(57)【要約】【課題】  エンジン発電機におけるロータ及びステータの取付作業の効率化を図る。【解決手段】エンジンのフライホイール３に、ロータ４のガイド部材１１・１１を設け、前記ロータ４には、前記ガイド部材１１・１１に対する被ガイド部としての貫通孔４ｂ・４ｂを設ける一方、エンジンのフライホイールハウジング７に、ステータ５のガイド部材３１・３１を設け、前記ステータ５には、前記ガイド部材３１・３１に対する被ガイド部５６ｆを設ける構成とする。【選択図】図２
2005117807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのフライホイール側に発電機を設けたエンジン発電機であって、前記フライホイールに、ロータのガイド部材を設け、前記ロータには、前記ガイド部材に対する被ガイド部を設けた、エンジン発電機。
【請求項２】
エンジンのフライホイール側に発電機を設けたエンジン発電機であって、フライホイールハウジングに、ステータのガイド部材を設け、前記ステータには、前記ガイド部材に対する被ガイド部を設けた、エンジン発電機。
【請求項３】
前記ステータは、
筒型の励磁体と、
前記励磁体の外環上に固定され、前記被ガイド部が形成される支持体と、
から一体的に構成され、
前記支持体をフライホイールハウジングの開口部端面に固定する構成とした、
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン発電機。
【請求項４】
前記ロータには、ロータの回転軸方向に通風孔が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエンジン発電機。
【請求項５】
前記フライホイールハウジングの側壁面に、フライホイールハウジングの内外を通じさせる排気孔が設けられる、
ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン発電機。
【請求項６】
前記ステータの支持体と、フライホイールハウジングの開口部との間に、フライホイールハウジングの内外を通じさせる通風隙間が形成される、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のエンジン発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機に関し、より詳しくは、ロータ及びステータの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジン発電機には、クランク軸の軸線の延長線上に、永久磁石式のロータ、ステータ及び冷却ファンを配し、前記ロータ及び冷却ファンをクランク軸に連結させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、エンジンのフライホイールに永久磁石式のロータを固定させるものもある（例えば、特許文献２参照）。
そして、ロータ及びステータの取付作業においては、永久磁石の磁力によってロータとステータが合体してしまうと、両者を引き離すためには、多大な力が必要なため、一般に、ロータとステータとの間にリング状の非磁性体を介挿し、両者を合体させないようにしている。また、該非磁性体は、磁力によってロータとステータが合体してしまった場合であっても、両者を引き離す際に生じ得る両者の損傷を防ぐとともに、輸送時での両者の損傷（傷の発生）を防ぐといった機能をも果たすものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７８１９３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したロータ及びステータの取付作業に関し、固定後のロータとステータとの間に均一なクリアランスが形成されない場合には、非磁性体を取り外せないことになり、クリアランス調整の手間を要するといった問題がある。特に、大容量発電機用においては、ロータやステータが大型で、重量が多いといったことから、クリアランス調整に多大な労力を要することになる。
