【手続補正書】
【提出日】平成15年11月5日(2003.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】油圧駆動型発電機
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンの出力回転軸にオイルポンプの入力回転軸を連結し、このオイルポンプの出力油圧により回転駆動されるオイルモータを設け、このオイルモータの出力回転軸に発電機の回転軸を連結した油圧駆動型発電機において、前記オイルモータの出力回転軸と前記発電機の回転軸との間にフライホイルを設けたことを特徴とする油圧駆動型発電機。
【請求項２】エンジンの出力回転軸にオイルポンプの入力回転軸を連結し、このオイルポンプの出力油圧により回転駆動されるオイルモータを設け、このオイルモータの出力回転軸に発電機の回転軸を連結した油圧駆動型発電機において、前記オイルポンプから供給されるオイルを前記発電機の冷却に用いるように構成したことを特徴とする油圧駆動型発電機。
【請求項３】エンジンの出力回転軸にオイルポンプの入力回転軸を連結し、このオイルポンプの出力油圧により回転駆動されるオイルモータを設け、このオイルモータの出力回転軸に発電機の回転軸を連結した油圧駆動型発電機において、前記オイルモータの出力回転軸と前記発電機の回転軸との間に増速機構を設けたことを特徴とする油圧駆動型発電機。
【請求項４】請求項１又は３に記載の油圧駆動型発電機において、前記オイルポンプから供給されるオイルを前記発電機の冷却に用いるように構成したことを特徴とする油圧駆動型発電機。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン出力による発電を行う発電機に係り、特に、発電機の配置を容易にすると共に、油圧ハンチングがなく、冷却機構造を簡素化する油圧駆動型発電機に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
従来、エンジンの出力で発電機を駆動することがよく行われている。特に、車載の電力機器を稼働させる場合、外部電力が得にくいため、エンジン出力による発電が有効である。そこで、従来は、エンジンの出力回転軸にプーリを取り付け、そのプーリにベルトの片側を掛け、そのベルトの反対側を発電機の回転軸に掛けている。従って、発電機は、エンジンの周辺に互いの軸を平行にして設置されるのが普通である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の技術では、エンジンと発電機とを動力伝達機構で機械的に連結しているので、エンジンと発電機との配置関係に制約がある。伝達効率等も考慮に入れると、エンジンの近傍に発電機を配置するのが望ましいが、その一方で、車両をコンパクトにまとめる、或いは重量バランスを良くするといった観点からエンジンの近傍には発電機を配置したくない場合もある。このような互いに矛盾する要求があるため、発電機の配置は設計者にとって難問となっている。
【０００４】
また、上記の問題点に対し本出願人は、本発明において油圧を利用した油圧駆動型発電機を提案するものであるが、この油圧駆動型発電機を実際に試作してみたところ、油圧ハンチング等の問題点や冷却機構造を簡素化できる利点があることが予見された。油圧ハンチングは、発電機の出力制御を行った時に油圧制御と共振するのが原因と思われる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発電機の配置を容易にすると共に、油圧ハンチングがなく、冷却機構造を簡素化する油圧駆動型発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、エンジンの出力回転軸にオイルポンプの入力回転軸を連結し、このオイルポンプの出力油圧により回転駆動されるオイルモータを設け、このオイルモータの出力回転軸に発電機の回転軸を連結した油圧駆動型発電機において、前記オイルモータの出力回転軸と前記発電機の回転軸との間にフライホイルを設けたものである。
【０００７】
また、請求項２の発明は、エンジンの出力回転軸にオイルポンプの入力回転軸を連結し、このオイルポンプの出力油圧により回転駆動されるオイルモータを設け、このオイルモータの出力回転軸に発電機の回転軸を連結した油圧駆動型発電機において、前記オイルポンプから供給されるオイルを前記発電機の冷却に用いるように構成したものである。
【０００８】
また、請求項３の発明は、エンジンの出力回転軸にオイルポンプの入力回転軸を連結し、このオイルポンプの出力油圧により回転駆動されるオイルモータを設け、このオイルモータの出力回転軸に発電機の回転軸を連結した油圧駆動型発電機において、前記オイルモータの出力回転軸と前記発電機の回転軸との間に増速機構を設けたものである。
