(57)【要約】【課題】永久磁石の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことが可能な船外機を提供する。【解決手段】この船外機１は、クランクシャフト１１１を含むエンジン１１と、ステータ１２１と、クランクシャフト１１１により駆動されるロータ１２２とを含む発電機１２と、発電機１２から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能なコンバータ１３と、エンジン１１および発電機１２を覆うエンジンカバー１１２とを備える。そして、ロータ１２２は、ネオジム系磁石１２２ａを含み、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａは、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．２以上になるように形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトを含むエンジンと、
ステータと、前記クランクシャフトにより駆動されるロータとを含む発電機と、
前記発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能な変換器と、
前記エンジンおよび前記発電機を覆うエンジンカバーとを備え、
前記ロータは、永久磁石を含み、
前記ロータの前記永久磁石は、前記ロータの回転軸方向の長さに対する前記ロータの回転径方向の長さが０．３以上になるように形成されている、船外機。
【請求項２】
前記ロータの永久磁石は、前記ロータの回転軸方向の長さに対する前記ロータの回転径方向の長さが１以下になるように形成されている、請求項１に記載の船外機。
【請求項３】
前記エンジンカバー内の温度に基づいて、位相制御の制御範囲が制限されるように構成されている、請求項１または２に記載の船外機。
【請求項４】
前記エンジンカバー内の温度に基づいて、位相制御の制御範囲が段階的に制限されるように構成されている、請求項３に記載の船外機。
【請求項５】
前記ロータの永久磁石は、ネオジム系磁石であり、
前記エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が８０℃以上の所定値以上の場合に、位相制御の制御範囲が制限されるように構成されている、請求項３または４に記載の船外機。
【請求項６】
前記ロータの永久磁石は、フェライト系磁石であり、
前記エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が２０℃以下の所定値以下の場合に、位相制御の制御範囲が制限されるように構成されている、請求項３または４に記載の船外機。
【請求項７】
前記ロータは、前記クランクシャフトに接続されたフライホイールと一体的に形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項８】
前記ロータの回転軸は、前記クランクシャフトの回転軸と同軸上に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項９】
前記ロータの回転軸は、前記クランクシャフトの回転軸と異なる軸線上に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１０】
前記変換器は、前記エンジンカバー内に配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１１】
前記変換器により前記発電機が位相制御されて、発電が行なわれるように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の船外機。
【請求項１２】
クランクシャフトを含むエンジンと、
ステータと、前記クランクシャフトにより駆動されるロータとを含む発電機と、
前記発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能な変換器と、
前記エンジンおよび前記発電機を覆うエンジンカバーとを備え、
前記ロータは、ネオジム系磁石を含み、
前記ロータの前記ネオジム系磁石は、前記ロータの回転軸方向の長さに対する前記ロータの回転径方向の長さが０．２以上になるように形成されている、船外機。
【請求項１３】
前記エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が８０℃以上の所定値以上の場合に、位相制御の強め界磁が制限されるように構成されている、請求項１２に記載の船外機。
【請求項１４】
クランクシャフトを含むエンジンと、
ステータと、前記クランクシャフトにより駆動されるロータとを含む発電機と、
前記発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能な変換器と、
前記エンジンおよび前記発電機を覆うエンジンカバーとを備え、
前記ロータは、フェライト系磁石を含み、
前記ロータの前記フェライト系磁石は、前記ロータの回転軸方向の長さに対する前記ロータの回転径方向の長さが０．３以上になるように形成されている、船外機。
【請求項１５】
前記エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が２０℃以下の所定値以下の場合に、位相制御の強め界磁が制限されるように構成されている、請求項１４に記載の船外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船外機に関し、特に、発電機を備える船外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電機を備える船外機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、エンジンと、エンジンの回転により駆動される発電機と、発電機から出力される交流電力を直流電力に変換する整流器とを備える船外機が開示されている。
【０００４】
