(57)【要約】  永久磁石式軸流磁束交流発電機のステータ（２４）が、各々、それぞれ二相巻き線配置（４８）が巻かれた２個の環状ステータ要素を含む。二相巻き線配置（４８）の各々は各相の巻き線の間に相互インピーダンスが何ら無いように巻かれている。２個のステータ要素に巻かれた二相巻き線配置（４８）の各相は高い内部インピーダンスを有し、ライトタワーのそれぞれの高輝度ランプに電圧を加えるためのものである。
2007504798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起磁界を確立する手段を担持したロータと、複数の負荷の各々に対して１個ずつの複数の個別のステータ巻き線を備えたステータとを含む交流発電機組立体において、前記ステータが二相巻き線配置で少なくとも一対のステータ巻き線が巻かれている少なくとも１個のステータ要素を含み、それによってそれぞれの対の巻き線の一つにおける電流の流れによって各ステータ要素に誘導された場がそれぞれの対の他の巻き線における電流の流れによってそれぞれのステータ要素において誘導された場より９０°遅れることによって、該ステータ要素または各ステータ要素に巻かれたステータ巻き線の間で概ね相互インダクタンスが確立されないことを特徴とする交流発電機組立体。
【請求項２】
軸流磁束機械であることを特徴とする請求項１に記載の交流発電機組立体。
【請求項３】
前記の個別のステータ巻き線が電圧を加えるべき複数のランプの各々に対して専用である１個の巻き線を含み、前記の交流発電機組立体が、前記の専用のステータ巻き線の各々がそれぞれのランプの通電を開始するに十分な出力電圧を提供し、前記の初期通電の後電流の流れを維持する持続性出力電圧が後続し、前記の専用のステータ巻き線が、前記通電の開始後それぞれのランプへの電流供給を制限するために交流発電機組立体内で十分な内部インピーダンスを発生させるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機組立体。
【請求項４】
励起磁界を確立するための手段が円形配列の交互に分極された永久磁石を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項５】
前記交流発電機組立体が２Ｎ個のランプに電圧を加えるためのものであり、前記ステータがＮ個の別個のステータ要素を含み、各ステータ要素はそれぞれの対のステータ巻き線をその上に巻いていることを特徴とする請求項３または請求項３に追加した場合の請求項４に記載の交流発電機組立体。
【請求項６】
Ｎ個のステータ要素が並んで共軸線関係で支持されており、前記ロータが並置された各対のステータ要素の間で回転するように列状で共軸線関係で支持された少なくとも（Ｎ−１）個のロータ要素を含み、各ロータ要素は隣接するステータ要素と面している放射状方向の面において円形配列の永久磁石を担持していることを特徴とする請求項４に追加された場合の請求項５に記載の交流発電機組立体。
【請求項７】
前記ロータは、各々が、隣接するステータ要素と面する面において円形配列の永久磁石を担持している（Ｎ＋１）のロータ要素を含むことを特徴とする請求項６に記載の交流発電機組立体。
【請求項８】
前記ロータ要素が、一体のハブ部分と放射状に延在するディスク部分とを有する１個のロータディスクと、前記の一体のハブ部分と概ね共軸線関係で回転するように配置されている全体的に管状の部材と、環状であって、前記の全体的に管状の部材に配置されている他方の２個のロータディスクとを含むことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の交流発電機組立体。
【請求項９】
前記の全体的に管状の部材の放射状方向の外面が大径の部分と、前記の一方のロータディスクの一体のハブ部分に固定されている前記全体的に管状の部材の部分である小径の部分とを有しており、前記の他方のロータディスクが前記大径部分の各端部に形成されたそれぞれの肩部分に着座していることを特徴とする請求項８に記載の交流発電機組立体。
【請求項１０】
前記の１個のロータディスクが回転原動機の出力駆動軸と結合するようにされており、前記の他方の２個のロータディスクと比較すると重厚であるので前記原動機のフライホイールとして機能することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の交流発電機組立体。
【請求項１１】
前記軸流磁束機械のロータがロータディスクを含み、前記軸流磁束機械の前記の少なくとも１個のステータ要素がステータコアを含み、前記ロータディスクが、鉄金属から形成され、回転軸線の方向に該ロータディスクが離隔されているステータコアに対して軸の周りを回転するように支承されており、前記ステータコアは、鉄金属から形成されて、かつ前記ロータディスクとそれに最も近い歯の面との間で空隙が形成されるようロータディスクに向かって突出している円形配列の歯を有しており、前記ロータに担持された前記手段によって確立された励磁磁界が個々のステータ巻き線と結合して個々のステータ巻き線においてｅｍｆを誘導するように前記歯の各々に個々のステータ巻き線がそれぞれが巻かれており、一方の相の巻き線で巻かれた歯あるいは歯の群が他方の相の巻き線で巻かれた一対の歯あるいは歯の群の間に来るように交互の歯あるいは交互の群の並置された歯が二相巻き配置における２個のステータ巻き線の中の異なる巻き線で巻かれていることを特徴とする請求項２あるいは請求項２に追加された場合の請求項３に記載の交流発電機組立体。
