JP2016214055A - 発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型化、小型化、それらに伴う省スペース効果を実現することができる発電機を提供する。【解決手段】ステータ手段は、互いに所定角度間隔をおいてステータ部材３１の外周部から外側に放射状に突出して延在しているように並ぶ複数のステータティースが設けられ、ステータコイルがステータティースに巻回されるように設けられている。ロータ手段４のロータリングは、ステータティースの外周面に対向して該外周面を囲む内周面を有し、磁石が、ロータリングの内周面に所定間隔をおいて環状に取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、発電機に関し、特にラジアルフラックスタイプの発電機に関する。

図１１と図１２には、円盤式磁気エネルギー発電機１が開示されている。該発電機１は、一つのステータ１１と、２つのロータ１２、１２と、ステータ１１が２つのロータ１２、１２に挟まれるようにステータ１１及びロータ１２、１２を貫通して同軸に配列するシャフト１４と、ステータ１１とロータ１２との間に配置されると共にシャフト１４を回動可能に支持するように設けられているシャフトベアリング１３とを備えている。ステータ１１は、円板状をなしたステータボディ１１１を有し、該ステータボディ１１１には、その真ん中にシャフト１４が貫通されるセンターホール１１２と、それぞれがセンターホール１１２と所定の径方向間隔をおいてセンターホール１１２を囲むように配置されるセンターホール１１２よりも径小の複数の貫通孔１１３と、が設けられている。シャフトベアリング１３がセンターホール１１２に貫通するように装着され、貫通孔１１３のそれぞれにはコイル１１４が装着されている。各ロータ１２は、円板状をなしたロータボディ１２１を有し、シャフトベアリング１３におけるステータボディ１１１に挿通してステータボディ１１１より突き出た軸方向の両端を圧入して収納する有底円筒状の凹部１２３が、各ロータボディ１２１の外端面より突き出て設けられている。凹部１２３は、シャフトベアリング１３を収納するスペースを画成する底壁部と周壁部とを有し、底壁部にはシャフト１４が貫通するスルーホール１２６が設けられ、周壁部には径方向に延在しているピンホール１２７が設けられている。ロータボディ１２１にはまた、それぞれが凹部１２３と所定の径方向間隔をおいて凹部１２３を囲むように配置される凹部１２３よりも径小の複数の取付孔１２４が設けられている。各取付孔１２４には磁石１２５が装着されている。シャフト１４は各ロータ１２のピンホール１２７に対応して設けられた複数の固定孔１４１が設けられている。複数のピン１５を用いて対応するピンホール１２７と固定孔１４１とに挿入・係止することによって、ステータ１１、ロータ１２、１２及びシャフトベアリング１３に挿通されたシャフト１４がロータ１２、１２に対して位置決めされる。シャフト１４が回転されると、ピン１５を介してロータ１２が連動して回動される。ロータ１２に装着された磁石１２５による磁力線は、シャフトベアリング１３に対して不動に配置されているステータ１１のコイル１１４を横切るように延在していることにより、コイル１１４によって発電されるようになる。

台湾特許出願公開第２０１３３０４５８号明細書

上記の発電機は、ステータ１１及びロータ１２、１２が同心にシャフト１４に嵌設されて配列されてなるので、軸方向の厚みが嵩張り、スペースを多く占める問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、薄型化、小型化、それらに伴う省スペース効果を実現することができる発電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る発電機は、ベースと、前記ベースに取り付けられる位置決めユニットとを有するハウジングと、前記ベースに設けられているステータ手段であって、ステータ部材とステータコイルとを有し、前記ステータ部材は、互いに所定角度間隔をおいて前記ステータ部材の外周部から外側に放射状に突き出て延在しているように並ぶ複数のステータティースが設けられ、前記ステータコイルが前記ステータティースに巻回されるように設けられている前記ステータ手段と、前記ベースと所定間隔をおくと共に前記位置決めユニットと回転可能に連結されているロータ手段であって、前記位置決めユニットに回転可能に連結された載置部材と、前記載置部材に設けられた環状のロータリングと、複数の磁石とを有し、前記ロータリングは、前記ステータティースの外周面に対向して該外周面を囲む内周面を有し、前記磁石が、前記ロータリングの前記内周面に所定間隔をおいて環状に取り付けられている前記ロータ手段と、前記載置部材と連結されるように前記ベースに取り付けられ、前記ロータ手段が前記ステータ手段に対して回転可能に前記載置部材を回転させるように駆動する駆動手段と、を備え、前記駆動手段の駆動によって回転された前記載置部材によって前記ステータ手段に対して回転された前記ロータ手段と共に回転された前記磁石による磁力線が前記ステータコイルを横切ることにより前記ステータコイルにて電力を生成するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る発電機によれば、ロータ手段がステータ手段の外側を囲むように設けられているので、発電機２００の軸方向沿いの厚みを減らすことができる。従って、発電機全体の小型化、薄型化を実現することができる。発電機の小型化、薄型化により、設置スペースの節減を図ることができる。

本発明に係る発電機の一つの実施形態を示す斜視図である。 図１の上面図である。 図１の分解斜視図である。 図３の一部拡大図である。 図３の他部拡大図である。 図２の線６−６の断面図である。 図１において一部を省略して示す上面図である。 図２の線８−８の断面図である。 図３の一部構成を拡大して示す図である。 図２の線１０−１０の断面図である。 従来の発電機の一例を示す斜視図である。 図１１の分解斜視図である。

以下、本発明に係る発電機の一つの実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る発電機の第１の実施形態の構成を示す組立て斜視図、図２は、図１の上面図、図３は、図１の分解斜視図である。図中、参照符号２００は、ラジアルフラックスタイプの発電機であり、発電機２００は概ね、ステータ手段３と、ロータ手段４と、駆動手段５とを備え、ステータ手段３、ロータ手段４、及び駆動手段５がハウジング２に設けられている。

ハウジング２は、ベース２１と、ベース２１に取り付けられた位置決めユニット２２とを有し、ベース２１に略垂直な中心軸Ｚを定義しており、ベース２１は、該中心軸Ｚに垂直な上面２１１を有し、ステータ手段３、ロータ手段４及び駆動手段５が上面２１１と水平に取り付けられ、位置決めユニット２２は、ベース２１の上面２１１にステータ手段３及びロータ手段４を囲んで位置付けるように設けられている。

ステータ手段３は、ベース２１の上面２１１に水平に取り付けられた位置決め部材３０と、位置決め部材３０に設けられたステータ部材３１と、ステータ部材３１に設けられたステータコイル３２とを有する。位置決め部材３０は、ベース２１の中心軸Ｚを囲む円環状に形成されている。ステータ部材３１は、位置決め部材３０よりも径大の円盤であり、ベース２１の中心軸Ｚを囲むように形成されている中心孔３１０（図４参照）と、該中心孔３１０から離れた外周面３１１とを有し、該外周面３１１には、互いに所定間隔をおいて径方向の外向きに突き出て延在している複数のステータティース３１２が設けられ、互いに隣接するステータティース３１２の間はステータスロット３１３として画成される。ステータコイル３２はステータスロット３１３でステータティース３１２に巻回して装着されている。なお、ステータコイル３２は例えば三相コイルである。

ロータ手段４は、ステータ手段３を囲むようにベース２１の上面２１１から軸方向間隔をおいて位置決めユニット２２に回転可能に設けられている。この実施形態では、ロータ手段４は、位置決めユニット２２に回転可能に固定された環状の載置部材４０と、載置部材４０に設けられた環状のロータリング４１と、複数の磁石４２とを有する。ロータリング４１は、ステータ部材３１と、中心軸Ｚに平行の軸方向と垂直な径方向に所定の径方向間隔をおいて並列して設けられ、複数のステータティース３１２の外周面に対向してその外周面を囲む内周面４１１と、内周面４１１と所定の径方向間隔をおいて反対側の外周面４１３とを有する。複数の磁石４２はロータリング４１の内周面４１１に所定間隔をおいて環状に取り付けられている。

駆動手段５は、載置部材４０を回転させるように駆動するものであり、載置部材４０と連結されるようにベース２１の上面２１１に取り付けられている。駆動手段５によって載置部材４０が回転すると、ロータ手段４は中心軸Ｚを回転中心としてステータ手段３に対して回転される。

ここでは、ロータ手段４はステータ手段３に対してステータ手段３の外側に囲むように取り付けられているので、ロータ手段４はアウターロータとなり、ステータ手段３はアウターロータであるロータ手段４に対するインナーステータとなることに留意されたい。
駆動手段５による駆動によってステータ手段３に対して回転されたロータ手段４と共に回転された磁石４２による磁力線がステータコイル３２を横切ることによりステータコイル３２にて電力を生成するようになる。

