surface of the rotor 33. . As shown in FIG. 1, substantially ring-shaped magnet pressing plates 37, 37 made of aluminum or the like are integrally attached to both sides in the axial direction of the rotor 33, and the inner peripheral surfaces of the magnet pressing plates 37, 37 are bearings. It is supported by the outer periphery of the rotating shaft 12 through 32, 32 so that relative rotation is possible. Accordingly, the rotor 33 can rotate relative to the rotating shaft 12.
[0025]
As shown in FIG. 2, two centrifugal clutches 31 are arranged in the circumferential direction of the rotating shaft 12 with an interval of approximately 180 °. In other words, the two centrifugal clutches 31 are provided so as to face each other with the rotating shaft 12 interposed therebetween. The centrifugal clutch 31 is disposed in a cylindrical casing 38 fixed to the inner surface of the rotor 33, a link mechanism 40 connected to the cylindrical casing 38 (rotor 33), and a brake member 41 connected to the link mechanism 40. And an urging means 42 for urging the brake member 41 toward the side in contact with the rotary shaft 12.
[0026]
A base 43 having an arc-shaped cross section is fixed to the inner surface of the cylindrical casing 38, and link mechanisms 40 are connected to both ends of the base 43 in the axial direction (the front and back sides in FIG. 2), respectively. One brake member 41 is disposed between the two members 40. The link mechanism 40 is for supporting the brake member 41 so as to be movable (rotatable) with respect to the rotor 33, and includes a first lever 45 and a second lever 46. One end of the first lever 45 is pivotally supported by the base 43 (rotor 33), and the other end is pivotally supported by the brake member 41. One end of the second lever 46 is pivotally supported at a position closer to the brake member 41 than the first lever 45 with respect to the base 43, and the other end of the second lever 46 is larger in diameter than the first lever 45 with respect to the brake member 41. It is pivotally supported at a position inside the direction.
[0027]
The first lever 45 has a short side 45a extending substantially along the radial direction of the rotary shaft 12, and a length extending substantially along the circumferential direction of the rotary shaft 12 from the radial outer end of the short side 45a. The side part 45b is provided, and is formed in a substantially L shape as a whole. The radially inner end of the short side 45 a of the first lever 45 is pivotally supported by the base 43 via the pin 47, and the end of the long side 45 b is pivotally supported by the brake member 41 via the pin 48. The first lever 45 can rotate (tilt) about the pin 47 with respect to the base 43 (rotor 33).
[0028]
The second lever 46 is formed in a substantially linear shape, one end of which is pivotally supported on the base 43 via a pin 49 and the other end is pivotally supported on the brake member 41 via a pin 50. The second lever 46 can rotate (tilt) about the pin 49 with respect to the base 43 (rotor 33).
[0029]
The brake member 41 includes a centrifugal weight 51 that extends in an arc shape substantially along the circumferential direction of the rotary shaft 12, and a shoe (friction member) 52 provided on the radially inner surface of the centrifugal weight 51. A flange 51a is formed at one circumferential end of the centrifugal weight 51, and the first and second levers 45 and 46 are pivotally supported on the flange 51a. Accordingly, when the first lever 45 and the second lever 46 rotate about the pins 47 and 49, respectively, the brake member 41 moves in the radial direction of the rotary shaft 12. As shown in FIG. 1, the axial length of the centrifugal weight 51 is formed slightly shorter than the axial length of the rotor 33 (rotor core 35), and the flanges 51a are formed at both ends in the axial direction. A housing space for the biasing means 42 is formed between the flanges 51a and 51a. As described above, in the ACG 30 of the present embodiment, since the two centrifugal clutches 31 are provided so as to face each other with the rotary shaft 12 interposed therebetween, the brake member 41 of each centrifugal clutch 31 also holds the rotary shaft 12 therebetween. Facing each other.
[0030]
The urging means 42 is composed of a leaf spring having one end fixed to the base 43 and the other end abutting against the radially outer surface of the brake member 41. At the other end of the leaf spring 42, a pressing portion 42a formed by bending the leaf spring into a cylindrical shape is formed. As optimally shown in FIG. 2B, in this embodiment, the leaf springs 42 are disposed on both sides of the brake member 41 in the circumferential direction. The leaf spring 42 urges the brake member 41 in a direction in which the brake member 41 is in contact with the rotating shaft 12, that is, in the radial direction of the rotating shaft 12.
