(57)【要約】      （修正有）【課題】車両への搭載性を向上させることができる発電装置を提供すること。【解決手段】エンジン１と、前記エンジンからの動力により発電が可能な発電機３０と、を備え、車両に搭載可能な発電装置であって、前記発電機の回転子内に前記エンジンが収められており、前記エンジンの出力軸１３と前記発電機の回転子軸とを平行に配置した。【選択図】図２
2019129673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンからの動力により発電が可能な発電機と、を備え、
車両に搭載可能な発電装置であって、
前記発電機の回転子内に前記エンジンが収められており、
前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転子軸とを平行に配置したことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの出力軸側にフライホイール、冷却ファン、リコイルスタータ、及び、発電体を配設した発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたような発電装置を、車両の床下や後部座席下方に配置する場合には、高さ方向の制約が発生し、車両への搭載性に改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両への搭載性を向上させることができる発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発電装置は、エンジンと、前記エンジンからの動力により発電が可能な発電機と、を備え、車両に搭載可能な発電装置であって、前記発電機の回転子内に前記エンジンが収められており、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転子軸とを平行に配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る発電装置は、発電機の回転子内にエンジンを収めて、エンジンの出力軸と発電機の回転子軸とを平行に配置したことにより、発電装置の高さ方向を短縮できるため、車両への搭載性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態１に係る発電装置の概略構成の一例を示した図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る発電装置の概略構成の他例を示した図である。
【図３】図３は、実施形態２に係る発電装置の概略構成の一例を示した図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る発電装置の概略構成の他例を示した図である。
【図５】図５は、実施形態３に係る発電装置の概略構成の一例を示した図である。
【図６】図６は、バンケルエンジンを備えた発電装置の部分カット図である。
【図７】図７は、バンケルエンジンを備えた発電装置のアンダーカバーを外した状態での下面視図である。
【図８】図８は、レシプロエンジンをアンダーカバー上に載せた状態を示した図である。
【図９】図９は、レシプロエンジンを備えた発電装置のシリンダ軸線付近の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る発電装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
[実施形態１]
図１は、実施形態１に係る発電装置５０の概略構成の一例を示した図である。図１に示すように、実施形態１に係る発電装置５０は、エンジン１とインナーローター型の発電機３０とを備えている。エンジン１は、吸気管７及び排気管８などを備えている。発電機３０は、固定子２、回転子３、コイル１１、及び、永久磁石１２などを備えている。そして、発電装置５０では、発電機３０の回転子３内にエンジン１が収められている。また、発電装置５０においては、エンジン１の出力軸と発電機３０の回転子軸とが平行となるように、単一の回転軸１０がエンジン１の出力軸と発電機３０の回転子軸とを兼ねており、エンジン１と発電機３０の回転子３とが回転軸１０によって一体に結合され、エンジン１の駆動力によって回転子３が直接駆動される。
【００１１】