本実施形態では、ステータ手段３の位置決め部材３０がベース２１に設置され、ロータ手段４の載置部材４０が位置決めユニット２２によって位置付けられるように回転可能に設けられているので、ロータリング４１が環状のステータ部材３１の外側に所定の径方向間隔をおいて配置されている。そして、ステータコイル３２はステータ部材３１の外周に径方向に放射状に設けられたステータティース３１２に巻回され、複数の磁石４２がロータリング４１の内周面４１１に周設されていることにより、ステータコイル３２と磁石４２とが中心軸Ｚの周りに径方向間隔をおいて並列して配置されている。このように、ステータ手段３及びロータ手段４が中心軸Ｚの周りに径方向間隔をおいて配列されているので、発電機２００の中心軸Ｚ沿いの厚みを抑えることができる。従って、発電機２００全体が嵩張ることなく薄肉化することができる。これによって、発電機２００の薄型化を実現することができる。

次に、本実施形態に係る発電機２００の構成、動作及び作用について添付の図面を参照して詳しく説明する。

ハウジング２は、図４に示されているように、ベース２１の上面２１１より窪むように所定の角度間隔をおいて環状に並ぶ複数のねじ孔２１２が設けられている。

ステータ部材３１は、例えば複数のケイ素鋼板が積層されてなるものであり、更に、例えば図４に示されているように、中心軸Ｚを囲んで中心孔３１０を画成する環状の内壁面３１４を有し、内壁面３１４には、中心軸Ｚを囲む方向である周方向に所定の角度間隔をおいて第１の係止部３１５が設けられている。

位置決め部材３０は、軸方向の上下からステータ部材３１を挟んでいる、略環状の第１の挟持部材３３と、第１の挟持部材３３を覆う略環状の第２の挟持部材３４とを有する。第１の挟持部材３３は、中心孔３１０よりも径小な第１の内孔３３０が形成されている扁平の環状体であり、ステータ部材３１を載置する載置面３３１を有する。載置面３３１はその第１の内孔３３０の内周縁から中心軸Ｚと平行な軸方向の上向きにステータ部材３１側に突き出る環状のフランジ３３２が設けられている。フランジ３３２は、ステータ部材３１の内壁面３１４と当接する外壁面３３４を有し、外壁面３３４は、所定の角度間隔をおいて各第１の係止部３１５に対応して係合される複数の第２の係止部３３５と、ねじ孔２１２に対応して中心軸Ｚと平行な軸方向に延在している複数の第１の貫通孔３３３とが設けられている。

なお、第１の係止部３１５と第２の係止部３３５とは、互いに係止・位置決め可能に、例えば凹凸嵌合するようにその一方がリブ状に、その他方が溝状に形成されればよいが、一例としては、図示のように、内壁面３１４より中心孔３１０の径方向の内向きに突き出て軸方向沿いに延在しているリブ状に第１の係止部３１５が形成され、外壁面３３４より第１の内孔３３０の径方向の内向きに窪むと共に軸方向沿いに延在している溝状に第２の係止部３３５が形成される。

第２の挟持部材３４は、第１の内孔３３０と略同径な第２の内孔３４０が形成されている扁平の環状体であり、第２の内孔３４０の内周部に複数のねじ孔２１２及び複数の第１の貫通孔３３３に対応して複数の第２の貫通孔３４１が互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に延在しているように設けられている。

位置決め部材３０は更に各ねじ孔２１２に対応して締結される複数のボルト３５を有する。ステータ部材３１が第１の挟持部材３３及び第２の挟持部材３４の間に挟まれ、フランジ３３２の外壁面３３４がステータ部材３１の内壁面３１４と接触すると共に第１の係止部３１５と第２の挟持部３３５とが係合しながらフランジ３３２がステータ部材３１の中心孔３１０に挿嵌され、第２の貫通孔３４１が第１の貫通孔３３３に合うように第２の挟持部材３４がステータ部材３１及びフランジ３３２に重なった状態で、複数のボルト３５を用いて対応する第２の貫通孔３４１及び第１の貫通孔３３３を介してねじ孔２１２に螺合することによって、ステータ手段３がハウジング２に固定・位置決めされる。

フランジ３３２の外壁面３３４がステータ部材３１の内壁面３１４と当接されるので、ステータ部材３１が第１の挟持部材３３に対して横ずれすることを防止することができる。また、第１の係止部３１５と第２の係止部３３５とが係合されているので、ステータ部材３１が中心軸Ｚを中心として第１の挟持部材３３に対して回転することを防止することができる。なお、第１の係止部３１５及び第２の係止部３３５の数、大きさ、形状は、ステータ部材３１が第１の挟持部材３３に対して横ずれしたり回転したりすることのないように設ければよい。

また、ボルト３５が対応する第２の貫通孔３４１及び第１の貫通孔３３３を介してねじ孔２１２に螺合されることによって、第２の挟持部材３４が第１の挟持部材３３側に押圧されると共に第１の挟持部材３３と第２の挟持部材３４とによりステータ部材３１を安定して挟むことができる。従って、ステータ部材３１が上下移動することなく位置決め部材３０によって安定して挟持されることができる。このように、ステータ手段３の構成要素が少ない上簡単に組み立てられると共に、ベース２１に簡単に取り付けられることができるため、組立てに手間がかからず製造コストを大幅に軽減することができる。

図１や図８に示されるように、位置決めユニット２２は、ロータ手段４を囲むようにねじ孔２１２の外周りに所定の角度間隔をおいて環状に並ぶ複数の保持ユニット２２０が設けられている。保持ユニット２２０は、ベース２１に固定されるブラケット２３と、ベアリング２４と、ブラケット２３に回転可能に接続されたガイドホイール２５と、止め部材２６とを有する。ブラケット２３は、例えば螺合でベース２１の上面２１１に固定される板体２３１と、板体２３１に中心軸Ｚと平行に直立して突き出るように設けられた回転軸２３２とを有する。回転軸２３２の板体２３１より突き出された突出端部２３３がねじ状に設けられている。ベアリング２４は回転軸２３２が挿嵌される玉軸受である。ガイドホイール２５は回転軸２３２に嵌挿されると共にベアリング２４に外嵌される。これによって、ガイドホイール２５がベアリング２４を介して回転軸２３２に対して回転される。止め部材２６は例えばナットであり、ガイドホイール２５に当って回転軸２３２の突出端部２３３と螺合されることにより、ガイドホイール２５が回転軸２３２から脱離することを防止することができる。

ガイドホイール２５は、回転軸２３２に嵌挿されると共にベアリング２４に外嵌されるように形成されている内孔付きのホイールボディ２５１と、ホイールボディ２５１の外周部より環状に突き出るように設けられた保持部２５２とを有する。保持部２５２は、ホイールボディ２５１の外周部より環状に突き出ると共に外向きに薄肉になるように、ベース２１から離れるように傾斜する第１の斜面２５３と、ベース２１に向かって傾斜する第２の斜面２５４とを有し、第１の斜面２５３の外周縁と第２の斜面２５４の外周縁とが重なって連結される。

載置部材４０は、図５に主に示されているように、軸方向の上下からロータリング４１を挟んでいる、内孔付の環状の第１のカバー部材４３と、内孔付の環状の第２のカバー部材４４と、第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とが重なるように連結される連結ユニット４５とを有する。第１のカバー部材４３は、第２のカバー部材４４側の第１の当接面４３１を有する第１の内周部４３ａと、第１の内周部４３ａより径方向の外向きに延在している第２の当接面４３２を有し、第１の内周部４３ａよりも厚肉になる第１の外周部４３ｂと、第１の内周部４３ａと第１の外周部４３ｂとの間に第１の当接面４３１と第２の当接面４３２とを連結するように軸方向に延在している第１の直立壁部４３ｃとを有する。第１の直立壁部４３ｃには、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に延在している複数の第１の係合部４３３が設けられている。第１の係合部４３３は、例えば径方向に窪んで溝状に形成されている。

第２のカバー部材４４は、図９に主に示されているように、第１のカバー部材４３側の第１の当接面４３１と対応する第１の当接面４４１を有する第２の内周部４４ａと、第２の内周部４４ａより径方向の外向きに延在している第２の当接面４３２と対応する第２の当接面４４２を有するように第２の内周部４４ａよりも厚肉になる第２の外周部４４ｂと、第２の内周部４４ａと第２の外周部４４ｂとの間に第１の当接面４４１と第２の当接面４４２とを連結するように軸方向に延在している第２の直立壁部４４ｃとを有する。第２の直立壁部４４ｃは、第１の係合部４３３と対応する、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に延在している複数の第２の係合部４４３が設けられている。第２の係合部４４３は例えば径方向に窪んで溝状に形成されている。第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とは上下対応する構成となっている。ロータリング４１は、第１の当接面４３１と第１の当接面４４１とによって挟まれるように収容・位置決めされる。

