特許 5668181 磁石式発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5668181

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】磁石式発電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 21/22 20060101AFI20150122BHJP

   H02K 1/16 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   H02K21/22 B

   H02K1/16 C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-537197(P2014-537197)

(86)(22)【出願日】2014年3月24日

(86)【国際出願番号】JP2014058008

【審査請求日】2014年8月1日

(31)【優先権主張番号】特願2013-63832(P2013-63832)

(32)【優先日】2013年3月26日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】川岸 雅和

(72)【発明者】

【氏名】福地 剛志

(72)【発明者】

【氏名】神部 道男

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９８９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２０４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４０４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ２１／２２

Ｈ０２Ｋ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイルが巻装される磁路部と前記磁路部の先端から両側方に突出する突出部とからなる突極を複数有する固定子と、
前記固定子の外周又は内周に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が前記突極と対向するように周方向に沿って取り付けられた回転子と、を備える磁石式発電機であって、
同一相となる前記突極を周方向に隣接配置すると共に、隣接配置された前記同一相となる前記突極には、同一相となるコイルが直列で巻装されており、
前記磁路部の先端部位と前記突出部とからなる先端部は、同相の先端部同士の配置角度が前記永久磁石の極弧角以下であって、隣接する異相間の先端部の配置角度よりも大きくなっており、
異極の突極に隣接する突極の前記磁路部は、前記異極の突極に隣接する突極の先端部の中心線よりも同相側に配置されている
磁石式発電機。

【請求項2】

前記磁路部は、同相の磁路部同士の配置角度が前記永久磁石の極弧角に一致するように設定される請求項１に記載の磁石式発電機。

【請求項3】

前記磁路部の配置角度は均等となっている請求項１に記載の磁石式発電機。

【請求項4】

前記先端部の周方向の長さは、均一に設定される請求項１から３のうちいずれか一項に記載の磁石式発電機。

【請求項5】

前記周方向において隣接配置される複数の突極が同相を形成すると共に、同一電気角に配置される請求項１から４のうちいずれか一項に記載の磁石式発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石を用いた磁石式発電機に関し、特に、自動二輪車のエンジン等に接続される３相の磁石式発電機に関する。
本願は、２０１３年３月２６日に、日本に出願された特願２０１３−０６３８３２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

自動二輪車に搭載される発電機には、構造が簡単でありながら高出力を得ることができる磁石式発電機が多く用いられている。磁石式発電機は、コイルを巻装した固定子と、永久磁石を備えた回転子とから構成されている。磁石式発電機は、回転子をエンジン等によって回転駆動させることにより、永久磁石が形成する回転磁界がコイルを横切って、固定子側に起電力が生じる。

【0003】

一方、近年の自動二輪車では、装備の高級化（ＥＴＣやカーナビゲーションシステム等の搭載）や、環境負荷低減のためのデバイス追加（エンジン制御用マイクロコンピュータ等の搭載）に伴い、車両内の電気的負荷が増大し続けている。このため、自動二輪車用の発電機には、より高出力・高効率化が求められている。
自動二輪車用の発電機では、その要求を満足するため、磁気回路や構成部品について日々改善が為されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、より高出力・高効率な磁気回路を採用した発電機が開示されている。特許文献１の磁石式発電機では、次のような課題があり、その改善が求められている。
特許文献１の磁石式発電機は、磁極数２ｐに対し突極数が２ｐ−２となっているため、突極数が少なくなる。このため、特許文献１の磁石式発電機は、発電量が少なくなる場合がある。
特許文献１の磁石式発電機は、発電量を確保するために磁極数を増加させると（例えば２０極）、高周波数に対応できるＦＥＴタイプの電圧レギュレータが必要となる。ＦＥＴタイプのレギュレータは、サイリスタを用いたものよりも高価であり、システムコストが増大して製品価格の上昇を招く。
特許文献１の磁石式発電機は、各相の突極数が異なる場合があるため、突極数のアンバランスにより発電効率が低下する可能性がある。特に、安価な電圧レギュレータを使用できる磁極構成（例えば、Ｎ＝１２,１６）では、突極数のアンバランスにより、相間の発電バランスが崩れ易くなって、発電効率が低下する可能性がある。

