(57)【要約】【課題】軸方向長がより短く軽量のアキシャルギャップ型発電機を提供すること。【解決手段】回転軸１００の軸方向に沿ってハウジング内に電機子および界磁が配されてなるアキシャルギャップ型発電機において、前記ハウジング内に固定支持され電機子コイルが取り付けられたコアレス型電機子１１０と、それぞれ永久磁石１２２が取り付けられた一対の回転円盤を有し、前記電機子を該電機子の厚み方向の両側から挟むように前記回転軸に取り付けられた一対の回転界磁１２０と、をそなえたアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって駆動され、溶接用出力および交流電源用出力の少なくとも一方を形成するエンジン駆動発電機であって、回転軸の軸方向に沿ってハウジング内に電機子および界磁が配されてなるアキシャルギャップ型発電機において、
前記ハウジングに固定支持され、電機子コイルが取り付けられたコアレス型電機子と、
それぞれ永久磁石が取り付けられた一対の回転円盤を有し、前記電機子を該電機子の厚み方向の両側から挟むように前記回転軸に取り付けられた一対の回転界磁と、
をそなえたことを特徴とするアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機。
【請求項２】
請求項1記載のアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機において、
前記コアレス型電機子は、平面構成の電機子コイルをそなえたことを特徴とするアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機。
【請求項３】
請求項１記載のアキシャルギャプ型エンジン駆動発電機において、
前記一対の回転円盤それぞれに取り付けられた一対のラジアルファンをそなえたことを特徴とするアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機。
【請求項４】
請求項１記載のアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機において、
前記コアレス型電機子の厚み方向の両側であって前記ラジアルファンの径方向外方に、それぞれ排風口が設けられたことを特徴とするアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機。
【請求項５】
請求項１記載のアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機において、
前記ハウジングの径方向中心部に設けられた吸気口と、
前記一対の回転円盤および前記一対のラジアルファンを貫通する通風穴と、
をそなえたことを特徴とするアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を界磁に用いた発電機に係わり、とくに電機子、界磁を回転軸の軸方向に配したアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、永久磁石を界磁に用いたエンジン駆動発電機が普及しており、例えば特許文献１に示されるものが提供されている。これは、ネオジム−鉄−ホウ素系希土類磁石を界磁に用いたもので、軸方向長がそれ以前の発電機よりも大幅に短縮されている。
【特許文献１】特許第２６７９７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された発電機は、ラジアルギャップ構造である関係上、界磁と電機子とを径方向に並べて両者間に磁気ギャップを形成する。このため、磁気ギャップを形成するための界磁、電機子の配置の関係で軸方向の機器寸法が必要であり、駆動源であるエンジンの回転軸からさらに発電機が突出しており、この突出長がかなり大きなものとなっている。
【０００４】
このことは、発電機の小型高出力化への要請に応えることが難しくなる点で問題である。そこで、アキシャルギャップ型のエンジン駆動型発電機が要望される。
【０００５】
しかしながら、アキシャルギャップ型発電機であって小型、軽量のものを構成するには、種々の問題を解決する必要がある。まずは、電機子、界磁の何れを固定側とし他を可動側とするか、次に電機子、界磁をどのように構成するか、さらに小型化に伴う内部発熱をどのように放散させるか、等の基本的問題がある。
【０００６】
また、電機子、界磁には磁気効率の点からコア（鉄心）を用いるのが通例であるが、コアを用いると重量が嵩み、軽量化を阻害する。
