JP7256709B2

JP7256709B2 - power generation unit

Info

Publication number: JP7256709B2
Application number: JP2019127771A
Authority: JP
Inventors: 重憲傍嶋
Original assignee: Daiichi Co Ltd
Current assignee: Daiichi Co Ltd
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2023-04-12
Anticipated expiration: 2039-07-09
Also published as: JP2021013284A

Description

この発明は、発電ユニットに関し、更に詳しくは、エンジンにより回転駆動される複数基の発電体を各回転軸を介して直列に接続可能で、前記発電体の個数を増減することで給電負荷が必要とする電力に幅広く対応し得るようにしたものである。 The present invention relates to a power generation unit, and more specifically, a plurality of power generation units that are rotationally driven by an engine can be connected in series via each rotating shaft, and a power supply load is required by increasing or decreasing the number of power generation units. It is designed to be compatible with a wide range of electric power.

エンジンを回転源とする発電機が、民生用および産業用に広く使用されている。この発電機にはポータブル型の比較的発電容量の小さいタイプや、工場その他ビルや病院の非常用や補助用電源として発電容量の大きい据付型のタイプが存在する。なお、最近のエンジン駆動の発電機の多くは、発電した三相交流(ＡＣ)をコンバーターで直流(ＤＣ)に変換し、更に該直流(ＤＣ)をインバーターで交流(ＡＣ)に変換すると共に、併せて所要の周波数に調整してから各種の給電負荷に電力を供給するようになっている。 Generators with an engine as a source of rotation are widely used in consumer and industrial applications. This generator includes a portable type with a relatively small power generation capacity and a stationary type with a large power generation capacity as an emergency or auxiliary power source for factories, buildings, and hospitals. In addition, many of the recent engine-driven generators convert the generated three-phase alternating current (AC) into direct current (DC) with a converter, and then convert the direct current (DC) into alternating current (AC) with an inverter. In addition, power is supplied to various power supply loads after being adjusted to a required frequency.

特許第５５６６７９６号公報Japanese Patent No. 5566796

前記エンジン駆動の発電機は、給電負荷の大きさに応じて発電機の発電容量が定まっている。例えば照明器具のような軽負荷に給電するのであれば、発電機の発電容量は比較的小さいもので足りる。これに対して、例えば建設機械や工場プラントにおける重負荷に給電する場合は、発電機の発電容量を相応に大きくする必要があるので、発電機自体も大型化する。そして容量の大きな大型発電機では、ローターの回転数を増減させることで発電量を或る程度までは調節できるが、それにも限界がある。更に、小さな容量の小型発電機で定常的に給電負荷を賄えるような場合に、大型発電機を使うのは経済的な損失が大きい。 The power generation capacity of the engine-driven generator is determined according to the magnitude of the power supply load. For example, if power is to be supplied to a light load such as a lighting fixture, a generator with a relatively small power generation capacity will suffice. On the other hand, when supplying power to a heavy load in a construction machine or a factory plant, for example, it is necessary to increase the power generation capacity of the power generator accordingly, so the size of the power generator itself is also increased. In large-capacity generators, it is possible to adjust the amount of power generated to some extent by increasing or decreasing the number of rotations of the rotor, but there is a limit to this. Furthermore, when a small-capacity small-sized generator can regularly cover the power supply load, using a large-sized generator results in a large economic loss.

また、大型・小型の発電機の何れにも共通することであるが、内蔵のステーターやローターその他関連機器に不具合を生じると、修理点検のために発電機を停止させる必要がある。しかしこれは、発電機から給電負荷への電力供給が中断するので現場での混乱や損失が大きい。殊に、発電機の要修理部品を取り寄せたり、該部品を新規に製作したりする場合は、発電停止状態が長期化して被害が拡大する。 In addition, as is common to both large and small generators, if a malfunction occurs in the built-in stator, rotor, or other related equipment, it is necessary to stop the generator for repair and inspection. However, this causes disruption and loss on site due to the interruption of power supply from the generator to the powered load. In particular, when a generator part to be repaired is ordered or a new part is manufactured, the power generation stoppage will be prolonged and the damage will increase.

従って、小電力の需要で足りる状況と大電力の需要を要する状況とが不定期に発生する場合に、これら電力需要の増減に適切に対応し得る発電システムがあると便利である。また、修理やメンテナンスのために発電機の運転を停止するときに、全面的な発電停止状態が長期化しないよう、発電機による電力供給を可能な限り迅速に復帰させることが重要である。 Therefore, when a situation in which a small power demand is sufficient and a situation in which a large power demand is required occur irregularly, it would be convenient to have a power generation system that can appropriately respond to changes in the power demand. In addition, when the operation of the generator is stopped for repair or maintenance, it is important to restore the power supply from the generator as quickly as possible so as not to prolong the total stoppage of power generation.