従来では、船外機が取り付けられた船舶の大型化に伴い、発電量を大きくすることが望まれている。そして、従来では、発電機の位相制御を行って発電量を大きくすることが可能な発電システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２８３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発電量を増加させるために位相制御を行った場合、永久磁石に逆磁場が作用することにより、永久磁石の不可逆減磁が生じやすくなるという不都合がある。このため、永久磁石の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことが困難であるという問題点がある。発電量を増加させるために発電機を大型化した場合には、カウリング（エンジンカバー）が大型化するため、船外機を隣接して複数取り付けた場合、隣り合う船外機同士がぶつかりやすくなり、転舵角が制限されるという問題点もある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、永久磁石の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことが可能な船外機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の第１の局面による船外機は、クランクシャフトを含むエンジンと、ステータと、クランクシャフトにより駆動されるロータとを含む発電機と、発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能な変換器と、エンジンおよび発電機を覆うエンジンカバーとを備え、ロータは、永久磁石を含み、ロータの永久磁石は、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが０．３以上になるように形成されている。
【０００９】
この第１の局面による船外機では、上記のように、ロータの永久磁石を、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが０．３以上になるように形成することによって、永久磁石の磁化方向に垂直な断面積に対して、永久磁石の磁化方向の厚み（回転径方向の長さ）を大きくすることができるので、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。これにより、ロータの永久磁石の不可逆減磁が生じるのを抑制することができる。その結果、発電機の発電量が低下するのを抑制することができるので、永久磁石の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことができる。ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さを０．３以上とすることにより、減磁を抑制するとともに、発電機および船外機（船外機のカウリング）の長さ方向が大きくなるのを抑制することができる。これにより、船外機を隣接して複数取り付けた場合、隣り合う船外機同士が干渉するのを抑制することができるので、転舵角が制限されるのを抑制することができる。
【００１０】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、ロータの永久磁石は、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが１以下になるように形成されている。このように構成すれば、永久磁石の厚みが大きくなり過ぎるのを抑制することができるので、ロータの回転径方向の長さが過度に大きくなるのを抑制することができる。これにより、発電機が大型化するのを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、エンジンカバー内の温度に基づいて、位相制御の制御範囲が制限されるように構成されている。このように構成すれば、温度に応じて位相制御の範囲を制限して、ロータの永久磁石に作用する逆磁場を制限することができるので、永久磁石の不可逆減磁が生じる条件となることを抑制することができる。これにより、永久磁石の不可逆減磁を効果的に抑制することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、エンジンカバー内の温度に基づいて、位相制御の制御範囲が段階的に制限されるように構成されている。このように構成すれば、温度変化により発電量が低下するのを抑制することができるので、永久磁石の不可逆減磁を抑制しながら、効率よく発電量を確保することができる。
【００１３】
上記エンジンカバー内の温度に基づいて位相制御の制御範囲が制限される構成において、好ましくは、ロータの永久磁石は、ネオジム系磁石であり、エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が８０℃以上の所定値以上の場合に、位相制御の制御範囲が制限されるように構成されている。このように構成すれば、高温になった際に発生するネオジム系磁石の不可逆減磁を効果的に抑制することができる。ネオジウム磁石は、その他の永久磁石に比べ、残留磁束密度Ｂｒが大きいため、発電量を効果的に大きくすることができる。
【００１４】
上記エンジンカバー内の温度に基づいて位相制御の制御範囲が制限される構成において、好ましくは、ロータの永久磁石は、フェライト系磁石であり、エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が２０℃以下の所定値以下の場合に、位相制御の制御範囲が制限されるように構成されている。このように構成すれば、低温になった場合に発生するフェライト系磁石の不可逆減磁を効果的に抑制することができる。
【００１５】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、ロータは、クランクシャフトに接続されたフライホイールと一体的に形成されている。このように構成すれば、ロータとフライホイールとを別体で設ける場合に比べて、部品点数を減少させることができる。
【００１６】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、ロータの回転軸は、クランクシャフトの回転軸と同軸上に配置されている。このように構成すれば、クランクシャフトの回転を発電機のロータに効率よく伝達することができるので、発電量を容易に大きくすることができる。