また、エンジン１は、アンダーカバー６上に第１懸架装置２１を用いて固定され、アンダーカバー６の孔を通して吸気管７及び排気管８や不図示の制御機器などが接続されている。発電機３０の固定子２はアンダーカバー６上に固定されており、発電機３０の回転子３は周囲から触れられないようにカバー１５で覆われている。アンダーカバー６及びカバー１５の内面及び外面には、発泡材やアスファルトシートなどの吸音材や防音材が必要に応じて貼り付けられる。また、発電機３０のカバー１５やアンダーカバー６などに設けられた上部通風口４と下部通風口５とは、回転子３の回転方向に翼形状を有している。そして、回転子３の回転によって外部から上部通風口４や下部通風口５を通って発電機３０内に冷却風が強制的に取り込まれ、効率良くエンジン１や発電機３０内の冷却を行うことができる。発電装置５０全体は、第２懸架装置２２によって車両側構造部材２３から防振支持されており、発電装置５０から外部ヘの振動伝達が防止されている。
【００１２】
なお、実施形態１に係る発電装置５０においては、回転軸１０が回転子３を回転させようとするトルクは、そのまま回転子３が磁力を介して固定子２を回転させようとするトルクとなり、固定子２が受けるトルク反力はアンダーカバー６と第１懸架装置２１とを通じてエンジンブロックに伝わる。すなわち、エンジン１のトルク変動は循環してキャンセルするとともに、エンジン１が回転子３内に収められることで両者の重心もほぼ一致させることが可能となることから、発電装置５０から外部（車両側構造部材２３）に対して、エンジントルク変動に起因する振動が伝わることは原理的に殆ど無く、低振動化を図ることができる。
【００１３】
実施形態１に係る発電装置５０は、発電機３０の回転子３内にエンジン１を収めて、エンジン１の出力軸と発電機３０の回転子軸とを平行に配置、言い換えれば、エンジン１の出力軸と発電機３０の回転子軸とを単一の回転軸１０にしたことによって、発電装置５０の高さ方向を短縮できるため、車両への搭載性を向上させることができる。
【００１４】
なお、図２に示すように、実施形態１に係る発電装置５０において、エンジン１の出力軸１３と発電機３０の回転子軸１７とをそれぞれ設け、出力軸１３と回転子軸１７とを平行に配置し、出力軸１３と回転子軸１７との間でトルク伝達手段である増速ギヤ１４ａ，１４ｂを介して駆動力を伝達させるように構成しても良い。また、図２に示すように、エンジン１の上面には軸受１６が設置されており、この軸受１６によって発電機３０の回転子軸１７が回転方向とスラスト方向とで支持されている。そのため、回転子３はエンジン１に対して、相対的に滑らかに回転する以外の自由度は拘束されている。
【００１５】
図２に示す発電装置５０においては、エンジン１が低速で回転しても増速ギヤ１４ａ，１４ｂによって回転子３の周速は高められ、発電機３０の発電効率を向上させることができる。また、エンジン１が低速であれば騒音が少ないため、図２に示した発電装置５０では、低騒音化を図りつつ、高効率の発電を行うことができる。
【００１６】
また、図２に示した発電装置５０においては、エンジン１のトルク反力が、増速ギヤ１４ａ，１４ｂの歯面を介して回転子３の慣性モーメントとキャンセルし、トルク変動による振動を軽減することができる。
【００１７】
ここで、寸法の大きなエンジン１を回転子３内に収めるために、回転子３の径が大きい場合は、エンジン１が低速回転であっても回転子３の周速が必要以上に高くなる場合がある。この場合、固定子２に発生する逆起電圧が過剰となって制御回路を強化する必要が生じ、コストが高くなるおそれがある。そのため、この場合には、増速ギヤ１４ａ，１４ｂを等速ギヤまたは減速ギヤに替えることによって、低コスト化を図りつつ、高効率の発電を行うことができる。
【００１８】
[実施形態２]
図３は、実施形態２に係る発電装置１５０の概略構成の一例を示した図である。図３に示すように、実施形態２に係る発電装置１５０は、エンジン１０１とアウターローター型の発電機１３０とを備えている。エンジン１０１は、吸気管１０７及び排気管１０８などを備えている。発電機１３０は、固定子１０２、回転子１０３、コイル１１１、及び、永久磁石１１２などを備えている。発電機１３０の固定子１０２は懸架装置１２１を用いて固定されており、発電装置１５０全体が、懸架装置１２１によって車両側構造部材１２３に支持されている。
【００１９】
実施形態２に係る発電装置１５０では、発電機１３０の回転子１０３内にエンジン１０１が収められている。なお、発電機１３０の固定子１０２の周囲には、回転子１０３が配設されているため、実施形態１に係る発電装置５０と同様に、実施形態２に係る発電装置１５０もエンジン１０１を回転子１０３内に収めた構造に変わりはない。
【００２０】