そこで本発明は、容量の小さな発電体を直列に複数基配設すると共に、各発電体の回転軸を接続・離間自在に連結可能とし、当該発電体の個数を増減させることで、大きな発電容量や小さな発電容量に対応し得るようにしたものである。また、複数の発電体における特定の発電体に不具合が生じたり、発電容量を定常的に下げたい要請がある場合等は、当該特定の発電機を単独で取り外し得るようにした。 Therefore, in the present invention, a plurality of small-capacity power generation bodies are arranged in series, and the rotating shaft of each power generation body can be freely connected and separated, and by increasing or decreasing the number of power generation bodies, a large power generation capacity It is designed to be able to cope with small power generation capacity. In addition, when a problem occurs in a specific power generator among a plurality of power generators, or when there is a request to steadily reduce the power generation capacity, the specific power generator can be removed alone.

すなわち、複数基の発電体を連結した発電ユニットにすることで、発電出力に対する需要の変動に応じて個々の発電体を増減させ、これにより細かな電力需要に対応することができる。また、複数基の発電体において、特定の発電体を修理したり保守点検したりする必要が生じた場合は、問題のある発電体だけを系外に取り外して修理等にまわし、他の発電体は再連結することで、運転を短時間に開始することができる。このため発電が停止している時間を短縮化でき、現場での損失・混乱を最小限に抑えることができる。 That is, by forming a power generation unit in which a plurality of power generation bodies are connected, the individual power generation bodies can be increased or decreased according to fluctuations in the demand for the power generation output, thereby responding to detailed power demand. In addition, if there is a need to repair or perform maintenance on a specific power generator among multiple power generators, only the problematic power generator will be removed from the system and repaired, etc., and the other power generators will be repaired. can be reconnected to start operation in a short time. As a result, the time during which power generation is stopped can be shortened, and losses and confusion at the site can be minimized.

例えば３基の発電体を連結して発電を行っている場合に、給電負荷が増大して発電量を増加させる必要がある場合は、新たに１基の発電体を追加して連結することによりユーザーの電力需要に迅速に応えることができる。また、例えば、４基の発電体を直列に連結した発電ユニットにおいて、何れかの発電体に運転支障を生じた場合は、発電ユニットの運転を停止して、当該支障のある発電体を取り出して修理・メンテナンスを行い、残り３基の発電体を再度連結することで発電を短時間で再開することができる。勿論、この場合は発電体が１基減るので、発電出力はその分だけ低下するが、電源が完全喪失する事態を回避し得る大きな利点がある。 For example, when generating power by connecting three power generating units, if the power supply load increases and it is necessary to increase the amount of power generation, add one new power generating unit and connect it. It can respond quickly to the user's power demand. Further, for example, in a power generation unit in which four power generation bodies are connected in series, if any of the power generation bodies has an operational problem, the operation of the power generation unit is stopped and the troubled power generation body is taken out. Power generation can be resumed in a short time by repairing and maintaining the remaining three power generators and reconnecting them. Of course, in this case, the number of power generators is reduced by one, so the power output is reduced by that amount, but there is a great advantage in that a situation in which the power source is completely lost can be avoided.

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、
エンジンにより回転駆動される発電体を回転軸の連続により複数配置し得るよう構成され、
前記複数の発電体は、ベースに設置したレール上を該発電体のステーターフレームに凹設したガイド溝を介して摺動可能で、かつ各発電体は前記レールの上方へ取り外し可能になっており、
給電負荷に要求される発電量に応じて、前記発電体の数を増減し得るようにしたことを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、複数基の発電体を連結して発電を行っている発電ユニットで、給電負荷が増大して発電量を増加させる必要がある場合は、新たに発電体を追加して連結することにより、また逆に発電体の数を減らすことによりユーザーの電力需要の増減に緊密に応えることができる。 In order to solve the above problems and achieve the intended purpose, the invention according to claim 1,
It is configured so that a plurality of power generating bodies that are rotationally driven by the engine can be arranged by continuous rotation shafts,
The plurality of power generators are slidable on rails installed on the base through guide grooves recessed in the stator frame of the power generators, and each power generator can be removed above the rails. ,
The gist of the invention is that the number of the power generators can be increased or decreased according to the power generation amount required for the power supply load.
According to the first aspect of the invention, in a power generation unit that generates power by connecting a plurality of power generation bodies, when the power supply load increases and it is necessary to increase the power generation amount, a new power generation body is installed. By connecting more, and conversely by reducing the number of generators, it is possible to closely meet the increasing and decreasing power demands of the user.

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため請求項２に記載の発明は、
エンジンにより回転駆動される発電機であって、
複数の発電体が各回転軸の軸線方向に直列に配置されていると共に、各発電体の回転軸は切り離し自在に連結されており、
前記複数の発電体は、ベースに設置したレール上を該発電体のステーターフレームに凹設したガイド溝を介して摺動可能で、かつ各発電体は前記レールの上方へ取り外し可能になっており、
前記複数の発電体における所要の発電体は、前記回転軸の連結を切り離すことで該発電体だけを取り外し得るよう構成したことを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、複数基の発電体を連結した発電ユニットにおける何れかの発電体に支障を生じた場合は、発電ユニットの運転を停止して当該支障のある発電体を取り出して修理を行い、残りの発電体を再度連結することで発電を短時間で再開することができる。
In order to solve the above problems and achieve the intended purpose, the invention according to claim 2,
A generator rotationally driven by an engine,
A plurality of power generating bodies are arranged in series in the axial direction of each rotating shaft, and the rotating shaft of each power generating body is detachably connected,
The plurality of power generators are slidable on rails installed on the base through guide grooves recessed in the stator frame of the power generators, and each power generator can be removed above the rails. ,
The gist of the present invention is that a required power generating body among the plurality of power generating bodies is configured to be detachable only by disconnecting the connection of the rotating shaft.
According to the invention of claim 2, when any of the power generating units in the power generating unit in which the plurality of power generating units are connected has a problem, the operation of the power generating unit is stopped and the troubled power generating unit is taken out. power generation can be resumed in a short period of time by repairing it and reconnecting the remaining power generation bodies.