【請求項１２】
前記ロータディスクは前記軸心の周りで同調回転するように共通の要素に装着されている２個のロータディスクの中の一つであり、前記ステータコアは環状で中央開口を備え、双方とも同様に指向された２個のロータディスクの間に位置されており、前記の歯は前記ロータディスクの各々に向かって環状のステータコアから突出しており、前記の共通の要素は前記中央開口を貫通しており、対の二相巻き線配置の各々の一方の相の巻き線が巻かれた歯あるいは並置した歯の群が対の前記二相巻き線配置の中の他方の相の巻き線が巻かれた歯あるいは群の歯の間に来るようにそれぞれの二相巻き線配置が各端において歯に同様に巻かれており、前記巻き線は該巻き線における電流の流れによって歯に誘導された場が、各歯の巻き線が電磁的に相互から絶縁されるように相互に対して反対となるように歯に巻かれていることを特徴とする請求項１１に記載の交流発電機組立体。
【請求項１３】
各歯が前記ステータコア上で他の歯から絶縁されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の交流発電機組立体。
【請求項１４】
歯に巻かれた個別のステータ巻き線の各々がそれぞれの歯に装嵌されているボビンに巻かれていることを特徴とする請求項１１から１３までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１５】
前記ステータコアの歯に巻かれた個々のステータ巻き線の各々が一群の、あるいは２個以上の並置された歯の周りでフライ巻き（ｆｌｙ−ｗｏｕｎｄ）されていることを特徴とする請求項１１から１３までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１６】
前記ロータが回転原動機のフライホイールとして機能する重厚なロータディスクによって該回転原動機の出力駆動軸と結合するようにされていることを特徴とする請求項１１から１５までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１７】
前記回転原動機は単ストローク、２ストローク、あるいは３ストロークの内燃機関であり、前記の重厚なロータディスクが不均衡の回転要素であり、不均衡の度合いは、前記重厚なロータディスクが２ストローク、あるいは３ストロークの内燃機関の出力駆動軸に結合されると、その結果回転組立体が概ね均衡するような程度に選択されることを特徴とする請求項１０または請求項１６に記載の交流発電機組立体。
【請求項１８】
単ストローク、２ストロークあるいは３ストロークの内燃機関と組み合わされており、前記の重厚なロータディスクが前記内燃機関の出力駆動軸と結合されていることを特徴とする請求項１７に記載の交流発電機組立体。
【請求項１９】
前記交流発電機組立体の各巻き線は、該交流発電機組立体が前記回転原動機によって駆動されると、ランプに電圧を加えられるようにライトタワーの各ランプに接続されていることを特徴とする請求項３に追加された場合請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項２０】
前記交流発電機組立体は、前記ステータに巻かれており、前記ステータ巻き線からは絶縁されている少なくとも１個の補助コイルを含み、該補助コイルはその端によって、交流発電機組立体と駆動結合される原動機を作動させるために設けられた電気バッテリーの端子に接続されるＤＣ出力側を有するＡＣ／ＤＣ変換手段の入力側に接続され、前記交流発電機組立体が前記原動機によって駆動されると、前記バッテリーが前記ＡＣ／ＤＣ変換手段によって変換された前記の少なくとも１個の補助コイルの出力によって充電されることを特徴とする請求項２から１９までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項２１】
可搬式ライトタワーのランプに電圧を加えるために請求項３から１９までのいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の負荷に対して出力を提供することが可能で、より詳しくは、専らではないものの、電圧を加えるべき複数の高輝度ランプの各々への通電を開始させるに十分な初期電圧出力を提供し、それに続いて初期通電の後各ランプにおける電流を維持するために持続的な電圧出力を提供するよう作動しうる交流発電機組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５８０８４５０号公報（ＵＳ−Ａ−５８０８４５０）は、従来のインピーダンスを著しく上回る内部インピーダンス特性を有する交流発電機組立体を提供し、かつ関連のランプに直接接続するよう使用可能な交流発電機から好ましくは高周波数（例えば、２００−６００Ｈｚの間、詳しくは５００−５５０Ｈｚの間）の交流電力を送電することによって照明システムにおける安全抵抗（ｂａｌｌａｓｔ）および電圧調整を行う必要性を排除する照明システムを開示している。移動式ライトタワー（照明塔）に適用する場合、前記システムは複数のランプを有して、各ランプが当該ランプへ直接供給するのに適した交流電力を出力する専用の交流発電機巻き線（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ  ｗｉｎｄｉｎｇ）を有することが好ましい。