第１の外周部４３ｂは、第２の当接面４３２の外周縁より外向きに傾斜する環状の第１の傾斜面４３４と、第２の当接面４３２の反対面の外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されている第１のギア部４３６と、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に貫通するねじ付の複数の第１の連結孔４３７とが設けられている。

第２の外周部４４ｂは、第２の当接面４４２の外周縁より外向きに傾斜する環状の第２の傾斜面４４４と、第２の当接面４４２の反対面の外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されている第２のギア部４４６と、第１の連結孔４３７と対応する、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に貫通するねじ付の複数の第２の連結孔４４７とが設けられている。

この実施形態では、連結ユニット４５は、ナット４５１とナット４５１に嵌られて螺合されるボルト４５２とを有する。ナット４５１は内孔付の筒状体であり、ボルト４５２は頭部４５２ａと頭部４５２ａより径小な軸部４５２ｂとからなっている。

第１の連結孔４３７は、ボルト４５２の軸部４５２ｂが挿入される第１の軸孔部４３７ａと、第１の軸孔部４３７ａとの間に第１の肩部４３８が形成されるように第１の軸孔部４３７ａに挿入されたボルト４５２が第１の連結孔４３７から脱離不能にボルト４５２と連結されて第１の肩部４３８に係止される第１の軸孔部４３７ａより径大な第１の係止孔部４３７ｂとを有するように形成されている。

第２の連結孔４４７は、ボルト４５２の軸部４５２ｂが挿入される第２の軸孔部４４７ａと、第２の軸孔部４４７ａとの間に第２の肩部４４８が形成されるように第２の軸孔部４４７ａに挿入されたボルト４５２が第２の連結孔４４７を通り抜けないようにボルト４５２の頭部４５２ａが挿入されて第２の肩部４４８に係止される第２の軸孔部４４７ａより径大な第２の係止孔部４４７ｂとを有するように形成されている。

ロータリング４１は、例えば複数のケイ素鋼板が積層されてなるものであり、中心軸Ｚを囲んで中心孔を画成する環状の内周面４１１を有し、該内周面４１１は、各磁石４２を対応して装着する、複数の装着部４１２が設けられている。なお、装着部４１２は、この実施形態では、内周面４１１から径方向に窪むと共に軸方向に延在しているように形成されている。

ロータリング４１の外周面４１３は、第１の係合部４３３又は第２の係合部４４３に対応するように第１の所定の間隔をおいて軸方向に延在している第３の係合部４１４が設けられている。第３の係合部４１４は、例えば溝状に形成されている第１の係合部４３３、及び、例えば溝状に形成されている第２の係合部４４３と嵌合される、リブ状に形成されている。

以上により、載置部材４０は、図５、図７、図８及び図９に示されているように、ロータリング４１を収容・挟持するように、第１のカバー部材４３の第１の当接面４３１と、第１の直立壁部４３ｃと、第２のカバー部材４４の第１の当接面４４１と、第２の直立壁部４４ｃとにより画成される環状の囲い部４０１と、第３の係合部４１４が係止されるように第１の係合部４３３と第２の係合部４４３とにより画成される係合部４０２とが形成されている。

各磁石４２が対応する装着部４１２に装着され、安定してロータリング４１に位置決めされる。また、第３の係合部４１４が係合部４０２に嵌合されると、ロータリング４１が中心軸Ｚを中心として載置部材４０に対して回ることを防止することができる。そして、ロータリング４１が囲い部４０１に収容されて挟まれると、ロータリング４１が載置部材４０に対して横ずれすることがない。このように、ロータリング４１が第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とにより覆われ、連結ユニット４５のボルト４５２が第１の連結孔４３７と第２の連結孔４４７に挿入され、ボルト４５２の頭部４５２ａが第２の連結孔４４７の第２の肩部４４８に係止され、ボルト４５２の軸部４５２ｂがナット４５１と螺合され第１の連結孔４３７の第１の肩部４３８に係止されることにより、ロータリング４１が第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４との間に挟まれて位置決めされる。

なお、係合部４０２及び第３の係合部４１４が互いに係合されるように、係合部４０２が溝状に形成され、第３の係合部４１４がリブ状又は突起状に形成されているが、係合部４０２がリブ状又は突起状に形成され、第３の係合部４１４が溝状に形成されてもよい。また、この形態では、係合部４０２及び第３の係合部４１４の設置数は複数個であるが、ロータリング４１が中心軸Ｚを中心として、載置部材４０に対して回ったり、横ずれしたりすることを防止することができれば、それぞれ対応して１個だけもうけられてもよい。また、第１の直立壁部４３ｃ及び第２の直立壁部４４ｃの合計した軸方向高さはロータリング４１の外周面４１３の軸方向高さと略同一かやや大きいぐらいである。

載置部材４０は、囲い部４０１の外部において内側に窪む環状の嵌合溝４０３が設けられ、この形態では、嵌合溝４０３は、第１の傾斜面４３４と第２の傾斜面４４４とにより外側に開口する断面が略Ｖ字状に画成されるように形成されている。このように、第１の斜面２５３と第１の傾斜面４３４とが当接し、第２の斜面２５４と第２の傾斜面４４４とが当接するように、環状の嵌合溝４０３に保持部２５２の少なくとも一部が係入される。これによって、ロータ手段４はベース２１の上面２１１の上に平らに保持されることができる。

ロータ手段４を組み立てると共にロータ手段４を保持ユニット２２０に組み付ける場合、図５、図７、図８及び図１０に示されているように、ロータリング４１の第３の係合部４１４は、第１のカバー部材４３の第１の係合部４３３に対応しながら、ロータリング４１が第１のカバー部材４３に向かって第１の当接面４３１に当るまで動かされる。そして、例えばリブ状に形成されている第３の係合部４１４が例えば溝状に形成されている第１の係合部４３３に係入され、ロータリング４１の外周面４１３が第１の直立壁部４３ｃに接触される。

次に、第２のカバー部材４４の第２の係合部４４３がロータリング４１の第３の係合部４１４に対応しながら、第２のカバー部材４４が第１のカバー部材４３に向かって覆うまで移動されると、第２のカバー部材４４の第２の当接面４４２が第１のカバー部材４３の第２の当接面４３２に接触されると共に、第２の係合部４４３に第３の係合部４１４が係入され、第２の直立壁部４４ｃがロータリング４１の外周面４１４に接触される。

そして、ナット４５１が対応する第１の連結孔４３７に入れられて第１の肩部４３８に係止される。ボルト４５２が対応する第１の連結孔４３７及び第２の連結孔４４７を貫通して第２の肩部４４８に係止され、対応するナット４５１に螺合される。このように、第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とによってロータリング４１が挟まれると共に、連結ユニット４５によって第２のカバー部材４４と第１のカバー部材４３とが螺合される。これによってロータ手段４の組立てが完成する。ボルト４５２のナット４５１へのねじ締めにより、第２のカバー部材４４と第１のカバー部材４３とが互いに緊密に締結されるので、第２のカバー部材４４の第１の当接面４４１と第１のカバー部材４３の第１の当接面４３１とがロータリング４１に接触される。このように、第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とによりロータリング４１が安定して保持されることができるので、ロータリング４１が上下に動くことを防止することができる。

ロータ手段４の組立てが終わると、第１の斜面２５３と第２の斜面２５４とが第１の傾斜面４３４と第２の傾斜面４４４とにそれぞれ接触されるように、ガイドホイール２５の保持部２５２の一部が載置部材４０の嵌合溝４０３に嵌挿される。次に、ガイドホイール２５及びベアリング２４に回転軸２３２が嵌挿され、止め部材２６が回転軸２３２のねじ状の突出端部２３３と螺合され、ガイドホイール２５の上部に係着される。これによって、ロータ手段４と保持ユニット２２０との組立て作業が完了する。
以上のように、ロータ手段４の組立て作業、及びロータ手段４と保持ユニット２２０との組立て作業は、凹凸嵌合やねじ締めなどで行うため、手間が掛からずに組立て作業を行うことができるので、製造コストを大幅に低減することができる。

駆動手段５は、図２と図４に示されているように、フレーム５１と、フレーム５１に取り付けられた駆動モータ５２と、第１のカバー部材４３の第１のギア部４３６又は第２のカバー部材４４の第２のギア部４４６と噛み合うように駆動モータ５２と連結され、駆動モータ５２による駆動に連動して回転自在に設けられている歯車５３とを有する。これによって、駆動モータ５２は歯車５３を介して載置部材４０を回転させる。なお、この実施形態では、歯車５３は、第２のギア部４４６と噛み合うようにしているが、第１のギア部４３６と噛み合うように設けられてもよい。場合によっては、第１のギア部４３６又は第２のギア部４４６の一方だけを設ければよい。