一方、非磁性体を介挿しての作業は、非磁性体の取付、取り外し等といった手間を生じさせるものであるため、非磁性体を介挿せずに、ロータとステータを順番に別個に取付ける作業手順も検討されるが、取付時にバランスを崩すことがあると、直ちにロータとステータとが引き付けられて合体してしまうことになる。特に、ロータやステータが大型であると、クレーン等による作業となるため、バランスをとるのが困難であるといった問題がある。
【０００５】
他方、上記特許文献１に開示されるように、冷却ファンを備える構成では、ファンロスによる発電効率の低下が問題となる。さらに、冷却ファンの部品コストや、冷却ファンの存在によるコンパクト化に対する弊害といった問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１に記載のごとく、エンジンのフライホイール側に発電機を設けたエンジン発電機であって、前記フライホイールに、ロータのガイド部材を設け、前記ロータには、前記ガイド部材に対する被ガイド部を設けたことである。
【０００８】
また、請求項２に記載のごとく、エンジンのフライホイール側に発電機を設けたエンジン発電機であって、フライホイールハウジングに、ステータのガイド部材を設け、前記ステータには、前記ガイド部材に対する被ガイド部を設けたことである。
【０００９】
また、請求項３に記載のごとく、前記ステータは、
筒型の励磁体と、
前記励磁体の外環上に固定され、前記被ガイド部が形成される支持体と、
から一体的に構成され、
前記支持体をフライホイールハウジングの開口部端面に固定する構成としたことである。
【００１０】
また、請求項４に記載のごとく、前記ロータには、ロータの回転軸方向に通風孔が設けられることである。
【００１１】
また、請求項５に記載のごとく、前記フライホイールハウジングの側壁面に、フライホイールハウジングの内外を通じさせる排気孔が設けられることである。
【００１２】
また、請求項６に記載のごとく、前記ステータの支持体と、フライホイールハウジングの開口部との間に、フライホイールハウジングの内外を通じさせる通風隙間が形成されることである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
即ち、請求項１に記載の発明では、ロータをステータとは別個にフライホイールに取り付けることが容易となる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、ステータをロータとは別個にフライホイールハウジングに取り付けることが容易となる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、支持体よりも反クランク軸側に配される箇所は外部に開放されることになるため、外部に開放された部位の冷却効率を良好にできる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、通風孔から外部空気をフライホイールハウジング内へ吸入することにより、該外部空気によって、フライホイールハウジング内に配されるロータ及びステータを冷却することができる。また、この冷却により、専用の冷却ファンの装備を省くことができる。
また、ロータの軽量化による発電効率の向上が図られる。そして、冷却ファンを装備しない構成によれば、ファンロスによる発電効率低下の防止、発電機のコンパクト化が図れるとともに、製作コストの削減を図ることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明では、フライホイールハウジング内に吸入されてから、フライホイールハウジング外に排気されるまでの外部空気の流れが良好となって、冷却効率をより高めることができる。また、この冷却効率の向上により、専用の冷却ファンの装備を省くことができる。そして、冷却ファンを装備しない構成によれば、ファンロスによる発電効率低下の防止、発電機のコンパクト化が図れるとともに、製作コストの削減を図ることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明では、フライホイールハウジング内に吸入されてから、フライホイールハウジング外に排気されるまでの外部空気の流れが良好となって、冷却効率をより高めることができる。また、この冷却効率の向上により、専用の冷却ファンの装備を省くことができる。そして、冷却ファンを装備しない構成によれば、ファンロスによる発電効率低下の防止、発電機のコンパクト化が図れるとともに、製作コストの削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
