JP3671398B2 - 磁石発電機 - Google Patents
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Description
【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は例えば実開平4−121380号公報に示された従来のフライホイール形の磁石発電機の回転子の平面断面図である。図において、図7は図6のVII-VII線に沿う矢視断面図である。磁石発電機の回転子は、椀形のフライホイール1と、このフライホイール1の内周面に周方向に等間隔に配置された4個の磁石2と、金属板の絞り加工によって形成され、環状に設置された磁石2の内側に密着して嵌合する筒状の保護環3と、フライホイール1と保護環3の間で磁石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に一体に固定する磁石固定樹脂4と、フライホイール1の底面1aの中心部に設けられ図示しない回転軸と連結されるボス部5と、フライホイール1の底面1aの保護環3の内側の位置に全周にわたって等間隔に設けられ、フライホイール1内に配設される図示しない発電コイルを冷却する複数のフィン4aとを有している。
【0003】
このような構成の磁石発電機においては、ボス部5に連結される図示しない回転軸の回転によりフライホイール1が回転し、回転する磁石2と、フライホイール1内に配設される図示しない発電コイルとの電磁誘導作用により発電する。
【0004】
そして、フライホイール1の回転にともない、フライホイール1の底面1aに設けられたフィン4aが回転し、フライホイール1内の空間に存在する気体を撹拌し、鉄損等により発熱した図示しない発電コイルを冷却する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の磁石発電機においては、フライホイール1内部の気体は撹拌されるが、フライホイール1が通気穴を有しておらず、また外部の気体に対しては強制的な流れを起こすことができないため、フライホイール1内部の換気が十分に行われなかった。
【0006】
一方、発電コイルである電機子巻線には発電電流の二乗に比例した発熱があり、前述の通り換気が不十分で熱せられた気体の交換が行われにくいと、巻線の温度上昇による抵抗値上昇を十分抑制できず発電電流の低下も十分に抑制されないという問題があった。
【0007】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、フライホイール内部の換気及び外部気流の発生を効率的に行い発電コイルである電機子巻線の温度上昇を防止するとともに、発電電流の低下を防止できる磁石発電機を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る磁石発電機は、円筒状の周壁部、及び周壁部の一端側をふさぐ天面部を有するフライホイールと、フライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、フライホイール内に磁石と対向して設置され、磁石との電磁誘導作用により発電する発電コイルとを有する磁石発電機であって、フライホイールには、周壁部と天面部の接合部に天面部及び周壁部の軸線方向の途中にわたって穿孔された換気穴と、
にわたって穿孔された換気穴と、天面部に立設され、フライホイールの回転にともない、換気穴を介してフライホイール内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、発電コイルを冷却する複数のフィンとが設けられている。
【0009】
また、磁石の周辺部に充填され磁石をフライホイールに固定するとともに磁石を保護する磁石保護樹脂をさらに有し、フィンは磁石保護樹脂の成形と同時に樹脂にて成形される。
【0010】
また、フィンは、フライホイールの内周面に対して所定の角度傾いて形成されている。
【0011】
また、フィンは、フライホイールの回転方向側が凹となるような湾曲面を有する。
【0012】
さらに、磁石保護樹脂は成型時に磁石の嵌合部が形成され、嵌合部に磁石が装着された後、フライホイールに装着される。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の磁石発電機の回転子の平面断面図である。図2は図1のII-II線に沿う矢視断面図である。図において、本実施の形態の回転子は、概略筒状の周壁部11aとこの周壁部11aの一端側をふさぐ天面部11bとにより形成された概略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の天面部11bの中央には、例えば内燃機関のクランクシャフトなどの図示しない回転軸と連結するためのボス部15が設けられている。また、フライホイール11の周壁部11aの内周面には、図6,図7に示される従来例と同様に、周方向に4つの細長い円弧状の磁石12が配列されている。
【0014】
フライホイール11の周壁部11aの内周面には周方向に延びる4つの円弧状の磁石12が周壁部11aの内周面に密着して配設されている。複数の磁石12は全周にわたって等間隔に環状に配列されている。
【0015】
複数の磁石12は、磁石12の周辺部に充填された磁石保護樹脂14によって、フライホイール11に固定されている。磁石保護樹脂14は、磁石12をフライホイール11に固定するとともに磁石12を保護する。
【0016】
磁石保護樹脂14は、図示しない樹脂成形金型によって成型された後、これに磁石12が装着されてフライホイール11に挿入されて固定される。樹脂成形金型によって成形された磁石保護樹脂14には、外周面に磁石12が固定される図示しない嵌合部が成形される。そして、この嵌合部に磁石12が埋め込まれる。そしてさらに磁石保護樹脂14がフライホイール11に挿入されて固定されることにより、磁石12がフライホイール11の内周面に固定される。