図１、図２、図５及び図８に示されているように、駆動モータ５２が駆動されると、歯車５３を介して載置部材４０が連動して中心軸Ｚを中心としてステータ手段３に対して回転される。載置部材４０が回転すると、ロータリング４１が連動して回転される。ロータリング４１が回転すると、ロータリング４１に装着された磁石４２も回転される。載置部材４０が回転すると、ガイドホイール２５も連動して回転される。磁石４２が回転すると、磁石４２による磁力線がステータコイル３２を横切るため、ステータコイル３２にて電力を生成することができる。ステータコイル３２によって生成された電力は、例えば蓄電装置に送られて蓄電されてもよく、負荷装置に送られて使用されてもよい。

なお、ガイドホイール２５の第１の斜面２５３と第２の斜面２５４が、載置部材４０の第１の傾斜面４３４と第２の傾斜面４４４にそれぞれ接触されているため、載置部材４０が回転している間、載置部材４０が上下移動したり、横ずれしたりすることを防止することができる。従って、ロータ手段４が安定して回転することができる。また、ガイドホイール２５は、保持部２５２が嵌合溝４０３に挿入され、また、載置部材４０を保持していることにより、ガイドホイール２５及び載置部材４０の間の摩擦を軽減することができる。従って、載置部材４０はガイドホイール２５に対して順調に安定して回転することができる。

上記のように構成された本実施形態に係る発電機２００は、ステータ部材３１とロータリング４１とが中心軸Ｚと垂直な径方向に所定間隔をおいて設けられ、また、ステータコイル３２と磁石４２とが中心軸Ｚと垂直な径方向に所定間隔をおいて設けられているので、発電機２００の中心軸Ｚ沿いの厚みを減らすことができる。従って、発電機２００全体の小型化、薄型化を実現することができる。また、発電機２００の小型化、薄型化により、設置スペースの節減を図ることができる。また、駆動モータ５２により歯車５３を介してロータ手段４の載置部材４０を連動させて回転させることができるので、減速器を使う必要がなくなる。従って、製造コストの低減につながる。また、ステータ手段３、ロータ手段４及びハウジング２が、手間が掛からず簡単に組み立てられるので、組立て工数及び製造コストの低減を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

２００ 発電機
２ ハウジング
２１ ベース
２１１ 上面
２１２ ねじ孔
２２ 位置決めユニット
２２０ 保持ユニット
２３ ブラケット
２３１ 板体
２３２ 回転軸
２３３ 突出端部
２４ ベアリング
２５ ガイドホイール
２５１ ホイールボディ
２５２ 保持部
２５３ 第１の斜面
２５４ 第２の斜面
２６ 止め部材
３ ステータ手段
３０ 位置決め部材
３１ ステータ部材
３１０ 中心孔
３１１ 外周面
３１２ ステータティース
３１３ ステータスロット
３１４ 内壁面
３１５ 第１の係止部
３２ ステータコイル
３３ 第１の挟持部材
３３０ 第１の内孔
３３１ 載置面
３３２ フランジ
３３３ 第１の貫通孔
３３４ 外壁面
３３５ 第２の係止部
３４ 第２の挟持部材
３４０ 第２の内孔
３４１ 第２の貫通孔
３５ ボルト
４ ロータ手段
４０ 載置部材
４０１ 囲い部
４０２ 係合部
４０３ 嵌合溝
４１ ロータリング
４１１ 内周面
４１２ 装着部
４１３ 外周面
４１４ 第３の係合部
４２ 磁石
４３ 第１のカバー部材
４３ａ 第１の内周部
４３ｂ 第１の外周部
４３ｃ 第１の直立壁部
４３１ 第１の当接面
４３２ 第２の当接面
４３３ 第１の係合部
４３４ 第１の傾斜面
４３６ 第１のギア部
４３７ 第１の連結孔
４３７ａ 第１の軸孔部
４３７ｂ 第１の係止孔部
４３８ 第１の肩部
４４ 第２のカバー部材
４４ａ 第２の内周部
４４ｂ 第２の外周部
４４ｃ 第２の直立壁部
４４１ 第１の当接面
４４２ 第２の当接面
４４３ 第２の係合部
４４４ 第２の傾斜面
４４６ 第２のギア部
４４７ 第２の連結孔
４４７ａ 第２の軸孔部
４４７ｂ 第２の係止孔部
４４８ 第２の肩部
４５ 連結ユニット
４５１ ナット
４５２ ボルト
４５２ａ 頭部
４５２ｂ 軸部
５ 駆動手段
５１ フレーム
５２ 駆動モータ
５３ 歯車
Ｚ 中心軸

本発明は、発電機に関し、特にラジアルフラックスタイプの発電機に関する。

図１１と図１２には、円盤式磁気エネルギー発電機１が開示されている。該発電機１は、一つのステータ１１と、２つのロータ１２、１２と、ステータ１１が２つのロータ１２、１２に挟まれるようにステータ１１及びロータ１２、１２を貫通して同軸に配列するシャフト１４と、ステータ１１とロータ１２との間に配置されると共にシャフト１４を回動可能に支持するように設けられているシャフトベアリング１３とを備えている。ステータ１１は、円板状をなしたステータボディ１１１を有し、該ステータボディ１１１には、その真ん中にシャフト１４が貫通されるセンターホール１１２と、それぞれがセンターホール１１２と所定の径方向間隔をおいてセンターホール１１２を囲むように配置されるセンターホール１１２よりも径小の複数の貫通孔１１３と、が設けられている。シャフトベアリング１３がセンターホール１１２に貫通するように装着され、貫通孔１１３のそれぞれにはコイル１１４が装着されている。各ロータ１２は、円板状をなしたロータボディ１２１を有し、シャフトベアリング１３におけるステータボディ１１１に挿通してステータボディ１１１より突き出た軸方向の両端を圧入して収納する有底円筒状の凹部１２３が、各ロータボディ１２１の外端面より突き出て設けられている。凹部１２３は、シャフトベアリング１３を収納するスペースを画成する底壁部と周壁部とを有し、底壁部にはシャフト１４が貫通するスルーホール１２６が設けられ、周壁部には径方向に延在しているピンホール１２７が設けられている。ロータボディ１２１にはまた、それぞれが凹部１２３と所定の径方向間隔をおいて凹部１２３を囲むように配置される凹部１２３よりも径小の複数の取付孔１２４が設けられている。各取付孔１２４には磁石１２５が装着されている。シャフト１４は各ロータ１２のピンホール１２７に対応して設けられた複数の固定孔１４１が設けられている。複数のピン１５を用いて対応するピンホール１２７と固定孔１４１とに挿入・係止することによって、ステータ１１、ロータ１２、１２及びシャフトベアリング１３に挿通されたシャフト１４がロータ１２、１２に対して位置決めされる。シャフト１４が回転されると、ピン１５を介してロータ１２が連動して回動される。ロータ１２に装着された磁石１２５による磁力線は、シャフトベアリング１３に対して不動に配置されているステータ１１のコイル１１４を横切るように延在していることにより、コイル１１４によって発電されるようになる。

台湾特許出願公開第２０１３３０４５８号明細書

上記の発電機は、ステータ１１及びロータ１２、１２が同心にシャフト１４に嵌設されて配列されてなるので、軸方向の厚みが嵩張り、スペースを多く占める問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、薄型化、小型化、それらに伴う省スペース効果を実現することができる発電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る発電機は、ベースと、前記ベースに取り付けられる位置決めユニットとを有するハウジングと、前記ベースに設けられているステータ手段であって、ステータ部材とステータコイルとを有し、前記ステータ部材は、互いに所定角度間隔をおいて前記ステータ部材の外周部から外側に放射状に突き出て延在しているように並ぶ複数のステータティースが設けられ、前記ステータコイルが前記ステータティースに巻回されるように設けられている前記ステータ手段と、前記ベースと所定間隔をおくと共に前記位置決めユニットと回転可能に連結されているロータ手段であって、前記位置決めユニットに回転可能に連結された載置部材と、前記載置部材に設けられた環状のロータリングと、複数の磁石とを有し、前記ロータリングは、前記ステータティースの外周面に対向して該外周面を囲む内周面を有し、前記磁石が、前記ロータリングの前記内周面に所定間隔をおいて環状に取り付けられている前記ロータ手段と、前記載置部材と連結されるように前記ベースに取り付けられ、前記ロータ手段が前記ステータ手段に対して回転可能に前記載置部材を回転させるように駆動する駆動手段と、を備え、前記駆動手段の駆動によって回転された前記載置部材によって前記ステータ手段に対して回転された前記ロータ手段と共に回転された前記磁石による磁力線が前記ステータコイルを横切ることにより前記ステータコイルにて電力を生成するように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る発電機によれば、ロータ手段がステータ手段の外側を囲むように設けられているので、発電機２００の軸方向沿いの厚みを減らすことができる。従って、発電機全体の小型化、薄型化を実現することができる。発電機の小型化、薄型化により、設置スペースの節減を図ることができる。