【0005】

そこで、多くの突極を発電機内に配置した発電機が提案されている。特許文献２には、隣接する同相の突極の配置角度を永久磁石の極弧角に一致させる一方で、隣接する異相の突極の配置角度を永久磁石の極弧角よりも狭く設定した発電機が開示されている。
特許文献２の磁石式発電機は、同じ体格を維持しつつ、発電量を向上させることができる。特許文献２の磁石式発電機は、発電量を確保しつつ、磁極数を１６個以下に抑えることも可能となる。このため、安価なサイリスタタイプの電圧レギュレータを使用することにより、システムコストの増大を抑えることができる。特許文献２の磁石式発電機は、各相の突極を均等に配置することができる。これにより、相間の発電バランスの崩れによる発電効率の低下を防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００３/０９８７８１号

【特許文献2】特開２０１１−１２０４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献２の磁石式発電機は、発電量を向上させることができるものの、製造効率の低下を招く可能性がある。
特許文献２の磁石式発電機は、隣接する同相の突極同士の間隔に対して、隣接する異相の突極同士の間隔が狭く設定される。隣接する突極同士の間隔が均等でないため、突極にコイルを巻きつける際に、例えば突極毎に巻き付け速度を異ならせる等の措置が必要となる。このため、製造効率を低下させてしまう場合がある。

【0008】

本発明は、発電の高出力・高効率化を図りつつ、製造効率の低下を防止できる磁石式発電機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の態様によれば、磁石式発電機は、コイルが巻装される磁路部と前記磁路部の先端から両側方に突出する突出部とからなる突極を複数有する固定子と、前記固定子の外周又は内周に回転自在に配設され、複数個の永久磁石が前記突極と対向するように周方向に沿って取り付けられた回転子と、を備える。この磁石式発電機では、同一相となる前記突極を周方向に隣接配置すると共に、隣接配置された前記同一相となる前記突極には、同一相となるコイルが直列で巻装されている。前記磁路部の先端部位と前記突出部とからなる先端部は、同相の先端部同士の配置角度が前記永久磁石の極弧角以下であって、隣接する異相間の先端部の配置角度よりも大きくなっている。異極の突極に隣接する突極の前記磁路部は、前記異極の突極に隣接する突極の先端部の中心線よりも同相側に配置されている。

【0010】

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様において、前記磁路部は、同相の磁路部同士の配置角度が前記永久磁石の極弧角に一致するように設定される。

【0011】

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様において、前記磁路部の配置角度は均等となっている。
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１から第３の態様のいずれかの態様において、前記先端部の周方向の長さが均一に設定される。

【0012】

本発明の第５の態様によれば、本発明の第１から第４の態様のいずれかの態様において、前記周方向において隣接配置される複数の突極が同相を形成すると共に、同一電気角に配置される。

【発明の効果】

【0013】

上記した磁石式発電機によれば、突極の先端部の配置角度を永久磁石の極弧角に設定しているので、相間の発電バランスの崩れによる発電効率の低下を抑えることができる。したがって、発電機の高出力・高効率化を実現できる。
その一方で、異相の突極に隣接する磁路部を同相の磁路部に近接するようにした位置に配置したので、磁路部に対するコイルの巻き付けを効率よく行うことができ、製造効率の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第一実施形態に係る発電機の構成を示す断面図である。

【図2】本発明の第一実施形態に係る発電機における突極の形状及び配置を示す図である。

【図3】本発明の第一実施形態に係る先端部を示す図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係る突極の配置を説明する図である。

【図5】本発明の第二実施形態に係る発電機を示す図である。

【図6】従来の発電機を示す図である。

【図7】本発明の実施形態の変形例に係るステータコアの磁路部の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る発電機の構成を示す断面図である。
図２は、本発明の第一実施形態に係る発電機における突極の形状及び配置を示す図である。
図３は、本発明の第一実施形態に係る先端部を示す図である。
図４は、本発明の第一実施形態に係る突極の配置を説明する図である。