エンジン１０１が回転子１０３内にあることによって、エンジン１０１及び回転子１０３の重心位置を近づけることができ、発電装置１５０の低振動化を図ることができる。また、発電機１３０として、アウターローター型の発電機を用いることによって、固定子１０２や配線類などがエンジン１０１と近づくため、まとめて配置し易くなるといったメリットがある。
【００２１】
実施形態２に係る発電装置１５０においては、エンジン１０１の出力軸と発電機１３０の回転子軸とが平行となるように、単一の回転軸１１０がエンジン１０１の出力軸と発電機１３０の回転子軸とを兼ねており、エンジン１０１と発電機１３０の回転子１０３とが回転軸１１０によって一体に結合され、エンジン１０１の駆動力によって回転子１０３が直接駆動される。
【００２２】
実施形態２に係る発電装置１５０は、発電機１３０の回転子１０３内にエンジン１０１を収めて、エンジン１０１の出力軸と発電機１３０の回転子軸とを平行に配置、言い換えれば、エンジン１０１の出力軸と発電機１３０の回転子軸とを単一の回転軸１１０にしたことによって、発電装置１５０の高さ方向を短縮できるため、車両への搭載性を向上させることができる。
【００２３】
また、アウターローター型の発電機１３０を用いた場合には、回転子１０３と周囲の部材との干渉を避けるために、カバー１１５は必須となるが、カバー１１５の上面や側面に通風口１０４や通風口１０５を設けることによって、エンジン１０１や発電機１３０内の冷却を促進させることができる。
【００２４】
なお、図４に示すように、実施形態２に係る発電装置１５０において、固定部材であるエンジン１０１と固定子１０２との間の隙間に、エンジン１０１を制御するエンジン制御装置１２４（エンジン１０１の制御回路基板）や、発電機１３０を制御する発電機制御装置１２５（発電機１３０のレギュレータなどの機器）などを配置してよい。これにより、固定部材であるエンジン１０１と固定子１０２との間の隙間に、エンジン制御装置１２４や発電機制御装置１２５などを配置しない場合よりも、発電装置１５０の小型化を図ることが可能となる。
【００２５】
[実施形態３]
図５は、実施形態３に係る発電装置２５０の概略構成の一例を示した図である。図５に示すように、実施形態３に係る発電装置２５０は、エンジン２０１と、インナーローター型及びアウターローター型を組み合わせた発電機２３０とを備えている。エンジン２０１は、吸気管２０７及び排気管２０８などを備えている。発電機２３０は、内側固定子２０２、回転子２０３、外側固定子２０９、内側コイル２１１ａ、外側コイル２１１ｂ、内側永久磁石２１２ａ、及び、外側永久磁石２１２ｂなどを備えている。
【００２６】
実施形態３に係る発電装置２５０では、発電機２３０の回転子２０３内にエンジン２０１が収められている。また、発電装置２５０においては、エンジン２０１の出力軸と発電機２３０の回転子軸とが平行となるように、単一の回転軸２１０がエンジン２０１の出力軸と発電機２３０の回転子軸とを兼ねており、エンジン２０１と回転子２０３とが回転軸２１０によって一体に結合され、エンジン２０１の駆動力によって回転子２０３が直接駆動される。
【００２７】
また、エンジン２０１は、アンダーカバー２０６上に第１懸架装置２２１を用いて固定され、アンダーカバー２０６の孔を通して吸気管２０７及び排気管２０８や不図示の制御機器などが接続されている。発電機２３０の外側固定子２０９は周囲から触れられないようにカバー２１５で覆われている。また、カバー２１５やアンダーカバー２０６などに設けられた上部通風口２０４と下部通風口２０５とは、回転子２０３の回転方向に翼形状を有している。そして、回転子２０３の回転によって外部から上部通風口２０４や下部通風口２０５を通って発電機２３０内に冷却風が強制的に取り込まれ、効率良くエンジン２０１や発電機２３０内の冷却を行うことができる。発電装置２５０全体は、第２懸架装置２２２によって車両側構造部材２２３から防振支持されており、発電装置２５０から外部ヘの振動伝達が防止されている。
【００２８】
実施形態３に係る発電装置２５０は、発電機２３０の回転子２０３内にエンジン２０１を収めて、エンジン２０１の出力軸と発電機２３０の回転子軸とを平行に配置、言い換えれば、エンジン２０１の出力軸と発電機２３０の回転子軸とを単一の回転軸２１０にしたことによって、発電装置２５０の高さ方向を短縮できるため、車両への搭載性を向上させることができる。
【００２９】
ここで、大きな出力の発電装置２５０を車両の限られたスペース内に収めるためには、発電装置２５０の全高を抑えることが必要である。そのため、実施形態３に係る発電装置２５０においては、回転子２０３の内周面と外周面とに、それぞれ内側永久磁石２１２ａと外側永久磁石２１２ｂとを配置し、回転子２０３の内周面と外周面とに対向させて内側固定子２０２と外側固定子２０９とを配置している。これにより、より一層の発電装置２５０の発電効率の向上と車両への搭載性の向上とを図ることができる。
