JPH073817Y2 - 発電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は発電機に係り、とくにステータコアに円形の開
口を形成するとともに、その内周面に臨んで磁極を設
け、ロータ側の磁極がエアギャップを介して上記ステー
タ側の磁極と対向するように上記開口内に回転可能にロ
ータを配し、ロータを回転させることによってステータ
コアに巻装されている電機子コイルから発電出力を取出
すようにした発電機に関する。

〔考案の概要〕

本考案は、発電出力として得られる交流出力を整流回路
によって整流するとともに、整流された直流をインバー
タ回路によって再び交流として所望の周波数の交流電源
を取出すようにし、しかも整流回路およびインバータ回
路をロータを受入れるステータコアの円形の開口を覆う
カバー内に配するようにしたものであって、これによっ
て発電機の回路部をコンパクトに発電機に取付けるよう
にしたものである。

〔従来の技術〕

エンジンと発電機とを結合し、発電機をエンジンによっ
て駆動することによって、発電機の電機子コイルを通し
て発電出力を取出すことが可能になる。とくに発電機の
ステータ側に電機子コイルを設けるようにした内転型の
磁石発電機とすることにより、ブラシやスリップリング
を介することなく、静止する発電コイルを通して発電出
力を取出すことが可能になる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

所定の発電出力の発電機を小型化する場合、磁極数を多
極構成として高周波の交流発電機とする方法が考えられ
る。このような発電機によって得られる高周波の交流電
源は、一旦直流に変換した後にインバータ回路によって
再び交流に変換することにより、商用電源と同じ周波数
の交流電源を得ることが可能になる。従ってこのような
場合には、整流回路やインバータ回路を発電機に設けな
ければならない。そこで従来はこのような回路を構成す
る素子をケーシング内に収納するとともに、ケーシング
を発電機の外部に固定するようにしていた。従って従来
の発電機によれば、回路部を収納するための専用のケー
スを必要とするとともに、このケースが外部に出張って
邪魔になるという欠点があった。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、回路部を収納するための専用のケースを省略し得る
ようにした発電機を提供することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、ステータコアに円形の開口を形成するととも
に、その内周面に臨んで磁極を設け、ロータ側の磁極が
エアギャップを介して前記ステータ側の磁極と対向する
ように前記開口内に回転可能にロータを配し、該ロータ
を回転させることによって前記ステータコアに巻装され
ている電機子コイルから発電出力を取出すようにした発
電機において、前記発電出力を整流回路によって整流す
るとともに、整流された直流をインバータ回路によって
再び交流にして所望の周波数の交流電源を取出すように
し、しかも前記整流回路および前記インバータ回路を前
記ステータコアの円形の開口を覆うカバー内に配するよ
うにしたものである。

〔作用〕

従って本考案によれば、整流回路およびインバータ回路
を構成する回路部品をステータコアのカバー内に収納す
ることが可能になり、回路部を収納するための専用のケ
ースが不要になるばかりでなく、回路部を収納するケー
スによって発電機の側部が出張る等の不具合を防止する
ことが可能になる。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例に係る発電機の全体の構成を
示すものであって、この発電機はステータコア10を備え
ている。ステータコア10は偏平な直方体状の形状を有し
ており、しかもその中央部に円形の開口11を備えてい
る。開口11内にはロータ12が回転可能に配されるように
なっている。ロータ12はクランクシャフト13の端部に固
着されるようになっており、シャフト13の先端のテーパ
状部14に嵌合されるとともに、ナット15によって固定さ
れるようになっている。そしてロータ12の背面側には冷
却用ファン16が取付けられるとともに、上記ステータコ
ア10の前面側の円形の開口11はカバー17によって閉じら
れるようになっている。なおカバー17は第２図に示すよ
うにその４つのコーナ部にビス挿通孔18を備えている。

つぎに発電機の内部構造について説明する。第５図に示
すように、ステータコア10の円形の開口11には、24個の
スロット20が円周方向に所定のピッチで形成されるとと
もに、これらのスロット20によって24個のティース21が
形成されている。ティース21の先端部がステータ側の磁
極22を構成しており、しかも各ティース21にはそれぞれ
電機子コイル23が巻装されている。なお電機子コイル23
は第６図に示すように３相になっており、円周方向にテ
ィース21に順次Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルが順次
交互に巻装されるようになっている。またステータコア
10は珪素鋼板の薄板を打抜いたものを積層して構成する
ようにしており、高周波での鉄損を低くするようにして
いる。そしてステータコア10のコーナ部にはそれぞれ取
付け穴24が設けられており、これらの穴24によってビス
25を用いて上記カバー17（第１図参照）を取付けるよう
にしている。

これに対してロータ12はその外周側が鉄板の積層体ある
いは鉄の鋳物から構成されており、その中に16個のマグ
ネット27が円周方向に等間隔に埋込まれている。しかも
マグネット27は同極側が互いに向合うように交互に嵌込
まれており、これによってロータ12の外周面に16の磁極
28が形成されるようになっている。またロータ12の中心
側はアルミニウム合金または樹脂から成る非磁性材料に
よって構成されており、この中心側の部分が嵌合部29を
構成している。嵌合部29には第３図に示すようにテーパ
穴30が形成されており、このテーパ穴30に上記クランク
シャフト13のテーパ状部14が嵌合され、ナット15によっ
て固定されるようになっている。