本発明によれば、発電ユニットの発電出力が過大な場合は、適当な数の発電体を除去して残った発電体１０だけで運転したり、その逆に発電体を追加したりすることで経済的な発電出力を得ることができる。また、複数基の発電体を直列に接続してなる発電ユニットにおいて、何れかの発電体が不調を来したり故障したりした場合に、当該支障のある発電体だけを取り出して点検整備を行い、それ以外の発電体は再度接続して発電を再開し得るから、電源喪失の時間を最小限に止めることができる。 According to the present invention, when the power generation output of the power generation unit is excessive, it is possible to remove an appropriate number of power generation bodies and operate only with the remaining power generation bodies 10, or vice versa, by adding power generation bodies. An economical power generation output can be obtained. In addition, in a power generation unit consisting of a plurality of power generators connected in series, if any of the power generators malfunctions or breaks down, only the troubled power generator is taken out and inspected and maintained. , other power generators can be reconnected and resume power generation, thus minimizing the time of power loss.

本発明の実施例に係る発電ユニットの縦断面図であって、４基の発電体がベース上に直列に配置されると共に、各発電体の連結が切り離された状態を示している。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a power generation unit according to an embodiment of the present invention, showing a state in which four power generation bodies are arranged in series on a base and each power generation body is disconnected. 図１に示す発電ユニットの縦断面図であって、４基の発電体の各回転軸が相互に連結された状態を示している。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the power generation unit shown in FIG. 1, showing a state in which the rotation shafts of four power generation bodies are connected to each other. 図１に示す発電ユニットの縦断面図であって、上流から２番目の発電体を他の発電体から切り離して持ち上げた状態を示している。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the power generation unit shown in FIG. 1, showing a state in which the second power generation body from the upstream is separated from the other power generation bodies and lifted. (ａ)は図１のＡ－Ａ線断面図であり、(ｂ)は発電体をベースから持ち上げた状態を部分的に示す説明図である。(a) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and (b) is an explanatory diagram partially showing a state in which the power generating body is lifted from the base. 発電ユニットにおける給電系統の概略を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an outline of a power supply system in the power generation unit; 本発明の実施例で使用するスプライン構造の説明図であって、(ａ)は隣接し合う回転軸のアウターギアとインナーギアとを離間させた状態を示し、(ｂ)は(ａ)のＸ－Ｘ線端面図であり、(ｃ)は(ａ)のＹ－Ｙ線端面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing of the spline structure used by the Example of this invention, Comprising: (a) shows the state which separated the outer gear and inner gear of the adjacent rotating shaft, (b) is X of (a) -X line end view, and (c) is a YY line end view of (a).

次に、本発明に係る発電ユニットについて、好適な実施例を挙げて、図面を参照しながら以下説明する。なお、本発明の発電ユニットに使用される発電体は、所謂インバーター発電機において駆動源となるエンジンと、該発電機からの交流を直流に変換するコンバーターと、該コンバーターからの直流を交流に変換するインバーター等の周辺機器とを有さず、かつ外装ケーシングを取り外した状態のものであって、ステーターとローターとからなる三相交流の発電体を云う。また、スプライン構造を介して回転軸を自在に接離させ得る状態を、「連結」と称したり「接続」と称したりしているが、何れも同じ語意である。 Next, the power generation unit according to the present invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the drawings. The power generator used in the power generation unit of the present invention includes an engine that serves as a drive source in a so-called inverter generator, a converter that converts alternating current from the generator to direct current, and a converter that converts direct current from the converter to alternating current. A three-phase alternating current power generator consisting of a stator and a rotor that does not have peripheral equipment such as an inverter and is in a state where the outer casing is removed. Also, the state in which the rotating shaft can be freely brought into contact with or separated from the spline structure is referred to as "connection" or "connection", but both have the same meaning.

図１は、本発明の実施例に係る交流ユニットの構造を示す概略断面図であって、４基の発電体１０が直列に配設されている。図２および図３も、図１と同じ配列を示す概略断面図である。但し図１では、４つの発電体１０の連結が解除されており、図２では、４つの発電体１０の各回転軸１２がスプライン構造１４(後述)により接続・離間自在に連結されている。更に図３は、４つの発電体１０の左から２番目の発電体１０(第２発電体)が持ち上げられて、系外へ取り外されつつある状態を示している。また、図１～図３で符号１６は駆動源になるエンジンを示し、このエンジン１６の回転軸１８は、前記スプライン構造１４を介して最上流の発電体１０の回転軸１２に連結される。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an AC unit according to an embodiment of the present invention, in which four power generators 10 are arranged in series. 2 and 3 are also schematic cross-sectional views showing the same arrangement as in FIG. However, in FIG. 1, the connection of the four power generation bodies 10 is released, and in FIG. 2, the rotation shafts 12 of the four power generation bodies 10 are connected by a spline structure 14 (described later) so that they can be freely connected and separated. Furthermore, FIG. 3 shows a state in which the second power generation body 10 (second power generation body) from the left of the four power generation bodies 10 is being lifted and removed from the system. 1 to 3, reference numeral 16 denotes an engine that serves as a driving source, and a rotating shaft 18 of this engine 16 is connected to the rotating shaft 12 of the most upstream power generator 10 via the spline structure 14. FIG.