本発明に係る発電機の一つの実施形態を示す斜視図である。 図１の上面図である。 図１の分解斜視図である。 図３の一部拡大図である。 図３の他部拡大図である。 図２の線６−６の断面図である。 図１において一部を省略して示す上面図である。 図２の線８−８の断面図である。 図３の一部構成を拡大して示す図である。 図２の線１０−１０の断面図である。 従来の発電機の一例を示す斜視図である。 図１１の分解斜視図である。

以下、本発明に係る発電機の一つの実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る発電機の第１の実施形態の構成を示す組立て斜視図、図２は、図１の上面図、図３は、図１の分解斜視図である。図中、参照符号２００は、ラジアルフラックスタイプの発電機であり、発電機２００は概ね、ステータ手段３と、ロータ手段４と、駆動手段５とを備え、ステータ手段３、ロータ手段４、及び駆動手段５がハウジング２に設けられている。

ハウジング２は、ベース２１と、ベース２１に取り付けられた位置決めユニット２２とを有し、ベース２１に略垂直な中心軸Ｚを定義しており、ベース２１は、該中心軸Ｚに垂直な上面２１１を有し、ステータ手段３、ロータ手段４及び駆動手段５が上面２１１と水平に取り付けられ、位置決めユニット２２は、ベース２１の上面２１１にステータ手段３及びロータ手段４を囲んで位置付けるように設けられている。

ステータ手段３は、ベース２１の上面２１１に水平に取り付けられた位置決め部材３０と、位置決め部材３０に設けられたステータ部材３１と、ステータ部材３１に設けられたステータコイル３２とを有する。位置決め部材３０は、ベース２１の中心軸Ｚを囲む円環状に形成されている。ステータ部材３１は、位置決め部材３０よりも径大の円盤であり、ベース２１の中心軸Ｚを囲むように形成されている中心孔３１０（図４参照）と、該中心孔３１０から離れた外周面３１１とを有し、該外周面３１１には、互いに所定間隔をおいて径方向の外向きに突き出て延在している複数のステータティース３１２が設けられ、互いに隣接するステータティース３１２の間はステータスロット３１３として画成される。ステータコイル３２はステータスロット３１３でステータティース３１２に巻回して装着されている。なお、ステータコイル３２は例えば三相コイルである。

ロータ手段４は、ステータ手段３を囲むようにベース２１の上面２１１から軸方向間隔をおいて位置決めユニット２２に回転可能に設けられている。この実施形態では、ロータ手段４は、位置決めユニット２２に回転可能に固定された環状の載置部材４０と、載置部材４０に設けられた環状のロータリング４１と、複数の磁石４２とを有する。ロータリング４１は、ステータ部材３１と、中心軸Ｚに平行の軸方向と垂直な径方向に所定の径方向間隔をおいて並列して設けられ、複数のステータティース３１２の外周面に対向してその外周面を囲む内周面４１１と、内周面４１１と所定の径方向間隔をおいて反対側の外周面４１３とを有する。複数の磁石４２はロータリング４１の内周面４１１に所定間隔をおいて環状に取り付けられている。

駆動手段５は、載置部材４０を回転させるように駆動するものであり、載置部材４０と連結されるようにベース２１の上面２１１に取り付けられている。駆動手段５によって載置部材４０が回転すると、ロータ手段４は中心軸Ｚを回転中心としてステータ手段３に対して回転される。

ここでは、ロータ手段４はステータ手段３に対してステータ手段３の外側に囲むように取り付けられているので、ロータ手段４はアウターロータとなり、ステータ手段３はアウターロータであるロータ手段４に対するインナーステータとなることに留意されたい。
駆動手段５による駆動によってステータ手段３に対して回転されたロータ手段４と共に回転された磁石４２による磁力線がステータコイル３２を横切ることによりステータコイル３２にて電力を生成するようになる。

本実施形態では、ステータ手段３の位置決め部材３０がベース２１に設置され、ロータ手段４の載置部材４０が位置決めユニット２２によって位置付けられるように回転可能に設けられているので、ロータリング４１が環状のステータ部材３１の外側に所定の径方向間隔をおいて配置されている。そして、ステータコイル３２はステータ部材３１の外周に径方向に放射状に設けられたステータティース３１２に巻回され、複数の磁石４２がロータリング４１の内周面４１１に周設されていることにより、ステータコイル３２と磁石４２とが中心軸Ｚの周りに径方向間隔をおいて並列して配置されている。このように、ステータ手段３及びロータ手段４が中心軸Ｚの周りに径方向間隔をおいて配列されているので、発電機２００の中心軸Ｚ沿いの厚みを抑えることができる。従って、発電機２００全体が嵩張ることなく薄肉化することができる。これによって、発電機２００の薄型化を実現することができる。

次に、本実施形態に係る発電機２００の構成、動作及び作用について添付の図面を参照して詳しく説明する。

ハウジング２は、図４に示されているように、ベース２１の上面２１１より窪むように所定の角度間隔をおいて環状に並ぶ複数のねじ孔２１２が設けられている。

ステータ部材３１は、例えば複数のケイ素鋼板が積層されてなるものであり、更に、例えば図４に示されているように、中心軸Ｚを囲んで中心孔３１０を画成する環状の内壁面３１４を有し、内壁面３１４には、中心軸Ｚを囲む方向である周方向に所定の角度間隔をおいて第１の係止部３１５が設けられている。

位置決め部材３０は、軸方向の上下からステータ部材３１を挟んでいる、略環状の第１の挟持部材３３と、第１の挟持部材３３を覆う略環状の第２の挟持部材３４とを有する。第１の挟持部材３３は、中心孔３１０よりも径小な第１の内孔３３０が形成されている扁平の環状体であり、ステータ部材３１を載置する載置面３３１を有する。載置面３３１はその第１の内孔３３０の内周縁から中心軸Ｚと平行な軸方向の上向きにステータ部材３１側に突き出る環状のフランジ３３２が設けられている。フランジ３３２は、ステータ部材３１の内壁面３１４と当接する外壁面３３４を有し、外壁面３３４は、所定の角度間隔をおいて各第１の係止部３１５に対応して係合される複数の第２の係止部３３５と、ねじ孔２１２に対応して中心軸Ｚと平行な軸方向に延在している複数の第１の貫通孔３３３とが設けられている。

なお、第１の係止部３１５と第２の係止部３３５とは、互いに係止・位置決め可能に、例えば凹凸嵌合するようにその一方がリブ状に、その他方が溝状に形成されればよいが、一例としては、図示のように、内壁面３１４より中心孔３１０の径方向の内向きに突き出て軸方向沿いに延在しているリブ状に第１の係止部３１５が形成され、外壁面３３４より第１の内孔３３０の径方向の内向きに窪むと共に軸方向沿いに延在している溝状に第２の係止部３３５が形成される。

第２の挟持部材３４は、第１の内孔３３０と略同径な第２の内孔３４０が形成されている扁平の環状体であり、第２の内孔３４０の内周部に複数のねじ孔２１２及び複数の第１の貫通孔３３３に対応して複数の第２の貫通孔３４１が互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に延在しているように設けられている。

位置決め部材３０は更に各ねじ孔２１２に対応して締結される複数のボルト３５を有する。ステータ部材３１が第１の挟持部材３３及び第２の挟持部材３４の間に挟まれ、フランジ３３２の外壁面３３４がステータ部材３１の内壁面３１４と接触すると共に第１の係止部３１５と第２の挟持部３３５とが係合しながらフランジ３３２がステータ部材３１の中心孔３１０に挿嵌され、第２の貫通孔３４１が第１の貫通孔３３３に合うように第２の挟持部材３４がステータ部材３１及びフランジ３３２に重なった状態で、複数のボルト３５を用いて対応する第２の貫通孔３４１及び第１の貫通孔３３３を介してねじ孔２１２に螺合することによって、ステータ手段３がハウジング２に固定・位置決めされる。

フランジ３３２の外壁面３３４がステータ部材３１の内壁面３１４と当接されるので、ステータ部材３１が第１の挟持部材３３に対して横ずれすることを防止することができる。また、第１の係止部３１５と第２の係止部３３５とが係合されているので、ステータ部材３１が中心軸Ｚを中心として第１の挟持部材３３に対して回転することを防止することができる。なお、第１の係止部３１５及び第２の係止部３３５の数、大きさ、形状は、ステータ部材３１が第１の挟持部材３３に対して横ずれしたり回転したりすることのないように設ければよい。