【０００９】
請求項１又は３の発明において、前記オイルポンプから供給されるオイルを前記発電機の冷却に用いるよう構成してもよい。
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１に示されるように、本発明に係る油圧駆動型発電機は、エンジン１の出力回転軸にオイルポンプ２の入力回転軸が連結されており、このオイルポンプ２の出力油圧により回転駆動されるオイルモータ３が設けられている。さらに、このオイルモータ３の出力回転軸には発電機４の回転軸が連結されている。発電機４は、例えば、回転子を永久磁石で構成し、固定子をコイルで構成した永久磁石式発電機である。発電機４の出力は、電力制御部５を介して負荷（図示せず）に接続されている。オイルモータ３の出力回転軸と発電機の回転軸との間には、フライホイル６が設けられている。オイルポンプ２の出力油圧配管１１は、分岐されてオイルモータ３の給油口１２に接続されていると共に、発電機４の冷却油給油口１３に接続されている。オイルモータ３の排油口１４及び発電機の冷却油排油口１５にはオイルタンク（図示せず）への排油配管１６が接続されている。
【００１２】
本発明によれば、エンジン１の出力は、オイルポンプ２によりいったん油圧に変換されてオイルモータ３に伝達され、オイルモータ３で回転力に再変換される。そして、発電機４の回転子がオイルモータ３の回転力で回転される。これにより、エンジン１の出力を電力制御部５から電力として取り出すことができる。
【００１３】
本発明によれば、エンジン１と発電機４とが動力伝達機構で機械的に連結されておらず、エンジン１とは切り離して発電機４を配置することができる。オイルポンプ２やオイルモータ３は、発電機４に比べて著しく小さいので、配置の制約がない。従って、エンジン１と発電機４とをそれぞれ所望の場所に配置すればよいことになる。オイルポンプ２とオイルモータ３とを接続する油圧配管１１は、任意に引き回すことができ、配置の制約にはならない。
【００１４】
また、オイルモータ３の出力回転軸と発電機４の回転軸とを直結しても上記の効果は得られるが、実際に試作してみると発電機の出力制御に伴い油圧ハンチングが生じる場合があった。しかし、本発明によれば、オイルモータ３の出力回転軸と発電機４の回転軸との間にフライホイル６が設けられているので、発電機４の出力制御と油圧制御との共振関係がフライホイル６で遮断され、仮に油圧系に油圧ハンチングの兆候があっても、フライホイル６が回転を安定化させるので、発電機４の回転には油圧ハンチングの影響が及ばない。これにより、安定な発電出力が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、オイルポンプ２から供給されるオイルの一部が発電機４の冷却に使用される。発電機４をオイル冷却するので、従来の空冷よりも冷却効率がよく、発電機４の冷却構造を小型化することができる。
【００１６】
次に、本発明の他の実施形態を図２に示す。この油圧駆動型発電機は、オイルモータ３の出力回転軸と発電機４の回転軸との間に増速機構７を設けたものである。その他の部分は、図１と同じであるから、説明は省略する。増速機構７は、歯数の多い歯車８を有する入力軸がオイルモータの出力回転軸に連結され、歯数の少ない歯車９を有する出力軸が発電機の回転軸に連結されている。
【００１７】
この構成においても、エンジン１と切り離して発電機４を配置することができる。また、増速機構７により回転数を高めるので、増速しない場合に比べて同じ発電機４からより大きな電力を取り出すことができる。さらに、この構成においては、フライホイル６を設けた図１の構成と同様に、油圧ハンチング防止の効果が実験的に確かめられた。その理由は明らかにできなかったが、増速機構７がフライホイル６と同様に大きな慣性を持つからとも考えられる。
【００１８】
次に、発電機の構造を説明する。
【００１９】
図３に示した発電機は、発電機本体と増速機構とを一体化したものである。増速機構の外殻をなす増速機構ハウジング３１は、発電機本体の外殻をなす発電機本体ハウジング３２の一端に固定されている。増速機構ハウジング３１の入力側端部及びそれに対向する端部には入力軸受３３が設けられ、この入力軸受３３に増速機構ハウジング３１内に挿通された入力軸３４が軸承されている。増速機構ハウジング３１内において入力軸３４に大径の入力側歯車３５が取り付けられている。増速機構ハウジング３１の出力側端部では発電機の回転軸３６が増速機構ハウジング３１内に挿通され、入力軸３４と平行に配置されている。この回転軸３６には、入力側歯車３５に噛合し、入力側歯車３５より小径の、従って歯数の少ない出力側歯車３７が取り付けられている。
【００２０】