【0016】

発電機１は、いわゆるアウタロータ型の磁石式発電機である。発電機１は、例えば自動二輪車のＡＣＧ（交流発電機）として使用される。発電機１は、回転子２と、固定子３とを備える。

【0017】

以下の説明において、Ｍは、固定子３の突極数を示す。Ｎは、永久磁石６（回転子２）の磁極数を示す。θｐは、永久磁石６の極弧角を示す。θ１は、突極１４の磁路部１５の配置角度を示す。θ２は、同相における突極１４の先端部１７の配置角度を示す。Ｘは、相数（３相の場合はＸ＝３）を示す。θｐ、θ１、θ２は、全て機械角である。
Ｏは、回転子２の回転中心を示す。Ｔは、磁路部１５同士の中心線の交点（配置中心）を示す。

【0018】

回転子２は、エンジンのクランクシャフト４に取り付けられ、界磁子として機能する。
固定子３は、エンジンのハウジング５に取り付けられ、電機子として機能する。
回転子２には永久磁石６が取り付けられる。固定子３にはコイル７が取り付けられる。
回転子２がコイル７の外側で回転すると、永久磁石６が形成する回転磁界がコイル７を横切るので、コイル７に起電力が生じて発電が行われる。

【0019】

回転子２は、固定子３の外側に回転自在に配置される。回転子２は、鉄等の磁性材料にて形成されたロータヨーク１１とボスロータ１２とを備える。
ロータヨーク１１は、底部１１ａと円筒部１１ｂを備えた有底円筒形状の部材である。
円筒部１１ｂの内周面には、永久磁石６が周方向に沿って複数個配設される。

【0020】

永久磁石６は、内面側の極性が交互にＮ極とＳ極になるように、極弧角θｐが２２.５°で、１６個等分に配置されている。永久磁石６の磁極数Ｎ（＝２ｐ：ｐは整数）は１６（ｐ＝８）である。

【0021】

ボスロータ１２は、円盤状のフランジ部１２ａと略円筒形状のボス部１２ｂとから構成される。
フランジ部１２ａは、ロータヨーク１１の底部１１ａ中央において、ロータヨーク１１と同心となるように取り付けられる。
フランジ部１２ａの中央には、ボス部１２ｂが突設される。ボス部１２ｂは、フランジ部１２ａの中心線に沿って延びて、クランクシャフト４の端部にテーパ結合される。クランクシャフト４が回転すると、ボスロータ１２もクランクシャフト４と共に回転し、回転子２がコイル７の外側にて回転する。

【0022】

固定子３は、複数枚の鋼板を重ねて形成したステータコア１３を備える。ステータコア１３には、複数個の突極１４が形成される。
突極１４は、コイル７が巻装される柱形の磁路部１５と、磁路部１５の先端から周方向に突出する突出部１６とから構成される。突極１４のうち、永久磁石６に対向する部位が先端部１７である。先端部１７は、磁路部１５の先端部位１５ｔと突出部１６とから構成される。
突極１４の磁路部１５の外周には、コイル７が巻装される。

【0023】

発電機１は、三相の交流を発電する発電機である。突極１４は、Ｕ,Ｖ,Ｗ相の各相それぞれ６本ずつ設けられる。固定子３の突極数Ｍは、１８個である。発電機１は、１６極１８ポール構成である。

【0024】

次に、発電機１の突極１４の配置を、従来の発電機の突極の配置と比較して説明する。
図６に、従来の発電機９０を示す。発電機９０は、特許文献２に記載の構成を有する発電機である。発電機９０において、発電機１と同一の部材には、同一の符号を付す。

【0025】

以下の説明では、Ｕ相を形成する６本の突極１４をＵ１〜Ｕ６と呼ぶ場合がある。Ｖ相を形成する６本の突極１４をＶ１〜Ｖ６と呼ぶ場合がある。Ｗ相を形成する６本の突極１４をＷ１〜Ｗ６と呼ぶ場合がある。