エンジン発電機におけるロータ及びステータの取付作業の効率化を図るという目的を、エンジンのフライホイールに、ロータのガイド部材を設け、前記ロータには、前記ガイド部材に対する被ガイド部を設ける一方、エンジンのフライホイールハウジングに、ステータのガイド部材を設け、前記ステータには、前記ガイド部材に対する被ガイド部を設けることにより達成する。
【実施例１】
【００２１】
次に、実施例１について説明する。
図１は本発明にかかるエンジン発電機の装置構成を示す全体図、図２は発電機の構成について示す図、図３は同じく発電機の一部の構成を示す平面断面図、図４は同じく側面断面図、図５は発電機の正面図、図６は同じく側面図、図７は同じく平面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すごとく、エンジン発電機１においては、エンジン２のクランク軸端部にフライホイール３が連結され、該フライホイール３に対しロータ４が固設される。
前記ロータ４には永久磁石が内装されており、該ロータ４をステータ５で外嵌し、これらロータ４とステータ５より発電機６が構成される。
前記ステータ５は、前記フライホイール３を内包する椀型のフライホイールハウジング７に固定される。該フライホイールハウジング７は、エンジン２のクランクケース２ａ（図１）に固定されている。
以上のようにして、エンジン２の駆動によりロータ４が回転すると、ステータ５に設けた励磁コイルが励磁されて発電が行われるエンジン発電機１が構成される。
【００２３】
次に、ロータ４のフライホイール３に対する固定について説明する。
図２乃至図４に示すごとく、前記フライホイール３は円盤型に構成されており、フライホイール３は、ボルト１９・１９（図４参照）によってクランク軸２２に取り付けられる。
また、前記クランク軸２２の端部の径は、他の軸部よりも小さく構成されて側面視凸型に構成し、小径部２２ａがフライホイール３の貫通孔３ａに嵌入されることにより、フライホイール３とクランク軸２２との芯出しがされるようになっている。
【００２４】
また、図３に示すごとく、該フライホイール３の中央部には、前記貫通孔３ａを中心とする複数のボルト孔３ｂ・３ｂが形成されており、該ボルト孔３ｂ・３ｂには、一対のガイド部材１１・１１が螺設される。該ガイド部材１１は、外周表面の滑らかなピン部１１ａと、該ピン部１１ａの両側のボルト部１１ｂ・１１ｃから構成されており、ボルト部１１ｃがクランク軸２２と反対方向からボルト孔３ｂに螺挿される。このようにして、フライホイール３の中央部においては、一対のガイド部材１１・１１が反クランク軸２２方向に突設される。
【００２５】
また、図４に示すごとく、フライホイール３の中央部には、前記貫通孔３ａを中心とする複数のボルト孔３ｃ・３ｃが形成されており、図２に示すごとく、前記ボルト孔３ｂ・３ｂと、該ボルト孔３ｃ・３ｃを合わせて合計四つのボルト孔は、貫通孔３ａを中心として均等な間隔で配置される。
【００２６】
また、図２乃至図４に示すごとく、ロータ４は多数枚の薄板４ｐ・４ｐ・・・を積層して円柱型に構成されている。このロータ４には、各薄板４ｐ・４ｐ・・・を円柱軸方向に貫くように、かつ、周方向に均等に複数の平板状の永久磁石４ｇが内装されている。
【００２７】
また、該ロータ４のホイール部４ｗには、前記貫通孔４ａを中心に互いに配される複数の貫通孔４ｂ・４ｂ、貫通孔４ｃ・４ｃがそれぞれ形成され、これら合計四つのボルト孔は、貫通孔４ａを中心として均等な間隔で配置される。
【００２８】
また、フライホイール３においては、その回転中心から所定半径で囲まれる範囲を、ロータ４のホイール部４ｗ側に膨らませてなる嵌合凸部４３ａが形成されている。一方、ロータ４のホイール部４ｗにおいては、該嵌合凸部４３ａと対向する位置に、嵌合凹部４３ｂが形成されている。この構成で、嵌合凹部４３ｂの位置を嵌合凸部４３ａに合わせ、両者を嵌合させることにより、フライホイール３とロータ４との間の芯出しが行われるようになっている。