【００１７】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、ロータの回転軸は、クランクシャフトの回転軸と異なる軸線上に配置されている。このように構成すれば、発電機の配置の自由度が大きくなるので、エンジンカバー内の空いているスペースに発電機を配置することにより、船外機の小型化を図ることができる。
【００１８】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、変換器は、エンジンカバー内に配置されている。このように構成すれば、変換器をエンジンカバーの内部に配置して、船外機の構成をコンパクトにすることができる。
【００１９】
上記第１の局面による船外機において、好ましくは、変換器により発電機が位相制御されて、発電が行なわれるように構成されている。このように構成すれば、強め界磁制御により、鎖交磁束を界磁磁束により強めることができるので、発電量を効果的に大きくすることができる。
【００２０】
この発明の第２の局面による船外機は、クランクシャフトを含むエンジンと、ステータと、クランクシャフトにより駆動されるロータとを含む発電機と、発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能な変換器と、エンジンおよび発電機を覆うエンジンカバーとを備え、ロータは、ネオジム系磁石を含み、ロータのネオジム系磁石は、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが０．２以上になるように形成されている。
【００２１】
この第２の局面による船外機では、上記のように、ロータのネオジム系磁石を、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが０．２以上になるように形成することによって、ネオジム系磁石の磁化方向に垂直な断面積に対して、ネオジム系磁石の磁化方向の厚み（回転径方向の長さ）を大きくすることができるので、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。これにより、ロータのネオジム系磁石の不可逆減磁が生じるのを抑制することができる。その結果、発電機の発電量が低下するのを抑制することができるので、ネオジム系磁石（永久磁石）の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことができる。
【００２２】
上記第２の局面による船外機において、好ましくは、エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が８０℃以上の所定値以上の場合に、位相制御の強め界磁が制限されるように構成されている。このように構成すれば、高温になった場合に発生するネオジム系磁石の不可逆減磁を効果的に抑制することができる。
【００２３】
この発明の第３の局面による船外機は、クランクシャフトを含むエンジンと、ステータと、クランクシャフトにより駆動されるロータとを含む発電機と、発電機から出力される交流電力を直流電力に変換するとともに、位相制御可能な変換器と、エンジンおよび発電機を覆うエンジンカバーとを備え、ロータは、フェライト系磁石を含み、ロータのフェライト系磁石は、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが０．３以上になるように形成されている。
【００２４】
この第３の局面による船外機では、上記のように、ロータのフェライト系磁石を、ロータの回転軸方向の長さに対するロータの回転径方向の長さが０．３以上になるように形成することによって、フェライト系磁石の磁化方向に垂直な断面積に対して、フェライト系磁石の磁化方向の厚み（回転径方向の長さ）を大きくすることができるので、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。これにより、ロータのフェライト系磁石の不可逆減磁が生じるのを抑制することができる。その結果、発電機の発電量が低下するのを抑制することができるので、フェライト系磁石（永久磁石）の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことができる。
【００２５】
上記第３の局面による船外機において、好ましくは、エンジンカバー内の温度に基づいて、温度が２０℃以下の所定値以下の場合に、位相制御の強め界磁が制限されるように構成されている。このように構成すれば、低温になった場合に発生しやすいフェライト系磁石の不可逆減磁を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上記のように、永久磁石の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態による船外機を備える船外機艇を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態による船外機の概略を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による船外機の発電機のロータを示した斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による船外機の発電機のロータの一部を拡大した斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態による船外機の発電機の位相制御を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態による船外機の発電機の永久磁石の不可逆減磁を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態による船外機の発電機の位相制御の制限を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態による船外機の発電機のアスペクト比と減磁領域との関係を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施形態による船外機の発電機の位相制御の制限を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