【0026】

図２に示すように、発電機１では、同一相となる突極１４（例えばＵ相：Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）は、周方向に隣接して配置される。隣接された同一相となる突極（例えばＵ相：Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）には、同一相となるコイル（例えばＵ相）が、直列で巻装される。
発電機１では、１８本の突極１４のうち、同相の突極１４の磁路部１５同士の角度θ１が、極弧角θｐに一致するように設定される。例えば、Ｕ２となる突極１４の磁路部１５とＵ１，Ｕ３となる突極１４の磁路部１５との角度θ１は、２２.５°に設定される。発電機１では、同相の突極１４の磁路部１５同士の角度θ１が、隣接する突極１４（磁路部１５）同士を均等配置する場合の角度である２０．０°よりも大きく設定される。角度θ１が、永久磁石６の極弧角θｐに一致するように設定される。

【0027】

さらに、同相の３つの突極１４のうち、異相の突極１４に隣接する突極１４（突極１４ｂ）は、その磁路部１５ａが同相の突極１４（磁路部１５）に近づくようにした位置（ずらした位置）に配置される。例えば、Ｕ１となる突極１４ｂは、Ｗ６となる突極１４ｂの磁路部１５に隣接するので、その磁路部１５ａがＵ２となる突極１４ａの磁路部１５に対して近づけた位置に配置される。
具体的には、図４に示すように、Ｕ１となる突極１４（１４ｂ）の磁路部１５は、Ｕ２となる突極１４の磁路部１５に対して、回転子２の回転中心Ｏを基準にして２２.５°の角度となる位置に仮想設定される（破線参照）。そして、Ｕ１となる突極１４の磁路部１５は、この仮想設定された位置から、Ｕ２となる突極１４の磁路部１５に対する姿勢（角度θ１＝２２.５°）を維持しつつ、Ｕ２となる突極１４の磁路部１５に向けてずらした位置（平行移動した位置）に配置される（実線参照）。

【0028】

このため、Ｕ１となる突極１４ｂの磁路部１５の中心線ＬとＵ２となる突極１４ａの磁路部１５の中心線Ｌの交点Ｔは、回転子２の回転中心Ｏとは一致しない。交点Ｔは、回転中心Ｏよりも、Ｕ２となる突極１４ａの磁路部１５に近づく方向に離れた（移動した）位置にある。

【0029】

同様に、Ｗ６となる突極１４（１４ｂ）の磁路部１５は、Ｗ５となる突極１４の磁路部１５に対して、回転子２の回転中心Ｏを基準にして２２.５°の角度となる位置に仮想設定される（破線参照）。そして、Ｗ６となる突極１４の磁路部１５は、この仮想設定された位置から、Ｗ５となる突極１４の磁路部１５に対する姿勢（角度θ１＝２２.５°）を維持しつつ、Ｗ５となる突極１４の磁路部１５に向けてずらした位置（平行移動した位置）に配置される（実線参照）。
Ｗ６となる突極１４の磁路部１５は、Ｕ１となる突極１４の磁路部１５とは反対の方向に向けてずらした位置（平行移動した位置）に配置される。

【0030】

突極１４ｂの磁路部１５のずれ量（平行移動量）は、隣接する磁路部１５同士の間の全が、ほぼ均一のスペースとなるように設定される。磁路部１５の周方向の厚みや径方向の長さを考慮して、磁路部１５のずれ量を設定する。

【0031】

このように、Ｕ１となる突極１４ａの磁路部１５は、Ｕ２となる突極１４ｂの磁路部１５に対して角度θ１が２２.５°に維持されつつ、Ｕ２となる突極１４ａの磁路部１５に近づいている。言い換えれば、Ｕ１となる突極１４ｂの磁路部１５は、Ｗ６となる突極１４ｂの磁路部１５から離れている。
これにより、隣接する磁路部１５同士の間のスペースは、ほぼ均一になる。