実施例に示す４つの発電体１０は、該発電体１０の固定側(後述するステーターフレーム)の基部に設けた２つのガイド２２に凹設したガイド溝２３を介して、図４に示す如く、工場敷地等のベース２４に敷設した１本のレール２６に摺動(スライド)自在かつ上方へ離間自在に陥合し得るようになっている。また、４つの発電体１０を直列に配置した状態において、全ての発電体１０をそっくり覆うトンネル状のカバー２８が設けられている。更に前記カバー２８の内部には、４つの発電体１０の内の最上流側に、前記エンジン１６の回転軸１８と接続して回転駆動されるファン３０が設けられている。なお、図１および図３において、符号５４は最下流の発電体１０の回転軸１２の軸端に被着するエンドキャップを示し、該エンドキャップ５４には後述するインナーギア５２が形成されている。また符号５６は、このエンドキャップ５４を回転軸１２に固定するボルトを示している。 As shown in FIG. 4, the four power generators 10 shown in the embodiment are connected through guide grooves 23 recessed in two guides 22 provided at the base of the fixed side (stator frame to be described later) of the power generator 10, as shown in FIG. It can be slidably and upwardly separated from a single rail 26 laid on a base 24 such as a factory site. A tunnel-shaped cover 28 is provided to completely cover all the power generating bodies 10 when the four power generating bodies 10 are arranged in series. Furthermore, inside the cover 28, a fan 30 connected to the rotary shaft 18 of the engine 16 and driven to rotate is provided on the most upstream side of the four power generators 10. As shown in FIG. 1 and 3, reference numeral 54 denotes an end cap that is attached to the shaft end of the rotating shaft 12 of the most downstream power generating body 10. The end cap 54 is formed with an inner gear 52, which will be described later. . A reference numeral 56 indicates a bolt for fixing the end cap 54 to the rotating shaft 12 .

(発電体について)
実施例に示す発電体１０は、前述した三相交流の発電体であって、基本的な構造自体は在来のものである。例えば、図１の発電体１０は、外装ケーシングを省略した状態で示す縦断面図であって、固定部である前記ステーターフレーム２０と、該ステーターフレーム２０の内部にあって、該ステーターフレーム２０に僅かな間隙を保持して前記回転軸１２と一体に回転するローターフレーム３４とから構成されている。前記ステーターフレーム２０の内周には、所要間隔で巻線コイルからなるステーターコア３６が配設されている。また、前記ローターフレーム３４の内側には、マグネット(永久磁石)３８が前記ステーターコア３６に対し僅かな間隙を保持して、該ステーターコア３６と同じ数だけ配列されている。従って、前記エンジン１６により発電体１０の回転軸１２を駆動すると、前記ローターフレーム３４は前記ステーターフレーム２０の内側で回転し、前記マグネット３８と前記ステーターコア３６との間で三相交流を発電する。 (About power generator)
The power generating body 10 shown in the embodiment is the three-phase AC power generating body described above, and the basic structure itself is conventional. For example, the power generating body 10 in FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the outer casing is omitted, and includes the stator frame 20 which is a fixed part, and a It is composed of a rotor frame 34 that rotates integrally with the rotating shaft 12 while maintaining a small gap. Stator cores 36 made of wound coils are arranged at required intervals on the inner periphery of the stator frame 20 . Also, inside the rotor frame 34, magnets (permanent magnets) 38 are arranged in the same number as the stator cores 36 while maintaining a slight gap with respect to the stator cores 36. FIG. Therefore, when the rotating shaft 12 of the power generating body 10 is driven by the engine 16, the rotor frame 34 rotates inside the stator frame 20, and three-phase alternating current is generated between the magnet 38 and the stator core 36. .

夫々の発電体１０で発電された三相交流(Ｕ、Ｖ、Ｗ)は、図５に示す電路系を経てコンバーター４０に入り、ここで交流(ＡＣ)から直流(ＤＣ)に変換される。また、前記コンバーター４０からの直流(ＤＣ)はインバーター４２に入り、ここで直流(ＤＣ)から交流(ＡＣ)に変換されて、図示しない給電負荷へ供給される。なお、これらコンバーター４０およびインバーター４２その他エンジン１６の回転数等は、図示の制御回路４４により電気的に制御される。 The three-phase alternating current (U, V, W) generated by each power generator 10 passes through the electric circuit system shown in FIG. 5 and enters the converter 40, where it is converted from alternating current (AC) to direct current (DC). Direct current (DC) from the converter 40 enters an inverter 42, where it is converted from direct current (DC) to alternating current (AC) and supplied to a power supply load (not shown). Note that the rotational speed of the converter 40, the inverter 42, and the engine 16 are electrically controlled by a control circuit 44 shown in the figure.