［第１実施形態］
（船外機艇の構成）
図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による船外機艇１０の構成について説明する。なお、図中、ＦＷＤは、船外機艇１０の前進方向を示しており、ＢＷＤは、船外機艇１０の後進方向を示している。図中、Ｒは、船外機艇１０の右舷（スターボード）方向を示しており、Ｌは、船外機艇１０の左舷（ポートサイド）方向を示している。
【００３０】
船外機艇１０は、図１に示すように、船外機１と、船体２と、エンジン用バッテリ３ａと、アクセサリ用バッテリ３ｂとを備えている。船外機１は、船体２の後方に１機設けられている。エンジン用バッテリ３ａは、ケーブル３１を介して船外機１に接続されている。アクセサリ用バッテリ３ｂは、ケーブル３２を介して船外機１に接続されている。
【００３１】
船外機１は、図２に示すように、エンジン１１と、発電機１２と、コンバータ１３と、制御部１４と、エンジン補機負荷群１５とを備えている。エンジン１１は、クランクシャフト１１１と、エンジンカバー１１２（図１参照）と、フライホイール１１３（図３参照）と、温度センサ１１４とを含んでいる。発電機１２は、ステータ１２１と、ロータ１２２とを含んでいる。発電機１２には、回転数検出部１２３が設けられている。コンバータ１３は、複数のスイッチング素子１３１を含んでいる。なお、コンバータ１３は、特許請求の範囲の「変換器」の一例である。
【００３２】
船外機１は、エンジン１１の下方に延びるように配置され、エンジン１１の駆動力を伝達するドライブシャフトと、ドライブシャフトと直交（交差）する方向に延びる１本のプロペラシャフトと、プロペラシャフトの後端部に取り付けられ、プロペラシャフトと共に回転される１つのプロペラとをさらに備えている。
【００３３】
船体２には、図２に示すように、アクセサリ２１と、ヒューズ２２および２３とが設けられている。
【００３４】
船外機用発電システム１００は、エンジン１１と、発電機１２と、コンバータ１３と、制御部１４と、温度センサ１１４と、エンジン用バッテリ３ａおよびアクセサリ用バッテリ３ｂとを備えている。エンジン補機負荷群１５は、スタータモータ、インジェクタ、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）および点火プラグなどのエンジン１１を駆動させるための機器を含んでいる。船外機用発電システム１００は、船外機艇１０に電力を供給するために設けられている。つまり、船外機用発電システム１００は、船外機艇１０により使用される電力を発電および蓄電して供給する。図１に示すように、発電機１２およびコンバータ１３は、エンジン１１に取り付けられている。エンジン１１、発電機１２、コンバータ１３、制御部１４およびエンジン補機負荷群１５は、エンジンカバー１１２に覆われている。
【００３５】
エンジン１１は、クランクシャフト１１１を回転させて、船外機１のプロペラを回転させる。プロペラの回転により推進力が発生して船体２が移動する。エンジン１１は、クランクシャフト１１１を回転させて、発電機１２のロータ１２２を回転させる。ロータ１２２の回転により起電力が生じて発電機１２により発電される。エンジン１１は、ガソリンまたは軽油などの燃料により駆動する。温度センサ１１４は、エンジン１１を冷却する冷却水の温度を検出するように構成されている。エンジン１１の冷却水は、船外機１が配置された水中の水（海水または淡水）が用いられる。温度センサ１１４は、エンジン１１を冷却後の冷却水の温度を検出する。
【００３６】
発電機１２は、図１に示すように、エンジン１１の上方に配置されている。発電機１２のロータ１２２は、クランクシャフト１１１により駆動されて、ステータ１２１に対して回転する。図２に示すように、発電機１２は、ロータ１２２の回転により、三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流電力を発生させる。生成された三相の交流電力は、コンバータ１３に出力される。ステータ１２１は、コイルを含んでいる。図３に示すように、ロータ１２２は、ネオジム系磁石（永久磁石）１２２ａを含んでいる。
【００３７】
ロータ１２２は、クランクシャフト１１１に接続され、クランクシャフト１１１のフライホイール１１３としての機能も有する。つまり、ロータ１２２は、フライホイール１１３と一体的に形成されている。ロータ１２２には、ギア１１３ａが設けられている。ロータ１２２のギア１１３ａは、エンジン１１の始動時にスタータモータのギアに係合する。つまり、ロータ１２２は、エンジン１１の始動時に、スタータモータの駆動によりクランクシャフト１１１を回転させる。
【００３８】
ロータ１２２は、クランクシャフト１１１の軸線上において、エンジン１１の上方に配置されている。回転数検出部１２３は、ロータ１２２の回転数（回転速度）を検出する。具体的には、回転数検出部１２３は、図３に示すように、ロータ１２２の外周部に設けられた、複数の検出用突起１２３ａを含む。そして、複数の検出用突起１２３ａがセンサにより検出されてロータ１２２の回転数が検出される。検出された回転数（回転速度）は、制御部１５に送信される。
【００３９】
ここで、第１実施形態では、図４に示すように、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａは、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．２以上になるように形成されている。より好ましくは、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａは、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．３以上１以下になるように形成されている。なお、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷの比の値を、アスペクト比（＝Ｗ／Ｌ）とする。つまり、ネオジム系磁石１２２ａは、アスペクト比が０．２以上となるように形成されている。
【００４０】
ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａは、２極ごとに一体的に設けられている。つまり、１つのネオジム系磁石１２２ａは、円周方向において一方がＮ極を内に向けており、他方がＳ極を内に向けている。ネオジム系磁石１２２ａは、円弧形状の板状に形成されている。
【００４１】
コンバータ１３は、複数のスイッチング素子１３１を含んでいる。コンバータ１３は、発電機１２から出力される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ１３は、複数のスイッチング素子１３１のオン／オフのタイミングを切り替えることにより、三相の交流電力を直流電力に変換する。コンバータ１３は、発電機１２の位相制御（界磁制御）を行い、発電機１２が効率よく発電するように制御する。具体的には、制御部１５によりコンバータ１３が制御されて、複数のスイッチング素子１３１のスイッチングのタイミング（位相）を早めたり、遅らせたりして、発電機１２の位相制御（界磁制御）が行われる。
【００４２】
制御部１４は、船外機用発電システム１００を制御する。具体的には、制御部１４は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含んでいる。制御部１４は、コンバータ１３のスイッチング素子１３１を制御することにより、発電機１２の発電量を制御する。制御部１４は、コンバータ１３により強め界磁方向に発電機１２の位相制御を行って、発電が行なわれるように制御する。制御部１４は、温度センサ１１４により検出した温度に基づいて、エンジンカバー１１２内の温度を取得する。具体的には、制御部１４は、温度センサ１１４により検出した温度に基づいて、発電機１２の永久磁石の温度を推定する。
【００４３】
コンバータ１３よりも下流において電気経路が分岐しており、コンバータ１３から出力された電力は、エンジン用バッテリ３ａおよびアクセサリ用バッテリ３ｂにそれぞれ供給される。エンジン補機負荷群１５は、コンバータ１３およびエンジン用バッテリ３ａに接続されている。
【００４４】
アクセサリ２１は、キャビンの空調（エアコン）、冷蔵庫、温水器、オーディオ機器、電灯などの電装機器を含んでいる。アクセサリ用バッテリ３ｂは、エンジン用バッテリ３ａよりも電力容量が大きい。
【００４５】
ヒューズ２２および２３は、定格を超える電流が流れた場合に、切断されて、電流が流れないようにする。ヒューズ２２は、コンバータ１３とエンジン用バッテリ３ａとの間に配置されている。ヒューズ２３は、コンバータ１３とアクセサリ用バッテリ３ｂとの間に配置されている。
【００４６】
エンジン用バッテリ３ａおよびアクセサリ用バッテリ３ｂは、エンジンカバー１１２の外部に配置され、コンバータ１３により変換されて供給される電力により充電可能である。エンジン用バッテリ３ａは、ケーブル３１を介して、エンジン補機負荷群１５に電力を供給する。エンジン用バッテリ３ａのバッテリ電圧は、たとえば、約１２Ｖである。アクセサリ用バッテリ３ｂは、アクセサリ２１に電力を供給する。アクセサリ用バッテリ３ｂのバッテリ電圧は、たとえば、約１２Ｖである。
【００４７】
（位相制御の説明）
図５を参照して発電機１２の位相制御（界磁制御）について説明する。
【００４８】
位相制御は、誘起電圧（Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗ）に対して、通電電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の位相を調整する制御である。図５の（ｂ）に示すように、誘起電圧の位相角と通電電圧の位相角とを合わせた場合（進角０度の場合）、鎖交磁束と界磁磁束とが電気角において直交する。この場合、鎖交磁束は、界磁磁束に影響されないため、発電量は変わらない。図５の（ａ）に示すように、誘起電圧の位相角に対して通電電圧の位相角を弱め界磁方向に９０度ずらした場合（進角９０度の場合）、鎖交磁束と界磁磁束とが電気角において１８０度の角度を有する（反対方向を向く）。この場合、鎖交磁束が弱まるため、発電量が低減される。図５の（ｃ）に示すように、誘起電圧の位相角に対して通電電圧の位相角を強め界磁方向に９０度ずらした場合（遅角９０度の場合）、鎖交磁束と界磁磁束とが同じ方向を向く。この場合、鎖交磁束が強まるため、発電量が増加する。つまり、強め界磁制御を行うことにより、発電量が増加し、弱め界磁制御を行うことにより、発電量が減少する。なお、位相制御は、進角が−９０度以上９０度以下の範囲で行われる。ここでは、位相角を進める方向を弱め界磁方向といい、位相角を遅らせる方向を強め界磁方向という。
【００４９】
（永久磁石の不可逆減磁の説明）
図６を参照して永久磁石の不可逆減磁について説明する。
【００５０】
図６に示すように、残留磁束密度は、温度に依存する減磁曲線と、パーミアンス係数に依存するパーミアンス直線とにより求められる。たとえば、パーミアンス係数がＰｃ０の場合、減磁曲線とパーミアンス直線との交点から動作点磁束密度は、Ｂｐ０となる。ここで、位相制御により逆磁場ａが印加された場合、パーミアンス係数がＰｃ０より小さいＰｃ１となり、パーミアンス直線が減磁曲線の折れ曲がるクニック点方向に移動する。この場合、減磁曲線とパーミアンス直線との交点から動作点磁束密度は、Ｂｐ０より小さいＢｐ１となる。逆磁場ａの印加後は、パーミアンス係数がＰｃ０に戻り、動作点磁束密度も減磁曲線に沿って、Ｂｐ０に戻る。つまり、パーミアンス直線がクニック点を超えない逆磁場が印加された場合、動作点磁束密度は、可逆変化される。
【００５１】
位相制御により逆磁場ａよりも絶対値が大きい逆磁場ｂが印加された場合、パーミアンス係数がＰｃ０およびＰｃ１より小さいＰｃ２となり、パーミアンス直線の減磁曲線がクニック点を超えて移動する。この場合、減磁曲線とパーミアンス直線との交点から動作点磁束密度は、Ｂｐ０およびＢｐ１より小さいＢｐ２となる。逆磁場ｂの印加後は、パーミアンス係数がＰｃ０に戻る。この際、動作点磁束密度は、減磁曲線に沿うことなく、Ｂｐ０より小さいＢｐ３となる。つまり、パーミアンス直線がクニック点を超える逆磁場ｂが印加された場合、動作点磁束密度は、不可逆で変化される。この場合、動作点磁束密度は、Ｂｐ０からＢｐ３に不可逆減磁される。
【００５２】