【0032】

図２に示すように、発電機１では、突極１４の突出部１６が、磁路部１５に対して周方向の両側に配置される。一対の突出部１６の突出量が同一の突極１４と、一対の突出部１６の突出量が異なる突極１４が存在する。
発電機１では、同相の突極１４のみに隣接する突極１４ａ（例えばＵ２、Ｖ２、Ｗ２等）には、周方向の両側に突出部１６が配置される。この一対の突出部１６の突出量（周方向の長さ）は、同一である。
例えばＵ２となる突極１４は、同相であるＵ１，Ｕ３となる突極１４のみに隣接する。
このＵ２となる突極１４（磁路部１５）には、周方向の両側に、同一突出量の突出部１６が配置される。

【0033】

また、発電機１では、異相の突極１４に隣接する突極１４ｂ（例えばＵ１、Ｖ１、Ｗ１等）には、周方向の両側に突出部１６が配置される。この一対の突出部１６の突出量（周方向の長さ）は、不均一である。異相の突極１４に隣接する側方に配置された突出部１６は長く、同相の突極１４に隣接する側方に配置された突出部１６は短く設定される。
例えばＵ１となる突極１４は、異相であるＷ６となる突極１４に隣接する。このＵ１となる突極１４（磁路部１５）には、周方向の両側に突出部１６が配置される。異相であるＷ６となる突極１４に隣接する側方には突出量が長い突出部１６が配置される。同相であるＵ２となる突極１４に隣接する側方には突出量が短い突出部１６が配置される。

【0034】

これにより、先端部１７は、同相の突極１４において、配置角度θ２が２２．５°に設定される。つまり、同相の先端部１７同士の配置角度θ２が、永久磁石６の極弧角θｐに一致するように設定される。
同相の先端部１７同士の角度θ２は、それぞれの先端部１７における周方向の中心位置の間の角度である。

【0035】

発電機１の突極１４を、上述した形状及び配置としたのは、従来の発電機９０における長所を維持（保持）しつつ、従来の発電機９０における短所を解消（緩和）するためである。

【0036】

図６に示すように、発電機９０では、同相の突極９４同士が隣接しているところでは、磁路部９５同士の角度が２２．５°に設定される。突極９４の突出部９６は、周方向の両側に配置される。
このため、発電機９０では、同相を形成する３本の突極９４（先端部９７）は、同時に、永久磁石６の磁極の中心線に位置するように対向する。例えば、Ｕ１となる突極９４の先端部９７が永久磁石６のＮ極に、Ｕ２となる突極９４の先端部９７が永久磁石６のＳ極に、Ｕ３となる突極９４の先端部９７が永久磁石６のＮ極に対して、同時に各磁極の中心線上において対向する。このため、発電機９０は、高い発電効率を実現できる。

【0037】

その一方で、異相の突極９４同士が隣接するところでは、磁路部９５同士の角度が１５．０°に設定される。突極９４の突出部９６は、周方向の両側に配置される。
このため、異相の突極９４同士が隣接するところでは、磁路部９５同士の間のスペースが小さくなる。したがって、同相の突極９４同士が隣接するところに比べて、磁路部９５へのコイル７の巻き付けがしにくくなる。
発電機９０では、コイル７が巻き付けがしやすい磁路部９５と巻き付けがしにくい磁路部９５が混在するので、コイル７の巻き付け作業の効率が低下してしまう。