【００２９】
そして、図３に示すごとく、これら貫通孔のうち、貫通孔４ｂ・４ｂにおいては、前記ガイド部材１１・１１が挿入され、該貫通孔４ｂ・４ｂより反クランク軸２２方向に突出されるボルト部１１ｂ・１１ｂには、固定ナット１２・１２が締結される。
【００３０】
同様に、図４に示すごとく、前記貫通孔のうち、貫通孔４ｃ・４ｃにおいては、ロータ固定ボルト１３・１３が挿入され、該ロータ固定ボルト１３・１３をフライホイール３のボルト孔３ｃ・３ｃに螺挿することにより、ロータ４がロータ固定ボルト１３・１３を介してフライホイール３に固定される。
【００３１】
以上のようにして、エンジンのフライホイール３に、ロータ４のガイド部材１１を設け、前記ロータ４には、前記ガイド部材１１に対する被ガイド部としての貫通孔４ｂ・４ｂが設けられる構成としている。
また、前記ロータ固定ボルト１３・１３によって、ロータ４がフライホイール３と一体化され、クランク軸２２の回転によりロータ４が回転する構成となっている。
【００３２】
そして、フライホイール３に対するロータ４の取り付けにおいては、ガイド部材１１・１１を貫通孔４ｂ・４ｂに挿入して、ロータ４をフライホイール３側に移動させれば、貫通孔４ｂ・４ｂがガイド部材１１・１１にガイドされるため、ロータ４をフライホイール３に容易に取付けることができる。
以上のようにして、ロータ４をステータ５とは別個にフライホイール３に取り付けることが容易となる。
【００３３】
次に、ステータ５のフライホイールハウジング７に対する固定について説明する。
図２乃至図４に示すごとく、フライホイールハウジング７は椀型に構成され、底面を構成する垂直面７ｂがエンジン２のクランクケース２ａに当着固定される（図３、図４参照）。一方、図２に示すごとく、クランクケース２ａの反対側は開放されて円状の開口部７ｃを形成しており、図３に示すごとく、該開口部７ｃからフライホイール３、ロータ４、さらにはステータ５が挿入されるようになっている。
また、図３に示すごとく、前記垂直面７ｂには、クランク軸２２と同心上に貫通孔７ａが開口されており、該貫通孔７ａにクランク軸２２が挿通される。
また、図２に示すごとく、フライホイールハウジング７の開口部端面７ｄには、クランク軸２２の軸線２２ｃを中心とした円上にボルト孔７ｆ・７ｆ・・・が合計８箇所に配設されており、これら８つのボルト孔７ｆ・７ｆ・・・うち、前記軸線２２ｃを中心に点対象となる関係の二つのボルト孔７ｆ・７ｆには、それぞれガイド部材３１・３１が螺挿される。該ガイド部材３１は、図３に示すごとく、上述したガイド部材１１・１１と同様、ピン部３１ａと、該ピン部３１ａの両側のボルト部３１ｂ・３１ｃから構成され、ボルト部３１ｃがボルト孔７ｆに螺挿されることにより、開口部端面７ｄよりガイド部材３１が反クランク軸２２方向へ突設される。
【００３４】
また、図２乃至図４に示すごとく、コイルプレートにステータコイルを巻装してなる筒型の励磁体５５と、該励磁体５５の外環上に固定され、前記ガイド部材３１・３１の被ガイド部となる貫通孔５６ｆ・５６ｆが形成される支持体５６とから一体的に構成されて筒型としている。
また、前記励磁体５５は、前記ロータ４の外周を所定間隔をおいて囲むべく構成されており、該励磁体５５の内側においてロータ４の回転が許容される。
また、前記励磁体５５の外径は、前記フライホイールハウジング７の開口部７ｃにおける開口の内径よりも小さく構成されており、該励磁体５５において、支持体５６よりもクランク軸２２側に配される箇所については、フライホイールハウジング７の側壁面７ｓに内包されるようになっている。
【００３５】
また、図３に示すごとく、前記支持体５６は、クランク軸２２の軸線２２ｃ方向に厚み有しており、その外径は、前記フライホイールハウジング７の開口部７ｃにおける開口よりも大きく構成されており、支持体５６のフライホイールハウジング７側の端面が、開口部端面７ｄに当着するようになっている。
また、図２に示すごとく、該支持体５６において、軸線２２ｃ方向に貫通孔５６ｆ・５６ｆ・・・が合計８箇所に形成されている。該貫通孔５６ｆ・５６ｆ・・・の配置は、軸線２２ｃを中心とする円上に配されるものであり、前記フライホイールハウジング７のボルト孔７ｆ・７ｆ・・・における配置と同じようにしている。