【0017】
フライホイ−ル11の天面部11bと周壁部11aとがつくる断面L字型の連結部に複数の換気穴19が穿孔されている。換気穴19は、断面L字型の連結部に全周にわたって等間隔に複数個が設けられている。本実施の形態においては、45度毎に8個が設けられている。換気穴19は、天面部11bと周壁部11aの両部分にわたって形成されている。そして、天面部11bに形成された部分の換気穴19は半円形をなし、これに連続する周壁部11aに形成された部分の換気穴19は概略矩形をなしている。
【0018】
隣り合う2つの換気穴19の間にフィン16が設けられている。フィン16は、フライホイ−ル11の天面部11bと周壁部11aとがつくる断面L字型の連結部に設けられている。すなわち、フィン16は、概略矩形の平板状をなし一辺を天面部11bに連結し他の一辺を周壁部11aに連結して固定されている。フィン16は、断面L字型の連結部に換気穴19と交互になるように概略放射状に設けられている。
【0019】
フィン16の作製においては、磁石保護樹脂14を製作するための図示しない樹脂成形金型にフィン16を形成するための形状を予め設けておくことにより、磁石保護樹脂14の成形時に、同時にフライホイール11の天面部11bにフィン16を成形することができる。このため、回転子の製造工程において、新たな工程が発生することがなく、安価にフィン16を作製することができる。
【0020】
すなわち、磁石発電機は、円筒状の周壁部11a、及び周壁部11aの一端側をふさぐ天面部11bを有するフライホイール11と、フライホイール11の周壁部11aの内周面に設けられた複数個の磁石12と、フライホイール11内に磁石12と対向して設置され、磁石12との電磁誘導作用により発電する発電コイル(電機子巻線18)と有する磁石発電機であって、フライホイール11には、周壁部11aと天面部11bの接合部に周壁部11aと天面部11bにわたって穿孔された換気穴19と、天面部11bに立設され、フライホイール11の回転にともない、換気穴19を介してフライホイール11内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、発電コイル(電機子巻線18)を冷却する複数のフィン16とが設けられている。
【0021】
図1に示すフライホイール11の回転方向Bに対し、図1に矢印Aで示す方向に気流が発生する。つまりフライホイール11の内周から外周方向に気流が発生する。図3はフライホイール11の側面断面図にフライホイール11に対向する電機子17を加えて示している。上述の気流が発生する際、側面断面方向では図3の矢印Cで示す方向にも気流が発生し、電機子17の発電コイルである電機子巻線18の表面にも気流を発生させ、発熱する電機子巻線18の温度上昇を抑制し、発電電流の低下を防止する。
【0022】
フライホイール11が回転することにより、フライホイール11の天面部11bから周壁部11aにわたる換気穴19と、フライホイール11の天面部11bに設けられた樹脂製のフィン16によりフライホイール11の内部と外部で気圧の変化が生じる。これによりフライホイール11の内部に気流が発生し、この気流により発電コイルである電機子巻線18の表面が冷却される。
【0023】
フライホイール11が回転することにより、フィン16によりフライホイール11の内部と外部で気圧の変化が生じる。この気圧の差は、換気穴19を介して図3の矢印Cで示す方向に気流を発生させる。これによりフライホイール11の内部に気流が発生し、この気流により発電コイルである電機子巻線18の表面が冷却される。
【0024】
本実施の形態の特徴としてフライホイール11の天面部11bから周壁部11aにわたって設けられた換気穴19とフライホイールの天面部11bに成形されたフィン16との構成によりフライホイール11内部に電機子巻線18の冷却効率の高い気流を効率よく発生することが可能である。電機子巻線18の温度上昇を抑制することで発電電流の低下を防止することができる。
【0025】
また、本実施の形態の磁石発電機は、フライホイール11が回転する際、天面部11bから周壁部11aにわたって設けられた換気穴19と、天面部11bの設けられたフィン16によりフライホイール16内部の気体に強制的な流れを発生させる。これにより発電コイルである電機子巻線18のフライホイール天面18b側表面の温度上昇を抑制し、発電電流の低下を防止するものである。
【0026】
また、フライホイール11内部に発生する気体の強制的な流れによりフライホイール11内部の圧力を変化させフライホイール11内部の気体を撹拌、排出させることで発電コイルである電機子巻線18の温度上昇を抑制し、発電電流の低下を防止することができる。
【0027】
また、本実施の形態の磁石発電機においては、磁石12周辺部部に充填され磁石12をフライホイール11に固定するとともに磁石12を保護する磁石保護樹脂14をさらに有し、フィン16は磁石保護樹脂14の成形と同時に樹脂にて成形される。そのため、製造工程において、新たな工程が発生することがなく、安価にフィンを追加作製することができる。
【0028】
尚、本実施の形態において、フィン16は、概略矩形の平板状をなし一辺を天面部11bに連結し他の一辺を周壁部11aに連結して設けられているが、フィン16は、少なくとも天面部11bに立設されていれば、所定の効果を得ることができる。
【0029】
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2の磁石発電機の回転子の平面断面図である。本実施の形態のフィン26は、図4に示すように傾斜して設けられている。フィン26は図4のθで示すように内周面とフィン26のなす角度を調整することで、気流の効果を変化させることができる。
【0030】
このような構成の磁石発電機のいては、フィン26は、フライホイール11の内周面に対して所定の角度θ傾いて形成されているので、確実に気体を捕らえることができ、効率よく強制的な流れA2を発生させることができる。