【0038】

これに対して、本発明の第一実施形態に係る発電機１は、同相の突極１４の磁路部１５同士の角度θ１が、極弧角θｐに一致するように設定される。また、同相の３つの突極１４のうち、異相の突極１４に隣接する突極１４（突極１４ｂ）は、磁路部１５が同相の突極１４ａ（磁路部１５）に近づくようにずらした位置に配置される。
このため、発電機１は、発電機９０のように、固定子３において磁路部１５同士の間のスペースが大ききところと、磁路部１５同士の間のスペースが小さいとことが混在しない。具体的には、異極の突極１４に隣接する突極Ｕ３の磁路部１５は、異極の突極１４に隣接する突極Ｕ３の先端部１７の中心線よりも、同相の突極Ｕ２に近づいた位置に配置される。このため、例えば、Ｕ３の磁路部１５とＵ２の磁路部１５の間に形成されるスロットの面積と、Ｕ３の磁路部１５とＶ１の磁路部１５の間に形成されるスロットの面積とをほぼ等しくさせることができる。
このように、発電機１は、磁路部１５同士の間のスペースがほぼ均一である。このため、発電機１の固定子３のそれぞれの突極１４に対して、巻線機（不図示）により効率的にコイル７を巻き付けることができる。

【0039】

また、発電機１では、同相の突極１４の先端部１７同士の配置角度θ２が２２．５°に設定される。
このため、発電機１は、Ｕ１となる突極１４の先端部１７が永久磁石６のＮ極に、Ｕ２となる突極１４の先端部１７が永久磁石６のＳ極に、Ｕ３となる突極１４の先端部１７が永久磁石６のＮ極に対して、同時に各磁極の中心線上において対向する。したがって、発電機１は、発電機９０と同様に、高い発電効率を実現できる。

【0040】

発電機１では、同相の先端部１７同士の配置角度θ２は２２．５°であり、隣接する異相の先端部１７同士の配置角度は１５°である。このように、同相の先端部１７同士の配置角度θ２が、隣接する異相の先端部１７同士の配置角度よりも大きくなっていれば、同相の突極１４同士の電気角を同一にすることができるため、高効率化できる。

【0041】

図２に示すように、発電機１では、３つの突極１４が周方向に隣接配置されて、極対２１を形成する。例えば、Ｕ１となる突極１４、Ｕ２となる突極１４,Ｕ３となる突極１４は、周方向において隣接して配置される。これら３つの突極１４により、Ｕ相の極対２１Ｕａを形成する。
また、同相における３つの突極１４は、同一の電気角に配置される。それぞれの極対２１においては、３つの突極１４は、異極性の永久磁石６と同一電気角を有して対向する。
極対２１における３つの突極１４の先端部１７は、隣接するもの同士が異なる極性の磁極に対向するように、永久磁石６の極弧角θｐとほぼ同じ角度θ２に設定される。

【0042】

極対２１における３つの突極１４では、隣接する突極１４に巻かれたコイル７の巻方向が互いに逆方向に設定される。例えば、Ｕ１となる突極１４に巻かれたコイル７と、Ｕ２となる突極１４に巻かれたコイル７とは、巻方向が互いに逆方向である。

【0043】

同様に、Ｖ相を形成するＶ１，Ｖ２，Ｖ３の突極１４は、隣接配置されて、極対２１Ｖａを形成する。Ｗ相を形成するＷ１，Ｗ２，Ｗ３の突極１４は、隣接配置されて、極対２１Ｗａを形成する。
極対２１Ｖａ,２１Ｗａでは、Ｖ１〜Ｖ３、Ｗ１〜Ｗ３が異極性の永久磁石６と同一電気角にて対向する。Ｖ１〜Ｖ３、Ｗ１〜Ｗ３の突極１４の先端部１７同士の角度θ２は２２.５°に設定される。
同相において隣接する突極１４同士（Ｖ１とＶ２、Ｖ２とＶ３、Ｗ１とＷ２、Ｗ２とＷ３）には、逆方向に巻かれたコイル７が配置される。

【0044】

各相の極対２１は一対設けられる。２つの極対２１は、回転子２の回転中心Ｏを挟んで対向するように配置される。極対２１Ｕａに対しては、回転中心Ｏを挟んで対向する位置に、極対２１Ｕｂが設けられる。同様に、極対２１Ｖａ,２１Ｗａに対しては、極対２１Ｖｂ,２１Ｗｂが設けられる。
極対２１Ｕｂ,２１Ｖｂ,２１Ｗｂにも、３本の突極１４（Ｕ相：Ｕ４,Ｕ５,Ｕ６、Ｖ相：Ｖ４,Ｖ５,Ｖ６、Ｗ相：Ｗ４,Ｗ５,Ｗ６）が配置される。