【００３６】
そして、以上の構成で、図２に示すごとく、前記貫通孔５６ｆ・５６ｆ・・・の内の二つに前記ガイド部材３１・３１が挿入される関係となっており、図３に示すごとく、貫通孔５６ｆ・５６ｆより突出するガイド部材３１のボルト部３１ｂには、固定ナット３２が締結される。
【００３７】
また、図２に示すごとく、前記ガイド部材３１・３１が挿入されない他の貫通孔５６ｆ・５６ｆ・・・には、反クランク軸２２方向よりステータ固定ボルト３３・３３・・・が挿入され、図４に示すごとく、該ステータ固定ボルト３３がフライホイールハウジング７のボルト孔７ｆに螺挿されることにより、ステータ５がステータ固定ボルト３３を介してフライホイールハウジング７に固定される。
【００３８】
以上のようにして、エンジンのフライホイールハウジング７に、ステータ５のガイド部材３１・３１を設け、前記ステータ５には、前記ガイド部材３１・３１に対する被ガイド部となる貫通孔５６ｆ・５６ｆを設けた構成となっている。
また、前記ステータ５は、筒型の励磁体５５と、前記励磁体５５の外環上に固定され、前記ガイド部材３１・３１の被ガイド部となる貫通孔５６ｆ・５６ｆが形成される支持体５６とから一体的に構成されて、前記支持体５６をフライホイールハウジング７の開口部端面７ｄに固定させるものである。図５に示すごとく、本実施例においては、該ステータ５は、二本のガイド部材３１・３１と、六本のステータ固定ボルト３３・３３によって、フライホイールハウジング７に固定される。
【００３９】
そして、フライホイールハウジング７に対するステータ５の取り付けにおいては、ガイド部材３１・３１を貫通孔５６ｆ・５６ｆに挿入して、ステータ５をフライホイールハウジング７側に移動させれば、貫通孔５６ｆ・５６ｆがガイド部材３１・３１にガイドされるため、ステータ５をフライホイールハウジング７に容易に取付けることができる。
以上のようにして、ステータ５をロータ４とは別個にフライホイールハウジング７に取り付けることが容易となる。
また、図６及び図７に示されるごとく、ステータ５がフライホイールハウジング７に取り付けられた状態では、ステータ５の励磁体５５において、支持体５６よりも反クランク軸２２側に配される箇所は外部に開放されることになるため、外部に開放された部位の冷却効率は良好となる。
【００４０】
また、前記ロータ４、及びステータ５の被ガイド部は、それぞれ貫通孔４ｂ・５６ｆとし、前記フライホイール３、及びフライホイールハウジング７のガイド部材１１・１３は、前記貫通孔４ｂ・５６ｆにそれぞれ挿入される棒状に構成するとともに、該棒状のガイド部材をピン部１１ａ・３１ａとボルト部１１ｂ・３１ｂから構成し、前記ピン部１１ａ・３１ａにて、ロータ４、ステータ５の被ガイド部がそれぞれガイドされるようになっている。
【００４１】
そして、図３に示すごとく、ロータ４とステータ５の間のクリアランスＣを形成できるので、ロータ４とステータ５の取付作業において、両者の間に非磁性体を介挿していた場合においても、該非磁性体を容易に引き抜くことができるようになる。
【実施例２】
【００４２】
次に、発電機６の冷却構造の構成について説明する。
図３及び図４に示すごとく、前記ロータ４には、各薄板４ｐ・４ｐ・・・の同一位置に軸線２２ｃ方向に形成する貫通孔を連続させることで、ロータ４の回転軸方向に通風孔４ｕが形成される。
また、図５に示すごとく、該通風孔４ｕ・４ｕ・・・は、ロータ４の中心（前記軸線２２ｃ）を中心として放射状に複数設けられており、図３及び図４に示すごとく、外部空気が、これらの通風孔４ｕ・４ｕ・・・からフライホイールハウジング７内へ吸入されるようになっている。
このように、通風孔４ｕ・４ｕ・・・から外部空気をフライホイールハウジング７内へ吸入することにより、該外部空気によって、フライホイールハウジング７内に配されるロータ４及びステータ５を冷却することができる。
【００４３】
また、図２、図６及び図７に示すごとく、前記フライホイールハウジング７の側壁面７ｓには、フライホイールハウジング７の内外を通じさせる複数の排気孔７ｕ・７ｕ・・・が形成されている。
そして、図３及び図４に示すごとく、前記通風孔４ｕ・４ｕ・・・よりフライホイールハウジング７内に吸入された外部空気は、該排気孔７ｕ・７ｕ・・・よりフライホイールハウジング７の外へ排気される。