各巻き線はロータと高インピーダンス出力巻き線とを有する別個の交流発電機ユニットの一部として形成されることが好ましい。しかしながら、電圧を加えるべきランプの各々に対して１個の個別の専用ステータ巻き線を、ステータに適当な複数個巻かれているような交流発電機組立体が提供することもできる。このことは、電圧を加えるべき各ランプに対して一相ずつの、多相システム（ｐｏｌｙ−ｐｈａｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ）を使用することを意味する。しかしながら、共通の磁気回路で作動する多相システムでは相間の固有の相互インダクタンスに露出されることになる。例えば、４個のランプが使用されたとすれば、これは４５度の余弦（０．７０７）に比例する。このように、相のリアクタンスは変動するだろうし、従って、各ランプからの発光出力は、いずれかの一時において電圧を加えられたランプの数に応じて変動する。
【０００３】
米国特許第６，０９４，０１１号公報（ＵＳ−Ａ−６，０９４，０１１）と同第６，２３９，５５２号公報（ＵＳ−Ａ−６，２３９，５５２）とは、それぞれ発電機とランプとの間の安全抵抗は必要としない放電ランプ照明システムであって、発電機が、相互に電気的に独立していて、各ランプに対して１個である複数の発電コイルを含む放電ランプ照明システムを開示している。また、発電機のステータには、それによって発電コイルの各々が磁性コイルを介して他の発生コイルと連結している磁束の流れから概ね保護されるようにする手段が設けられている。
【０００４】
米国特許第４，９９６，４５７号公報（ＵＳ−Ａ−４，９９６，４５７）は一対の環状ステータディスクの間にロータディスクを有する永久磁石式軸流磁束交流発電機（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ａｘｉａｌ  ｆｌｕｘ  ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）を開示している。各ステータディスクは出力側がそれぞれの負荷に接続されている巻き線を坦持している。ロータ内の磁気絶縁体（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｓｏｌａｔｏｒ）が各ロータの各側にある磁石を分離しており、そのためステータディスクの１個に接続された負荷が作動しても他のステータディスクに接続されている負荷の作動に何ら影響を与えないように各ステータディスクを隔離している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は本発明が関連する種類の交流発電機組立体の改良を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載のような交流発電機組立体が提供される。
【０００７】
前記交流発電機組立体の好適な特徴が従属項に記載されている。
【０００８】
本発明を実施し、かつ可搬式のライトタワーで使用する交流発電機組立体の二形態が添付図面を参照して例示として以下説明される。
【０００９】
図１は２個の車輪つきトレーラ１１と、牽引つなぎ止め（ｔｏｗｉｎｇ  ｈｉｔｃｈ）１２と、ライトタワーが静止したときにそれを支持する３個のジャッキ１３とを有する典型的な移動式ライトタワー１０を示す。ジャッキの中の１個は図１では隠れている。図１に示すように使用時直立するように引き込み可能な伸縮支柱（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ  ｂｏｏｍ）１４がトレーラ１１に取り付けられている。この例においては、例えばメタルハライドランプのような４個一組の高輝度ランプ１５が図１に示すように前記支柱１４の頂端に取り付けられている。
【００１０】
トレーラ１１の上にあるハウジング１６は、ヒンジ付きのカバー１８によって閉鎖され、該カバー１８が開放されると、ハウジング１６の内部に近接できるようにする開口１７（図２参照）を有している。
【００１１】
図２は開放されてハウジング１６内の２ストローク内燃機関１９と交流発電機組立体２１とを見えるようにしているカバー１８を示す。交流発電機組立体２１はロータとステータとを有する軸流磁束機械（ａｘｉａｌ  ｆｌｕｘ  ｍａｃｈｉｎｅ）である。ロータは通常のエンジンのフライホイールの代わりにエンジン１９の回転駆動出力軸に駆動結合されており、エンジン１９のフライホイールとして作用する。エンジン１６を始動させるために使用するバッテリー２２もハウジング１８に設けられている。
【００１２】
交流発電機組立体２１を駆動するために、２ストローク内燃機関１９の代わりに例えば単ストロークあるいは３ストロークの内燃機関のような他のいずれか適当な回転原動機の形態も使用しうる。
【００１３】