このように本実施例に係る発電機は内転型の磁石発電機
であって、ロータ12が２極に対してステータコア10が３
極となるいわゆる３相構成で、高周波の３相出力を電機
子コイル23によって取出すようにしている。電機子コイ
ル23のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは第６図に示すよう
に整流回路33に接続されるとともに、整流回路33の出力
側がレギュレータ回路34に接続されている。そしてレギ
ュレータ回路34の出力端はインバータ回路35に接続され
るとともに、インバータ回路35の出力が出力端子36によ
って取出されるようになっている。

そして上記整流回路33、レギュレータ回路34、インバー
タ回路35のそれぞれの回路部品は第３図に示す回路基板
37上にマウントされるようになっている。回路基板37は
第１図および第３図に示すカバー17内に配されており、
しかも回路基板37上の回路素子は樹脂38によってモール
ドされて封入されるようになっている。このように回路
基板37を収納保持したカバー17は、その中心部に空気導
入口39を有するとともに、周辺部にも空気導入口40を備
えている（第１図および第４図参照）。

このような発電機は、そのロータ12の構造によって高価
な希土類の磁石を用いなくても、フェライトのような安
価なマグネット27によっても高い磁束密度を確保でき
る。またマグネット27を磁性材料でサンドイッチしてい
る構造になっているために磁束の漏れが少なくなる。ま
たエアギャップは、ステータコア10のティース21の先端
の磁極22とロータ12の磁極28とが向合っているために小
さくできる。ちなみにマグネットが直接エアギャップに
面している場合には、マグネットの厚さや接着等のばら
つきのためにエアギャップが大きくなる。またマグネッ
ト27を磁性材でサンドイッチしている構造なので、出力
アップは積厚比で調整できる。また内転型の発電機にな
っているために、積厚を大きくしても磁束の漏れがほと
んどなく、効果的に出力を向上させることが可能にな
る。

ロータ12はそのコアおよびマグネット27を非鉄金属また
は樹脂によって一体成形して嵌合部29を形成するように
しているために、破壊に対する強度が非常に大きく、ま
たバランスも良好で、外転型に比べて慣性モーメントが
小さくなり、強度的に有利になる。またステータコア10
を外周側に配するようにしているために、スロット20の
面積、すなわち巻線スペースを大きくとることが可能に
なり、巻線が容易になる。なお24極の電機子コイル23を
１つの出力とする必要はなく、エンジン発電機の場合に
は補助電源としてバッテリ充電用の電源や、あるいはイ
ンバータ35等の電子回路の電源巻線等の別電源として利
用することも可能である。

三相の電機子コイル23の出力は第６図に示すように、整
流回路33によって整流されるとともに、レギュレータ回
路34によって電圧調整され、インバータ回路35によって
商用電源と同じ周波数で同じ電圧、すなわち100V、50Hz
に変換して出力端子36から取出されるようにしている。

そして整流回路33、レギュレータ回路34、およびインバ
ータ回路35はカバー17内の回路基板37上にマウントされ
ており、樹脂38によって封入されるようになっている。
カバー17はその４隅のビス挿通孔18を挿通するビス25に
よってステータコア10に固定されている。発電機が回転
されると、ロータ12に設けられているファン16によって
冷却風がケース17の中心側および外周側の空気導入口3
9、40を通してケース17に導入され、ステータ側の電機
子コイル23、ロータ12の表面、およびエアギャップを効
率良く冷却することになる。従って冷却効果に優れると
ともに、回路部をケース17内に封入することによって、
専用のケースを必要とせず、発電機の小型化を達成する
ことが可能になる。なおロータ12側のマグネット27はそ
の温度勾配が大きいために、ファン16によって冷却する
と出力アップに大きく影響する。従って封入する樹脂38
は熱伝導率の良好な樹脂であることが好ましい。

〔考案の効果〕

以上のように本考案は、発電出力を整流回路によって整
流するとともに、整流された直流をインバータ回路によ
って再び交流として所望の周波数の交流電源を取出すよ
うにし、しかも整流回路およびインバータ回路をステー
タコアの内側の円形の開口を覆うカバー内に配するよう
にしたものである。従って商用電源と同じ電源を容易に
得ることができるとともに、回路部をカバー内に収納す
ることによって、専用のケースが不要になるとともに、
発電機をコンパクトに構成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る発電機の全体の構造を
示す分解斜視図、第２図は同正面図、第３図は第２図に
おけるIII〜III線断面図、第４図は同平面図、第５図は
カバーを取外した発電機の正面図、第６図はこの発電機
の回路を示す回路図である。 なお図面に用いた符号において、 10……ステータコア 11……円形の開口 12……ロータ 16……冷却用ファン 17……カバー 21……ティース 22……磁極 23……電機子コイル 25……ビス 27……マグネット 28……磁極 33……整流回路 34……レギュレータ回路 35……インバータ回路 37……回路基板 38……樹脂 39、40……空気導入口 である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータコアに円形の開口を形成するとと
   もに、その内周面に臨んで磁極を設け、ロータ側の磁極
   がエアギャップを介して前記ステータ側の磁極と対向す
   るように前記開口内に回転可能にロータを配し、該ロー
   タを回転させることによって前記ステータコアに巻装さ
   れている電機子コイルから発電出力を取出すようにした
   発電機において、前記発電出力を整流回路によって整流
   するとともに、整流された直流をインバータ回路によっ
   て再び交流にして所望の周波数の交流電源を取出すよう
   にし、しかも前記整流回路および前記インバータ回路を
   前記ステータコアの円形の開口を覆うカバー内に配する
   ようにしたことを特徴とする発電機。