このようにして、フライホイールハウジング７内に吸入されてから、フライホイールハウジング７外に排気されるまでの外部空気の流れが良好となって、冷却効率をより高めることができる。
【００４４】
また、図５に示すごとく、前記ステータ５の支持体５６においては、その外周の一部の外径を、前記フライホイールハウジング７の開口部７ｃの内径よりも小さく構成することにより、ステータ５の支持体５６と、フライホイールハウジング７の開口部７ｃとの間に、フライホイールハウジング７の内外を通じさせる通風隙間５７・５７・・が形成されている。
本実施例では、図５に示すごとく、支持体５６を略八角形状に構成し、該八角形を構成する８辺のうち、互いに一辺ずつ間隔がおかれる４辺につき、中心（前記軸線２２ｃ）からの距離を短く構成することにより、合計４箇所に通風隙間５７・５７・・を形成している。
そして、図３及び図４に示すごとく、前記通風孔４ｕ・４ｕ・・・よりフライホイールハウジング７内に吸入された外部空気は、該通風隙間５７・５７・・からもフライホイールハウジング７の外へ排気される。
このようにして、フライホイールハウジング７内に吸入されてから、フライホイールハウジング７外に排気されるまでの外部空気の流れが良好となって、冷却効率をより高めることができる。
【００４５】
以上のように、通風孔４ｕ・４ｕ・・・よりフライホイールハウジング７内へ吸入された外部空気は、排気孔７ｕ・７ｕ・・・、及び、通風隙間５７・５７・・よりフライホイールハウジング７外へ排気され、該外部空気によって、ロータ４及びステータ５を冷却することができるものである。
そして、これら排気孔７ｕ・７ｕ・・・、及び、通風隙間５７・５７・・を形成することにより、フライホイールハウジング７の内部から外部へ通じる排気面積を広く確保することができ、前記通風孔４ｕから吸入した外部空気が排気されるまでの該外部空気の圧力損失を低減させることができる。この圧力損失の低下により、外部空気の流れが良好となり、冷却効率をより高めることができる。
【００４６】
また、以上に述べた冷却効率の向上により、発電機６（ロータ４、ステータ５）のための専用の冷却ファンを装備する必要がなくなる。
そして、冷却ファンを装備しない構成によれば、クランク軸２２方向の全長を短く構成することができ、発電機６のコンパクト化が図れるとともに、製作コストの削減を図ることができる。
また、ロータ４の通風孔４ｕ・４ｕ・・・を形成することにより、ロータ４の軽量化が図られ、これにより、発電効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の発電機の構成は、発電出力の大小を問わず発電機一般に適用可能であり、従来の構成よりもコンパクトに構成されることから、特に、コージェネレーションシステム等の分散型発電装置における装置全体のコンパクト化に寄与することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明にかかるエンジン発電機の装置構成を示す全体図である。
【図２】発電機の構成について示す図である。
【図３】同じく発電機の一部の構成を示す平面断面図である。
【図４】同じく側面断面図である。
【図５】発電機の正面図である。
【図６】同じく側面図である。
【図７】同じく平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      エンジン発電機
２      エンジン
３      フライホイール
４      ロータ
４ｕ    貫通孔
５      ステータ
６      発電機
７      フライホイールハウジング
１１    ガイド部材
３１    ガイド部材
５６ｆ  貫通孔
【図１】
2005117807.tif 000003
【図２】
2005117807.tif 000004
【図３】
2005117807.tif 000005
【図４】
2005117807.tif 000006
【図５】
2005117807.tif 000007
【図６】
2005117807.tif 000008
【図７】
2005117807.tif 000009