【0045】

発電機１では、各相の突極１４が６個ずつ均等に配置される。このため、サイリスタタイプの電圧レギュレータが使用可能な磁極構成（磁極数Ｎ＝１６）においても、相間の発電バランスが崩れることがなく、発電効率の低下を招くこともない。

【0046】

このように、本実施形態に係る発電機１は、同相の突極１４の先端部１７同士の角度θ２を永久磁石６の極弧角θｐに一致するように設定されている。このため、相間の発電バランスの崩れによる発電効率の低下を抑えることができる。したがって、発電機の高出力・高効率化を実現できる。
その一方で、同相の突極１４の磁路部１５同士の角度θ１を永久磁石６の極弧角θｐに一致するように設定すると共に、異相の突極１４に隣接する突極１４ｂの磁路部１５を同相の突極１４ａの磁路部１５に近接するようにした位置（ずらした位置）に配置したので、磁路部１５同士の間に十分なスペースを確保できる。このため、磁路部１５に対するコイル７の巻き付けを効率よく行うことができ、製造効率の低下を防止できる。また、磁路部１５に巻装されるコイル７の巻き数を増加させることができるので、発電機１の高出力・高効率化を実現できる。

【0047】

本実施形態に係る発電機１では、突極１４の根本の長さＬ（図２参照）を等しくするため、磁路部１５の角度を維持したままオフセットさせている。根元の距離Ｌを略等間隔にするため、磁路部１４の角度を変更してしまうと、先端部１７の幅が極端に狭い場合において、先端部１７から磁路部１５が逸脱してしまう場合がある。すなわち、磁路部１５の角度を変更すると、磁路部１５の根本の移動量と磁路部１５の先端の移動量とが異なってしまうため、突極１４の根本の長さＬを等しく設定すると、突極１４の先端が先端部１７から逸脱してしまう場合がある。つまり、磁路部１５の角度を変更するだけでは、根元の移動量を等間隔にすることができない場合がある。
そこで、突極１４の根本の長さＬを等しくするために、突極１４の磁路部１５の角度を維持した状態でオフセットさせている。磁路部１５の角度を変更することで根本の距離Ｌを等間隔にできない場合であっても、オフセットさせることによって、突極１４の根本の移動量と、突極１４の先端の移動量が等しくすることができる場合がある。

【0048】

本実施形態に係る発電機１では、突極１４の根本の長さＬは、いずれもほぼ等しい。そのため、隣接する磁路部１５同士の間のスペースはほぼ均一になる。スペースがほぼ均一になるので、各突極１４に巻装されるコイル７の量が略等しくなり、各突極１４に対して同一仕様の巻線（例えば、同一の線径の巻線）をすることができ、効率を高めることができる。各突極１４に巻装されるコイル７の量が略等しくなっていれば、効率を高めることができるため、各突極１４の根本の長さＬが各々僅かにずれている場合であってもよい。たとえば、±１０パーセントの範囲内であれば問題ない。

【0049】

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

【0050】

例えば、前述の実施形態では、１６極１８ポール構成の発電機を示した。しかしながら、本発明の第二実施形態として、図５に示すような１６極１２ポール構成の発電機５１も可能である。
前述の実施形態では本発明の発電機を発電機として使用した場合を示したが、これをモータとして使用することも可能である。

【0051】

自動二輪車のＡＣＧスタータのように、発電機とモータを兼用したものにも適用可能である。前述の実施形態では本発明の発電機を自動二輪車用発電機に適用した例を示したが、他の用途の発電機やモータに適用することも可能である。

【0052】

前述の実施形態では、アウタロータ型の発電機に本発明を適用した例を示したが、回転子が固定子の内側に配設されるいわゆるインナーロータ型の発電機に本発明を適用することも可能である。