[0031]
Next, the operation of the ACG 30 of this embodiment will be described.
[0032]
First, when the rotating shaft 12 is not rotating, the brake member 41 of each centrifugal clutch 31 is pressed against the rotating shaft 12 by the urging force of the leaf spring 42 as shown in FIG. And the rotating shaft 12 are integrally connected.
[0033]
When the rotating shaft 12 rotates, the rotor 33 rotates integrally with the rotating shaft 12 to generate power.
[0034]
At this time, a centrifugal force corresponding to the rotational speed of the rotary shaft 12 and the rotor 33 acts on the centrifugal weight 51 of the brake member 41, the levers 45 and 46 of the link mechanism 40, and the brake member 41 is attached to the leaf spring 42. A force is generated that pushes radially outward in opposition to the force.
[0035]
However, when the rotational speed of the rotary shaft 12 is less than or equal to a predetermined value, the urging force of the leaf spring 42 is greater than the centrifugal force acting on the centrifugal weight 51 and the like, and the brake member 41 is relatively free from the rotary shaft 12. Pressed with great force. Accordingly, a large frictional force is generated between the shoe 52 of the brake member 41 and the rotary shaft 12, and the rotary shaft 12 and the rotor 33 rotate integrally. Accordingly, a generated voltage corresponding to the rotation speed of the rotating shaft 12 is generated.
[0036]
On the other hand, when the rotational speed of the rotating shaft 12 becomes higher than a predetermined value, the centrifugal force acting on the centrifugal weight 51 and the like exceeds the urging force of the leaf spring 42. As a result, as shown in FIG. 2 (b), the first lever 45 and the second lever 46 of the link mechanism 40 rotate about the pins 47 and 49, respectively, and the brake member 41 moves in the radial direction of the rotating shaft 12. Move outward. As a result, the frictional force between the shoe 52 of the brake member 41 and the rotary shaft 12 is reduced, and slippage (relative rotation) occurs between the rotary shaft 12 and the rotor 33. That is, the rotational speed of the rotor 33 is lower than the rotational speed of the rotary shaft 12, and adverse effects such as overcharging associated with high-speed rotation of the rotary shaft 12 can be avoided. Since the centrifugal force acting on the centrifugal weight 51 and the like increases as the rotational speed of the rotary shaft 12 increases, the amount of movement of the brake member 41 radially outward increases as the rotational speed of the rotary shaft 12 increases. That is, as the rotational speed of the rotating shaft 12 increases, the frictional force between the shoe 52 of the brake member 41 and the rotating shaft 12 decreases, and the difference in rotational speed between the rotor 33 and the rotating shaft 12 increases. FIG. 2B shows a state where the brake member 41 and the rotary shaft 12 are completely separated from each other. As a result, the rotor 33 is decelerated and braked by the attractive force between the permanent magnet 36 of the rotor 33 and the stator 14. When the rotational speed of the rotor 33 is reduced to some extent, the urging force of the leaf spring 42 becomes larger than the centrifugal force acting on the centrifugal weight 51 and the like, and the brake member 41 moves radially inward of the rotary shaft 12.
[0037]
As described above, according to the ACG 30 of the present embodiment, when the rotational speed of the rotary shaft 12 becomes larger than a predetermined value, the centrifugal clutch 31 releases the connection between the rotary shaft 12 and the rotor 33 and makes the two relative to each other. Since rotation is possible, the rotation speed of the rotor 33 does not increase beyond a predetermined value, and overcharge, abnormal rise in rotor temperature, and the like can be reliably prevented. The phrase “the brake member is separated from the rotating shaft” in the claims of the present specification means only a state where the shoe 52 of the brake member 41 and the rotating shaft 12 are completely separated from each other. In addition, this includes a state in which the shoe 52 of the brake member 41 and the rotary shaft 12 are in contact with each other with a relatively small frictional force, and a slip is generated between the rotor 33 and the rotary shaft 12.