また、ボルト３５が対応する第２の貫通孔３４１及び第１の貫通孔３３３を介してねじ孔２１２に螺合されることによって、第２の挟持部材３４が第１の挟持部材３３側に押圧されると共に第１の挟持部材３３と第２の挟持部材３４とによりステータ部材３１を安定して挟むことができる。従って、ステータ部材３１が上下移動することなく位置決め部材３０によって安定して挟持されることができる。このように、ステータ手段３の構成要素が少ない上簡単に組み立てられると共に、ベース２１に簡単に取り付けられることができるため、組立てに手間がかからず製造コストを大幅に軽減することができる。

図１や図８に示されるように、位置決めユニット２２は、ロータ手段４を囲むようにねじ孔２１２の外周りに所定の角度間隔をおいて環状に並ぶ複数の保持ユニット２２０が設けられている。保持ユニット２２０は、ベース２１に固定されるブラケット２３と、ベアリング２４と、ブラケット２３に回転可能に接続されたガイドホイール２５と、止め部材２６とを有する。ブラケット２３は、例えば螺合でベース２１の上面２１１に固定される板体２３１と、板体２３１に中心軸Ｚと平行に直立して突き出るように設けられた回転軸２３２とを有する。回転軸２３２の板体２３１より突き出された突出端部２３３がねじ状に設けられている。ベアリング２４は回転軸２３２が挿嵌される玉軸受である。ガイドホイール２５は回転軸２３２に嵌挿されると共にベアリング２４に外嵌される。これによって、ガイドホイール２５がベアリング２４を介して回転軸２３２に対して回転される。止め部材２６は例えばナットであり、ガイドホイール２５に当って回転軸２３２の突出端部２３３と螺合されることにより、ガイドホイール２５が回転軸２３２から脱離することを防止することができる。

ガイドホイール２５は、回転軸２３２に嵌挿されると共にベアリング２４に外嵌されるように形成されている内孔付きのホイールボディ２５１と、ホイールボディ２５１の外周部より環状に突き出るように設けられた保持部２５２とを有する。保持部２５２は、ホイールボディ２５１の外周部より環状に突き出ると共に外向きに薄肉になるように、ベース２１から離れるように傾斜する第１の斜面２５３と、ベース２１に向かって傾斜する第２の斜面２５４とを有し、第１の斜面２５３の外周縁と第２の斜面２５４の外周縁とが重なって連結される。

載置部材４０は、図５に主に示されているように、軸方向の上下からロータリング４１を挟んでいる、内孔付の環状の第１のカバー部材４３と、内孔付の環状の第２のカバー部材４４と、第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とが重なるように連結される連結ユニット４５とを有する。第１のカバー部材４３は、第２のカバー部材４４側の第１の当り面４３１を有する第１の内周部４３ａと、第１の内周部４３ａより径方向の外向きに延在している第２の当り面４３２を有し、第１の内周部４３ａよりも厚肉になる第１の外周部４３ｂと、第１の内周部４３ａと第１の外周部４３ｂとの間に第１の当り面４３１と第２の当り面４３２とを連結するように軸方向に延在している第１の直立壁部４３ｃとを有する。第１の直立壁部４３ｃには、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に延在している複数の第１の係合部４３３が設けられている。第１の係合部４３３は、例えば径方向に窪んで溝状に形成されている。

第２のカバー部材４４は、図９に主に示されているように、第１のカバー部材４３側の第１の当り面４３１と対応する第１の当接面４４１を有する第２の内周部４４ａと、第２の内周部４４ａより径方向の外向きに延在している第２の当り面４３２と対応する第２の当接面４４２を有するように第２の内周部４４ａよりも厚肉になる第２の外周部４４ｂと、第２の内周部４４ａと第２の外周部４４ｂとの間に第１の当接面４４１と第２の当接面４４２とを連結するように軸方向に延在している第２の直立壁部４４ｃとを有する。第２の直立壁部４４ｃは、第１の係合部４３３と対応する、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に延在している複数の第２の係合部４４３が設けられている。第２の係合部４４３は例えば径方向に窪んで溝状に形成されている。第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とは上下対応する構成となっている。ロータリング４１は、第１の当り面４３１と第１の当接面４４１とによって挟まれるように収容・位置決めされる。

第１の外周部４３ｂは、第２の当り面４３２の外周縁より外向きに傾斜する環状の第１の傾斜面４３４と、第２の当り面４３２の反対面の外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されている第１のギア部４３６と、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に貫通するねじ付の複数の第１の連結孔４３７とが設けられている。

第２の外周部４４ｂは、第２の当接面４４２の外周縁より外向きに傾斜する環状の第２の傾斜面４４４と、第２の当接面４４２の反対面の外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されている第２のギア部４４６と、第１の連結孔４３７と対応する、互いに所定の角度間隔をおいて軸方向に貫通するねじ付の複数の第２の連結孔４４７とが設けられている。

この実施形態では、連結ユニット４５は、ナット４５１とナット４５１に嵌られて螺合されるボルト４５２とを有する。ナット４５１は内孔付の筒状体であり、ボルト４５２は頭部４５２ａと頭部４５２ａより径小な軸部４５２ｂとからなっている。

第１の連結孔４３７は、ボルト４５２の軸部４５２ｂが挿入される第１の軸孔部４３７ａと、第１の軸孔部４３７ａとの間に第１の肩部４３８が形成されるように第１の軸孔部４３７ａに挿入されたボルト４５２が第１の連結孔４３７から脱離不能にボルト４５２と連結されて第１の肩部４３８に係止される第１の軸孔部４３７ａより径大な第１の係止孔部４３７ｂとを有するように形成されている。

第２の連結孔４４７は、ボルト４５２の軸部４５２ｂが挿入される第２の軸孔部４４７ａと、第２の軸孔部４４７ａとの間に第２の肩部４４８が形成されるように第２の軸孔部４４７ａに挿入されたボルト４５２が第２の連結孔４４７を通り抜けないようにボルト４５２の頭部４５２ａが挿入されて第２の肩部４４８に係止される第２の軸孔部４４７ａより径大な第２の係止孔部４４７ｂとを有するように形成されている。

ロータリング４１は、例えば複数のケイ素鋼板が積層されてなるものであり、中心軸Ｚを囲んで中心孔を画成する環状の内周面４１１を有し、該内周面４１１は、各磁石４２を対応して装着する、複数の装着部４１２が設けられている。なお、装着部４１２は、この実施形態では、内周面４１１から径方向に窪むと共に軸方向に延在しているように形成されている。

ロータリング４１の外周面４１３は、第１の係合部４３３又は第２の係合部４４３に対応するように第１の所定の間隔をおいて軸方向に延在している第３の係合部４１４が設けられている。第３の係合部４１４は、例えば溝状に形成されている第１の係合部４３３、及び、例えば溝状に形成されている第２の係合部４４３と嵌合される、リブ状に形成されている。

以上により、載置部材４０は、図５、図７、図８及び図９に示されているように、ロータリング４１を収容・挟持するように、第１のカバー部材４３の第１の当り面４３１と、第１の直立壁部４３ｃと、第２のカバー部材４４の第１の当接面４４１と、第２の直立壁部４４ｃとにより画成される環状の囲い部４０１と、第３の係合部４１４が係止されるように第１の係合部４３３と第２の係合部４４３とにより画成される係合部４０２とが形成されている。

各磁石４２が対応する装着部４１２に装着され、安定してロータリング４１に位置決めされる。また、第３の係合部４１４が係合部４０２に嵌合されると、ロータリング４１が中心軸Ｚを中心として載置部材４０に対して回ることを防止することができる。そして、ロータリング４１が囲い部４０１に収容されて挟まれると、ロータリング４１が載置部材４０に対して横ずれすることがない。このように、ロータリング４１が第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とにより覆われ、連結ユニット４５のボルト４５２が第１の連結孔４３７と第２の連結孔４４７に挿入され、ボルト４５２の頭部４５２ａが第２の連結孔４４７の第２の肩部４４８に係止され、ボルト４５２の軸部４５２ｂがナット４５１と螺合され第１の連結孔４３７の第１の肩部４３８に係止されることにより、ロータリング４１が第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４との間に挟まれて位置決めされる。

なお、係合部４０２及び第３の係合部４１４が互いに係合されるように、係合部４０２が溝状に形成され、第３の係合部４１４がリブ状又は突起状に形成されているが、係合部４０２がリブ状又は突起状に形成され、第３の係合部４１４が溝状に形成されてもよい。また、この形態では、係合部４０２及び第３の係合部４１４の設置数は複数個であるが、ロータリング４１が中心軸Ｚを中心として、載置部材４０に対して回ったり、横ずれしたりすることを防止することができれば、それぞれ対応して１個だけもうけられてもよい。また、第１の直立壁部４３ｃ及び第２の直立壁部４４ｃの合計した軸方向高さはロータリング４１の外周面４１３の軸方向高さと略同一かやや大きいぐらいである。