図３から図５までは交流発電機組立体２１の一形態におけるロータ２３とステータ２４とを示す。ロータ２３は共軸線関係に装着されている３個のロータディスク２５，２６，２７から形成されている。ロータディスク２５はハブ部分２８と該ハブ部分２８から放射状外方に突出している環状のディスク部分２９とを有している。ロータディスク２６および２７は環状であって、各々円形配列の止めねじ３２によってロータディスク２５のハブ部分２８に共軸線関係で固定されている全体的に管状のハブ部材３１に取り付けられている。全体的に管状のハブ部材２８は、概ね中間の環状部分３５によって相互に接続されている２個の円形配列の軸線方向に延在しかつ周方向に離隔されているフィンガ３３および３４を含む。ロータディスク２５のハブ部分２８に向かって、かつそれと接触するように延在している前記円形配列のフィンガ３３の外径はロータディスク２５から離れる方向に延在する円形配列のフィンが３４のそれより小さい。概ね中間の環状部分３５はより小径の円形配列のフィンガ３３との接合部の近傍で環状の肩部３６を形成している。環状のロータディスク２６は環状の肩部３６に着座し、円形配列の止めねじ３７によって全体的に管状のハブ部材３１に固定され、該止めねじ３７は概ね中間の環状部分３５を貫通し、軸線方向に延在しているより大径の円形配列のフィンガ３４のそれぞれ一つずつに各々ねじこまれている。円形配列の環状肩部３８はロータディスク２５からは遠い方にある大径の円形配列のフィンガ３４の端部に形成されている。環状のロータディスク２７は環状配列の弧状肩部３８の上に着座し、それぞれのフィンガ３４に各々ねじ込まれている円形配列の止めねじ３９によって全体的に管状のハブ部材３１に固定されている。
【００１４】
ステータ２４は円筒形の外側ケーシング４１（図２参照）を含み、該ケーシング内では、二対の環状のステータコア４２，４３が共軸線関係で装着されており、図５に示すようにその一方の対４２の方は一対のロータディスク２５，２６の間にあり、他方の対４３の方は一対のロータディスク２６，２７の間に位置している。全体的に管状のハブ部材３１は二対の環状ステータコア４２，４３の中央開口を貫通する。円筒形ケーシング４１において対の環状ステータコア４２，４３を装着する手段は図示されていないが、そのような手段は各対に対して非鉄材料の環状支持部材を都合よく含みうる。各支持手段は、環状の基部分と該環状基部分から放射状外方に突出した複数のアーム、例えば６個のアームとを含むスパイダ（ｓｐｉｄｅｒ）の形態でよい。各スパイダの環状基部分は各対４２，４３の環状コアの間に位置され、そのためアームは各対４２，４３の環状コアの放射状外周部を超えて放射状外方に突出する。各対４２，４３の環状コアは、例えば接着によって、あるいは接着テープを貼ることによって、スパイダの環状基部分に取り付けられる。前記アームの外端部分は適当な固定手段によって円筒形のケーシング４１に固定される。対のステータコア４２，４３は相互に絶縁されていることを理解すべきである。
【００１５】
各環状ステータコアは強磁性材料の環状ディスクである。各対の環状ステータコア４２，４３は、巻き線担持体（ｗｉｎｄｉｎｇ  ｃａｒｒｉｅｒ）であり、図３および図４に示すプラスチック材料製の中空環状カバー４４に収容されている。前記中空環状カバー４４の各々の形態は、本発明者による国際特許公開公報第０２／０８９２９２号（ＷＯ  ０２／０８９２９２）に記載、かつ図示されている電気絶縁性のプラスチック材料の二部分からなる成形品３４のそれと概ね類似であると都合がよい。詳しくは、各々の二部分からなる中空環状カバー４４が放射状方向の内外周縁部において結合される２個の同じような環状部品から形成されている。しかしながら、スパイダの放射状方向外方に突出したアームの各々の周りで空隙を提供するように２個の環状部品の放射状方向外縁部の周方向に離隔され結合された部分の間に空間が形成されていて、そのような空間は放射状方向の各アームに対して１個ずつある。その結果中空の環状カバー４４は放射状方向内側および外側の環状の支持部分を有しており、それらの支持部分は強磁性材料製のそれぞれの対の環状コア４２，４３の各側において、中空の環状カバー４４に収納された隣接する環状コアのそれぞれ並置された放射状の面を横切って延在するそれぞれ円形配列の離隔した放射状方向のリブ４５によって互いに接合されている。放射状方向の内側の環状支持部分は図３および図４においては隠されているが、放射状方向の外側の環状支持部分は４６において見られる。離隔した放射状方向のリブ４５は、それぞれの対の環状コア４２，４３が中空の環状カバー４４に収容され、円筒形ケーシング４１に装着されたとき、電気位相巻き線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｈａｓｅ  ｗｉｎｄｉｎｇｓ）４８が内側の環状支持部分と外側の環状支持部分４６の相対する面の周りを延在するようにそれぞれの対の環状コア４２，４３と環状の巻き線カバー４４との周りで巻きつけられる電気位相巻き線４８のための端開放の放射状方向通路４７を形成する。それぞれの環状巻き線カバー４４の各々の放射状方向リブ４５はそれぞれの放射状方向の外側環状支持部分４６を放射状方向に越えて突出している。該放射状方向リブ４５は、それぞれの端部開放した放射状方向通路４７が概ね側部が平行になるよう放射状方向内方にテーパが付けられている。各放射状方向リブ４５は図３から判るようにそれぞれの放射状方向の内側リング部分を越えて放射状方向内方へ突出している。
【００１６】