【０００７】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、軸方向長がより短く軽量のアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明では、
エンジンによって駆動され、溶接用出力および交流電源用出力の少なくとも一方を形成するエンジン駆動発電機であって、回転軸の軸方向に沿ってハウジング内に電機子および界磁が配されてなるアキシャルギャップ型発電機において、
前記ハウジングに固定支持され、電機子コイルが取り付けられたコアレス型電機子と、
それぞれ永久磁石が取り付けられた一対の回転円盤を有し、前記電機子を該電機子の厚み方向の両側から挟むように前記回転軸に取り付けられた一対の回転界磁と、
をそなえたことを特徴とするアキシャルギャップ型エンジン駆動発電機、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は上述のように、平面状のコアレス型電機子をハウジングに固定させてその軸方向両側に永久磁石による回転界磁を対で配したため、軸方向長が短くしかも軽量な発電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例の縦断面構造を示したものである。図１は、図示右側に駆動源であるエンジンＥが示され（想像線）、エンジンＥから図示左方向に延び出した回転軸１００に、本発明の一実施例が装着されている。
【００１２】
すなわち、エンジンＥの回転軸１００に、円筒状のキー溝付きカップリングパイプ１０１が嵌装され、このカップリングパイプ１０１の総ネジ加工された外周上に、電機子１１０を軸方向両側から挟んで配された一対の界磁１２０−１，１２０−２が、一対の大型ナット１０２ａ，１０２ｂおよびスペーサ１０３によって軸方向の位置合わせがされて固定される。
【００１３】
カップリングパイプ１０１は、エンジンＥの回転軸１００に対してキー溝を位置合わせし、キーを打ち込んで回転方向の固定を行って、エンドプレート１０４および留めボルト１０５により回転軸１００の端面に固定される。
【００１４】
電機子１１０は固定であり、ハウジング１３０における軸方向のほぼ中央に固定される。回転界磁１２０は、カップリングパイプ１０１に固定された界磁円盤１２１の、電機子１１０に対向する面に希土類材による永久磁石１２２が貼着され、その背面に冷却ファン１２３が配されている。
【００１５】
界磁円盤１２１には、外周面に永久磁石１２２の外周面を保持する保持リング１２４が嵌装されており、永久磁石１２２を遠心力に対して保持している。冷却ファン１２３は、独立した平板の円板に板状折り曲げ加工によるブレード１２３ａが取り付けられた遠心式（ラジアル）ファンで界磁円板の磁石と反対側に取り付けられている。
【００１６】
電機子１１０を保持するとともに、一対の回転界磁１２０を内部に収容するように、エンジン側カバー１３１、排風口付き外カバー１３２、吸気口付きのエンドカバー１３３により構成されるハウジング１３０が設けられる。このハウジング１３０は、エンジン側カバー１３１がエンジンＥのケーシングに固定されて取り付けられる。
【００１７】
そして、通しボルト１３４ａ、ナット１３４ｂおよびカラー１３５により電機子１１０をカップリングパイプ１０１上の所定位置に保持するとともに、電機子１１０および回転界磁１２０を収容するための内部空間をハウジング１３０内に形成する。
【００１８】
この内部空間は、エンドカバー１３３の径方向中央に設けられた金網付きの吸気口、および排風口（図示せず）付きの外側カバー１３２により外部と連通しており、主として電機子１１０から発生される熱を冷却ファン１２３の作用により外部に放散するための通風が行われるように構成されている。
【００１９】
図２(a),(b)は、図１に示した電機子１１０、回転界磁１２０の周りの各部構成を示した説明図である。図２(a)は、図１と反対方向から電機子１１０および回転界磁１２０を見た状態を示している。この図２(a)に示すように、電機子１１０を挟んで図示左側の回転界磁１２０−２には、界磁円盤１２１の径方向内方に冷却ファン１２３が設けられているのに対し、図示右側の回転界磁１２０−１には、界磁円盤１２１の径方向外方に冷却ファン１２３が設けられている。
【００２０】
これにより、反エンジン側の冷却ファン１２３は、エンドカバー１３３の中央に設けられた金網付きの吸気口から吸い込んだ冷却風を径方向外方に向かう流れに変えて、ハウジング１３０内に取り込み、エンジン側の冷却ファン１２３は、ハウジング１３０内で径方向外方に向かい、電機子１１０の両面に沿って外部に流れる通風にする。
【００２１】
図２(ａ)は、図２(ｂ)の左横方向から見た状態を、上半分が電機子１１０を、下半分が回転界磁１２０の背面を示したものである。図２(a)は、電機子のコイル構成を示しており、全周で18個のコイルが配置されている。