ネオジム系磁石の場合、高温にて不可逆減磁が発生する。つまり、ネオジム系磁石の場合、高温になるほどパーミアンス直線がクニック点以下になりやすいため、ネオジム系磁石は、高温になるほど減磁しやすい。フェライト系磁石の場合、低温にて不可逆減磁が発生する。つまり、フェライト系磁石の場合、低温になるほどパーミアンス直線がクニック点以下になりやすいため、フェライト系磁石は、低温になるほど減磁しやすい。
【００５３】
（位相制御の制限の説明）
図７を参照して位相制御の制限について説明する。
【００５４】
図７に示すように、位相角を０度から遅角方向（強め界磁方向）に制御することにより、相電流（発電量）は大きくなる。図７に示す例の場合、位相角を約６７度遅らせることにより、最大出力（最大発電量）となる。
【００５５】
エンジンカバー１１２内の温度（ネオジム系磁石の温度）が８０℃の場合、位相制御の遅角量が８０度以上の領域が、ネオジム系磁石が不可逆減磁される減磁領域となる。エンジンカバー１１２内の温度（ネオジム系磁石の温度）が１１０℃の場合、位相制御の遅角量が６０度以上の領域が、ネオジム系磁石が不可逆減磁される減磁領域となる。エンジンカバー１１２内の温度（ネオジム系磁石の温度）が１８０℃の場合、位相制御の遅角量が３０度以上の領域が、ネオジム系磁石が不可逆減磁される減磁領域となる。つまり、エンジンカバー１１２内の温度（ネオジム系磁石の温度）が高くなるほど、ネオジム系磁石が不可逆減磁される減磁領域が広くなる。
【００５６】
ここで、第１実施形態では、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、位相制御の強め界磁方向（遅角方向）の遅角量が制限される。具体的には、制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、温度が８０℃以上の所定値以上の場合に、位相制御の強め界磁方向の遅角量を制限する。
【００５７】
制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、位相制御の強め界磁方向の遅角量を段階的に制限する。図７に示す例の場合、制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度が１１０℃未満の場合、位相制御の強め界磁方向の遅角量を制限しない。つまり、エンジンカバー１１２内の温度が１１０℃未満の場合、最大発電量となる位相角（遅角量約６７度）とした場合でも、ネオジム系磁石が不可逆減磁されないので、要求される発電量に応じて、最大発電量となるまで、位相制御を行うことが可能である。制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度が１１０℃以上１８０℃未満の場合、位相制御の強め界磁方向の遅角量を６０度に制限する。制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度が１８０℃以上の場合、位相制御の強め界磁方向の遅角量を３０度に制限する。
【００５８】
（アスペクト比と減磁領域との関係）
図８を参照してアスペクト比と減磁領域との関係について説明する。
【００５９】
図８に示すように、アスペクト比（＝Ｗ／Ｌ）が大きい場合（０．２以上の場合）、温度１１０℃における減磁領域の境界は、位相角が約６０度付近となる。一方、アスペクト比（＝Ｗ／Ｌ）が小さい場合（０．２未満の場合）、温度１１０℃における減磁領域の境界は、位相角が約３０度付近となる。つまり、アスペクト比が大きい場合は、位相角（遅角）を約６０度まで、強め界磁方向に位相制御することが可能である。一方、アスペクト比が小さい場合は、位相角（遅角）を約３０度までしか、強め界磁方向に位相制御することができない。このように、アスペクト比を大きくすることにより、最大発電量を増加させることが可能である。
【００６０】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６１】
第１実施形態では、上記のように、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａを、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．３以上になるように形成することによって、ネオジム系磁石１２２ａの磁化方向に垂直な断面積に対して、ネオジム系磁石１２２ａの磁化方向の厚み（回転径方向の長さ）を大きくすることができるので、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。これにより、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａの不可逆減磁が生じるのを抑制することができる。その結果、発電機１２の発電量が低下するのを抑制することができるので、ネオジム系磁石１２２ａ（永久磁石）の不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことができる。
【００６２】
第１実施形態では、上記のように、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａを、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが１以下になるように形成する。これにより、ネオジム系磁石１２２ａの厚みが大きくなり過ぎるのを抑制することができるので、ロータ１２２の回転径方向の長さＷが過度に大きくなるのを抑制することができる。その結果、発電機１２が大型化するのを抑制することができる。
【００６３】
第１実施形態では、上記のように、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、位相制御の強め界磁方向の遅角量が制限されるようにする。これにより、温度に応じて位相制御の遅角量を制限して、ロータ１２２のネオジム系磁石１２２ａに作用する逆磁場を制限することができるので、ネオジム系磁石１２２ａの不可逆減磁が生じる条件となることを抑制することができる。これにより、ネオジム系磁石１２２ａの不可逆減磁を効果的に抑制することができる。
【００６４】