端開放の放射状方向通路４７は、それぞれ各環状カバー４４に収容されている二対の環状ステータコア４２，４３の各々の周りでドーナツ形に巻きつけられているステータ巻き線４８を受け入れる。二対のステータコア４２および４３の各々における巻き線４８は相互に絶縁され、二相巻き線システム（ｔｗｏ  ｐｈａｓｅ  ｗｉｎｄｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）として配置されている。また、各巻き線４８は高インピーダンスを有するように多数のターン（ｔｕｒｎｓ）を有している。ステータ巻き線４８の各ターンはそれぞれの環状カバー４４の端開放通路４７を通り、それぞれの対の環状ステータコア４２，４３の外周を横切り、それぞれの対の環状ステータコア４２，４３の他方の側のそれぞれの端開放通路４７に沿って、再びそれぞれの対のステータコア４２，４３の中央開口を通って導かれている。中にそれぞれの対の環状ステータコア４２，４３が収容されている２個の環状巻き線カバー４４の各々にある対の二相巻き線４８の各相はそれぞれの出力端子に接続されており、４個の出力端子の各々は、交流発電機組立体２１の作動によって励起される４個の高エネルギランプ１５のそれぞれに接続されている。
【００１７】
各対の環状のステータコア４２，４３の代わりに単一の環状ステータコアを使用してもよい。各々の単一環状ステータコアはそれぞれの中空の環状カバー４４内に収容され、適当な取り付け手段によって円筒形の外側ケーシング４１内に取り付けられる。
【００１８】
隣接する環状コア４２，４３と対面している３個のロータ要素２５，２６および２７各々の各面に円形配列の交互に分極された永久磁石（ａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔｓ）５１，５２，５３および５４が装着されている。それぞれの円形配列の永久磁石５１−５４が装着されている各ロータ要素の面およびこれらの磁石５１−５４を前記面に装着する手段の形態については本発明者による国際特許公開公報第０２／０５６４４３号（ＷＯ  ０２／０５６４４３）に記載されかつ図示されているようなもの、あるいは好ましくは２００３年７月２６日出願の英国優先特許出願番号第０３１７６３３．６号（ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｂｒｉｔｉｓｈ  ｐａｔｅｎｔ  ａｐｐｌｉｃａｉｔｏｎ  Ｎｏ．  ０３１７６３３．６）である本発明者による欧州特許出願番号０４２５４２５．６号（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  ｐａｔｅｎｔ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｎ  Ｎｏ．  ０４２５４５２６．９）に記載されかつ図示されているようなものでもよい。各永久磁石５１から永久磁石５４までは励磁磁界（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ）を確立する。各励磁磁界の磁束は、ｅｍｆがこれらのステータ巻き線４８において誘導されるようにそれぞれの永久磁石５１−５４が面しているそれぞれの対の環状ステータコア４２，４３に巻かれているステータ巻き線４８と結びつく。前記ｅｍｆはそれぞれの高エネルギランプ１５に電圧を加えるための出力電圧としてそれぞれの出力端子に供給される。
【００１９】
ステータ巻き線４８は各々が他方から絶縁されている二相巻き線として各対の環状ステータコア４２，４３に対でドーナツ形に巻かれ、そのため各対の環状ステータコア４２，４３における相間での相互インダクタンスはゼロである。電気的にいえば、このことはそれらが空間において垂直方向に整合しているためであり、そのためそれぞれの対の巻き線４８の中の巻き線の一つにおける電流の流れによってそれぞれの対のステータコア４２，４３に誘導された場がそれぞれの対の巻き線４８の中の他の巻き線における電流の流れによってそれぞれのステータコア４２，４３に誘導された場から９０°遅れる。そのような二相巻き線システムの相間の相互インダクタンスＭは９０℃の余弦に釣り合い、それはゼロである。
【００２０】
二相ステータ巻き線４８の他に、図３から図５までに示す交流発電機組立体２１はｅｍｆがロータ２３の回転によって発生する少なくとも１個の補助コイルを具備させうる。補助コイルにおいて発生したｅｍｆは、バッテリー２２を充電するために、慣習的であるようなそのような目的に対して別個のエンジン駆動の交流発電機を設ける必要がないようにするために使用される。そのような補助コイルの各々は並置した対の放射状方向のリブ４５の間でステータ巻き線４８の一群のターンに並んで環状カバー４４の各々に巻かれる。図６は、そのような補助コイル５５の出力側が、バッテリー２２のプラスおよびマイナス端子に接続されているプラスおよびマイナス出力端子を有するＡＣ／ＤＣ変換器５６の入力側に接続されることを示している。
【００２１】
図７と図８とは、ロータ６１と、中央開口６３を有する環状のステータコア６２とを有する交流発電機組立体２１の別の形態を示す。ロータ６１は、軸６６の各端において１個ずつ、共軸線関係で装着されている２個の類似のロータディスク６４，６５から形成されている。前記軸６６は、環状のステータコア６２がロータディスク６４と６５との間に来るように環状のステータコア６２の中央開口６３を貫通している。
【００２２】
強磁性材料から形成されている環状のステータコア６２は、鉄金属から形成され、ロータディスク６４および６５に向かって各々突出している円形配列の偶数の歯６７を担持している。
【００２３】
隣接するロータディスク６４，６５と面する各歯６７の端面にステータ巻き線６８，６９が巻かれている。従って、各歯６７の両端に２個のステータ巻き線６８，６９が巻かれていることになる。各ステータの巻き線６８，６９のターンはロータ６１の回転軸線に対して概ね平行な軸線の周りを延在する。