載置部材４０は、囲い部４０１の外部において内側に窪む環状の嵌合溝４０３が設けられ、この形態では、嵌合溝４０３は、第１の傾斜面４３４と第２の傾斜面４４４とにより外側に開口する断面が略Ｖ字状に画成されるように形成されている。このように、第１の斜面２５３と第１の傾斜面４３４とが当接し、第２の斜面２５４と第２の傾斜面４４４とが当接するように、環状の嵌合溝４０３に保持部２５２の少なくとも一部が係入される。これによって、ロータ手段４はベース２１の上面２１１の上に平らに保持されることができる。

ロータ手段４を組み立てると共にロータ手段４を保持ユニット２２０に組み付ける場合、図５、図７、図８及び図１０に示されているように、ロータリング４１の第３の係合部４１４は、第１のカバー部材４３の第１の係合部４３３に対応しながら、ロータリング４１が第１のカバー部材４３に向かって第１の当り面４３１に当るまで動かされる。そして、例えばリブ状に形成されている第３の係合部４１４が例えば溝状に形成されている第１の係合部４３３に係入され、ロータリング４１の外周面４１３が第１の直立壁部４３ｃに接触される。

次に、第２のカバー部材４４の第２の係合部４４３がロータリング４１の第３の係合部４１４に対応しながら、第２のカバー部材４４が第１のカバー部材４３に向かって覆うまで移動されると、第２のカバー部材４４の第２の当接面４４２が第１のカバー部材４３の第２の当り面４３２に接触されると共に、第２の係合部４４３に第３の係合部４１４が係入され、第２の直立壁部４４ｃがロータリング４１の外周面４１４に接触される。

そして、ナット４５１が対応する第１の連結孔４３７に入れられて第１の肩部４３８に係止される。ボルト４５２が対応する第１の連結孔４３７及び第２の連結孔４４７を貫通して第２の肩部４４８に係止され、対応するナット４５１に螺合される。このように、第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とによってロータリング４１が挟まれると共に、連結ユニット４５によって第２のカバー部材４４と第１のカバー部材４３とが螺合される。これによってロータ手段４の組立てが完成する。ボルト４５２のナット４５１へのねじ締めにより、第２のカバー部材４４と第１のカバー部材４３とが互いに緊密に締結されるので、第２のカバー部材４４の第１の当接面４４１と第１のカバー部材４３の第１の当り面４３１とがロータリング４１に接触される。このように、第１のカバー部材４３と第２のカバー部材４４とによりロータリング４１が安定して保持されることができるので、ロータリング４１が上下に動くことを防止することができる。

ロータ手段４の組立てが終わると、第１の斜面２５３と第２の斜面２５４とが第１の傾斜面４３４と第２の傾斜面４４４とにそれぞれ接触されるように、ガイドホイール２５の保持部２５２の一部が載置部材４０の嵌合溝４０３に嵌挿される。次に、ガイドホイール２５及びベアリング２４に回転軸２３２が嵌挿され、止め部材２６が回転軸２３２のねじ状の突出端部２３３と螺合され、ガイドホイール２５の上部に係着される。これによって、ロータ手段４と保持ユニット２２０との組立て作業が完了する。
以上のように、ロータ手段４の組立て作業、及びロータ手段４と保持ユニット２２０との組立て作業は、凹凸嵌合やねじ締めなどで行うため、手間が掛からずに組立て作業を行うことができるので、製造コストを大幅に低減することができる。

駆動手段５は、図２と図４に示されているように、フレーム５１と、フレーム５１に取り付けられた駆動モータ５２と、第１のカバー部材４３の第１のギア部４３６又は第２のカバー部材４４の第２のギア部４４６と噛み合うように駆動モータ５２と連結され、駆動モータ５２による駆動に連動して回転自在に設けられている歯車５３とを有する。これによって、駆動モータ５２は歯車５３を介して載置部材４０を回転させる。なお、この実施形態では、歯車５３は、第２のギア部４４６と噛み合うようにしているが、第１のギア部４３６と噛み合うように設けられてもよい。場合によっては、第１のギア部４３６又は第２のギア部４４６の一方だけを設ければよい。

図１、図２、図５及び図８に示されているように、駆動モータ５２が駆動されると、歯車５３を介して載置部材４０が連動して中心軸Ｚを中心としてステータ手段３に対して回転される。載置部材４０が回転すると、ロータリング４１が連動して回転される。ロータリング４１が回転すると、ロータリング４１に装着された磁石４２も回転される。載置部材４０が回転すると、ガイドホイール２５も連動して回転される。磁石４２が回転すると、磁石４２による磁力線がステータコイル３２を横切るため、ステータコイル３２にて電力を生成することができる。ステータコイル３２によって生成された電力は、例えば蓄電装置に送られて蓄電されてもよく、負荷装置に送られて使用されてもよい。

なお、ガイドホイール２５の第１の斜面２５３と第２の斜面２５４が、載置部材４０の第１の傾斜面４３４と第２の傾斜面４４４にそれぞれ接触されているため、載置部材４０が回転している間、載置部材４０が上下移動したり、横ずれしたりすることを防止することができる。従って、ロータ手段４が安定して回転することができる。また、ガイドホイール２５は、保持部２５２が嵌合溝４０３に挿入され、また、載置部材４０を保持していることにより、ガイドホイール２５及び載置部材４０の間の摩擦を軽減することができる。従って、載置部材４０はガイドホイール２５に対して順調に安定して回転することができる。

上記のように構成された本実施形態に係る発電機２００は、ステータ部材３１とロータリング４１とが中心軸Ｚと垂直な径方向に所定間隔をおいて設けられ、また、ステータコイル３２と磁石４２とが中心軸Ｚと垂直な径方向に所定間隔をおいて設けられているので、発電機２００の中心軸Ｚ沿いの厚みを減らすことができる。従って、発電機２００全体の小型化、薄型化を実現することができる。また、発電機２００の小型化、薄型化により、設置スペースの節減を図ることができる。また、駆動モータ５２により歯車５３を介してロータ手段４の載置部材４０を連動させて回転させることができるので、減速器を使う必要がなくなる。従って、製造コストの低減につながる。また、ステータ手段３、ロータ手段４及びハウジング２が、手間が掛からず簡単に組み立てられるので、組立て工数及び製造コストの低減を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

２００ 発電機
２ ハウジング
２１ ベース
２１１ 上面
２１２ ねじ孔
２２ 位置決めユニット
２２０ 保持ユニット
２３ ブラケット
２３１ 板体
２３２ 回転軸
２３３ 突出端部
２４ ベアリング
２５ ガイドホイール
２５１ ホイールボディ
２５２ 保持部
２５３ 第１の斜面
２５４ 第２の斜面
２６ 止め部材
３ ステータ手段
３０ 位置決め部材
３１ ステータ部材
３１０ 中心孔
３１１ 外周面
３１２ ステータティース
３１３ ステータスロット
３１４ 内壁面
３１５ 第１の係止部
３２ ステータコイル
３３ 第１の挟持部材
３３０ 第１の内孔
３３１ 載置面
３３２ フランジ
３３３ 第１の貫通孔
３３４ 外壁面
３３５ 第２の係止部
３４ 第２の挟持部材
３４０ 第２の内孔
３４１ 第２の貫通孔
３５ ボルト
４ ロータ手段
４０ 載置部材
４０１ 囲い部
４０２ 係合部
４０３ 嵌合溝
４１ ロータリング
４１１ 内周面
４１２ 装着部
４１３ 外周面
４１４ 第３の係合部
４２ 磁石
４３ 第１のカバー部材
４３ａ 第１の内周部
４３ｂ 第１の外周部
４３ｃ 第１の直立壁部
４３１ 第１の当り面
４３２ 第２の当り面
４３３ 第１の係合部
４３４ 第１の傾斜面
４３６ 第１のギア部
４３７ 第１の連結孔
４３７ａ 第１の軸孔部
４３７ｂ 第１の係止孔部
４３８ 第１の肩部
４４ 第２のカバー部材
４４ａ 第２の内周部
４４ｂ 第２の外周部
４４ｃ 第２の直立壁部
４４１ 第１の当接面
４４２ 第２の当接面
４４３ 第２の係合部
４４４ 第２の傾斜面
４４６ 第２のギア部
４４７ 第２の連結孔
４４７ａ 第２の軸孔部
４４７ｂ 第２の係止孔部
４４８ 第２の肩部
４５ 連結ユニット
４５１ ナット
４５２ ボルト
４５２ａ 頭部
４５２ｂ 軸部
５ 駆動手段
５１ フレーム
５２ 駆動モータ
５３ 歯車
Ｚ 中心軸

Claims (20)