【００３０】
また、実施形態３に係る発電装置２５０においては、内側固定子２０２と外側固定子２０９とに固定子が複数に分割されていることを利用し、これらに対して異なった制御を行うことができる。例えば、そのときの要求出力に応じて、最も発電効率の高い制御を組み合わせるなど、より高効率の発電を行うことができる。
【００３１】
上述した実施形態１〜３に係る発電装置５０，１５０，２５０においては、車両への搭載性などの要件を満たす限り、エンジン１，１０１，２０１のタイプが限定されるものではない。
【００３２】
図６は、バンケルエンジン３０１を備えた発電装置３５０の部分カット図である。図７は、バンケルエンジン３０１を備えた発電装置３５０のアンダーカバー３０６を外した状態での下面視図である。
【００３３】
図６及び図７に示す発電装置３５０は、インナーローター型の発電機３３０の回転子３０３内にバンケルエンジン３０１が収められており、その他に、固定子３０２、上部通風口３０４、下部通風口３０５、アンダーカバー３０６、吸気管３０７、排気管３０８、回転軸３１０、軸受３１１、点火装置３１３、冷却ファン３１４、第１懸架装置３２１、第２懸架装置３２２、及び、釣合い錘３３１などを備えている。
【００３４】
バンケルエンジン３０１は、出力軸がエンジンハウジングの中央付近にあるため、発電機３３０の回転子３０３を直接駆動するのに適している。また、バンケルエンジン３０１は、所謂「回転ピストン」の不釣り合い慣性力を発生するが、回転子３０３に釣合い錘３３１を取り付けることによって不釣り合い慣性力をキャンセルし、極めて低振動な発電装置とすることができる。
【００３５】
図８は、レシプロエンジン４０１をアンダーカバー４０６上に載せた状態を示した図である。図９は、レシプロエンジン４０１を備えた発電装置４５０のシリンダ軸線付近の断面図である。
【００３６】
図８及び図９に示す発電装置４５０は、インナーローター型の発電機４３０の回転子４０３内にレシプロエンジン４０１が収められており、その他に、固定子４０２、アンダーカバー４０６、吸気管４０７、排気管４０８、回転子軸４１０、クランクシャフト４１５、親コンロッド４１６、子コンロッド４１７、ピストン４１８、バランスシャフト４１９、第１懸架装置４２１、第２懸架装置４２２、点火装置４２３、及び、ベアリング孔４２６などを備えている。
【００３７】
なお、ここでは、レシプロエンジン４０１を、発電機４３０の回転子４０３内に収めやすくするためＶ型エンジンとし、発電装置４５０の全高を低く抑える必要から、親コンロッド４１６の大端に子コンロッド４１７の支点を設けることで、クランク軸方向におけるシリンダ軸線のオフセットを無くした、特殊な形態のＶ型２気筒エンジンを用いている。
【００３８】
図８及び図９に示す発電装置４５０においては、レシプロエンジン４０１の出力軸であるクランクシャフト４１５と発電機４３０の回転子軸４１０との軸線が一致しておらず、要求出力から回転子４０３の内径も大きいため、不図示の減速ギヤを介してクランクシャフト４１５と回転子軸４１０との間で駆動力が伝達可能となっている。
【００３９】
なお、回転子軸４１０は、ベアリング孔４２６に嵌入される不図示のボールベアリングにて主に支持されるが、安定性の向上のため、図９に示すように、レシプロエンジン４０１のＶバンク間を通って、アンダーカバー４０６に設けた不図示の小型軸受でも支持されている。また、バランスシャフト４１９は、ピストン４１８、親コンロッド４１６、及び、子コンロッド４１７による不釣り合い力を軽減するためのものである。
【符号の説明】
【００４０】
１，１０１，２０１  エンジン
３，１０３，２０３，３０３，４０３  回転子
１０，１１０，２１０，３１０  回転軸
１３  出力軸
１７，４１０  回転子軸
３０，１３０，２３０，３３０，４３０  発電機
５０，１５０，２５０，３５０，４５０  発電装置
３０１  バンケルエンジン
４０１  レシプロエンジン
【図１】
2019129673.tif 000003
【図２】
2019129673.tif 000004
【図３】
2019129673.tif 000005
【図４】
2019129673.tif 000006
【図５】
2019129673.tif 000007
【図６】
2019129673.tif 000008
【図７】
2019129673.tif 000009
【図８】
2019129673.tif 000010
【図９】
2019129673.tif 000011