(ガイド溝とレールについて)
各発電体１０におけるステーターフレーム２０の基部には、図１および図４に示すように前記ガイド２２が設けられ、このガイド２２の底部に長手方向に延在するコ字状のガイド溝２３が凹設されている。そして、前記ガイド２２のガイド溝２３が前記ベース２４に敷設した１本のレール２６に上方から嵌合して水平に摺動かつ上方への離脱可能になっている。すなわち前記ガイド溝２３は、殊に図４(ｂ)に示すように、断面において下方にコ字状に開口するコ字状のチャンネル溝からなり、常には図４(ａ)に示すように、前記レール２６に上方からスライド自在に嵌合している。そして前記発電体１０は、そのガイド２２に設けたガイド溝２３を前記ベース２４に敷設したレール２６に嵌合させることで定位置に設置される。なお、発電体１０をベース２４の定位置に設置した後は、ベース２４の下部に設けた複数のボルト４６を該ベース２４の適所に形成したネジ孔４８に螺挿して締上げることで強固に固定される。そして、特定の発電体１０が故障したような場合は、前記ボルト４６を緩めた後に該発電体１０を持ち上げることで、図３および図４(ｂ)に示すように、前記発電体１０のガイド２２は前記レール２６から離脱する。 (Regarding guide grooves and rails)
As shown in FIGS. 1 and 4, the guide 22 is provided at the base of the stator frame 20 in each power generator 10, and a U-shaped guide groove 23 extending in the longitudinal direction is recessed at the bottom of the guide 22. is set. The guide groove 23 of the guide 22 is fitted from above to a rail 26 laid on the base 24 so that the guide 22 can slide horizontally and can be removed upward. Specifically, as shown in FIG. 4(b), the guide groove 23 is a U-shaped channel groove opening downward in cross-section. It is slidably fitted to the rail 26 from above. The power generator 10 is installed at a fixed position by fitting the guide groove 23 provided in the guide 22 with the rail 26 laid on the base 24 . After the power generator 10 is installed at a fixed position on the base 24, a plurality of bolts 46 provided at the bottom of the base 24 are screwed into screw holes 48 formed at appropriate locations on the base 24 and tightened to firmly tighten the bolts 46. Fixed. In the event that a specific power generator 10 fails, the power generator 10 is lifted after loosening the bolt 46 so that the power generator 10 guides as shown in FIGS. 3 and 4(b). 22 is detached from the rail 26;

なお、図４に示すガイド溝２３と、これに嵌合するレール２６とは夫々１本であるが、２本のガイド溝２３,２３と２本のレール２６,２６との組み合わせであってもよい。また、ガイド溝２３をレール２６に嵌合させて摺動可能にする構成でなくても、夫々の発電体１０がベース２４上を回転軸１２の軸線方向に沿って摺動可能で、かつ該ベース２４から取り外し得るようになっていれば、如何なる構造であってもよい。例えば、ガイド２２の底面に山形の段部を形成すると共に、前記ベース２４の上面にも対応的に山形の段部を形成して、両方の山形の段部を噛み合わせる構成や、凹部と凸部とを接離自在に嵌合させる構造等が提案される。 Although the number of the guide groove 23 shown in FIG. 4 and the rail 26 fitted thereto is one, the combination of the two guide grooves 23, 23 and the two rails 26, 26 may be used. good. Further, even if the guide grooves 23 are not fitted to the rails 26 so as to be slidable, the respective power generators 10 can slide on the base 24 along the axial direction of the rotary shaft 12 and Any structure that can be removed from the base 24 may be used. For example, a chevron-shaped step is formed on the bottom surface of the guide 22 and a corresponding chevron-shaped step is also formed on the upper surface of the base 24, and both of the chevron-shaped steps are engaged. A structure or the like is proposed in which the parts are fitted so as to be freely contactable and detachable.

(スプライン構造について)
図６(ａ)は、本発明の実施例に使用するスプライン構造１４の一例を示すものである。例えば、前記回転軸１２における一方の端部外周には、図６(ｂ)に示す如く、軸線方向に所定長のアウターギア５０が外切りしてある。また、別の回転軸１２における他方の端部内周には、図６(ｃ)に示す如く、軸線方向に所定長のインナーギア５２が内切りしてある。このとき、前記アウターギア５０およびインナーギア５２の歯数は同じであって、図６(ａ)に示すように、前記インナーギア５２の内部に前記アウターギア５０を軸線方向へ挿入可能になっている。すなわち、一方の回転軸１２における前記アウターギア５０の端部を、他方の回転軸１２におけるインナーギア５２の内部へ軸線方向に挿入すると両ギア５０,５２が噛み合い、これにより前記一方の回転軸１２は他方の回転軸１２に対し軸線方向に移動可能で、かつ周方向へは回転不能になっている。 (About spline structure)
FIG. 6(a) shows an example of the spline structure 14 used in the embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 6(b), an outer gear 50 having a predetermined length in the axial direction is cut from the outer circumference of one end of the rotary shaft 12. As shown in FIG. Further, as shown in FIG. 6(c), an inner gear 52 having a predetermined length is internally cut in the axial direction on the inner circumference of the other end of the other rotary shaft 12. As shown in FIG. At this time, the outer gear 50 and the inner gear 52 have the same number of teeth, and as shown in FIG. 6(a), the outer gear 50 can be inserted into the inner gear 52 in the axial direction. there is That is, when the end of the outer gear 50 on one rotating shaft 12 is axially inserted into the inner gear 52 on the other rotating shaft 12 , both gears 50 and 52 mesh with each other. is axially movable with respect to the other rotary shaft 12 and is not circumferentially rotatable.