第１実施形態では、上記のように、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、位相制御の強め界磁方向の遅角量が段階的に制限されるようにする。これにより、位相制御の遅角量を段階的に制限することにより、温度変化により発電量が低下するのを抑制することができるので、ネオジム系磁石１２２ａの不可逆減磁を抑制しながら、発電量の急激な低下を抑制することができる。
【００６５】
第１実施形態では、上記のように、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、温度が８０℃以上の所定値以上の場合に、位相制御の強め界磁方向の遅角量が制限されるようにする。これにより、高温になった場合に不可逆減磁が生じやすいネオジム系磁石１２２ａの不可逆減磁を効果的に抑制することができる。ネオジム系磁石１２２ａを用いてロータ１２２の永久磁石の磁力を大きくすることができるので、発電量を効果的に大きくすることができる。
【００６６】
第１実施形態では、上記のように、ロータ１２２を、クランクシャフト１１１に接続されたフライホイール１１３と一体的に形成する。これにより、ロータ１２２とフライホイール１１３とを別体で設ける場合に比べて、部品点数を減少させることができる。
【００６７】
第１実施形態では、上記のように、ロータ１２２の回転軸を、クランクシャフト１１１の回転軸と同軸上に配置する。これにより、クランクシャフト１１１の回転を発電機１２のロータ１２２に効率よく伝達することができるので、発電量を容易に大きくすることができる。
【００６８】
第１実施形態では、上記のように、コンバータ１３を、エンジンカバー１１２内に配置する。これにより、コンバータ１３をエンジンカバー１１２の内部に配置して、船外機１の構成をコンパクトにすることができる。
【００６９】
第１実施形態では、上記のように、コンバータ１３により強め界磁方向に発電機１２が位相制御されて、発電が行なわれるように構成する。これにより、強め界磁制御により、鎖交磁束を界磁磁束により強めることができるので、発電量を効果的に大きくすることができる。
【００７０】
［第２実施形態］
次に、図３、図４および図９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ロータの永久磁石としてネオジム系磁石を用いた上記第１実施形態とは異なり、ロータの永久磁石としてフェライト系磁石を用いた例について説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。
【００７１】
ここで、第２実施形態では、図３に示すように、ロータ１２２は、フェライト系磁石（永久磁石）１２２ｂを含んでいる。
【００７２】
図４に示すように、ロータ１２２のフェライト系磁石１２２ｂは、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．３以上になるように形成されている。より好ましくは、ロータ１２２のフェライト系磁石１２２ｂは、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．３以上１以下になるように形成されている。なお、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷの比の値を、アスペクト比（＝Ｗ／Ｌ）とする。つまり、フェライト系磁石１２２ｂは、アスペクト比が０．３以上となるように形成されている。
【００７３】
（位相制御の制限の説明）
図９を参照して位相制御の制限について説明する。
【００７４】
図９に示すように、位相角を０度から遅角方向（強め界磁方向）に制御することにより、相電流は大きくなる。図９に示す例の場合、位相角を約６７度遅らせることにより、最大出力（最大発電量）となる。
【００７５】
エンジンカバー１１２内の温度（フェライト系磁石の温度）が２０℃の場合、位相制御の遅角量が８０度以上の領域が、フェライト系磁石が不可逆減磁される減磁領域となる。エンジンカバー１１２内の温度（フェライト系磁石の温度）が−２０℃の場合、位相制御の遅角量が６０度以上の領域が、フェライト系磁石が不可逆減磁される減磁領域となる。エンジンカバー１１２内の温度（フェライト系磁石の温度）が−６０℃の場合、位相制御の遅角量が４０度以上の領域が、フェライト系磁石が不可逆減磁される減磁領域となる。つまり、エンジンカバー１１２内の温度（フェライト系磁石の温度）が低くなるほど、フェライト系磁石が不可逆減磁される減磁領域が広くなる。
【００７６】
ここで、第２実施形態では、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、位相制御の強め界磁方向（遅角方向）の遅角量が制限される。具体的には、制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、温度が２０℃以下の所定値以下の場合に、位相制御の強め界磁方向の遅角量を制限する。
【００７７】
制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、位相制御の強め界磁方向の遅角量を段階的に制限する。図９に示す例の場合、制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度が−２０℃より大きい場合、位相制御の強め界磁方向の遅角量を制限しない。つまり、エンジンカバー１１２内の温度が−２０℃より大きい場合、最大発電量となる位相角（遅角量約６７度）とした場合でも、フェライト系磁石１２２ｂが不可逆減磁されないので、要求される発電量に応じて、最大発電量となるまで、位相制御を行うことが可能である。制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度が−６０℃より大きく−２０℃以下の場合、位相制御の強め界磁方向の遅角量を６０度に制限する。制御部１５は、エンジンカバー１１２内の温度が−６０℃以下の場合、位相制御の強め界磁方向の遅角量を４０度に制限する。
【００７８】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７９】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８０】