1. ベースと、前記ベースに取り付けられている位置決めユニットとを有しているハウジングと、
   前記ベースに設けられており、ステータ部材とステータコイルとを有しているステータ手段であって、複数のステータティースが、互いに所定の角度間隔をおいて前記ステータ部材の外周部から外側に放射状に突出して延在するように並列に設けられており、前記ステータ部材が、前記ステータコイルが前記ステータティースに巻回されるように設けられている、前記ステータ手段と、
   前記ベースと所定間隔をおくと共に前記位置決めユニットと回転可能に連結されているロータ手段であって、前記ロータ手段が、前記位置決めユニットに回転可能に連結されている載置部材と、前記載置部材に設けられている環状のロータリングと、複数の磁石とを有しており、前記ロータリングは、前記ステータティースの外周面に対向して該外周面を囲んでいる内周面を有しており、前記磁石が、前記ロータリングの前記内周面に所定間隔をおいて環状に取り付けられている、前記ロータ手段と、
   前記載置部材と連結されるように前記ベースに取り付けられている駆動手段であって、前記ロータ手段が前記ステータ手段に対して回転可能に前記載置部材を回転させるように駆動する前記駆動手段と、
   を備えている発電機において、
   前記駆動手段の駆動によって回転された前記載置部材によって前記ステータ手段に対して回転された前記ロータ手段と共に回転された前記磁石による磁力線が前記ステータコイルを横切ることにより前記ステータコイルにて電力を生成するように構成されていることを特徴とする発電機。
2. 前記ハウジングは、前記ベースに略垂直な中心軸を定義しており、
   前記ステータ部材と前記ロータリングとは、前記中心軸に平行の軸方向と垂直な径方向に所定の径方向間隔をおいて並列して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
3. 前記ステータコイルと前記磁石とは、前記径方向間隔をおいて並列して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の発電機。
4. 前記ステータ部材は、積層されている複数のケイ素鋼板から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
5. 前記ステータ手段は、前記ベースに取り付けられた位置決め部材を有しており、
   前記ステータ部材は、前記位置決め部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
6. 前記位置決め部材は、中心軸を囲んでいる環状に形成されており、
   前記ステータ部材は、前記中心軸を囲んでいる中心孔を画成する環状の内壁面を有しており、前記内壁面には、前記中心軸を囲んでいる方向である周方向に所定の角度間隔をおいて複数の第１の係止部が設けられており、
   前記位置決め部材は、前記内壁面と当接する外壁面を有しており、前記外壁面には、所定の角度間隔をおいて前記第１の係止部それぞれに対応して係合されている複数の第２の係止部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の発電機。
7. 前記第１の係止部と前記第２の係止部とは、凹凸嵌合するようにその一方がリブ状に、その他方が溝状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の発電機。
8. 前記ベースは、所定の角度間隔をおいて環状に並んでいる複数のねじ孔が設けられており、
   前記位置決め部材は、前記中心軸に対して平行とされる軸方向の上下から前記ステータ部材を挟んでいる、第１の挟持部材と、前記第１の挟持部材を覆う略環状の第２の挟持部材と、前記第１の挟持部材と前記第２の挟持部材とを貫通して前記ねじ孔に対応して締結されている複数のボルトとを有していることを特徴とする請求項６に記載の発電機。
9. 前記ロータリングは、積層されている複数のケイ素鋼板から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
10. 前記ロータリングの前記内周面は、前記磁石それぞれを対応して装着するための装着部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
11. 前記載置部材は、前記ロータリングを収容している囲い部と、前記囲い部に収容されている前記ロータリングを係止するための係合部とを備えており、
    前記ロータリングは、前記囲い部と接触している外周面を有しており、前記外周面には、前記係合部と互いに係合している第３の係合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
12. 前記載置部材は、前記ロータリングを挟んでいる環状の第１のカバー部材及び環状の第２のカバー部材と、前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材とが重なるように連結されている連結ユニットとを有していることを特徴とする請求項１１に記載の発電機。
13. 前記第１のカバー部材は、前記第２のカバー部材側の第１の当接面を有している第１の内周部と、前記第１の内周部から径方向の外向きに延在している第２の当接面を有している第１の外周部と、前記第１の内周部と前記第１の外周部との間において前記第１の当接面と前記第２の当接面とを連結している第１の直立壁部とを有しており、
    前記第１の直立壁部には、互いに所定の角度間隔をおいて複数の第１の係合部が設けられており、
    前記第２のカバー部材は、前記第１のカバー部材側の前記第１の当接面と対応している第１の当接面を有している第２の内周部と、前記第２の内周部から径方向の外向きに延在している前記第２の当接面と対応している第２の当接面を有している第２の外周部と、前記第２の内周部と第２の外周部との間において前記第１の当接面と前記第２の当接面とを連結している第２の直立壁部とを有しており、
    前記第２の直立壁部には、前記第１の係合部と対応する、互いに所定の角度間隔をおいて配置されている複数の第２の係合部が設けられており、
    前記ロータリングは、前記第１の当接面と前記第１の当接面とによって挟まれるように収容されており、
    前記囲い部は、前記第１の当接面と前記第１の直立壁部と前記第１の当接面と前記第２の直立壁部とによって画成されるように形成されており、
    前記係合部は、前記第３の係合部が係止されるように前記第１の係合部と前記第２の係合部とによって画成されるように形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の発電機。
14. 前記載置部材は、前記囲い部に向かって窪んでいる嵌合溝を前記囲い部の外周に備えており、
    前記位置決めユニットには、前記ロータ手段を囲むように所定の角度間隔をおいて環状に並んでいる複数の保持ユニットが設けられており、
    前記保持ユニットは、前記ベースに固定されているブラケットと、前記ブラケットに回転可能に接続されているガイドホイールとを有しており、前記ガイドホイールの一部が前記嵌合溝に係合されることによって、前記載置部材が保持されることを特徴とする請求項１２に記載の発電機。
15. 前記第１のカバー部材は、外向きに傾斜している環状の第１の傾斜面を形成しており、
    前記第２のカバー部材は、外向きに傾斜している環状の第２の傾斜面を形成しており、
    前記嵌合溝は、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とにより画成されるように形成されており、
    前記ガイドホイールには、前記第１の傾斜面と当接される第１の斜面と、前記第２の傾斜面と当接されている第２の斜面とが形成されており、
    前記第１の斜面の外周縁と前記第２の斜面の外周縁とが、重なって連結されていることを特徴とする請求項１４に記載の発電機。
16. 前記第１のカバー部材は、その外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されている第１のギア部を有しており、
    前記第２のカバー部材は、その外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されている第２のギア部を有しており、
    前記駆動手段は、駆動モータと、前記駆動モータの駆動によって回転される歯車とを有しており、
    前記歯車は、前記第１のギア部及び前記第２のギア部のうち一方のギア部と噛み合うように設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の発電機。
17. 前記連結ユニットは、ナットと、前記ナットに嵌られて螺合されているボルトとを有しており、
    前記ロータリングが前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材とによって挟まれて覆われるように、前記ボルトが前記第２のカバー部材と前記第１のカバー部材とを貫通して前記ナットに螺合されることを特徴とする請求項１２に記載の発電機。
18. 前記載置部材は、その外周側に嵌合溝を備えており、
    前記位置決めユニットには、前記ロータ手段を囲むように所定の角度間隔をおいて環状に並んでいる複数の保持ユニットが設けられ、
    前記保持ユニットは、前記ベース側に回転可能に接続されているガイドホイールを有しており、
    前記ガイドホイールの一部が前記嵌合溝に係合されることによって、前記載置部材が保持されることを特徴とする請求項１に記載の発電機。
19. 前記載置部材は、その外周側に外向きに傾斜している環状の第１の傾斜面と、前記第１の傾斜面とにより外側に開口する断面が略Ｖ字状に画成される向きに傾斜している環状の第２の傾斜面とを備えており、
    前記嵌合溝は、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とにより画成されるように形成されており、
    前記保持ユニットは、前記ベースに固定されているブラケットと、前記ブラケットに回転可能に接続されているガイドホイールとを有しており、
    前記ガイドホイールは、前記第１の傾斜面と当接している第１の斜面と、前記第２の傾斜面と当接している第２の斜面とを備えており、
    前記第１の斜面の外周縁と前記第２の斜面の外周縁とが重なって連結されており、
    前記ガイドホイールの一部が前記嵌合溝に係合されることによって、前記載置部材が保持されることを特徴とする請求項１８に記載の発電機。
20. 前記載置部材は、その外周側に所定の角度間隔をおいて凹凸状に形成されているギア部を有しており、
    前記駆動手段は、駆動モータと、前記駆動モータの駆動によって回転される歯車とを有しており、
    前記歯車は、前記ギア部と噛み合うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電機。

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