【００２２】
図２(ａ)の上部に描かれた電機子１１０は、この電機子１１０の支持板１１１の面における１８０度の範囲に9個のコアレスで平面状に形成された扇形コイル１１２が配されている。これは、図示しない界磁が１８極構成であることに合わせたものである。コイル１１２を支持板１１１に固定するには、例えば樹脂によってコイル１１２を支持板１１１とともにモールドする。
【００２３】
次に図２(ａ)の下半分に描かれた回転界磁１２０の背面には、冷却ファン１２３のブレード１２３ａおよび通風穴１２３ｂが設けられ、回転界磁１２０の平面と直角方向への通風路が形成される。
【００２４】
図３は、実施例１の主たる構成要素である、電機子１１０、回転界磁１２０、ならびにこれら構成要素を収容するハウジング１３０を構成するエンジン側カバー１３１、排風口付き外カバー１３２およびエンドカバー１３３を分解図示したもので、回転軸周りは図示省略している。
【００２５】
電機子１１０および２つの回転界磁１２０−１，１２０−２の図示の関係から判るように、電機子１１０と回転界磁１２０−１，１２０−２とは電機子１１０を間に挟んで回転軸（図示せず）の上で対称配置されており、電磁的にも２つの回転界磁１２０−１，１２０−２による磁界を電機子１１０に同様に作用させる。
【００２６】
この発電の際の電磁作用により生じる発熱は、回転界磁１２０の背面に設けられた冷却ファン１２３により形成される、ラジアルフローとしての冷却風によって、外カバー１３２の一部が開口されて形成された排風口１３２Ａ（想像線図示）から外部に放出される。この排風口１３２Ａは、電機子１１０で分離された２つの開口として形成されており、電機子１１０の両面から熱を排出するように構成されている。
【００２７】
図４は、ハウジング内、外における冷却風の流れを示した図である。矢印付きの線で示すように、エンドカバー１３３の中央部に設けられた金網付きの吸気口から取り込まれた冷却風は、まず回転軸１００の端部に向かい、次いで反エンジン側の冷却ファン１２３により径方向外方への流れに変えられるとともに、通風穴１２３ｂを通る軸方向の流れとなる。
【００２８】
そして、この流れは、電機子１１０の反エンジン側およびエンジン側の各面に沿って径方向外方に流れ、電機子１１０の両面から熱を奪い排風口１３２Ａに至る流れと、更にエンジン側の回転界磁１２０−１の通風穴１２３ｂを通りエンジン側カバー１３１の内壁に沿って径方向外方に向かい、排風口１３２Ａに至る流れとに分かれる。また、この流れは、２つの回転界磁１２０−１，１２０−２の表面も冷却して排風口１３２Ａに達する。
【００２９】
これにより、電機子１１０および回転界磁１２０−１，１２０−２により発生する熱は、効果的に外部に排出される。
【具体的構成】
【００３０】
上記実施例では、磁石として一般的に永久磁石と説明したが、具体的には温度−減磁率特性等を考慮して、例えばネオジム−鉄−ホウ素系希土類磁石を用いればよい。
【００３１】
また、通風路の構成、とくに排風口は外カバーに1箇所設ける例を示したが、複数箇所設けてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施例では、界磁が１８極構成の例を示したが、極数は発電機の相数、回転数などにより最も効率のよいものを選べばよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す縦断面図。
【図２】図１に示した実施例における電機子および回転界磁の構造を示すもので、図２(ａ)は部分縦断面図、図２(ｂ)は側面図。
【図３】図１に示した実施例の構造を示す分解斜視図。
【図４】図１に示した実施例における冷却風の流れを示す説明図。
【符号の説明】
【００３４】
Ｅ  エンジン、１００  回転軸、１０１  カップリングパイプ、
１０２  大型ナット、１０３  スペーサ、１０４  エンドプレート、
１０５  留めボルト、１１０  電機子、１１１  コイル支持板、
１１２  電機子コイル、１２０  回転界磁、１２１  界磁円盤、
１２２  永久磁石、１２３  冷却ファン、１２３ａ  冷却ファンのブレード、１２３ｂ  通風穴、１２４  保持リング、１２５  通風口、
１３０  ハウジング、１３１  エンジン側カバー、
１３２  排風口付き外カバー、１３２Ａ  排風口、１３３  エンドカバー、
１３４ａ  通しボルト、１３４ｂ  ナット、１３５  カラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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