【0053】

前述の実施の形態では、相数が３相の発電機について説明したが、５相等の他の多相発電機にも本発明は適用可能である。

【0054】

突極１４の磁路部１５同士の角度θ１は、永久磁石６の極弧角θｐに一致させる場合に限らない。角度θ１は、互いに隣接する磁路部１５同士を均等配置する角度（１８極の場合は２０．０°）よりも大きく設定されていればよい。

【0055】

同相の先端部１７同士の角度θ２は、永久磁石６の極弧角θｐに一致させる場合に限らない。例えば、磁路部１５に対するコイル７の巻き付け作業等を考慮して、極弧角θｐよりも小さい角度に設定する場合であってもよい。
同相の先端部１７同士の配置角度θ２が、永久磁石６の極弧角θｐ以下であれば、異相となる先端部１７同士の間隔が広がることになるため、磁束の漏れが減少し、高効率化される。このため、例えば永久磁石６の極弧角が２２．５°であり、同相の先端部１７同士の配置角度θ２が２１．５°であっても、同様の効果が得られる。

【0056】

同相の先端部１７同士の配置角度θ２が２２．５°であり、隣接する異相の先端部１７同士の配置角度が１５°の場合に限らない。同相の先端部１７同士の配置角度θ２が、隣接する異相の先端部１７同士の配置角度よりも大きくなっていればよい。例えば、同相の先端部１７同士の配置角度θ２が２１．５°であり、隣接する異相の先端部１７同士の配置角度が１７°であっても、同様の効果が得られる。

【0057】

さらに、本実施形態では、同相の磁路部の配置角度と、隣接する異相の磁路部の配置角度が異なる場合について示したが、本発明の実施形態はこの構成に限られない。
すなわち、図７に示すように、ティース数が１８の場合において、同相の磁路部の配置角度を２０°と設定し、隣接する異相の磁路部の配置角度を２０°と設定しても良い。
このように構成することで、磁路部の間隔が全て均等となり、隣接する磁路部１５同士の間のスペースは均一になる。スペースが均一になるので、各突極１４に巻装されるコイル７の量が等しくなり、各突極１４に対して同一仕様の巻線（例えば、同一の線径の巻線）をすることができ、効率を高めることができる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

上記した磁石式発電機によれば、突極の先端部の配置角度を永久磁石の極弧角に設定しているので、相間の発電バランスの崩れによる発電効率の低下を抑えることができる。したがって、発電機の高出力・高効率化を実現できる。
その一方で、異相の突極に隣接する磁路部を同相の磁路部に近接するようにした位置に配置したので、磁路部に対するコイルの巻き付けを効率よく行うことができ、製造効率の低下を防止できる。

【符号の説明】

【0059】

１，５１ 発電機（磁石式発電機）
２ 回転子
３ 固定子
６ 永久磁石
７ コイル
１４ 突極
１５ 磁路部
１５ｔ 先端部位
１６ 突出部
１７ 先端部
θｐ 極弧角
θ１ 磁路部の配置角度
θ２ 先端部の配置角度
Ｏ 回転子の回転中心
Ｔ 同相の磁路部同士の中心線の交点

【要約】

この磁石式発電機（１）は、コイルが巻装される磁路部（１５）とその先端両側方に突出する突出部（１６）とからなる突極（１４）を複数有する固定子と、複数個の永久磁石（６）が突極（１４）と対向するように取り付けられた回転子と、を備える。同一相の突極（１４）を周方向に隣接配置すると共に、隣接配置された同一相の突極（１４）には、同一相のコイルが直列で巻装されている。磁路部（１５）の先端部位と突出部（１６）とからなる先端部（１７）は、同相の先端部（１７）同士の配置角度（θ２）が永久磁石（６）の極弧角（θｐ）以下であって、隣接する異相間の先端部（１７）の配置角度よりも大きい。異極の突極（１４）に隣接する突極（１４）の磁路部（１５）は、異極の突極（１４）に隣接する突極（１４）の先端部（１７）の中心線よりも同相側に配置される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】