なお、前記スプライン構造１４としては、図６に示すもの以外に、一方の回転軸１２が他方の回転軸１２に対し軸線方向へ移動可能で、かつ周方向へ回転不能になっていれば如何なる構造であってもよい。例えば、前記スプライン構造１４の別例は、一方の発電体１０における回転軸１２の一端に凹凸や段部等を有するアウターテーパー部が設けられると共に、他方の発電体１０における回転軸１２の他端に凹凸や段部等を有するインナーテーパー部が設けられており、前記アウターテーパー部をインナーテーパー部に軸線方向へ離脱自在に挿入し得るようになっている。また、アウターテーパー部にインナーテーパー部を挿入すると前記凹凸や段部で相互に嵌合するので、両テーパー部が周方向にスリップすることはない。 As the spline structure 14, any structure other than that shown in FIG. 6 can be used as long as one rotating shaft 12 can move in the axial direction with respect to the other rotating shaft 12 and cannot rotate in the circumferential direction. may be For example, in another example of the spline structure 14, one end of the rotating shaft 12 of one power generating body 10 is provided with an outer tapered portion having unevenness, a stepped portion, or the like, and the other end of the rotating shaft 12 of the other power generating body 10 is provided. An inner taper portion having unevenness, a step portion, etc. is provided in the inner taper portion, and the outer taper portion can be detachably inserted into the inner taper portion in the axial direction. Further, when the inner taper portion is inserted into the outer taper portion, the protrusions and recesses and the stepped portions are engaged with each other, so that both taper portions do not slip in the circumferential direction.

次に、実施例に係る発電ユニットの使用の実際を説明する。図１および図４に示すように、発電ユニットを設置する工場等の床面をなすベース２４には１本のレール２６が敷設されている。そして図示例では、４つの発電体１０における各ステーターフレーム２０の裏面に凹設したガイド溝２３を前記レール２６に嵌合させることで、各発電体１０は該レール２６に沿ってスライド移動し得るようになっている。また、前記ベース２４の上方には、４つの発電体１０の全てを覆い被すトンネル状のカバー２８が着脱自在に配置されている。なお図１では、前記ベース２４の上に配設される４つの発電体１０は、夫々の回転軸１２を所要間隔だけ離間させている。すなわち４つの発電体１０の回転軸１２は、未だ相互に接続されていない。また、前記エンジン１６の回転軸１８および発電体１０の回転軸１２も接続されていない。 Next, the actual use of the power generation unit according to the embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 4, one rail 26 is laid on a base 24 that forms the floor of a factory or the like where the power generation unit is installed. In the illustrated example, each power generator 10 can slide along the rail 26 by fitting the guide groove 23 recessed in the back surface of each stator frame 20 of the four power generators 10 to the rail 26. It's like Moreover, above the base 24, a tunnel-shaped cover 28 that covers all the four power generation bodies 10 is detachably arranged. Note that in FIG. 1, the four power generators 10 arranged on the base 24 are separated from each other by a required distance between their rotating shafts 12 . That is, the rotating shafts 12 of the four power generators 10 are not yet connected to each other. Also, the rotating shaft 18 of the engine 16 and the rotating shaft 12 of the power generator 10 are not connected.

図２は、４つの発電体１０を前記レール２６上でスライドさせて、一方の発電体１０の回転軸１２を隣接する他方の発電体１０の回転軸１２に、前記スプライン構造１４を介して接続した状態を示している。また、前記エンジン１６の回転軸１８と最上流側に位置する発電体１０の回転軸１２も、前記スプライン構造１４を介して接続されている。４つの発電体１０を前記ベース２４の定位置に設置した後、図４に示すように、前記ステーターフレーム２０に設けたボルト４６を該ベース２４のネジ孔４８に螺挿することで、各発電体１０はベース２４に確実に固定される。なお、前記エンジン１６と最上流側の発電体１０とを接続するスプライン構造１４には、例えばシロッコファンや軸流フアンのようなファン３０が固定されている。すなわち前記ファン３０は、前記エンジン１６の回転軸１８により回転駆動されて、前記カバー２８により覆われた４つの発電体１０を強制空冷し得るようになっている。 In FIG. 2, four power generating bodies 10 are slid on the rails 26, and the rotating shaft 12 of one power generating body 10 is connected to the rotating shaft 12 of the other adjacent power generating body 10 via the spline structure 14. It shows the state of Further, the rotating shaft 18 of the engine 16 and the rotating shaft 12 of the power generator 10 located on the most upstream side are also connected via the spline structure 14 . After the four power generators 10 are installed at fixed positions on the base 24, as shown in FIG. Body 10 is securely fixed to base 24 . A fan 30 such as a sirocco fan or an axial flow fan is fixed to the spline structure 14 connecting the engine 16 and the most upstream power generator 10 . That is, the fan 30 is rotationally driven by the rotating shaft 18 of the engine 16 so as to forcibly air-cool the four power generators 10 covered by the cover 28 .