【００２４】
例として、図８は図７から見て環状ステータコア６２の左側のステータ巻き線６８が８個の歯６７に巻かれ、２個の入力側と２個の出力側とを有する二相、４極の巻き線配置において相互に接続されていることを示している。判りやすくするために、二相のうちの一方の相のステータ巻き線６８は単ヤジリの矢印で、他方の相のステータ巻き線６８は複ヤジリの矢印で示されている。前記歯６７に巻かれている巻き線６８における電流の流れによって各歯６７に誘導される磁界の方向は「ｘ」あるいは「・」のいずれかによって示されており、「ｘ」は磁界の方向が紙面中へ向かうものであり、「・」は磁界が紙面から出てくるものを指示している。主永久磁石の磁界励磁の４極の位置は文字「Ｎ」および「Ｓ」によって示されている。それぞれの入力側に直接接続されている各相のステータ巻き線６８から始まって、歯６７の各々におけるステータ巻き線６８は図８から見て反時計方向に１個の歯を飛ばした次の歯６７にあるステータ巻き線６８に接続されており、そのためそれぞれの入力側あるいは出力側に直接接続されているステータ巻き線６８が巻かれている歯６７は別として、二相巻き線配置の中の一方の相の巻き線が巻かれた歯６７は二相巻き線配置の中の他方の相の巻き線６８が巻かれている一対の歯６７の間に来ている。図８から判るように、環状ステータコア６２の右側にあるステータ巻き線６９も同様に別の二相巻き線配置で相互に接続されている。図３から図５までを参照して前述し、かつ図示してきた交流発電機組立体の二相ステータ巻き線配置の場合と同様に、ステータコア６２の二相巻き線６８および６９のいずれかの相の間の相互インダクタンスはゼロである。更に、巻き線６８および６９は、その上に巻かれた巻き線６８および６９における電流の流れによって各歯６７に誘導される場が相互に対して反対となるように各歯６７に巻かれており、各歯６７における巻き線６８および６９が相互に対して電磁的に絶縁されるようにぞれぞれの歯６７の中心における磁気中立（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｎｅｕｔｒａｌ）の各側にある。
【００２５】
各歯６７と環状ステータコア６２とは、環状ステータコア６２の中央において概ね直径方向の平面を延在する絶縁材の層によって二つの部分に分離することができ、そのため各歯６７に巻かれた２個の個々のステータ巻き線６８および６９は必要に応じて相互に対して絶縁される。
【００２６】
各歯６７とそれが対面する磁石７１，７２との間に空隙が形成され、環状のステータコア６２に対するロータ６１の回転によって該環状コア６２によって担持された巻き線６８および６９の各相においてｅｍｆを誘導するように、各ロータディスク６４，６５は、円形配列の歯６７と対面する面において円形配列の交互に分極された永久磁石７１，７２を担持している。ステータの巻き線６８，６９の各相は、交流発電機組立体２１の作動によって電圧が加えられるべきそれぞれの高輝度ランプ１５に接続するために交流発電機組立体２１のそれぞれの出力端子に接続されている。
【００２７】
添付図面を参照して前述してきた交流発電機組立体２１の各々は顕著な内部インピーダンス特性を有している。これはステータの巻き線が多数のターンで巻かれているからである。また、それらは、相互に結合されるのを避け、それによって個々のランプを切り替えできるようにし、１個のランプの故障の場合他のランプを保護することができるように配置されている。
【００２８】
従って、本発明が実施されているこれらの交流発電機組立体２１は、ステータの巻き線の各々が、それらが接続されているそれぞれの高輝度ランプ１５の通電を開始するに十分な出力電圧を先ず提供し、それぞれのランプへの電流供給を制限するそれぞれのステータ巻き線の高インピーダンスの作用によって、ランプ１５における初期通電の後それぞれのランプにおける電流の流れを維持するより低い持続出力電圧が後続するように作動可能である。実際に、交流発電機組立体２１には電圧を加えるべきランプと同じ多数のステータ巻き線が設けられる。必要な場合、前述のように各環状ステータコアにおいて二相巻き線配置に必要に応じて巻かれる追加のステータ巻き線を担持するために追加の環状ステータコアが設けられる。更に、本発明が実施されている交流発電機組立体が高輝度ランプ以外の負荷を駆動するためにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】典型的なライトタワーの斜視図である。
【図２】図１に示すライトタワーのハウジング内における、内燃機関と、本発明が実施されている交流発電機組立体との斜視図である。
【図３】本発明が実施されており、軸流磁束機械である交流発電機組立体の一形態の分解した斜視図である。
【図４】図３に示す交流発電機組立体の分解した側面図である。
【図５】隠れた部分の細部を明らかにするために中空の環状カバーを省いている、図３および図４に示す交流発電機組立体の横断面図である。
【図６】図１に示すライトタワーのバッテリー用のバッテリー充電回路の回路図である。
【図７】本発明が実施されており、軸線磁束機械である交流発電機組立体の別の形態の概略図である。
【図８】図７に示す交流発電機組立体のステータの側面図である。
【図１】
2007504798.tif 000003
【図２】