上記のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、ロータ１２２のフェライト系磁石１２２ｂを、ロータ１２２の回転軸方向の長さＬに対するロータ１２２の回転径方向の長さＷが０．３以上になるように形成することによって、フェライト系磁石１２２ｂの磁化方向に垂直な断面積に対して、フェライト系磁石１２２ｂの磁化方向の厚み（回転径方向の長さ）を大きくすることができるので、パーミアンス係数Ｐｃを大きくすることができる。これにより、ロータ１２２のフェライト系磁石１２２ｂの不可逆減磁が生じるのを抑制することができる。その結果、発電機１２の発電量が低下するのを抑制することができるので、フェライト系磁石（永久磁石）１２２ｂの不可逆減磁を抑制しながら効率よく発電を行うことができる。
【００８１】
第２実施形態では、上記のように、エンジンカバー１１２内の温度に基づいて、温度が２０℃以下の所定値以下の場合に、位相制御の強め界磁方向の遅角量が制限されるようにする。これにより、低温になった場合に不可逆減磁が生じやすいフェライト系磁石１２２ｂの不可逆減磁を効果的に抑制することができる。
【００８２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８３】
（変形例）
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８４】
たとえば、上記第１実施形態では、ロータの永久磁石としてネオジム系磁石を用いる例を示し、上記第２実施形態では、ロータの永久磁石としてフェライト系磁石を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロータの永久磁石としてネオジム系磁石およびフェライト系磁石以外の永久磁石を用いてもよい。
【００８５】
上記第１および第２実施形態では、エンジンの冷却水の温度を検出する温度センサに基づいて、エンジンカバー内の温度（永久磁石の温度）を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、エンジンカバー内の温度（永久磁石の温度）を取得するために、発電機のステータのコイルを冷却する冷却水の温度を検出する温度センサを用いてもよいし、コイル温度を検出する温度センサを用いてもよい。コイルに流れる電流値に基づいて、エンジンカバー内の温度（永久磁石の温度）を取得してもよい。また、発電機のロータ近傍に温度センサを設けて、エンジンカバー内の温度（永久磁石の温度）を取得してもよい。
【００８６】
上記第１実施形態では、エンジンカバー内の温度が、１１０℃以上１８０℃未満の場合と、１８０℃以上の場合とで、位相制御の強め界磁方向の遅角量を段階的に制限する例を示し、上記第２実施形態では、エンジンカバー内の温度が、−６０℃より大きく−２０以下の場合と、−６０℃以下の場合とで、位相制御の強め界磁方向の遅角量を段階的に制限する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、その他の温度を境界にして段階的に遅角量を制限してもよい。
【００８７】
上記第１および第２実施形態では、変換器（コンバータ）が船外機のエンジンカバー内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、変換器を船外機のエンジンカバーの外に配置してもよい。
【００８８】
上記第１および第２実施形態では、ロータ（発電機）がクランクシャフトの軸線上において、エンジンの上方に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロータ（発電機）がクランクシャフトの軸線上において、エンジンの下方に配置されていてもよい。ロータの回転軸がクランクシャフトの回転軸と異なる軸線上に配置されていてもよい。たとえば、クランクシャフトから離れた位置にロータが配置されており、駆動ベルト、チェーン、ギアなどを介してクランクシャフトの動力がロータに伝達されても良い。
【００８９】
上記第１および第２実施形態では、船外機にエンジン用バッテリおよびアクセサリ用バッテリを含む複数のバッテリが接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、船外機に１つのバッテリが接続されていてもよい。
【００９０】
上記第１および第２実施形態では、１つの船外機が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、２つ以上の船外機が設けられている構成にしてもよい。この場合、複数の船外機ごとにエンジン用バッテリを設けてもよい。
【００９１】
上記第１および第２実施形態では、船外機の発電機を発電するために用いている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、発電機を発電するために用いられることに加えて、発電機をモータとして用いてもよい。たとえば、発電機に通電して、スタータモータとして用いてもよいし、スタータモータのアシストを行うモータとして用いてもよい。
【００９２】
上記第１および第２実施形態では、位相制御の制御範囲が遅角量の制限により行われる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、進角量を制限することにより、位相制御の制御範囲を制限してもよい。たとえば、図７および図８の９０度遅角を基準とする場合、進角量の範囲を制限することにより、位相制御の制御範囲を制限してもよい。温度によって基準位置（基準となる位相角）そのものを変更することにより、位相制御の制御範囲を制限してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１  船外機
１１  エンジン
１２  発電機
１３  コンバータ（変換器）
１１１  クランクシャフト
１１２  エンジンカバー
１１３  フライホイール
１２１  ステータ
１２２  ロータ
１２２ａ  ネオジム系磁石
１２２ｂ  フェライト系磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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