図５は、４つの発電体１０における三相交流の結線図であって、前記エンジン１６を駆動すると、相互に接続された４つの発電体１０から三相交流が発電される。発電された三相交流は、コンバーター４０で直流に変換(ＡＣ／ＤＣ)され、変換された直流はインバーター４２で三相交流に変換(ＤＣ／ＡＣ)される。得られた三相交流は、必要な周波数と波形に挑戦された後に所要の給電負荷に供給される。図中の制御回路４４は、コンバーター４０およびインバーター４２を電気的に制御するものである。 FIG. 5 is a connection diagram of three-phase alternating current in four power generators 10. When the engine 16 is driven, three-phase alternating current is generated from the four power generators 10 connected to each other. The generated three-phase alternating current is converted to direct current (AC/DC) by converter 40, and the converted direct current is converted to three-phase alternating current (DC/AC) by inverter . The resulting three-phase alternating current is challenged to the required frequency and waveform and then supplied to the required feed load. A control circuit 44 in the drawing electrically controls the converter 40 and the inverter 42 .

前記構成に係る発電ユニットの運転中において、前記何れかの発電体１０、例えば図３の第２発電体１０のステーターやコアが不調になったり、他の故障で運転停止したりする場合がある。このときは、前記スプライン構造１４を操作して、第２発電体１０における各回転軸１２の接続を解除する。また、第２発電体１０のステーターフレーム２０のボルト４６を緩めて前記ベース２４との固定も解除する。そして図３に示すように、第２発電体１０を人力またはクレーン等により上方へ持ち上げて系外へ搬出する。搬出した第２発電体１０は故障点検や整備に回し、残された第１発電体１０、第３発電体１０、第４発電体１０は、直ちにベース２４上で再度接続して交流発電を再開する。 During the operation of the power generation unit according to the above configuration, the stator or core of any of the power generation bodies 10, for example, the second power generation body 10 in FIG. . At this time, the spline structure 14 is operated to disconnect the rotation shafts 12 of the second power generating body 10 . Also, the bolts 46 of the stator frame 20 of the second power generator 10 are loosened to release the fixation with the base 24 . Then, as shown in FIG. 3, the second power generating body 10 is lifted upward by human power, a crane, or the like, and carried out of the system. The transported second power generator 10 is sent for troubleshooting and maintenance, and the remaining first power generator 10, third power generator 10, and fourth power generator 10 are immediately reconnected on the base 24 to resume AC power generation. do.

このように複数基の発電体１０を直列に接続してなる実施例の発電ユニットは、定常運転時における発電ユニットの発電出力が過大な場合は、適当な数の発電体１０を系外に取り外し、残った発電体１０だけで運転することで経済的な発電出力とすることができる。例えば、発電機の発電容量には２～５ｋＷ、７ｋＷ、１０ｋＷ、１５ｋＷ、２０ｋＷ、３０ｋＷ等の各種バリエーションがある。この場合に本発明では、小型容量の発電体(例えば５ｋＷ)だけを複数備えておき、ユーザーが要求する発電出力に応じた個数だけ発電体を増加(または削減)することで、幅広く細やかに対応可能である。また、何れかの発電体１０が不調や故障したりした場合に、当該支障のある発電体１０だけを発電ユニットの系外に搬出して点検整備を行い、それ以外の発電体１０は再度接続して発電を再開し得るので、電源喪失の時間を最小限に止めることができる。 In the power generation unit of the embodiment, in which a plurality of power generation bodies 10 are connected in series in this way, if the power generation output of the power generation unit during steady operation is excessive, an appropriate number of power generation bodies 10 are removed from the system. By operating only with the remaining power generation bodies 10, an economical power generation output can be obtained. For example, there are various variations such as 2 to 5 kW, 7 kW, 10 kW, 15 kW, 20 kW, and 30 kW in power generation capacity of the generator. In this case, according to the present invention, only a plurality of small-capacity power generators (for example, 5 kW) are provided, and the number of power generators is increased (or reduced) according to the power generation output required by the user. It is possible. Also, if any of the power generating bodies 10 malfunctions or breaks down, only the power generating bodies 10 with the problem are carried out of the system of the power generation unit for inspection and maintenance, and the other power generating bodies 10 are reconnected. power generation can be resumed after a short period of time, minimizing the time of power loss.