2007504798.tif 000004
【図３】
2007504798.tif 000005
【図４】
2007504798.tif 000006
【図５】
2007504798.tif 000007
【図６】
2007504798.tif 000008
【図７】
2007504798.tif 000009
【図８】
2007504798.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月31日(2005.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起磁界を確立する手段を担持したロータと、複数の負荷の各々に対して１個ずつの複数の個別のステータ巻き線を備えたステータとを含む交流発電機組立体において、前記ステータが二相巻き線配置で少なくとも一対のステータ巻き線が巻かれている少なくとも１個のステータ要素を含み、それによってそれぞれの対の巻き線の一つにおける電流の流れによって各ステータ要素に誘導された場がそれぞれの対の他の巻き線における電流の流れによってそれぞれのステータ要素において誘導された場より９０°遅れることによって、該ステータ要素または各ステータ要素に巻かれたステータ巻き線の間で概ね相互インダクタンスが確立されず、
前記ステータはＮ個の別個のステータ構成要素を含み、Ｎは２以上で、負荷の数は２Ｎであり、各ステータ要素はそれぞれの対のステータ巻き線をその上に巻いていることないことを特徴とする交流発電機組立体。
【請求項２】
軸流磁束機械であることを特徴とする請求項１に記載の交流発電機組立体。
【請求項３】
前記の個別のステータ巻き線が電圧を加えるべき複数のランプの各々に対して専用である１個の巻き線を含み、前記の交流発電機組立体が、前記の専用のステータ巻き線の各々がそれぞれのランプの通電を開始するに十分な出力電圧を提供し、前記の初期通電の後電流の流れを維持する持続性出力電圧が後続し、前記の専用のステータ巻き線が、前記通電の開始後それぞれのランプへの電流供給を制限するために交流発電機組立体内で十分な内部インピーダンスを発生させるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電機組立体。
【請求項４】
励起磁界を確立するための手段が円形配列の交互に分極された永久磁石を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項５】
Ｎ個のステータ要素が並んで共軸線関係で支持されており、前記ロータが並置された各対のステータ要素の間で回転するように列状で共軸線関係で支持された少なくとも（Ｎ−１）個のロータ要素を含み、各ロータ要素は隣接するステータ要素と面している放射状方向の面において円形配列の永久磁石を担持していることを特徴とする請求項４に追加された場合の請求項４に記載の交流発電機組立体。
【請求項６】
前記ロータは、各々が、隣接するステータ要素と面する面において円形配列の永久磁石を担持している（Ｎ＋１）のロータ要素を含むことを特徴とする請求項５に記載の交流発電機組立体。
【請求項７】
前記ロータ要素が、一体のハブ部分と放射状に延在するディスク部分とを有する１個のロータディスクと、前記の一体のハブ部分と概ね共軸線関係で回転するように配置されている全体的に管状の部材と、環状であって、前記の全体的に管状の部材に配置されている他方の２個のロータディスクとを含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の交流発電機組立体。
【請求項８】
前記の全体的に管状の部材の放射状方向の外面が大径の部分と、前記の一方のロータディスクの一体のハブ部分に固定されている前記全体的に管状の部材の部分である小径の部分とを有しており、前記の他方のロータディスクが前記大径部分の各端部に形成されたそれぞれの肩部分に着座していることを特徴とする請求項７に記載の交流発電機組立体。
【請求項９】
前記の１個のロータディスクが回転原動機の出力駆動軸と結合するようにされており、前記の他方の２個のロータディスクと比較すると重厚であるので前記原動機のフライホイールとして機能することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の交流発電機組立体。
【請求項１０】
励起磁界を確立する手段を担持したロータと、複数の負荷の各々に対して１個ずつの複数の個別のステータ巻き線を備えたステータとを含む交流発電機組立体において、前記ステータが二相巻き線配置で少なくとも一対のステータ巻き線が巻かれている少なくとも１個のステータ要素を含み、それによってそれぞれの対の巻き線の一つにおける電流の流れによって各ステータ要素に誘導された場がそれぞれの対の他の巻き線における電流の流れによってそれぞれのステータ要素において誘導された場より９０°遅れることによって、該ステータ要素または各ステータ要素に巻かれたステータ巻き線の間で概ね相互インダクタンスが確立されず、
前記交流発電機組立体は軸流磁束機械であり、