[0038]
Since the centrifugal force acting on the brake member 41 is mainly determined by the mass of the centrifugal weight 51, the rotational speed at which the relative rotation occurs between the rotor 33 and the rotary shaft 12 depends on the mass of the centrifugal weight 51 and the leaf spring 42. It can be set by adjusting the balance with the biasing force. That is, if the mass of the centrifugal weight 51 is increased or the urging force of the leaf spring 42 is reduced, relative rotation occurs between the rotor 33 and the rotary shaft 12 at a lower rotational speed. When the mass of the rotor is reduced or the urging force of the leaf spring 42 is increased, relative rotation occurs between the rotor 33 and the rotary shaft 12 at a higher rotational speed. The mass of the centrifugal weight 51 can be set by changing its material or changing its shape (such as axial length or circumferential length). However, the shape of the centrifugal weight 51 is set in consideration of a layout problem (securing the installation space for the link mechanism 40 and the leaf spring 42). The mass of the centrifugal weight 51 and the urging force of the leaf spring 42 are normally set so that the rotational speed of the rotor 33 does not exceed the allowable maximum rotational speed.
[0039]
In the ACG 30 of this embodiment, since the mechanically operated centrifugal clutch 31 is used, it is not necessary to install an electric circuit or the like, and the structure can be simplified. Moreover, since components other than the rotor 33 and the centrifugal clutch 31 are the same as those of the existing ACG, the replacement can be easily performed.
[0040]
In addition, since the ACG 30 of the present embodiment does not stop the rotation of the rotary shaft 12, it is possible to prevent only the rotor 13 from over-rotating without interfering with the driving of the associated device connected to the rotary shaft 12.
[0041]
Now, although it is ACG30 of this embodiment which has the above effects, when the brake member 41 is connected to the rotor 33 via the link mechanism 40, another effect can be exhibited. Hereinafter, this point will be described.
[0042]
First, it is assumed that the brake member 41 is connected to the rotor 33 (base 43) via one arm or the like without using the link mechanism 40. In this case, since the space between the rotor 33 and the rotating shaft 12 is small, the rotation center C of the brake member 41 (the rotation center of the arm A) is set as the brake member as schematically shown in FIG. It must be provided at a position relatively close to 41. For this reason, the brake member 41 contacts and separates in a state where the brake member 41 is inclined with respect to the rotary shaft 12, and the shoe 52 of the brake member 41 is biased to abut against the rotary shaft 12. As a result, uneven wear of the shoe 52 and vibration / squealing of the brake member 41 may occur.
[0043]
On the other hand, in this embodiment, since the brake member 41 is connected to the rotor 33 (base 43) via the link mechanism 40, the brake member 41 is simulated as shown in FIG. Can be set at a position far away from the brake member 41. That is, since the space between the rotor 33 and the rotary shaft 12 is small, an actual fulcrum (pin or the like) cannot be provided at a position far away from the brake member 41. However, by providing the link mechanism 40, the brake is The virtual fulcrum of the member 41 can be set radially outward from the inner surface of the rotor 33. Accordingly, the movement of the brake member 41 with respect to the rotary shaft 12 approaches a parallel movement, and the shoe 52 and the rotary shaft 12 can be contacted and separated almost evenly. Therefore, local contact between the shoe 52 and the rotating shaft 12 can be avoided, and uneven wear of the shoe 52 and vibration / squealing of the brake member 41 can be prevented.
[0044]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications can be considered.
[0045]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the excellent effect of preventing overcharge and the like during high-speed rotation of the rotating shaft is exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a permanent magnet generator according to an embodiment of the present invention.
2A is a front view of a rotor and a centrifugal clutch of the permanent magnet generator of FIG. 1, showing a state in which the rotor and the rotating shaft are integrally connected. FIG.
(B) is a front view of the rotor and centrifugal clutch of the permanent magnet generator of FIG. 1, showing a state in which the connection between the rotor and the rotating shaft is released.
FIG. 3A is a diagram schematically showing a brake member and its rotation center, and shows a case where the brake member and the rotation center are relatively close to each other.
(B) is the figure which showed the brake member and its rotation center in simulation, and has shown the case where a brake member and the rotation center are comparatively separated.
FIG. 4 is a side sectional view of a conventional permanent magnet generator.
[Explanation of symbols]
12 Rotating shaft 31 Centrifugal clutch 33 Rotor 36 Permanent magnet 40 Link mechanism 41 Brake member 42 Biasing means (plate spring)
45 First lever 46 Second lever