１０発電体、１２回転軸、１４スプライン構造、１６エンジン、
１８回転軸、２０ステーターフレーム、２３ガイド溝、２４ベース、
２６レール、２８カバー、３０ファン、４６ボルト、
５０アウターギア、５２インナーギア 10 power generator, 12 rotating shaft, 14 spline structure, 16 engine,
18 rotating shaft, 20 stator frame, 23 guide groove, 24 base,
26 rail, 28 cover, 30 fan, 46 bolt,
50 outer gear, 52 inner gear

Claims

エンジン(16)により回転駆動される発電体(10)を回転軸(12)の連続により複数配置し得るよう構成され、
前記複数の発電体(10)は、ベース(24)に設置したレール(26)上を該発電体(10)のステーターフレーム(20)に凹設したガイド溝(23)を介して摺動可能で、かつ各発電体(10)は前記レール(26)の上方へ取り外し可能になっており、
給電負荷に要求される発電量に応じて、前記発電体(10)の数を増減し得るようにした
ことを特徴とする発電ユニット。 A plurality of power generators (10) rotationally driven by an engine (16) can be arranged by a series of rotating shafts (12),
The power generators (10) are slidable on rails (26) installed on the base (24) through guide grooves (23) recessed in the stator frame (20) of the power generators (10). and each power generator (10) is removable above the rail (26),
A power generation unit characterized in that the number of power generation bodies (10) can be increased or decreased according to the amount of power generation required for a power supply load.

エンジン(16)により回転駆動される発電機であって、
複数の発電体(10)が各回転軸(12)の軸線方向に直列に配置されていると共に、各発電体(10)の回転軸(12)は切り離し自在に連結されており、
前記複数の発電体(10)は、ベース(24)に設置したレール(26)上を該発電体(10)のステーターフレーム(20)に凹設したガイド溝(23)を介して摺動可能で、かつ各発電体(10)は前記レール(26)の上方へ取り外し可能になっており、
前記複数の発電体(10)における所要の発電体(10)は、前記回転軸(12)の連結を切り離すことで該発電体(10)だけを取り外し得るよう構成した
ことを特徴とする発電ユニット。 A generator rotationally driven by an engine (16),
A plurality of power generating bodies (10) are arranged in series in the axial direction of each rotating shaft (12), and the rotating shaft (12) of each power generating body (10) is detachably connected,
The power generators (10) are slidable on rails (26) installed on the base (24) through guide grooves (23) recessed in the stator frame (20) of the power generators (10). and each power generator (10) is removable above the rail (26),
A power generation unit characterized in that a required power generation body (10) among the plurality of power generation bodies (10) is configured so that only the power generation body (10) can be removed by disconnecting the connection of the rotating shaft (12). .

前記エンジン(16)の回転軸(18)および複数の発電体(10)の回転軸(12)を切り離し自在に連結する手段は、スプライン構造(14)になっている請求項１または２記載の発電ユニット。 3. The means according to claim 1 or 2, wherein the means for detachably connecting the rotary shaft (18) of the engine (16) and the rotary shafts (12) of the plurality of power generators (10) is a spline structure (14). power generation unit.

前記スプライン構造(14)は、前記回転軸(12)の一方の軸端がアウターギア(50)になっていると共に、該回転軸(12)の他方の軸端がインナーギア(52)になっており、前記インナーギア(52)に前記アウターギア(50)を挿入することで、前記回転軸(12)の軸方向への移動は許容するが、周方向への移動は阻止されるようになっている請求項３記載の発電ユニット。 The spline structure (14) has an outer gear (50) at one end of the rotating shaft (12) and an inner gear (52) at the other end of the rotating shaft (12). By inserting the outer gear (50) into the inner gear (52), axial movement of the rotating shaft (12) is allowed, but circumferential movement is prevented. The power generation unit according to claim 3, wherein:

前記スプライン構造(14)は、一方の発電体(10)における回転軸(12)の一端に凹凸や段部を有するアウターテーパー部が設けられると共に、他方の発電体(10)における回転軸(12)の他端に凹凸や段部を有するインナーテーパー部が設けられ、前記アウターテーパー部をインナーテーパー部に軸線方向へ離脱自在に挿入することで前記凹凸や段部が相互に嵌合し得る請求項３記載の発電ユニット。 In the spline structure (14), one end of the rotating shaft (12) of one of the power generating bodies (10) is provided with an outer tapered portion having unevenness and a stepped portion, and the rotating shaft (12) of the other power generating body (10) ) is provided with an inner tapered portion having unevenness and a stepped portion at the other end thereof, and the unevenness and the stepped portion can be fitted to each other by inserting the outer tapered portion into the inner tapered portion so as to be detachable in the axial direction. Item 4. The power generation unit according to item 3.

前記ステーターフレーム(20)は、前記ベース(24)にボルト(46)で着脱自在に固定し得るようになっている請求項１～５の何れか一項に記載の発電ユニット。 The power generation unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the stator frame (20) is detachably fixed to the base (24) with bolts (46).

前記複数の発電体(10)を直列に配置した状態で、全ての発電体(10)を覆うトンネル状のカバー(28)が設けられ、前記複数の発電体(10)の最上流側に前記エンジン(16)の回転軸(18)と接続するファン(30)が配設されている請求項１～６の何れか一項に記載の発電ユニット。 A tunnel-shaped cover (28) is provided to cover all the power generating bodies (10) in a state in which the plurality of power generating bodies (10) are arranged in series. The power generation unit according to any one of claims 1 to 6, further comprising a fan (30) connected to the rotating shaft (18) of the engine (16).

前記ファン(30)は、シロッコファンや軸流ファンである請求項７記載の発電ユニット。 The power generation unit according to claim 7 , wherein the fan (30) is a sirocco fan or an axial fan.