前記軸流磁束機械のロータがロータディスクを含み、前記軸流磁束機械の前記の少なくとも１個のステータ要素がステータコアを含み、前記ロータディスクが、鉄金属から形成され、回転軸線の方向に該ロータディスクが離隔されているステータコアに対して軸の周りを回転するように支承されており、前記ステータコアは、鉄金属から形成されて、かつ前記ロータディスクとそれに最も近い歯の面との間で空隙が形成されるようロータディスクに向かって突出している円形配列の歯を有しており、前記ロータに担持された前記手段によって確立された励磁磁界が個々のステータ巻き線と結合して個々のステータ巻き線においてｅｍｆを誘導するように前記歯の各々に個々のステータ巻き線がそれぞれが巻かれており、一方の相の巻き線で巻かれた歯あるいは歯の群が他方の相の巻き線で巻かれた一対の歯あるいは歯の群の間に来るように交互の歯あるいは交互の群の並置された歯が二相巻き配置における２個のステータ巻き線の中の異なる巻き線で巻かれていることを特徴とする交流発電機組立体。
【請求項１１】
前記の個別のステータ巻き線が電圧を加えるべき複数のランプの各々に対して専用である１個の巻き線を含み、前記の交流発電機組立体が、前記の専用のステータ巻き線の各々がそれぞれのランプの通電を開始するに十分な出力電圧を提供し、前記の初期通電の後電流の流れを維持する持続性出力電圧が後続し、前記の専用のステータ巻き線が、前記通電の開始後それぞれのランプへの電流供給を制限するために交流発電機組立体内で十分な内部インピーダンスを発生させるように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の交流発電機組立体。
【請求項１２】
前記ロータディスクは前記軸心の周りで同調回転するように共通の要素に装着されている２個のロータディスクの中の一つであり、前記ステータコアは環状で中央開口を備え、双方とも同様に指向された２個のロータディスクの間に位置されており、前記の歯は前記ロータディスクの各々に向かって環状のステータコアから突出しており、前記の共通の要素は前記中央開口を貫通しており、対の二相巻き線配置の各々の一方の相の巻き線が巻かれた歯あるいは並置した歯の群が対の前記二相巻き線配置の中の他方の相の巻き線が巻かれた歯あるいは群の歯の間に来るようにそれぞれの二相巻き線配置が各端において歯に同様に巻かれており、前記巻き線は該巻き線における電流の流れによって歯に誘導された場が、各歯の巻き線が電磁的に相互から絶縁されるように相互に対して反対となるように歯に巻かれていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の交流発電機組立体。
【請求項１３】
各歯が前記ステータコア上で他の歯から絶縁されていることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１４】
歯に巻かれた個別のステータ巻き線の各々がそれぞれの歯に装嵌されているボビンに巻かれていることを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１５】
前記ステータコアの歯に巻かれた個々のステータ巻き線の各々が一群の、あるいは２個以上の並置された歯の周りでフライ巻き（ｆｌｙ−ｗｏｕｎｄ）されていることを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１６】
前記ロータが回転原動機のフライホイールとして機能する重厚なロータディスクによって該回転原動機の出力駆動軸と結合するようにされていることを特徴とする請求項１０から１５までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項１７】
前記回転原動機は単ストローク、２ストローク、あるいは３ストロークの内燃機関であり、前記の重厚なロータディスクが不均衡の回転要素であり、不均衡の度合いは、前記重厚なロータディスクが２ストローク、あるいは３ストロークの内燃機関の出力駆動軸に結合されると、その結果回転組立体が概ね均衡するような程度に選択されることを特徴とする請求項９または請求項１６に記載の交流発電機組立体。
【請求項１８】
単ストローク、２ストロークあるいは３ストロークの内燃機関と組み合わされており、前記の重厚なロータディスクが前記内燃機関の出力駆動軸と結合されていることを特徴とする請求項１７に記載の交流発電機組立体。
【請求項１９】
前記交流発電機組立体の各巻き線は、該交流発電機組立体が前記回転原動機によって駆動されると、ランプに電圧を加えられるようにライトタワーの各ランプに接続されていることを特徴とする請求項３または請求項１１に追加された場合、請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項２０】
前記交流発電機組立体は、前記ステータに巻かれており、前記ステータ巻き線からは絶縁されている少なくとも１個の補助コイルを含み、該補助コイルはその端によって、交流発電機組立体と駆動結合される原動機を作動させるために設けられた電気バッテリーの端子に接続されるＤＣ出力側を有するＡＣ／ＤＣ変換手段の入力側に接続され、前記交流発電機組立体が前記原動機によって駆動されると、前記バッテリーが前記ＡＣ／ＤＣ変換手段によって変換された前記の少なくとも１個の補助コイルの出力によって充電されることを特徴とする請求項２から１９までのいずれか１項に記載の交流発電機組立体。
【請求項２１】
可搬式ライトタワーのランプに電圧を加えるために請求項３から１９までのいずれか１項に記載の装置の使用。
【国際調査報告】
2007504798.tif 000011
2007504798.tif 000012
2007504798.tif 000013