【0031】
実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3の磁石発電機の回転子の平面断面図である。本実施の形態のフィン36は、図5に示すように円弧状とされている。すなわち、フライホイール11の回転方向Bに対して気体とぶつかる側の面が凹となるような湾曲面36aを有する。そのため、確実に気体を捕らえることができ、効率よく強制的な流れA3を発生させることができる。
【0032】
上述のように、実施の形態2ではフィン26を傾けて設け、実施の形態3では湾曲したフィン36を設けたが両者を組み合わせたフィンとしてもよい。
また、実施の形態1から3において、磁石2は磁石保護樹脂14によって、フライホイール11に固定されているが、磁石2の固定方法は、磁石保護樹脂14に限られるものではなく、他の方法、例えば接着剤とうによってフライホイール11に固定されてもよい。
【0033】
【発明の効果】
この発明に係る磁石発電機は、円筒状の周壁部、及び周壁部の一端側をふさぐ天面部を有するフライホイールと、フライホイールの周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、フライホイール内に磁石と対向して設置され、磁石との電磁誘導作用により発電する発電コイルとを有する磁石発電機であって、フライホイールには、周壁部と天面部の接合部に天面部及び周壁部の軸線方向の途中にわたって穿孔された換気穴と、天面部に立設され、フライホイールの回転にともない、換気穴を介してフライホイール内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、発電コイルを冷却する複数のフィンとが設けられている。そのため、フライホイール内部の換気及び外部気流の発生を効率的に行い発電コイルの温度上昇を防止するとともに、発電電流の低下を防止できる。さらに、換気穴は、フライホイールの天面部及び周壁部の軸線方向の途中にわたって形成されている。そのため、換気穴の開口を大きくすることができるとともに、フライホイールの内部から外部へ気体の流れを無理のない概略直線的な気流とすることができ、効率的な気体の排出をすることができる。
【0034】
また、磁石の周辺部に充填され磁石をフライホイールに固定するとともに磁石を保護する磁石保護樹脂をさらに有し、フィンは磁石保護樹脂の成形と同時に樹脂にて成形される。そのため、製造工程において、新たな工程が発生することがなく、安価にフィンを追加作製することができる。
【0035】
また、フィンは、フライホイールの内周面に対して所定の角度傾いて形成されている。そのため、確実に気体を捕らえることができ、効率よく強制的な流れを発生させることができる。
【0036】
また、フィンは、フライホイールの回転方向側が凹となるような湾曲面を有する。そのため、さらに確実に気体を捕らえることができ、さらに効率よく強制的な流れを発生させることができる。
【0037】
さらに、磁石保護樹脂は成型時に磁石の嵌合部が形成され、嵌合部に磁石が装着された後、フライホイールに装着される。そのため、磁石の嵌合部を容易に形成することができ、簡単な手順でフライホイールの内周面に磁石を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図2】 図1のII-II線に沿う矢視断面図である。
【図3】 フライホイールの側面断面図に電機子を加えて示した図である。
【図4】 この発明の実施の形態2の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態3の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図6】 従来のフライホイール形の磁石発電機の回転子の平面断面図である。
【図7】 図6のVII-VII線に沿う矢視断面図である。
【符号の説明】
11 フライホイール、12 磁石、14 磁石保護樹脂、15 ボス、16,26、36 フィン、17 電機子、18 電機子巻線(発電コイル)、19換気穴、36a 湾曲面。
Claims (5)
- 円筒状の周壁部、及び該周壁部の一端側をふさぐ天面部を有するフライホイールと、
前記フライホイールの前記周壁部の内周面に設けられた複数個の磁石と、
前記フライホイール内に前記磁石と対向して設置され、該磁石との電磁誘導作用により発電する発電コイルとを有する磁石発電機であって、
前記フライホイールには、
前記周壁部と前記天面部との接合部に前記天面部及び前記周壁部の軸線方向の途中にわたって穿孔された換気穴と、
前記天面部に立設され、該フライホイールの回転にともない、前記換気穴を介して該フライホイール内部から外部へ気体の強制的な流れを発生させ、前記発電コイルを冷却する複数のフィンとが設けられている
ことを特徴とする磁石発電機。 - 前記磁石の周辺部に充填され該磁石を前記フライホイールに固定するとともに該磁石を保護する磁石保護樹脂をさらに有し、
前記フィンは前記磁石保護樹脂の成形と同時に樹脂にて成形される
ことを特徴とする請求項1に記載の磁石発電機。 - 前記フィンは、前記フライホイールの前記内周面に対して所定の角度傾いて形成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の磁石発電機。 - 前記フィンは、前記フライホイールの回転方向側が凹となるような湾曲面を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の磁石発電機。 - 前記磁石保護樹脂は成型時に前記磁石の嵌合部が形成され、該嵌合部に前記磁石が装着された後、前記フライホイールに装着される
ことを特徴とする請求項2に記載の磁石発電機。
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