発電機の回転軸３６には、永久磁石からなる回転子３８が取り付けられている。回転子３８は、外周面に現れる磁極の極性が交互に反転するよう複数の永久磁石を周方向に並べて配置したものである。回転子３８の周囲は、固定子３９で囲繞されている。この固定子３９には、径方向内方に端面を臨ませた複数の固定子歯（図示せず）が周方向に並べて配置されている。各固定子歯には、巻線が施されている。尚、回転子、固定子の詳細な構造、巻線の電気的接続については、公知の発電機技術で十分に実施できるから、説明を省略する。
【００２１】
発電機本体ハウジング３２の両端部には軸受４１が設けられ、この軸受４１に回転軸３６が軸承されている。固定子３９は、その周囲を囲繞する発電機本体ハウジング３２に固定されている。
【００２２】
発電機本体ハウジング３２の内周には、固定子３９の外周を取り巻く螺旋溝４２が形成されている。発電機本体ハウジング３２及び増速機構ハウジング３１の相互の接続部分には、発電機本体ハウジング３２内と増速機構ハウジング３１内とを連絡する連絡流路４３が形成されている。増速機構ハウジング３１の下部には、冷却油排油口４４が形成されている。また、発電機本体ハウジング３２の上部には冷却油給油口４５が形成されている。即ち、この構成では、増速機構にもオイルを回すようになっている。図２に示したオイルポンプ２の出力油圧配管１１の分岐は、ここでは発電機本体ハウジング３２の上部の冷却油給油口４５に接続されることになる。オイルポンプ２から供給されたオイルは、まず発電機本体ハウジング３２内に入り、螺旋溝４２を通って固定子３９の外周を巡り、連絡流路４３を通って増速機構ハウジング３１内に入る。オイルは、冷却油排油口４４から排油配管１６へ排出される。即ち、発電機を冷却したオイルは、連絡流路４３を通り、増速歯車の潤滑にも利用され、その後、排油される。
【００２３】
次に、油圧駆動型発電機を搭載した車両の実施形態を説明する。
【００２４】
図４に示した車両は、リフティングマグネットを具備した重機である。この重機は、油圧シリンダ５１で起伏される主アーム５２と、主アーム５２の先端を支点として油圧シリンダ５３で前後に揺動される副アーム５４と、副アーム５４の先端に設けられて油圧シリンダ５５で前後に傾斜されるリフティングマグネット５６と、主アーム５２と一体に旋回される運転席部５７と、その運転席部５７を支持し前後移動及び旋回移動させる無限軌道式車輪５８とからなる。運転席部５７には、計器盤、制御盤、配電盤（盤類は図示せず）、エンジン１、発電機４が搭載されている。エンジン１にはオイルポンプ２が取り付けられている。このオイルポンプ２は、油圧シリンダの油圧系とは別途のもので、油圧駆動型発電機専用に設けたものである。発電機４は、増速機構を一体化した油圧駆動型発電機であり、オイルモータ３が取り付けられている。
【００２５】
この重機は、鉄屑、鉄材などの磁力で保持可能な資材を荷役するものである。リフティングマグネット５６は、電磁石であり、マグネットコイルの電流を制御することによって荷の吸着、釈放が行われる。釈放に際しては、吸着時とは逆極性のマグネット電流を流すことが必要である。このマグネットコイルの電流を発電機４から供給する。電力制御部５には、スイッチングにより出力電圧を調節する定電圧回路と、出力電圧の極性を正反転させてマグネットコイルに供給する極性切替回路とが設けられる。
【００２６】
本発明によれば、エンジン１とは切り離して発電機４を配置することができる。図４の場合、エンジン１が運転席部５７の後部のエンジン室内に軸を左右にして配置されているのに対し、発電機４は運転席部５７の上部に軸を前後にして配置されている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２８】
（１）発電機はエンジンに対し全く自由な場所に設置することができるので、配置設計が容易になる。
【００２９】
（２）フライホイルが回転を安定化させるので、油圧ハンチングをなくすることができる。
【００３０】
（３）発電機をオイル冷却するので、冷却効率がよく、発電機の冷却構造を小型化することができる。
【００３１】
（４）増速機構により回転数を高め、大きな電力を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す油圧駆動型発電機の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す油圧駆動型発電機の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す増速機構一体型の油圧駆動型発電機の断面図である。
【図４】本発明の油圧駆動型発電機を搭載した重機の構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  エンジン
２  オイルポンプ
３  オイルモータ
４  発電機
６  フライホイル
７  増速機構